1.引言

隨著全球能源和環(huán)境問題的不斷突顯，汽車作為石油消耗和二氧化碳排放的大戶，我國汽車保有量的持續(xù)攀升，不僅給能源帶來危機，同時傳統汽車排放的尾氣給環(huán)境帶來了巨大的危害，汽車行業(yè)需要進行革命性的變革，發(fā)展新能源汽車已經成為世界各國的共識，隨著科學技術的進步，以節(jié)能、環(huán)保、安全為終極目標的電動汽車、混合動力電動汽車以及燃料電池電動汽車的研發(fā)與應用已成為全世界各國汽車產業(yè)發(fā)展的重點。我國更是將其列入到七大戰(zhàn)略性新興產業(yè)之中。

發(fā)展與挑戰(zhàn)并行，近年來時有發(fā)生電動汽車安全事故，引起各方的關注。汽車鋰電池組作為電動汽車的核心零部件，其安全運作保證了電動汽車提供安全行駛環(huán)境，保障駕駛人員的生命安全，而鋰電池組數據的采集和分析無疑給汽車電池開發(fā)小組以及相關整車部門對電池組的開發(fā)和升級提供強有力的數據支持。

CAN總線源于汽車行業(yè)，其高抗干擾能力，通信穩(wěn)定，兼容性強等等特點，已經在汽車行業(yè)有了長期和穩(wěn)定的應用，汽車各網絡都應用CAN總線，如動力控制網絡和車身舒適及娛樂網絡等。為了無縫兼容原有的汽車網絡控制和管理系統，新能源電動汽車的電池組的通信與管理將CAN總線作為首選。由于電動汽車的電池組的容量和數量決定汽車的駕駛性能，其動力電池需上百個單體電池組合使用，通常電動乘用車都會采用40至100個電池單體組成來保證基本的駕駛行程保障。一方面，為了保證單體電池的一致性、提升電池組的整體壽命以及研究電池和提升其效率，必須采集大量的電池數據進行分析，需要有效對每個單體電池的工作參數電壓、電流、電量進行監(jiān)測、采集，并行配合汽車的速度、發(fā)動機轉速、電機轉速等等動力參數來分析電池的動力轉換率，所以需要大批量采集電池組中每個單體的工作參數。

另一方面，國內不同城市相應提出對新能源汽車運行數據采集參數及要求，除了需要采集動力電池組相關的參數，還需要將動力電池溫度、電池故障碼、電機故障碼，GPS信息、里程等等超過20組的參數進行采集，在此背景下本文介紹和提供基于CAN總線采集新能源汽車電池數據方案，采用汽車CAN總線數據記錄儀neoVI FIRE運用大容量存儲完成所有參數的保存，而且離線式記錄的方式免去了人為跟車的工作，上位機配置軟件Vehicle Spy3提供邏輯化和功能化的記錄方案，目前該方案已經應用在多家新能源汽車電池研究部門。

2.電動汽車電池采集現狀

由于電動汽車是新興產業(yè)，由于多種原因造成未能大規(guī)模推廣及使用，為了深入研究電動汽車及提升 電動汽車的競爭力，很多汽車研究院高校等機構都會配套不同的電池數據記錄設備，并沒有統一的標準;不同的電池數據記錄儀有不同的采集參數，生成的記錄文件各不相同，導致互通性和兼容性不強。有一些電池數據記錄儀的外觀各異，可能不符合汽車上的安裝要求，同時可能達不到大數據量的記錄和存儲功能。

本文根據電動汽車對數據采集的實際需求，提供一款多通道車用數據記錄儀neoVI FIRE。其一方面可以記錄電動汽車實際運行時的電池狀態(tài)，如單體電池電壓，電流，溫度，容量等。另一方面，neoVI FIRE的多通道功能可以同時記錄汽車動力CAN總線上的實車數據(DBC解析后的)，比如車速、發(fā)動機轉速、里程等等動力CAN相關的數據。為電動汽車電池的研究和提升電池驅動能力提供多方面的數據支持。 3.CAN總線及數據記錄儀介紹

3.1 CAN總線介紹

CAN 是 Controller Area Network 的縮寫(以下稱為 CAN)，是 ISO 國際標準化的串行通信協議。車載網絡除了要求采用總線拓撲結構方式外，必須具有極好的抗干擾能力;極強的差錯檢測和處理能力;滿足信息傳輸實時性要求;同時具備故障的診斷和處理能力等。另外考慮到成本因素，要求其控制接口結構簡單，易于配置，基于以上的要求CAN總線的高性能、高可靠性、實時性和兼容性好以及其獨特的設計特點完全符合汽車網絡的應用需求，從20世紀80年代，Bosch提出了CAN以來，至今CAN 通過 ISO11898 及 ISO11519 進行了標準化，現在已是歐洲汽車網絡的標準協議。

3.2 汽車CAN數據DBC解析

由于科技的推動以及人們對駕駛要求的不斷提高，從而讓汽車CAN節(jié)點不斷增加，網絡中的數據越來越龐大。為了方便整車的設計和維護，將汽車CAN數據進行數據庫解析和管理，即是我們提到的DBC解析。DBC文件是一個標準的數據庫文件，剛開始是由Vector公創(chuàng)建，后來為了汽車數據的統一管理以及診斷測試，絕大多數車廠都有相應的DBC文件數據庫。DBC解析的過程就是將汽車CAN網絡傳輸的十六進制數據轉換成我們所熟悉的物理量，比如車速、轉速，溫度等等。本文提供的CAN數據采集儀neoVI FIRE是完全支持數據DBC解析，同時配套的軟件Vehicle Spy3 可以自由創(chuàng)建和修改DBC數據庫文件。

3.3 FIRE數據采集儀與功能軟件Vehicle SPY3

neoVI FIRE有一款4個CAN通道和4個LIN通道的汽車數據記錄儀，它讓用戶可以同時觀察多種網絡上的報文數據。neoVI FIRE以10微秒的精度，實現毫無丟失地監(jiān)控，保證電動汽車所有數據采集的完整性。

neoVI FIRE支持最大64G數據容量的MicroSD卡記錄數據，64G相當于可以保存20億條標準報文，以1s采集200條報文計算，那么一共可以采集110多天的數據，同時可以無需PC即可進行數據記錄。通過Vehicle Spy軟件來配置包括消息過濾在內的neoVI FIRE記錄器，完成后斷開PC與它的連接，即可記錄車輛網絡信息知道存儲卡存滿為止。多功能的設計和全工業(yè)溫度范圍使neoVI FIRE能在嚴峻的環(huán)境中工作，電源最高輸入電壓可選40V，完全滿足電動汽車的測試需求。此外，不需要持續(xù)的與PC交互連接，避免人為跟車的工作。

配套軟件Vehicle Spy是一款集成了診斷、節(jié)點/ECU仿真、數據獲取、自動測試和車內通信網絡監(jiān)控等功能的工具。Vehicle Spy可以實現網絡監(jiān)控，數據解碼，數據獲取/記錄，節(jié)點仿真，自動測試。

4.系統架構

本文的電動汽車數據采集方案系統架構是基于實際應用中的縮略架構，FIRE數據記錄儀可實現完整記錄CAN總線數據，并通過過濾和腳本功能將目標數據進行采集，經過BDC解析后不僅將連接至CAN總線的每個電池單體的外部參數(電壓、電流、溫度、容量等)進行記錄存儲，同時也將汽車實車CAN數據記錄至neoVI FIRE數據記錄儀中，之后可以導出不同格式的數據文件便于進一步分析。