零跑新能源動力電池CAN數據采集BMS協議速銳得DBC開發方案

電池系統是電動車發展的瓶頸，除了電池材料外，充電方式是影響電池性能的重要因素。目前，動力電池廠家在電池包中設計一個電池管理系統（Battery Management System，BMS）對電池進行維護，因為電動汽車往往采用汽車行業通用 CAN 總線控制網絡，所以動力電池廠家的電池管理系統一般提供 CAN 總線接口。設計具有的 CAN 總線接口智能充電機，實現充電機與 BMS的通信，讀取電池的參數，如電池只數、電池容量、電池荷電狀態（State－Of－Charge，SOC）以及電池的溫度等，實現智能充電，克服過充等不良充電行為，提高動力電動汽車電池管理系統和充電機的協調性，動力電池預警評估數據采集協議開發具有實際推動意義。

一、數據采集CAN盒硬件接入

速銳得采用GD系列的高速混合信號微控制器 F105類型 作為主控單元，實現對充電機電壓、電流、溫度、故障、開關機等的采集和控制，并實現與電池管理系統的通信。高速混合信號微控制器結合NXP，系統就包含一個完整的 CAN 數據收發，可以實現 CAN 標準 2.0B 通信。在實際應用中，CAN 總線需要與微控制器單元電氣隔離， 實現系統可靠運行。我們采用NXP公司2008年推出的專用于混合動力電動汽車的雙通道數字隔離器ATJ1044 進行隔離，采用 Philips Semiconductors公司的 PCA82C250 作為總線驅動器。

三、數據采集解析工具選擇

動態采集電動汽車電池組的參數研究和電池性能參數，我們選用SPY3工具，將USB轉CAN用的軟件分析儀和診斷儀配合，解碼匹配獲取支持電動汽車電池預警的CAN數據并記錄，分析并應用于動力電池CAN數據采集和解析。我們EST558SCAN采集是完全集成的混合信號片上系統型 MCU，具有 64 個數字 I / O 引腳，片內集成了一個CAN 2.0B 控制器。片內 JTAG 調試電路允許使用安裝在最終應用系 統上的產品MCU 進行非侵入式（不占用片內資源）、全速、在系統調試。該調試系統支持觀察和修改存儲器和寄存器，支持斷點、觀察點、單步及運行和指定CANID監測命令。在使用 JTAG 調試時，所有的模擬和數字外設都可全功能運行，為研究電池性能提供可靠的數據參考。

CAN與電池管理系統的交互通信，為了增加可靠性，CAN總線必須做隔離，可以使用高速光耦進行隔離，對車速、電池功率、電池溫度特性要求較高的混合動力、電動汽車極具挑戰性的應用環境中，光電耦合能滿足可靠性和質量的要求。

四、數據流向

根據零跑BMS動力電池CAN數據采集協議開發需求，動力電池實時數據最終會顯示和存儲，為此，我們把動力電池數據分成三個部分，數據采集、數據傳輸和數據管理。該項目，我們只需要處理數據采集即零跑車型車載BMS電池端子系統相關的CAN數據。

五、服務方案

1、車型數據匹配

項目方提供零跑樣車用于調試，因為當下零跑車型在市面上見到不多，而且租賃公司或者租車車隊里，并不包括有這款汽車。

2、CAN卡口工具

我們通過淘寶或者其他電商渠道或者診斷儀經銷商，購買到對應的CAN卡口工具，可能會存在資源缺乏的情況，但是我們一定會盡力而為，通過工具和工程師二者的配合，交付零跑汽車必要的CAN數據。

3、數據采集

根據項目車型找出該車的CAN接口、網關、控制單元位置，并標記拍圖。連接后，如果一個參數的數據長度大于8個字節，那么用一個CAN數據幀就不足以傳輸該組參數組的所有內容，我們采用新的傳輸協議，用于長度大于8個字節的參數進行打包重組，連接管理以及數據傳輸，在使用傳輸協議對參數組進行采集和傳輸時候，將參數組拆分成若干個數據包，每個CAN數據幀表示一個數據包，CAN數據幀中的8個字節數據場，首字節定義為數據包的序列編號，其余字節為參數組中包含的數據內容，數據包發送按序列編號的增遞順序發送，直到所有數據都被傳輸完畢，逆向開發出該車型的動力電池數據。

4、自用的軟件設計

采集系統采用C語言進行軟件編程，按照模塊化設計思路進行編譯，包括主程序、初始化程序、CAN發送數據程序，CAN接收數據程序，A/D轉換及定時中斷喚醒等，可以支持獨立CAN報文發送和無用幀CAN數據的總線激活。

5、數據驗證管理

通過SPY3的USB轉CAN模塊與電池管理系統BMS進行數據通信，主要用于儀器控制、數據采集、數據分析等領域，是一個功能強大、方便靈活的虛擬儀器開發環境，它提供了大量的連接機制，通過DLLs、共享庫、ActiveX等途徑實現與外部程序代碼或軟件系統的連接。通過實際路況的數據采集對數據進行統計分析。運行內容包括：電池組動態一致性、電壓、電壓、平均電壓、輸出電流、制動電流、輸出能量、反向制動能量、溫度、溫度等。然后對系統進行上位機的軟件設計與開發，能夠采集并存儲大量的測試數據，為建立完善的電池組數據庫提供了可靠的數據資源，對電池技術的發展與完善做出可靠的實驗數據。

我們還可以通過打開保存的DBC數據文件，經分析計算電池組一致性、電池組容量、電池組內阻等重要參數，統計分析電池狀態，打印電池運行情況，做到真正意義上的數據解碼，同步我們會輸出自定義的DBC邏輯，以便于最終交付驗證使用。