原创 零跑新能源动力电池CAN数据采集BMS协议速锐得DBC开发方案

电池系统是电动车发展的瓶颈，除了电池材料外，充电方式是影响电池性能的重要因素。目前，动力电池厂家在电池包中设计一个电池管理系统（Battery Management System，BMS）对电池进行维护，因为电动汽车往往采用汽车行业通用 CAN 总线控制网络，所以动力电池厂家的电池管理系统一般提供 CAN 总线接口。设计具有的 CAN 总线接口智能充电机，实现充电机与 BMS的通信，读取电池的参数，如电池只数、电池容量、电池荷电状态（State－Of－Charge，SOC）以及电池的温度等，实现智能充电，克服过充等不良充电行为，提高动力电动汽车电池管理系统和充电机的协调性，动力电池预警评估数据采集协议开发具有实际推动意义。

一、数据采集CAN盒硬件接入

速锐得采用GD系列的高速混合信号微控制器 F105类型 作为主控单元，实现对充电机电压、电流、温度、故障、开关机等的采集和控制，并实现与电池管理系统的通信。高速混合信号微控制器结合NXP，系统就包含一个完整的 CAN 数据收发，可以实现 CAN 标准 2.0B 通信。在实际应用中，CAN 总线需要与微控制器单元电气隔离， 实现系统可靠运行。我们采用NXP公司2008年推出的专用于混合动力电动汽车的双通道数字隔离器ATJ1044 进行隔离，采用 Philips Semiconductors公司的 PCA82C250 作为总线驱动器。

三、数据采集解析工具选择

动态采集电动汽车电池组的参数研究和电池性能参数，我们选用SPY3工具，将USB转CAN用的软件分析仪和诊断仪配合，解码匹配获取支持电动汽车电池预警的CAN数据并记录，分析并应用于动力电池CAN数据采集和解析。我们EST558SCAN采集是完全集成的混合信号片上系统型 MCU，具有 64 个数字 I / O 引脚，片内集成了一个CAN 2.0B 控制器。片内 JTAG 调试电路允许使用安装在最终应用系 统上的产品MCU 进行非侵入式（不占用片内资源）、全速、在系统调试。该调试系统支持观察和修改存储器和寄存器，支持断点、观察点、单步及运行和指定CANID监测命令。在使用 JTAG 调试时，所有的模拟和数字外设都可全功能运行，为研究电池性能提供可靠的数据参考。

CAN与电池管理系统的交互通信，为了增加可靠性，CAN总线必须做隔离，可以使用高速光耦进行隔离，对车速、电池功率、电池温度特性要求较高的混合动力、电动汽车极具挑战性的应用环境中，光电耦合能满足可靠性和质量的要求。

四、数据流向

根据零跑BMS动力电池CAN数据采集协议开发需求，动力电池实时数据最终会显示和存储，为此，我们把动力电池数据分成三个部分，数据采集、数据传输和数据管理。该项目，我们只需要处理数据采集即零跑车型车载BMS电池端子系统相关的CAN数据。

五、服务方案

1、车型数据匹配

项目方提供零跑样车用于调试，因为当下零跑车型在市面上见到不多，而且租赁公司或者租车车队里，并不包括有这款汽车。

2、CAN卡口工具

我们通过淘宝或者其他电商渠道或者诊断仪经销商，购买到对应的CAN卡口工具，可能会存在资源缺乏的情况，但是我们一定会尽力而为，通过工具和工程师二者的配合，交付零跑汽车必要的CAN数据。

3、数据采集

根据项目车型找出该车的CAN接口、网关、控制单元位置，并标记拍图。连接后，如果一个参数的数据长度大于8个字节，那么用一个CAN数据帧就不足以传输该组参数组的所有内容，我们采用新的传输协议，用于长度大于8个字节的参数进行打包重组，连接管理以及数据传输，在使用传输协议对参数组进行采集和传输时候，将参数组拆分成若干个数据包，每个CAN数据帧表示一个数据包，CAN数据帧中的8个字节数据场，首字节定义为数据包的序列编号，其余字节为参数组中包含的数据内容，数据包发送按序列编号的增递顺序发送，直到所有数据都被传输完毕，逆向开发出该车型的动力电池数据。

4、自用的软件设计

采集系统采用C语言进行软件编程，按照模块化设计思路进行编译，包括主程序、初始化程序、CAN发送数据程序，CAN接收数据程序，A/D转换及定时中断唤醒等，可以支持独立CAN报文发送和无用帧CAN数据的总线激活。

5、数据验证管理

通过SPY3的USB转CAN模块与电池管理系统BMS进行数据通信，主要用于仪器控制、数据采集、数据分析等领域，是一个功能强大、方便灵活的虚拟仪器开发环境，它提供了大量的连接机制，通过DLLs、共享库、ActiveX等途径实现与外部程序代码或软件系统的连接。通过实际路况的数据采集对数据进行统计分析。运行内容包括：电池组动态一致性、电压、电压、平均电压、输出电流、制动电流、输出能量、反向制动能量、温度、温度等。然后对系统进行上位机的软件设计与开发，能够采集并存储大量的测试数据，为建立完善的电池组数据库提供了可靠的数据资源，对电池技术的发展与完善做出可靠的实验数据。

我们还可以通过打开保存的DBC数据文件，经分析计算电池组一致性、电池组容量、电池组内阻等重要参数，统计分析电池状态，打印电池运行情况，做到真正意义上的数据解码，同步我们会输出自定义的DBC逻辑，以便于最终交付验证使用。