虚拟仪器技术的汽车电池管理系统测试平台设计【字数：17372】
电池管理系统（Battery Management System，简称 BMS），通常需要测试电池的输出电流、电压、温度、荷电状态等，以防止电池出现过充电、过放电、过温度等异常状况。汽车电池管理系统测试平台采用LabVIEW软件开发平台编写应用程序，结合工控机、直流电源、负载机箱、万用表、信号发生器、示波器等硬件，利用电阻模拟不同温度输入，通过负载箱实现不同引脚的负载接入，CAN通讯回读采集温度值，上位机软件进行分析判断，实现对电池在不同温度下电流、电压等数据的测试。本文从系统方案设计、硬件设计、软件设计以及系统调试方面进行了详细的阐述。目前该测试平台已交付客户使用，通过实际的运行验证，该测试平台能够安全、高效且稳定地进行产品测试，与手动测试相比，大大提升了测试精确度，提升了生产效率，具有很好的市场前景。
目录
1.绪论 1
1.1课题研究的背景和意义 1
1.2课题的国内外研究现状 1
1.3课题研究的主要内容 2
1.4论文的组织结构 2
2.系统总体方案设计 4
2.1待测产品介绍与系统测试需求分析 4
2.1.1待测产品介绍 4
2.1.2系统具体测试需求 4
2.2系统总体方案设计 5
2.2.1系统设计目标 5
2.2.2设计方案选择 5
2.2.3总体方案设计 6
2.3子系统方案设计 7
2.3.1供电子系统设计 7
2.3.2测试子系统设计 8
3.系统硬件设计 9
3.1测试系统硬件选型 9
3.2电源模块硬件设计与选型 10
3.2.1可编程直流电源艾德克斯 IT6322A 10
3.2.2固纬PSW8001.44直流电源 10
3.3气缸运动控制模块设计 11
3.4测试模块硬件设计与选型 12
3.4.1 PCI1680U CAN卡 12
3.4.2安捷伦34461A万用表 13
3.4.3NI6509板卡 13
3.4.4精慧JH8503D电池 14
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
/> 3.4.5普源DG1022U信号发生器 15
3.4.6TBS1102泰克示波器 15
3.5安全电路硬件设计与选型 16
4.系统软件设计 17
4.1软件设计方案 17
4.1.1软件开发环境 17
4.1.2软件总体设计方案 17
4.2系统主程序设计 18
4.2.1主程序界面设计 18
4.2.2主程序程序设计 19
4.3自动模式程序设计 21
4.3.1自动测试界面设计 21
4.3.2自动模式程序框图设计 22
4.4数据查询设计 26
4.4.1数据查询前面板设计 26
4.4.2数据查询程序框图设计 26
4.5核心底层VI设计 27
4.5.1万用表设置 27
4.5.2程序烧录 27
4.5.3 CAN通讯的读写 28
5. 调试和运行结果 30
5.1硬件调试 30
5.2软件调试 30
5.3运行结果 31
6.总结和展望 34
6.1总结 34
6.2对环境及社会可持续发展的影响 34
6.3展望 35
参考文献 36
致谢 37
1.绪论
1.1课题研究的背景和意义
随着经济快速发展，汽车人均占有率越来越高，所面临的能源稀缺和环境问题也正变得日益严峻。因此人们开始着眼于用新能源汽车取代传统能源汽车，从而电动汽车进入人们的视线。由于电动汽车具有环保节能的优势，电属于一种清洁可再生能源，这样既可以有效的缓解能源资源紧张问题，又可以减少对大气造成的污染。因此，电动汽车有着很广阔的市场前景。
电池管理系统作为电动汽车电池系统的一部分，保卫着汽车电池的安全，合理分配汽车电池的能量。随着新能源汽车市场规模的高速发展，电池安全问题也日益凸显，直接带动BMS需求的快速扩张。
