电动汽车电池管理系统远程监控技术研究
目录
1绪论 1
1.1课题研究背景及意义 1
1.2 国内外研究状况 2
1.3课题研究的主要内容4
2 远程监控系统的构成及总体设计4
2.1 BMS的简介4
2.2 远程监控系统的总体设计 6
2.3 BMS 远程监控系统的构成7
2.4远程监控系统的数据采集传输过程8
2.5 系统网络的选择8
3 GPRS DTU 的设计9
3.1GPRS DTU 的硬件设计10
3.2 GPRS DTU 的电路设计 12
3.3 GPRS DTU 的软件设计16
结论 25
致谢 26
参考文献27
1 绪论
1.1 课题研究背景及意义
随着全球经济不断地高速发展，汽车的保有量也一路飙升，虽然人们的交通出行越来越方便，但与此同时也引发了诸多问题。燃油汽车不仅是石油消耗大户，其尾气排放更是大气污染的主要污染原因。目前，能源短缺和环境污染问题已成为现今世界汽车工业所要面临的两大挑战，开展新能源汽车的研究刻不容缓[1]。
电动汽车由于其无污染排放，综合能源利用率高等特点，在世界范围内引起巨大关注，但在了解不同国家的电动汽车研究进展后，可以不难发现，电池技术是最难攻克的。电动汽车电池的综合性能还不能够支持电动汽车能够达到正常稳定使用的程度，所以电动汽车的普及率还很低。
在电动汽车中，电池系统是其相当重要的一部分，由于蓄电池特性具有高度的非线性和结构的特殊性，所以很容易导致电池寿命的缩短乃至损坏。近些年来，电池系统已有了很大程度的提高，但是它的充、放电技术依旧非常 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: %3^5`1^9`1^6^0`7^2#
落后，各方面的数据参数采集都有待提高，在电动汽车研制过程中，很多企业都曾遇到这个难题，动力电池不仅制约着电动汽车的发展规模，而且也导致电动汽车价格非常高，电池组的成本占整车成本的百分之三十到五十，因此，动力电池管理系统?的性能对电动汽车非常重要。
虽然对于电池系统的管理研究已取得了一些成果，但也有很多不足之处。电动汽车在实际行驶时，电池组的运行状态始终受到不同环境的影响，行驶状态和稳定运行状态相比对电量的损耗是不同的，我们需要根据不同的情况所表现出来的状态参数进行研究分析，然后再对相对应的运行状态采取科学的电能管理分配，需要对具体情况研究相对应的的电能运用方法，来达到动力电池组的自主科学调配的效果；另一方面，通过获取动力电池组的实时运行参数，可以很快发现电池均衡性等问题，并以此来提高其使用周期，而且可以更好地降低因不及时解决电池突发问题而出现重大交通事故的概率。因此，在不同工况下,电动汽车实际运行时电池工作数据的实时采集对电池管理系统的研究具有极其重要的作用。
通过上述内容，我们不仅知道了BMS对提升电动汽车综合使用性能有着非常重要的作用，也明白了及时采集电池运行数据的必要性，可是通常现实情况是，假如需要采集正在运行的电动汽车的BMS的电池运行数据时，只能派人跟随车进行现场收集数据，并使用笔记本电脑上的一些专用分析系统或者其他的数据分析软件来对数据进行进一步的分析处理；还有一种普遍采用的方法就是采用行车记录仪来获取电池的运行状态参数，然后再使用内存空间较大的硬件来把这些数据储存起来，在需要时再把数据提取出来用于分析研究。但经过实践发现这两种方法都不够方便，特别是对于那些已进行试运行的，上述两种方法实行起来更加困难。因此，需研发出电池管理系统的远程监控系统，以此来对BMS进行数据采集，这样就能够在监控中心及时接收到由车载远程传输终端传送来的不同工况下电池运行的状态参数，从而满足电池管理系统在研究中的使用要求。
