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KINCO总线型触摸屏在电动汽车BMS上的应用

2020-03-20 15:23 次阅读

一、概述

汽车是现代社会的重要交通工具,为人们提供了便捷、舒适的出行服务,然而传统燃油车辆在使用过程中产生了大量的有害废气,并加剧了对不可再生资源石油的依赖。作为能源消费大国,我国形势更为严峻,能源大量进口危及到国民经济正常运行和国家能源安全。在环境方面,交通能源消耗也是造成局部环境污染和全球温室气体排放的主要原因之一。

为了应对全球能源危机和气候变化,近年来世界各国纷纷加速推进汽车产业的转型升级,电动汽车作为传统燃油汽车的替代方案逐渐成为研究热点。但是电池及电池管理却是制约电动汽车发展的瓶颈,在电池自身容量已经确定的情况下,对电池组有效地监控、管理,成为延长电池组使用寿命,从而提升电动汽车续行里程的重要手段。

本文结合汽车电子行业的特点,主要介绍了KINCO总线型(CAN总线)触摸屏在蓄电池监控单元上的应用(BMS)。

二、系统结构

1、电动汽车原理

全部或部分由电机驱动、并配置大容量电能储存装置的汽车统称为电动汽车,包括纯电动汽车(PEV)、混合动力电动汽车(HEV)和燃料电池电动汽车(FCV)三种类型。纯电动汽车是完全由可充电电池提供动力源,并以电动机与电机控制系统驱动的汽车。

蓄电池为电动汽车的驱动电动机提供电能,电动机将电源的电能转化为机械能,通过传动装置或直接驱动车轮和工作装置。纯电动汽车原理图(见图1)。

KINCO总线型HMI的特点及在电池管理系统中应用

2、电池管理系统(BMS)

BMS电池管理系统(Battery Management System或Battery Control Unit)是指用来对电池组进行安全监控、有效管理的软硬件设备,系统包括自我诊断、数据采集、充放电管理、均衡充电、热量管理、安全管理、数据通信、电池监控、异常报警、异常保护、显示剩余容量(SOC,State of Charge,电池充电状态估算是电动汽车电池管理系统的重要功能,准确有效的SOC估算对推动电动汽车核心技术的发展具有重要意义),电池健康状况(SOH)等功能;还根据电池的电压电流及温度用算法控制最大输出功率以获得最大行驶里程、以及用算法控制充电机进行最佳电流的充电,通过CAN总线接口与车载总控制器、电机控制器、能量控制系统、车载显示系统等进行实时通讯。图 2为BMS基本结构图。

KINCO总线型HMI的特点及在电池管理系统中应用

电池管理系统是电动汽车相关技术中较为重要的一部分,其优劣可以促进或者限制电动汽车的发展,因此对BMS的研究就显得尤为重要。

三、KINCO总线型HMI(MT5423T-CAN)特点

人机界面作为人与机器之间传递、交换信息的媒介而被应用于各行各业,步科总线型HMI HMI以其稳定的性能以及集成CAN总线等特点被电动汽车行业客户所关注,并获得良好的应用体验。

1、CAN总线接口功能。CAN总线作为解决现代汽车中的控制与测试仪器之间的数据交换而广泛的应用在汽车行业,而基于CAN总线的SAE J1939协议更是在卡车及客车行业得到广泛应用,步科公司根据客户需求,在自主开发的EV5000软件中集成了SAE J1939协议(图3)。

KINCO总线型HMI的特点及在电池管理系统中应用

2、 集成了SD卡及USB HOST接口。纯电动大巴汽车采用单体电池多达上百节,有的甚至更多,而这些单体及电池组的电压、温度等参数必须实时的采集及存储,普通的触摸屏内部存储空间远远不够,MT5423T-CAN通过外部SD卡(8G)可以存储大量数据。

3、 高亮度,高分辨率。高达800*600的分辨率可以清晰的显示各种参数及图片。

4、 高达520MHz的CPU以及嵌入式操作系统可以快速的处理大量数据。

四、监控界面设计

本方案客户采用6个数据采集板及一个主控板,通过CAN总线对电池电压和温度等信息进行高速采集,从而了实现电池的高效率均衡。电池的电压/电流和温度、电池的健康状况和剩余电流的估算以及故障报警信息等全部通过HMI进行图文显示。

KINCO总线型HMI的特点及在电池管理系统中应用

1、 主控界面

触摸屏的主监控画面可以设计为多国语言显示,在整个监控画面上可以监测到电池的总电压及总电流,可以监测到电池荷电状态(SOC)等信息;点击其它按钮进入相应界面,例如点击“实时数据查询”按钮,则可以观察到电池具体时刻的各种数据值。

2、数据采集界面

在主控界面点击数据采集按钮可以进入每组电池模块的温度及电压监控界面,在监控界面可以方便的监控到每个单体电池的电压情况。每组电池模块有20个单体电池,温度传感器对每5节电池进行测温,所以在每个数据采集界面可以看到20个单体电池电压和4个温度值的数据采集值,当温度或者电压出现异常时,监控会自动进入故障报警界面。

3、故障报警界面

进入故障报警界面,要显示40个故障代码(故障码由HMI接收到的5个字节确定,每个bit对应一个故障码,该位为1,则报警,为0,解除报警)。报警信息主要有:放电电流过流报警、电压报警信息、充电电流信息报警以及CAN报文接收超时报警等信息。

