一种基于Labview的锂电池管理系统技术方案

本发明专利技术涉及一种基于Labview的锂电池监控系统，包括保护硬件模块与监控管理模块；通用计算机通过SCI串口与控制芯片相连接，控制芯片通过I2C总线与保护芯片连接，保护芯片分别通过均衡电路、充放电电路与锂电池组相连接。监控软件模块包含操作系统、通信程序、Labview监控程序三部分。Labview监控程序采用数据流编程方式，功能上包含串口通信模块，用户操作模块，数据显示模块三部分。串口通信模块实现与控制芯片的串口通信；用户操作模块接收用户操作生成控制数据流；数据显示模块接收反馈数据流并显示在交互界面上。系统可以对锂电池进行实时保护，并显示锂电池工作状态，用户可通过交互界面直接控制保护芯片。

【技术实现步骤摘要】
—种基于Labview的裡电池管理系统
本专利技术属于锂电池电源监控领域，涉及一种基于Labview的锂电池监控系统，特别涉及一种采用LabVIEW编程可在通用计算机上运行的，具有交互界面的锂电池监控系统。
技术介绍
近些年来随着无人电子装备、便携数码设备、电动工具、电动汽车等的发展，其动力核心——蓄电池正受到越来越多的关注。锂电池以其高比能量、长循环寿命、自放电小、无记忆效应和绿色环保等优点备受厂家青睐，是动力电池领域研究的热点之一。由于锂电池内部结构复杂、充放电化学反应复杂，因而锂电池作为动力电源来使用，还存在不少问题。首先锂电池不能承受过度充电与过度放电，其次当电池串并联数目较多时，还会出先电池放电不均衡等新问题，必须对电池组进行均衡放电监控。因此锂电池要能正常工作，离不开锂电池监控系统的监控与保护。完善的锂电池监控系统，可以保护锂电池不被损坏、提高锂电池工作效率、延长锂电池使用寿命。现阶段的锂电池监控系统，以硬件保护功能设计为主，即单独的硬件电路实现对锂电池的保护。在软件上以电池的电量显示、电池的工作模式选择为主，极少有软件监控系统，能完整地显示电池组的工作状态，并允许用户直接从软件上控制保护电路的运行。
技术实现思路
`本专利技术的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的: 一种基于Labview的锂电池监控系统，其特征在于:包括保护硬件模块与监控管理模块；所述保护硬件模块包括保护电路、控制芯片、通用计算机平台；所述监控模块包括设置在计算机平台内的操作系统单元、设置在计算机平台内Labview监控单元、以及通信单元；所述通用计算机平台通过SCI串口与控制芯片相连接，控制芯片通过I2C总线与保护芯片连接，保护芯片分别通过均衡电路、充放电电路与锂电池组相连接，保护芯片、均衡电路、充放电电路属于锂电池保护电路。本专利技术创造性的采用成熟的锂电池保护路，结合Labview虚拟仪器技术，设计了一种基于LabVIEW编程的，运行在通用计算机上的锂电池监控系统，该系统包含保护硬件模块、监控软件两部分。保护硬件模块采用成熟的锂电池保护电路，监控软件模块由自主设计完成，采用LabVIEW 8.5 (NI公司的Labview集成编程环境)作为编程环境。经验证此监控系统，不仅能对锂电池进行过压、欠压、过流、短路保护，还能实时监控并显示锂电池组的工作状态(电池电压、电量、温度等)，同时专业用户能够通过交互界面，直接控制保护芯片，以调整锂电池保护电路的工作状态。其中，锂电池保护电路采用成熟的锂电池保护电路；控制芯片采用16为单片机；通用计算机平台为市售普通台式机，包含必要外设。保护芯片是锂电池保护电路的核心，保护芯片控制锂电池保护电路实现对锂电池的保护。保护芯片通过均衡电路对锂电池进行均衡操作；保护芯片通过控制充放电电路，完成对锂电池进行保护。锂电池保护电路的主要功能如下:(1)实时监控并保护锂电池；(2)实时采集电池的电压、温度、电流等工作状态数据并储存到保护芯片寄存器中；(3)受控制芯片控制，调整锂电池工作状态。