与此同时，由于移动通信越来越普遍，无线传输技术不断更新进步，整个社会交流也越来越信息化，人们慢慢抛弃原有的有线通信手段，开始对使用无线通信非常感兴趣。GPRS 就是无线分组系统的英文简称，通过使用 GSM 网络中未工作的通信通道来进行数据传输。不管你在全球的任意位置，只要能接收到通信信号，你就可以通过GPRS十分便捷地完成网络通信，而且当GPRS 模块研究可运用后，之前设备的硬件甚至不要太大的改变，这样使得 GPRS 无线通信更加便捷，大大提高了它的适用性[2]。因此，现场的数据可使用GPRS的通信手段进行及时地无线远程传输，使用者能够使用internet网访问服务器对现场数据进行查看。
在测控领域日趋网络化的背景下，仪器设备日益智能化，这就更需求电池管理系统具有无线联网及远程监控的功能。
1.2 国内外研究状况
1. 国内研究状况
车载监控系统刚开始只用来记录汽车运行状况。1925年，为记录汽车停止移动时间与所行驶的路程，德国率先研究出车载记录仪。
19世纪九十年代，GPS技术开始应用在汽车定位及导航上，美国的天保公司力压同行业其他公司，成为首个完成GPS与无线通信技术相结合的公司，不但能够对所有地点实现零误差定位，还可以与别人分享实时位置信息，通过其所设计的全球位置实时定位系统，汽车或轮船不管行驶多远距离，都可以随 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: %3^5`1^9`1^6^0`7^2#
时呼叫总站，汇报情况。
紧随天保公司之后， Navsys公司创新性第一次联合采用蜂窝通信和GPS技术，成功研究出一个名为TIDGET的远程监控系统，通过该系统能够24小时对汽车进行全天候不间断监控，并且在需要时给予驾驶人员提供及时的帮助与救援。
网络通信技术日新月异，在不断发展的大趋势下，开始有人考虑将Internet网络运用到于监控系统实现方法。1997年，美国斯坦福大学等名校积极组织相关科研人士，举办了具有跨历史性作用的首次关于将Internet网络技术的运用于远程监控的会议。
近些年来，远程监控技术开始逐渐应用在车载监控系统上，NTSB坚持推广汽车行驶仪来保障汽车在驾驶过程中的基本安全，并于2001年对所有汽车生产厂家提出规定：新生产的汽车需具备有远程监控系统的行车记录仪。
2010年，美国福特公司研究了一套功能比较全面的远程监控系统，随后被安装在其公司的两款纯电动汽车上，该系统能够不间断监控电池组的运作情况与获取相关数据，而且能够通过解析相关返回数据对BMS的管理方法作出相应改动整。值得一提的是，使用者还可以无线对BMS下载相关更新程序软件，完成远程升级。
2. 国内研究状况
近年来，国家出台了一系列的鼓励电动汽车的科研创新的政策，并且对于电动汽车的生产及销售都给予一定的经济奖励，积极倡导绿色交通和环保出行，众多高校和汽车生产厂家都开始对电动汽车远程监控技术进行不断的研究与探讨，并且在这方面也取得了一系列的科研成果。
吉林大学的陈燕虹等人为针对多电动汽车能够同时进行实时远程监控而设计出一套远程监控系统，该系统通过局域网络使车内所有得数据都可以共享和传输，利用动态分组交换技术，并且将一系列软件科学组合，就可以把CAN总线上的采集的数据经过处理转换后，再通过GPRS等网络方式实现无线远程传送到远程监控系统。
上海理工大学的胡剑勇等参与人员也设计了一个使用GPRS通信技术的采集汽车运行状态参数的远程监控系统，该系统针对汽车疲劳试验检测的参数问题进行了改善。它的主控单元选择的是一个嵌入式微处理器，而A/D转换电路模块则是作为汽车远程监控系统的数据采集单元， 并且和GPS模块一样通过数据线和嵌入式微处理器想接通，这样可以直接获得汽车的运行状态数据，GPRS模块也需要与微处理器直接相接通来获得其发送的所有数据，然后再将获得的数据完整的远程无线传送到监控中心。
1绪论 1
1.1课题研究背景及意义 1