五、总结

MT5423T-CAN在电动大巴行业的应用,充分的发挥了其稳定的性能、开放灵活的CAN总线以及大量数据存储等特点,目前产品在客户客车上运行稳定。随着国家对新能源行业的大力支持,电动汽车行业在未来的发展将会提快速度,步科公司将再接再厉,为客户开发出更好、性价比更高的HMI系列产品。

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BQ2204A 用于 4 SRAM 内存组的 SRAM 非易失性控制器 IC

CMOS bq2204A SRAM非易失性控制器单元提供所有必要的功能,可将多达四组标准CMOS SRAM转换为非易失性读/写存储器。 精密比较器监视5V V CC 输入,以获得超出容差的条件。当检测到超出容差时,四个经过调节的芯片使能输出被强制为无效,以便对多达四组SRAM进行写保护。 在电源故障期间,外部SRAM从V CC 电源切换到两个3V备用电源中的一个。在随后的上电中,SRAM被写保护,直到存在电源有效状态。 在电源有效操作期间,双输入解码器透明地选择最多四组SRAM中的一个。 特性 3伏电池备份应用的电源监控和切换 写保护控制 2输入解码器,用于控制多达4组SRAM 3伏主单元输入 芯片使能传播延迟小于10ns 5 %或10%供应操作 参数 与其它产品相比 电池保护器   Features Rating Package Group Approx. price (US$)   BQ2204A Controller     Catalog     PDIP | 16 SOIC | 16     3.40 | 1ku    ...
发表于 01-08 17:47 76次 阅读
BQ2204A 用于 4 SRAM 内存组的 SRAM 非易失性控制器 IC

BQ2201 SRAM 非易失性控制器 IC,用于 1 个 SRAM 内存组

CMOS bq2201 SRAM非易失性控制器单元提供将标准CMOS SRAM转换为非易失性读/写存储器所需的所有功能。 精密比较器监视5V V CC 输入是否超出容差条件。当检测到超出容差范围时,有条件芯片使能输出被强制为无效,以对任何标准CMOS SRAM进行写保护。 在电源故障期间,外部SRAM从V CC 电源切换到两个3V备用电源之一。在随后的上电中,SRAM被写保护,直到存在电源有效状态。 bq2201具有足迹和时序兼容的行业标准,并具有芯片使能传播延迟小于10ns的额外优势。 特性 3伏电池备份应用的电源监控和切换 写保护控制 3伏主电池输入 小于10ns芯片使能传播延迟 5%或10%供电操作 参数 与其它产品相比 电池保护器   Features Rating Package Group Approx. price (US$)   BQ2201 Controller     Catalog     SOIC | 8     2.21 | 1ku    ...
发表于 01-08 17:46 81次 阅读
BQ2201 SRAM 非易失性控制器 IC,用于 1 个 SRAM 内存组

SN74LVC646A 具有三态输出的八路总线收发器和寄存器

SN54LVC646A八路总线收发器和寄存器设计用于2.7 V至3.6 VVCC操作,SN74LVC646A八路总线收发器和寄存器设计用于1.65V至3.6VVCC操作。 这些器件由总线收发器电路,D型触发器和控制电路组成用于直接从输入总线或内部寄存器多路传输数据。 A或B总线上的数据在适当时钟(CLKAB或CLKBA)输入的低到高转换时被输入寄存器。图1显示了使用?? LVC646A器件执行的四种基本总线管理功能。 输出使能(OE)和方向控制(DIR)输入控制收发器功能。在收发器模式下,高阻抗端口的数据存储在任一寄存器或两者中。 选择控制(SAB和SBA)输入可以复用存储的和实时(透明模式)数据。当OE \低时,DIR确定哪个总线接收数据。在隔离模式(OE \ high)中,A数据存储在一个寄存器中,B数据可以存储在另一个寄存器中。 当禁用输出功能时,输入功能仍然有效,并且可以用于存储和传输数据。一次只能驱动两条总线A或B中的一条。 输入可以从3.3 V或5 V器件驱动。此功能允许在混合的3.3 V /5 V系统环境中将这些器件用作转换器。 这些器件完全指定用于部分断...
发表于 10-09 17:08 78次 阅读
SN74LVC646A 具有三态输出的八路总线收发器和寄存器

SN74HCT652 具有三态输出的八路总线收发器和寄存器

 HCT652器件由总线收发器电路,D型触发器和控制电路组成,用于直接从数据中复用数据传输总线或从内部存储寄存器。提供输出使能(OEAB和OEBA \)输入以控制收发器功能。提供选择控制(SAB和SBA)输入以选择实时或存储的数据传输。低输入电平选择实时数据;高输入级别选择存储的数据。图1显示了可以使用这些器件执行的四种基本总线管理功能。 A或B数据总线上的数据或两者都可以存储在内部D型触发器中无论选择控制端子还是输出控制端子,在适当的时钟(CLKAB或CLKBA)端子上都会发生从低到高的跳变。当SAB和SBA处于实时传输模式时,通过同时启用OEAB和OEBA \,可以在不使用内部D型触发器的情况下存储数据。在此配置中,每个输出都会增强其输入。当两组总线的所有其他数据源都处于高阻态时,每组总线保持最后状态。 为确保上电或断电期间的高阻态,OEBA \应通过上拉电阻连接到VCC,OEAB应通过下拉电阻连接到GND;电阻的最小值由驱动器的电流吸收/电流源能力决定。 特性 工作电压范围4.5 V至5.5 V 低功耗,80-μA...
发表于 10-09 17:06 74次 阅读
SN74HCT652 具有三态输出的八路总线收发器和寄存器