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1基本原理
本系統由主控電路、電流采集電路、通訊電路、存儲電路、實時時鐘電路、電源電路組成。主控電路由微控制器芯片和晶體振蕩電路組成；電流采集電路由專用的電流采集環構成；通訊電路使用CAN通訊技術；存儲電路由TF卡構成。主控電路中的微控制器芯片為16位飛思卡爾單片機；實時時鐘芯片選用DS1302芯片，同時配有備用電池，芯片設定后可以提供準確的時間與數據同時記錄保存；電源轉換電路將整車的24V電源轉換成5V，給單片機等電路供電；電流采集環可以測得電池的總電流，也將被記錄；CAN通訊電路主要實現電池管理系統從板以及整車控制器與電池管理系統主板的通訊，提供電池的電壓等狀態信息和車輛行駛車速等信息，便于記錄數據；存儲TF卡與主控MCU之間使用SPI總線通訊。飛思卡爾16位微控制器具有低功耗、高性能、低引腳數量等特點。TF卡是新一代半導體存儲設備，不僅容量大、讀寫方便，同時最大讀寫速度達10MB/s，并且可以直接使用SPI通信模式。存儲電路包括U1飛思卡爾主控芯片和TF卡，采用3.3V供電，使用SPI總線，可以使MCU與TF卡以串行方式進行通信。該接口使用4條線：串行時鐘線SCK、主機輸入/從機輸出數據線MISO、主機輸出/從機輸入數據線MOSI和低電平有效的從機選擇線SS。
2系統設計及應用
2.1系統設計
系統設計主要包括數據解析及封裝、TF卡固件程序兩部分。數據解析及封裝包括三部分：CAN信息接收、數據解析和重新封裝。CAN信息接收使用中斷函數，將接收所需記錄的數據幀；數據解析根據指定的CAN通訊協議，對接收后的長數據幀進行解析，同時拆分出數據值；數據封裝首先指定出需要記錄下的數據名，按順序排列組合，將拆分所得數據值按組合的數據名稱封裝成數據結構體，便于按時間節點進行存儲。TF卡程序主要包括兩部分：TF卡底層協議程序和文件系統程序。TF卡底層協議控制程序主要完成對TF卡的最基本的數據塊的操作，如TF卡的初始化、TF卡數據塊的讀寫等；文件系統程序則是在底層協議的基礎上完成文件系統下對文件的各種操作，如文件系統的建立、文件的創建與刪除、文件的讀寫等車輛起動階段，BMS主控芯片開始工作。首先記錄下實時時鐘提供的當前時間，同時從CAN總線上讀取到整車行駛數據、電池電壓信息。根據CAN通訊協議，將上述數據進行解析，將電池電壓、電流、最高最低單體信息、車速等封裝成新的數據結構體，再使用SPI通信功能，主控芯片與TF進行數據通信，判斷TF卡內存儲空間是否已滿。如果已滿，刪除最先記錄的文件，再創建新的文件夾，文件夾以日期命名。在文件夾內，創建新的文本文件，文件以時間命名。這樣同一天的數據分別以文本文件的形式存在文件夾內。數據記錄結束后，將關閉文本文件保存數據。每秒鐘記錄一次數據結構體，按一天八小時計算，2GB的TF卡可以記錄至少四個月。
2.2實際應用
電動汽車在運行時，BMS會通過CAN總線和電流采集電路接收到大量的數據，這些數據分為實時數據和監控量。實時數據包括動力電池的電壓、電流、單體電壓值和溫度等；監控量包括BMS對實時數據處理結果，包括SOC、故障碼和車輛使用頻率等。記錄下的歷史數據保存在文本內，文本文件以時間為名稱，利于查看。這些數據對于電池的優化、整車控制器的研發、BMS管理策略的研究都有重要的意義。
2.3應用效果
對記錄的電池電壓、總電流及SOC繪制。根據電流的大小和正負可以分析出車輛的運行狀態：正電流表示車輛加速或勻速階段；負電流表示車輛滑行或減速階段。由電池總壓的變化可以分析出電池的性能；由SOC的變化可以分析出電池管理系統的管理策略是否合理。同一時間下記錄的車輛速度及電機數據。分析相同時間的電機數據，可以觀察出車速與電機轉速的變化趨勢。由電機轉速和扭矩得出電機的功率，根據電池總電壓和電流得出電池的功率，可以分析車輛動力系統的效率。對這些實際數據的分析，提高了優化控制系統的準確性。
3結論
本文使用TF卡對新能源客車的電池管理系統的歷史數據進行存儲，很好地解決了車輛運行過程數據難以保存的問題。為系統的優化提供了大量的實時數據，有利于控制系統策略的優化，為電動汽車所使用的動力電池在不同情況下的特性提供了實際數據依據。以某款電動客車的記錄數據為例，得到了電池電壓、電流等特性。
作者：胡洋 單位：安徽安凱汽車股份有限公司