电池作为电动汽车提供动力的装置，是汽车的心脏，在电动汽车上路前，需要知道电池的状态，工业生产中利用电池包模拟电池，板卡监测电池状态，而本课题所设计的汽车电池管理系统测试平台是通过控制板卡等硬件设备，利用虚拟仪器软件LabVIEW实现自动监测。
本课题基于虚拟仪器技术设计一套汽车电池管理系统测试平台。汽车电池管理系统测试平台采用LabVIEW软件开发平台编写应用程序，结合工控机、直流电源、负载机箱、万用表、信号发生器、示波器等硬件，使用PCI6509板卡，通过通讯命令，改变不同I/O信号，控制继电器的开合，从而实现对不同输出端口的电压、电流、电阻的测量。利用电阻模拟不同温度输入，通过负载箱实现不同引脚的负载接入，CAN卡PCI1860U在CAN网络与PC之间通讯回读采集温度值，上位机软件进行分析判断，实现对电池在不同环境温度下电流、电压等数据的测试。
1.2课题的国内外研究现状
随着汽车电子技术的发展， BMS的测试功能增加了许多，从最开始的物理特性测试，到现在的的温度管理、充放电过程管理、故障诊断，荷电状态估计等等，功能越来越全面，测试的精度、准确性也在不断提高。
国内外很早就开始研究汽车电池管理系统，测试设备也在不断更新与发展，都是目前国内针对单一测试功能的测试设备居多，针对汽车电池管理系统各项性能综合性测试设备较少。
英国Pickering公司设计了PXI电池模拟板卡41752，该板卡可以模拟6个单体电池电压的充放电过程，通过使用多个板卡扩展，在一个PXI机箱里可以实现最多108个单体的仿真。该板卡可用于测试BMS的电压测量精度。
美国DMC Engineering 公司与Pickering公司合作，使用PXI电池模拟板卡、CAN通信板卡等设计了基于PXI系统的BMS测试平台，该平台由PXI系统和电路模块组成，可以模拟电池单体电压及温度，并且包含数字量I/O、模拟量I/O、电池包的高压开关等接口，通过PXI七位半数字万用表及其他模块采集状态数据，与BMS上传数据比对后得出BMS的测试结果。
加拿大安大略省温莎市的Bloomy Controls公司设计了基于NI公司PXI系统及LabVIEW的基本BMS测试平台，该公司可以根据客户需求迅速建立专用BMS测试平台。
福州开发区星云电子自动化有限公司研制了25通道电池电压模拟器，该模拟器具有很高的电压输出精度，并且可以通过串联的方式实现对通道数量的扩展。该公司基于此款电池电压模拟器，推出了电动自行车锂电池组保护板测试系统等产品。
目录
1.绪论 1
1.1课题研究的背景和意义 1
1.2课题的国内外研究现状 1
1.3课题研究的主要内容 2
1.4论文的组织结构 2
2.系统总体方案设计 4
2.1待测产品介绍与系统测试需求分析 4
2.1.1待测产品介绍 4
2.1.2系统具体测试需求 4
2.2系统总体方案设计 5
2.2.1系统设计目标 5
2.2.2设计方案选择 5
2.2.3总体方案设计 6
2.3子系统方案设计 7
2.3.1供电子系统设计 7
2.3.2测试子系统设计 8
3.系统硬件设计 9
3.1测试系统硬件选型 9
3.2电源模块硬件设计与选型 10
3.2.1可编程直流电源艾德克斯 IT6322A 10
3.2.2固纬PSW8001.44直流电源 10
3.3气缸运动控制模块设计 11
3.4测试模块硬件设计与选型 12
3.4.1 PCI1680U CAN卡 12
3.4.2安捷伦34461A万用表 13
3.4.3NI6509板卡 13
3.4.4精慧JH8503D电池 14
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/> 3.4.5普源DG1022U信号发生器 15
3.4.6TBS1102泰克示波器 15
3.5安全电路硬件设计与选型 16
4.系统软件设计 17
4.1软件设计方案 17
4.1.1软件开发环境 17
4.1.2软件总体设计方案 17
4.2系统主程序设计 18
4.2.1主程序界面设计 18
4.2.2主程序程序设计 19
