基于LabVIEW的動力電池液冷機(jī)組測試系統(tǒng)設(shè)計

陶西孟，李云亞，張禮憲，薛守飛

(中通客車控股股份有限公司，山東 聊城 252000)

為提高動力電池環(huán)境適應(yīng)性，避免動力電池高溫，造成電池嚴(yán)重衰減，裝配液冷型動力電池的純電動客車已在市場普遍運營，以使動力電池保持在最佳工作溫度區(qū)間[1-2]。冬季，動力電池溫度低，達(dá)不到液冷機(jī)組啟動條件，主機(jī)廠無法快速有效檢驗液冷系統(tǒng)能否正常工作，影響整車及時下線。本文基于LabVIEW軟件，采用CAN分析儀作為動力電池冷卻系統(tǒng)數(shù)據(jù)收發(fā)設(shè)備，為整車下線檢測動力電池液冷系統(tǒng)能否正常工作搭建測試系統(tǒng)[3-4]。

1 系統(tǒng)功能設(shè)計

正常情況下,動力電池液冷系統(tǒng)的功能原理圖如圖1虛線框內(nèi)所示。整車鑰匙打到ON擋，動力電池控制器(BMS)和水冷機(jī)組控制器(TMS)開始工作，整車高壓上電后，BMS控制高壓配電箱給液冷機(jī)組高壓設(shè)備供高壓電，TMS可控制DCDC模塊將高壓電轉(zhuǎn)換為低壓電給水泵和風(fēng)機(jī)供電。

動力電池液冷機(jī)組具備兩種工作模式：自循環(huán)冷卻模式和制冷循環(huán)模式。自循環(huán)冷卻模式為TMS控制水泵運轉(zhuǎn)，通過循環(huán)水路給電池自然降溫；制冷循環(huán)模式為TMS控制壓縮機(jī)、冷凝風(fēng)機(jī)及水泵運轉(zhuǎn)，降低循環(huán)水路的溫度給動力電池快速降溫[5-6]。

圖1 系統(tǒng)功能原理圖

相應(yīng)地本測試系統(tǒng)具備兩種功能：自循環(huán)冷卻測試功能和制冷循環(huán)冷卻測試功能。當(dāng)檢測人員選擇某種測試功能時，測試系統(tǒng)使水冷機(jī)組啟動相應(yīng)工作模式。當(dāng)某檢測命令發(fā)出后，如3 min內(nèi)檢驗人員未觀測到水冷機(jī)組啟動相應(yīng)工作模式，則可判定水冷機(jī)組工作不正常。

2 系統(tǒng)設(shè)計

本測試系統(tǒng)是在BMS和TMS之間的CAN通信線路上加一個CAN分析儀。該CAN分析儀需自帶動態(tài)鏈接庫文件，可實現(xiàn)二次開發(fā)，且具備兩路CAN收發(fā)器，CAN1與BMS通信，CAN2與TMS通信，具體如圖1所示。通過LabVIEW調(diào)用CAN分析儀自帶函數(shù)庫，實現(xiàn)對CAN分析儀的二次開發(fā)，LabVIEW根據(jù)測試人員選擇的檢測功能，運行相應(yīng)控制邏輯程序，向TMS發(fā)送相應(yīng)工作指令,使水冷機(jī)組啟動相應(yīng)工作模式。為避免因BMS接收到錯誤信息，停止給水冷機(jī)組高壓供電，LabVIEW根據(jù)BMS要求的TMS工作模式，回復(fù)BMS相應(yīng)工作模式。

2.1 CAN分析儀二次開發(fā)設(shè)計

CAN分析儀自帶多種接口函數(shù)庫，其他軟件可直接調(diào)用該函數(shù)庫，實現(xiàn)對CAN分析儀的二次開發(fā)[7]。如：VCI_OpenDevice()函數(shù)可實現(xiàn)對CAN分析儀的打開操作；VCI_InitCAN()函數(shù)可實現(xiàn)對CAN分析儀的初始化操作等。利用其他軟件實現(xiàn)對CAN分析儀二次開發(fā)的具體流程如圖2所示。

