Abstract： To improve the real-time monitoring capability and safety operation of electric bus lithium battery，and save the battery maintenance cost，this paper presents a lithium battery remote monitoring system for electric buses，which consist of vehicle information collector and host computer． The vehicle information collector is composed of a microprocessor，controller area network （ CAN） bus controller， global positioning system （ GPS ） module，and general packet radio service （ GPＲS ） module． The collector is connected to electronic control units （ ECU） via CAN bus，which can receive the lithium battery information and GPS data and transmit them to the host computer via GPＲS network． The monitoring system is developed using C + + and Oracle database to complete the analysis of battery information of electric bus and the vehicle positioning，and guarantee the stability and the efficiency of data storage． This system has entered the testing stage，showing good stability，low cost and high reliability． Key words： electric vehcile； lithium battery； remote monitoring system
摘 要： 为了提高电动汽车锂电池的实时监控能力和安全运行，节约电池维护成本，提出一种由车载信息采集器和 上位机组成的电动汽车锂电池远程监控系统． 车载信息采集器由微处理器、CAN 总线控制器、GPS 模块和 GPＲS 模 块组成． 采集器通过 CAN 总线与电动汽车中央控制系统 ECU 相连接，将接收的锂电池信息和 GPS 数据，通过 GPＲS 网络传输到上位机． 上位机软件系统采用 C + + 和 Oracle 数据库进行开发，对电池信息进行分析处理和电动 汽车的定位，保证数据存储的稳定性和效率． 本系统已进入试验阶段，实现对锂电池信息监测． 试验结果表明系统 稳定性好、成本低、可靠性高．
独 立 的 标 准： CAN 1. 0， CAN2. 0A 和 CAN2. 0B［14-16］． CAN2. 0B 通信协议与 CAN2. 0A 通
电源 模 块 采 用 降 压 型 开 关 稳 压 电 源 控 制 器 信协议的不同在于 CAN2. 0B 通信协议中，对于数据
LM2576-ADJ，具有 3A 的负载驱动能力，内置 52 kHz 帧的类型，CAN2. 0A 通信协议中的数据帧只有一种
关键词： 电动汽车； 锂电池； 远程监测系统
中图分类号： TP 277
文献标志码： A
文章编号： 0254 － 0037（ 2014） 09 － 1327 － 07
Design and Implementation of Ｒemote Monitoring System for Electric Bus Lithium Battery
磷酸铁锂电池作为重要的新兴能源，与其他锂 电池产品相比，其安全性和循环利用年限更长，使其 作为动力汽车的首选，即能降低污染，又可减少不可
再生资源的消耗． 因此，获得国内外汽车厂商一致 好评，并纷纷投入对其研发当中［1-3］．
由单体电池连接而成的锂电池组，电压为 ～
收稿日期： 2013-05-06 基金项目： 黑龙江省自然科学基金资助项目（ F201136） 作者简介： 徐 军（ 1968—） ，男，教授，主要从自动化检测、传感器技术方面的研究，E-mail： hljlgxj@ 126． com
第 40 卷 第 9 期 2014 年 9 月
北京工业大学学报 JOUＲNAL OF BEIJING UNIVEＲSITY OF TECHNOLOGY
Vol． 40 No． 9 Sept． 2014
电动公交车锂电池远程监测系统设计与实现
徐 军1，2 ，王 禹1 ，贾志超1 ，马 静1
（ 1. 哈尔滨理工大学 自动化学院，哈尔滨 150080； 2. 哈尔滨理工大学 测控技术与通信工程学院，哈尔滨 150080）