在上述一种基于Labview的锂电池管理系统，Labview监控单元采用数据流编程方式，由一个主vi模块调用多个子vi模块构成；主vi模块实现监控程的主要功能，子vi模块受主vi模块调用做数据处理，具体包括: EEPROM.v1:受用户操作模块调用，生成保护芯片的配置数据，用户通过主vi模块输入配置的数据后，主vi模块用户操作模块调用EEPROM.vi生成保护芯片的配置数据(属于控制流数据)，后传回串口通信模块； PhyValue.v1:受数据显示模块调用，从数据显示模块接收实时监控反馈数据流，分解数据得到，得到每节锂电池的电压、工作电流，并转换为对应的显示数据格式后，传回主vi模块数据显示模块； EXT1.v1:受数据显示模块调用，从数据显示模块中接收实时监控的反馈数据流，得到锂电池温度，并传回主vi模块数据显示模块； Capacity, v1:受数据显示模块调用，根据PhyValue.vi中各节电池的电压,采用分段线性模型，估算节锂电池的电量，得到锂电池组的平均电量，以及电量最低电池和最低的电量，并将这些数据传回主vi模块数据显示模块； Log.v1:受用户操作模块调用，从主vi模块数据显示模块中接收用户所选择数据，记录生成日志并保存。控制芯片是通用计算机平台与锂电池保护电路通信的桥梁，主要功能如下:(I)接收Labview监控程序发送的控制流数据，并控制保护芯片响应；(2)读取保护芯片寄存器数据，生成反馈数据流，并发送到通用计算机。通用计算机平台为Labview监控程序提供运行平台，包含兼容LabVIEW 8.5的操作系统；提供键盘、显示器等必要外设；提供SCI串口等通信接口 ；同时为控制芯片供电。Labview监控程序采用LabVIEW 8.5编写，由主vi调用多个子vi间构成,vi (vi是虚拟仪器的英文缩写，也LabVIEW编程环境生成的程序文件的代称，下文将用vi指代程序文件)，子vi被主vi调用做数据处理，主vi实现了 Labview监控程序的主要功能。从编程结构上来看主vi分为前面板、程序框图两部分。前面板用于与用户交互，接收用户操作，显示数据给用户。主vi程序框图控制各个vi间的数据流，实现主vi的功能。从功能上来说主vi分为串口通信模块、用户操作模块、数据显示模块三部分。串口通信模块实现与控制芯片间的通信；用户操作模块接收用户的操作，并将用户操作转换为一定格式的数据，通过串口通信模块发送给控制芯片以实现用户操作；数据显示模块处理从串口通信模块，接收控制芯片反馈数据并实时显示。用户操作模块需要调用EEPROM.vi实现对EEPROM的操作，及对保护芯片的配置；数据显示模块需要调用PhyValue.v1、Capacity, v1、EXT1.v1、Log.vi实现对锂电池状态信息的数据处理。系统运行时采用主Vi前面板作为同用户的交互界面，子Vi主要用于数据处理，在运行时不显示前面板。EEPROM.vi被主vi调用生成EEPROM配置数据，完成对锂电池保护芯片的控制；PhyValue.vi用于将接收到的锂电池状态信息(十六进制数据)，转换为对应的物理数据并实时显示，Capacity, vi被PhyValue.vi调用生成锂电池的电量，EXT 1.vi被PhyValue.vi调用生成锂电池的温度；Log.vi被主vi调用生成监控日志。Labview监控程序经过封装处理，在未安装LabVIEW 8.5的计算机上也可运行。通信程序运行于控制芯片上由嵌入C语言编写而成，用于实现控制程序的功能，即担任保护芯片与Labview监控程序间通信的桥梁。从串口接收Labview监控程序发送的用户命令数据，进行转换后通过I2C总线发送给保护芯片，实现用户对保护电路的控制。从I2C总线接收到原始锂电池状态信息，将这些信息进行转换后通过串口发送给Labview监控程序，Labview程序将这些信息转换为对应的电压、电流、电量等物理参数后实时显示给用户。