1.2 国内外研究状况 2
1.3课题研究的主要内容4
2 远程监控系统的构成及总体设计4
2.1 BMS的简介4
2.2 远程监控系统的总体设计 6
2.3 BMS 远程监控系统的构成7
2.4远程监控系统的数据采集传输过程8
2.5 系统网络的选择8
3 GPRS DTU 的设计9
3.1GPRS DTU 的硬件设计10
3.2 GPRS DTU 的电路设计 12
3.3 GPRS DTU 的软件设计16
结论 25
致谢 26
参考文献27
1 绪论
1.1 课题研究背景及意义
随着全球经济不断地高速发展，汽车的保有量也一路飙升，虽然人们的交通出行越来越方便，但与此同时也引发了诸多问题。燃油汽车不仅是石油消耗大户，其尾气排放更是大气污染的主要污染原因。目前，能源短缺和环境污染问题已成为现今世界汽车工业所要面临的两大挑战，开展新能源汽车的研究刻不容缓[1]。
电动汽车由于其无污染排放，综合能源利用率高等特点，在世界范围内引起巨大关注，但在了解不同国家的电动汽车研究进展后，可以不难发现，电池技术是最难攻克的。电动汽车电池的综合性能还不能够支持电动汽车能够达到正常稳定使用的程度，所以电动汽车的普及率还很低。
在电动汽车中，电池系统是其相当重要的一部分，由于蓄电池特性具有高度的非线性和结构的特殊性，所以很容易导致电池寿命的缩短乃至损坏。近些年来，电池系统已有了很大程度的提高，但是它的充、放电技术依旧非常 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: %3^5`1^9`1^6^0`7^2#
落后，各方面的数据参数采集都有待提高，在电动汽车研制过程中，很多企业都曾遇到这个难题，动力电池不仅制约着电动汽车的发展规模，而且也导致电动汽车价格非常高，电池组的成本占整车成本的百分之三十到五十，因此，动力电池管理系统?的性能对电动汽车非常重要。
虽然对于电池系统的管理研究已取得了一些成果，但也有很多不足之处。电动汽车在实际行驶时，电池组的运行状态始终受到不同环境的影响，行驶状态和稳定运行状态相比对电量的损耗是不同的，我们需要根据不同的情况所表现出来的状态参数进行研究分析，然后再对相对应的运行状态采取科学的电能管理分配，需要对具体情况研究相对应的的电能运用方法，来达到动力电池组的自主科学调配的效果；另一方面，通过获取动力电池组的实时运行参数，可以很快发现电池均衡性等问题，并以此来提高其使用周期，而且可以更好地降低因不及时解决电池突发问题而出现重大交通事故的概率。因此，在不同工况下,电动汽车实际运行时电池工作数据的实时采集对电池管理系统的研究具有极其重要的作用。
通过上述内容，我们不仅知道了BMS对提升电动汽车综合使用性能有着非常重要的作用，也明白了及时采集电池运行数据的必要性，可是通常现实情况是，假如需要采集正在运行的电动汽车的BMS的电池运行数据时，只能派人跟随车进行现场收集数据，并使用笔记本电脑上的一些专用分析系统或者其他的数据分析软件来对数据进行进一步的分析处理；还有一种普遍采用的方法就是采用行车记录仪来获取电池的运行状态参数，然后再使用内存空间较大的硬件来把这些数据储存起来，在需要时再把数据提取出来用于分析研究。但经过实践发现这两种方法都不够方便，特别是对于那些已进行试运行的，上述两种方法实行起来更加困难。因此，需研发出电池管理系统的远程监控系统，以此来对BMS进行数据采集，这样就能够在监控中心及时接收到由车载远程传输终端传送来的不同工况下电池运行的状态参数，从而满足电池管理系统在研究中的使用要求。