4.3自动模式程序设计 21
4.3.1自动测试界面设计 21
4.3.2自动模式程序框图设计 22
4.4数据查询设计 26
4.4.1数据查询前面板设计 26
4.4.2数据查询程序框图设计 26
4.5核心底层VI设计 27
4.5.1万用表设置 27
4.5.2程序烧录 27
4.5.3 CAN通讯的读写 28
5. 调试和运行结果 30
5.1硬件调试 30
5.2软件调试 30
5.3运行结果 31
6.总结和展望 34
6.1总结 34
6.2对环境及社会可持续发展的影响 34
6.3展望 35
参考文献 36
致谢 37
1.绪论
1.1课题研究的背景和意义
随着经济快速发展，汽车人均占有率越来越高，所面临的能源稀缺和环境问题也正变得日益严峻。因此人们开始着眼于用新能源汽车取代传统能源汽车，从而电动汽车进入人们的视线。由于电动汽车具有环保节能的优势，电属于一种清洁可再生能源，这样既可以有效的缓解能源资源紧张问题，又可以减少对大气造成的污染。因此，电动汽车有着很广阔的市场前景。
电池管理系统作为电动汽车电池系统的一部分，保卫着汽车电池的安全，合理分配汽车电池的能量。随着新能源汽车市场规模的高速发展，电池安全问题也日益凸显，直接带动BMS需求的快速扩张。
电池作为电动汽车提供动力的装置，是汽车的心脏，在电动汽车上路前，需要知道电池的状态，工业生产中利用电池包模拟电池，板卡监测电池状态，而本课题所设计的汽车电池管理系统测试平台是通过控制板卡等硬件设备，利用虚拟仪器软件LabVIEW实现自动监测。
本课题基于虚拟仪器技术设计一套汽车电池管理系统测试平台。汽车电池管理系统测试平台采用LabVIEW软件开发平台编写应用程序，结合工控机、直流电源、负载机箱、万用表、信号发生器、示波器等硬件，使用PCI6509板卡，通过通讯命令，改变不同I/O信号，控制继电器的开合，从而实现对不同输出端口的电压、电流、电阻的测量。利用电阻模拟不同温度输入，通过负载箱实现不同引脚的负载接入，CAN卡PCI1860U在CAN网络与PC之间通讯回读采集温度值，上位机软件进行分析判断，实现对电池在不同环境温度下电流、电压等数据的测试。
1.2课题的国内外研究现状
随着汽车电子技术的发展， BMS的测试功能增加了许多，从最开始的物理特性测试，到现在的的温度管理、充放电过程管理、故障诊断，荷电状态估计等等，功能越来越全面，测试的精度、准确性也在不断提高。
国内外很早就开始研究汽车电池管理系统，测试设备也在不断更新与发展，都是目前国内针对单一测试功能的测试设备居多，针对汽车电池管理系统各项性能综合性测试设备较少。
英国Pickering公司设计了PXI电池模拟板卡41752，该板卡可以模拟6个单体电池电压的充放电过程，通过使用多个板卡扩展，在一个PXI机箱里可以实现最多108个单体的仿真。该板卡可用于测试BMS的电压测量精度。
美国DMC Engineering 公司与Pickering公司合作，使用PXI电池模拟板卡、CAN通信板卡等设计了基于PXI系统的BMS测试平台，该平台由PXI系统和电路模块组成，可以模拟电池单体电压及温度，并且包含数字量I/O、模拟量I/O、电池包的高压开关等接口，通过PXI七位半数字万用表及其他模块采集状态数据，与BMS上传数据比对后得出BMS的测试结果。
加拿大安大略省温莎市的Bloomy Controls公司设计了基于NI公司PXI系统及LabVIEW的基本BMS测试平台，该公司可以根据客户需求迅速建立专用BMS测试平台。
福州开发区星云电子自动化有限公司研制了25通道电池电压模拟器，该模拟器具有很高的电压输出精度，并且可以通过串联的方式实现对通道数量的扩展。该公司基于此款电池电压模拟器，推出了电动自行车锂电池组保护板测试系统等产品。
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