在上述一种基于Labview的锂电池管理系统，主vi模块工作流程包括三分支顺序结构；第一分支为初始化:初始主Vi模块前面板，设定系统启动主本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于Labview的锂电池监控系统其特征在于：包括保护硬件模块与监控管理模块；所述保护硬件模块包括保护电路、控制芯片、通用计算机平台；所述监控模块包括设置在计算机平台内的操作系统单元、设置在计算机平台内Labview监控单元、以及通信单元；所述通用计算机平台通过SCI串口与控制芯片相连接，控制芯片通过I2C总线与保护芯片连接，保护芯片分别通过均衡电路、充放电电路与锂电池组相连接，保护芯片、均衡电路、充放电电路属于锂电池保护电路。

【技术特征摘要】
1.一种基于Labview的锂电池监控系统其特征在于:包括保护硬件模块与监控管理模块；所述保护硬件模块包括保护电路、控制芯片、通用计算机平台；所述监控模块包括设置在计算机平台内的操作系统单元、设置在计算机平台内Labview监控单元、以及通信单元；所述通用计算机平台通过SCI串口与控制芯片相连接，控制芯片通过I2C总线与保护芯片连接，保护芯片分别通过均衡电路、充放电电路与锂电池组相连接，保护芯片、均衡电路、充放电电路属于锂电池保护电路。2.根据权利要求1中所述一种基于Labview的锂电池管理系统其特征于:Labview监控单元采用数据流编程方式，由一个主Vi模块调用多个子Vi模块构成；主Vi模块实现监控程的主要功能，子Vi模块受主Vi模块调用做数据处理，具体包括: EEPROM.V1:受用户操作模块调用，生成保护芯片的配置数据，用户通过主Vi模块输入配置的数据后，主vi模块用户操作模块调用EEPROM.vi生成保护芯片的配置数据(属于控制流数据)，后传回串口通信模块； PhyValue.v1:受数据显示模块调用，从数据显示模块接收实时监控反馈数据流，分解数据得到，得到每节锂电池的电压、工作电流，并转换为对应的显示数据格式后，传回主vi模块数据显示模块； EXT1.v1:受数据显示模块调用，从数据显示模块中接收实时监控的反馈数据流，得到锂电池温度，并传回主vi模块数据显示模块； Capacity, v1:受数据显示模块调用，根据PhyValue.vi中各节电池的电压,采用分段线性模型，估算节锂电池的电量，得到锂电池组的平均电量，以及电量最低电池和最低的电量，并将这些数据传回主vi模块数据显示模块； Log.v1:受用户操作模块调用，从主vi模块数据显示模块中接收用户所选择数据，记录生成日志并保存。3.根据权利要求2中所述一种基于Labview的锂电池管理系统其特征于:主vi模块工作流程包括三分支顺序结构；第一分支为初始化:初始主vi模块前面板，设定系统启动主vi模块前面板显示控件与输入控件的初始值，将控制栏初始为串口配置界面；第三分支结束处理:在一次监控结束而不退出系统时，对主Vi模块前面板进行结束处理，控制栏保持最后功能界面；第二分支主循环:为一个循环结构循环，包含串口通信模块、用户操作模块、数据显示模块； 串口通信模块:处于二分支条件结构内，从串口配置界面接收配置数据，配置串口建立串口通信，将用户操作模块的数据通过串口发送到通信单元，从串口接收数据并发送到数据显示模块； 用户操作模块:一个多分支事件结构，从主Vi模块前面板的输入控件中接收用户操作数据，并生成控制数据流，同时对数据进行查错，当数据错误时提示用户改正，用户操作正确后，将控制流数据传送给串口通信模块； 数据显示模块:一个多分支条件结构，处于一个二分支条件结构内，接收从串口通信模块传来的反馈数据流，如果反馈数据流标志位为失败，则在状...

【专利技术属性】
技术研发人员：江金光，谭高建，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：