圖2 CAN分析儀二次開發(fā)流程圖

本文采用LabVIEW軟件對CAN分析儀進(jìn)行二次開發(fā)。LabVIEW軟件采用圖形化的編程語言，編程簡單，自帶與其他設(shè)備通信的庫函數(shù)調(diào)用節(jié)點，通過調(diào)用CAN分析儀自帶的庫函數(shù)動態(tài)鏈接庫文件，并設(shè)置相應(yīng)參數(shù)，實現(xiàn)對CAN分析儀的二次開發(fā)[10]，產(chǎn)生的程序為框圖化的形式[8-9]。具體實現(xiàn)如圖3所示。

圖3 LabVIEW調(diào)用庫函數(shù)節(jié)點

LabVIEW根據(jù)CAN分析儀二次開發(fā)流程調(diào)用相應(yīng)函數(shù)，實現(xiàn)CAN分析儀正常啟動并收發(fā)數(shù)據(jù)的運行程序，簡易流程圖如圖4所示。

圖4 LabVIEW控制CAN分析儀運行程序

2.2 LabVIEW控制功能開發(fā)設(shè)計

整車高壓上電后，在未選擇任何檢測模式時，測試系統(tǒng)由BMS將當(dāng)前控制狀態(tài)報文實時發(fā)給TMS，再由TMS將當(dāng)前運行狀態(tài)報文實時發(fā)給BMS，實現(xiàn)BMS與TMS正常通信。

當(dāng)LabVIEW控制CAN分析儀啟動后，為實現(xiàn)測試系統(tǒng)應(yīng)具備的兩種測試功能，需在LabVIEW上開發(fā)相應(yīng)控制邏輯程序，由LabVIEW再控制CAN分析儀實時讀取和發(fā)送相應(yīng)數(shù)據(jù)，控制液冷機(jī)組開啟進(jìn)入相應(yīng)工作模式。兩種測試功能控制邏輯如下：

1) 自循環(huán)冷卻測試功能。當(dāng)選擇自循環(huán)冷卻測試時，測試系統(tǒng)不管前面水冷機(jī)組處于何種工作狀態(tài)，強制向TMS發(fā)強制自循環(huán)命令，同時測試系統(tǒng)根據(jù)BMS發(fā)送給TMS的命令，模擬TMS給BMS發(fā)送相應(yīng)工作模式。

2) 制冷循環(huán)冷卻測試功能。當(dāng)選擇制冷循環(huán)冷卻測試時，測試系統(tǒng)不管前面水冷機(jī)組處于何種工作狀態(tài)，強制向TMS發(fā)強制制冷循環(huán)冷卻命令，同時測試系統(tǒng)根據(jù)BMS發(fā)送給TMS的命令，模擬TMS給BMS發(fā)送相應(yīng)工作模式。

LabVIEW實現(xiàn)各測試功能的具體工作流程如圖5所示。

圖5 LabVIEW實現(xiàn)各測試功能控制邏輯流程圖

LabVIEW通過調(diào)用CAN分析儀的庫函數(shù)，實現(xiàn)該測試系統(tǒng)功能的具體程序簡易流程圖及操作的界面分別如圖6和圖7所示。

圖6 LabVIEW實現(xiàn)測試系統(tǒng)功能程序

圖7 LabVIEW人機(jī)交互界面

3 結(jié)束語

動力電池配置液冷系統(tǒng)有利于動力電池工作在最佳溫度范圍內(nèi)，避免夏季高溫導(dǎo)致電池衰減。本文基于LabVIEW對動力電池冷卻系統(tǒng)的CAN分析儀進(jìn)行二次開發(fā)，可實現(xiàn)對于水冷機(jī)組不同工作狀態(tài)的測試。為主機(jī)廠快速檢測水冷機(jī)組是否正常工作提供檢測工具。該測試系統(tǒng)后續(xù)還需不斷完善，尤其是設(shè)計功能更加豐富的人機(jī)交互界面。