与此同时，由于移动通信越来越普遍，无线传输技术不断更新进步，整个社会交流也越来越信息化，人们慢慢抛弃原有的有线通信手段，开始对使用无线通信非常感兴趣。GPRS 就是无线分组系统的英文简称，通过使用 GSM 网络中未工作的通信通道来进行数据传输。不管你在全球的任意位置，只要能接收到通信信号，你就可以通过GPRS十分便捷地完成网络通信，而且当GPRS 模块研究可运用后，之前设备的硬件甚至不要太大的改变，这样使得 GPRS 无线通信更加便捷，大大提高了它的适用性[2]。因此，现场的数据可使用GPRS的通信手段进行及时地无线远程传输，使用者能够使用internet网访问服务器对现场数据进行查看。
在测控领域日趋网络化的背景下，仪器设备日益智能化，这就更需求电池管理系统具有无线联网及远程监控的功能。
1.2 国内外研究状况
1. 国内研究状况
车载监控系统刚开始只用来记录汽车运行状况。1925年，为记录汽车停止移动时间与所行驶的路程，德国率先研究出车载记录仪。
19世纪九十年代，GPS技术开始应用在汽车定位及导航上，美国的天保公司力压同行业其他公司，成为首个完成GPS与无线通信技术相结合的公司，不但能够对所有地点实现零误差定位，还可以与别人分享实时位置信息，通过其所设计的全球位置实时定位系统，汽车或轮船不管行驶多远距离，都可以随 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: %3^5`1^9`1^6^0`7^2#
时呼叫总站，汇报情况。
紧随天保公司之后， Navsys公司创新性第一次联合采用蜂窝通信和GPS技术，成功研究出一个名为TIDGET的远程监控系统，通过该系统能够24小时对汽车进行全天候不间断监控，并且在需要时给予驾驶人员提供及时的帮助与救援。
网络通信技术日新月异，在不断发展的大趋势下，开始有人考虑将Internet网络运用到于监控系统实现方法。1997年，美国斯坦福大学等名校积极组织相关科研人士，举办了具有跨历史性作用的首次关于将Internet网络技术的运用于远程监控的会议。
近些年来，远程监控技术开始逐渐应用在车载监控系统上，NTSB坚持推广汽车行驶仪来保障汽车在驾驶过程中的基本安全，并于2001年对所有汽车生产厂家提出规定：新生产的汽车需具备有远程监控系统的行车记录仪。
2010年，美国福特公司研究了一套功能比较全面的远程监控系统，随后被安装在其公司的两款纯电动汽车上，该系统能够不间断监控电池组的运作情况与获取相关数据，而且能够通过解析相关返回数据对BMS的管理方法作出相应改动整。值得一提的是，使用者还可以无线对BMS下载相关更新程序软件，完成远程升级。
2. 国内研究状况
近年来，国家出台了一系列的鼓励电动汽车的科研创新的政策，并且对于电动汽车的生产及销售都给予一定的经济奖励，积极倡导绿色交通和环保出行，众多高校和汽车生产厂家都开始对电动汽车远程监控技术进行不断的研究与探讨，并且在这方面也取得了一系列的科研成果。
吉林大学的陈燕虹等人为针对多电动汽车能够同时进行实时远程监控而设计出一套远程监控系统，该系统通过局域网络使车内所有得数据都可以共享和传输，利用动态分组交换技术，并且将一系列软件科学组合，就可以把CAN总线上的采集的数据经过处理转换后，再通过GPRS等网络方式实现无线远程传送到远程监控系统。
上海理工大学的胡剑勇等参与人员也设计了一个使用GPRS通信技术的采集汽车运行状态参数的远程监控系统，该系统针对汽车疲劳试验检测的参数问题进行了改善。它的主控单元选择的是一个嵌入式微处理器，而A/D转换电路模块则是作为汽车远程监控系统的数据采集单元， 并且和GPS模块一样通过数据线和嵌入式微处理器想接通，这样可以直接获得汽车的运行状态数据，GPRS模块也需要与微处理器直接相接通来获得其发送的所有数据，然后再将获得的数据完整的远程无线传送到监控中心。
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