XU Jun1，2 ，WANG Yu1 ，JIA Zhi-chao1 ，MA Jing1
（ 1. College of Automation，Harbin University of Secinece and Technology，Harbin 150080，China； 2. School of Measurement and Communication，Harbin University of Secinece and Technology，Harbin 150080，China）
的开关频率，数据存储模块的设计，可在 1. 23 ～ 30 类型，它 的 数 据 帧 有 11 位 的 标 识 符，而 对 于
V 内调节输出的电压，内置过流和过热保护电路、效 CAN2. 0B 通信协议的数据帧则有 2 种类型． 一种与
率较高，电源模块如图 5 所示．
CAN2. 0A 通信协议中的数据帧相同的标准帧； 另一
图 2 车载锂电池信息采集器结构框 Fig． 2 Block diagram of electric bus lithium battery
information data acquisition unit
1. 1 无车载锂电池信息采集器设计 车载锂电池信息采集系统电路如图 3 所示，微
处理器采用宏晶 STC12C5A60S2，通过标准串行外 设接口（ searial peripheral interface，SPI） 总线扩展控 制器局域网络 CAN 总线协议控制器，Microchip 的 MCP2515，该芯片完全支持 CAN V2. 0B 技术规范． MCP2515 自带的 2 个验收屏蔽寄存器和 6 个验收 滤波寄存器可过滤掉不想要的报文，因此，减少了主 单片机（ MCU） 的开销．
AT 指令的三频段 GPＲS 模块，微处理器通过串口 1 的突出，特别是在汽车行业方面其独特的设计和稳
与 GPＲS 模块连接，再通过 GPＲS 无线网络，把解析 定的性能都使其得到广泛的应用． CAN 总线有 3 个
整理好的电池数据及卫星定位数据传输到远端的电 动公交车锂电池远程监控系统［9-13］．
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20 V，但因为不能掌控单体差异应用的复杂流程，锂 电池的持续工作会出现如单体温度过高、电流过大、 过放电和过充电等情况，因此导致电池的有效工作 时间缩短，甚 至 引 起 电 池 毁 坏 发 生 爆 炸 这 样 的 恶 性事件． 目前，对锂电池组的监测大多采用电量检 测仪和锂电池管理系统． 前者由于技术及硬件等 原因效果并不理想． 后者需要人工分析锂电池组 运行状态，两者均无法达到智能预警效果． 如何保 证电动汽车 锂 电 池 组 的 稳 定 运 行，降 低 故 障 率 和 提前预警已经成为磷酸铁锂电池组在电动汽车行 业应用的焦 点，研 发 新 型 的 磷 酸 铁 锂 电 池 组 远 程 监测系统则成为了必然趋势． 目前，国内外对车载 锂电池监测主要采用 GPＲS 模式对锂电池的电压、 温度进行采 集 或 研 究 单 体 电 池 监 测 系 统，信 息 不 够全面［4-8］．
图 1 电动公交车锂电池远程监测系统 Fig． 1 Ｒemote monitoring system for electric bus lithium battery
压、总电流、电池荷电状态 SOC） ，通过 ＲS232 串口 与 GPS 模块通信，采集车体的信息状态（ 主要包括 时间、车速、经度、纬度等） ，然后将上报的锂电池组 数据信息和车体信息打包上报给 GPＲS 模块，通过 无线传输给远程监控系统． 锂电池远程监控系统采 用 C / S 模式，监控系统软件采用 C + + 进行开发，数 据库采用当前流行的 Oracle 数据库，对电池信息进 行分析处理和电动汽车的定位，保证数据存储的稳 定性和效率．
图 4 GPS 模块 Fig． 4 GPS module
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GPＲS 模 块 采 用 西 门 子 公 司 的 一 款 低 功 耗 论上使得节点数目不再受到限制，CAN 总线稳定性
SIM300，内部集成 TCP / IP 协议栈且扩展了 TCP / IP- 强、可靠性高，在灵活性和实时性方面的优势也非常
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徐 军，等： 电动公交车锂电池远程监测系统设计与实现
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汽车的定位装置采用 MTK 芯片为核心的高效 性，低功耗 Gstar-Gs-92m-J 卫星信号接收模块，通过
串口 2 把卫星数据传输到微处理器 STC12C5A60S2，如图 4 所示．
图 3 车载锂电池信息采集系统电路 Fig． 3 Circuit of electric bus lithium battery information data acquisition unit