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电动汽车车载智能显示系统设计解析
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2017-11-20
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引言
电动汽车作为新型的交通工具，具有节能、污染小的特点，是目前最环保的新型交通工具，并被视为调整交通能源使用结构和改善城市大气环境质量的有效途径之一，是解决燃油车辆所带来的能源和环境问题的最有希望的方案之一。在世界范围内电动汽车的研究正在如火如荼进行；在国内，政府更是把电动汽车的列为重点攻关的技术研究。因此电动汽车智能显示系统的研发就在这种大背景下应运而生。
电动汽车智能显示系统触摸屏作为一种新颖的交互式设备越来越展现出巨大的应用前景，电动汽车的智能显示屏应该具有良好的实时性和稳定性，以符合汽车级产品的要求。
1．总体方案设计
该仪表显示电动汽车特有的信息，主要包括电机，电机控制器，电池管理（BMS）和充电机等各个模块的信息和实时状态。用户可以通过仪表模块获取例如电机的转速、电机母线电压、电机母线电流、电机相电流、电机温度和电机转速等信息。电池管理系统（BMS）采用电池容量优化的估算方法，此方法能够对电池的剩余容量做出比较准确的估算，同时还能够对电池组的总电压进行监控，也可以对单节电池的电压、温度和电池容量等信息进行监控和实时报警。同时充电机的状态和信息也都可以在BMS中显示。
仪表显示和各功能模块之间的信息传递都是采用CAN总线的通讯方式，用户可以通过触摸屏方便快捷地实现与电动汽车各模块之间的信息共享和双向沟通。其主要功能如下：
①车辆的速度、里程、温度、电池核电状态（SOC）等信息实时显示：
车辆行驶速度显示。
电机转速实时显示。
车辆行驶总里程表（掉电保存），最大里程数：999，999Km。
单次行驶里程计，最大记数里程999.9Km
档位指示，显示车辆当前的档位。
控制器温度指示
电池剩余容量（SOC）实时显示。
②电机控制器的信息和状态实时显示，参数设定：
电机转速显示
温度显示
档位显示
母线电压，母线电流
过流报警
油门，刹车开关指示
油门，刹车给定
③电池管理的信息和状态实时显示，参数设定：
实时核电状态显示
实时电池组总电压显示
单节电池电压实时显示，欠压、过压报警。
单节电池温度实时显示，过温报警。
单节电池容量实时显示，过放、过充报警。
电池充放电循环次数显示。
④充电机状态显示：
外接充电指示
充电机输出电压、电流显示。
充电机通讯状态指示
⑤车辆故障的实时和历史记录：
车辆实时故障记录显示，最多可以记录163条信息。
车辆历史故障记录显示，最多可以记录163条信息。
⑥参数设置
可以设置日历、时钟、语言、速比、轮径、电机最大转速。
可以设置充电机最高输出电压和最大输出电流。
可以设置控制器参数
可以设置管理的电池种类，数量，电池的ID号，可以设置电池SOC估算充放电数组数据和基准电压
⑦采样外部信号
可以采样8路外部模拟信号。
2．电路硬件原理
电动汽车智能显示仪表系统硬件框图如图1所示，其主要分为电源部分、通信部分、数据存储部分、实时时钟部分等。
图1 电动汽车智能显示仪表系统硬件框图
电动汽车作为新型的交通工具，具有节能、污染小的特点，是目前最环保的新型交通工具，并被视为调整交通能源使用结构和改善城市大气环境质量的有效途径之一，是解决燃油车辆所带来的能源和环境问题的最有希望的方案之一。在世界范围内电动汽车的研究正在如火如荼进行；在国内，政府更是把电动汽车的列为重点攻关的技术研究。因此电动汽车智能显示系统的研发就在这种大背景下应运而生。
电动汽车智能显示系统触摸屏作为一种新颖的交互式设备越来越展现出巨大的应用前景，电动汽车的智能显示屏应该具有良好的实时性和稳定性，以符合汽车级产品的要求。
1．总体方案设计
该仪表显示电动汽车特有的信息，主要包括电机，电机控制器，电池管理（BMS）和充电机等各个模块的信息和实时状态。用户可以通过仪表模块获取例如电机的转速、电机母线电压、电机母线电流、电机相电流、电机温度和电机转速等信息。电池管理系统（BMS）采用电池容量优化的估算方法，此方法能够对电池的剩余容量做出比较准确的估算，同时还能够对电池组的总电压进行监控，也可以对单节电池的电压、温度和电池容量等信息进行监控和实时报警。同时充电机的状态和信息也都可以在BMS中显示。
仪表显示和各功能模块之间的信息传递都是采用CAN总线的通讯方式，用户可以通过触摸屏方便快捷地实现与电动汽车各模块之间的信息共享和双向沟通。其主要功能如下：
①车辆的速度、里程、温度、电池核电状态（SOC）等信息实时显示：
车辆行驶速度显示。
电机转速实时显示。
车辆行驶总里程表（掉电保存），最大里程数：999，999Km。
单次行驶里程计，最大记数里程999.9Km
档位指示，显示车辆当前的档位。
控制器温度指示
电池剩余容量（SOC）实时显示。
②电机控制器的信息和状态实时显示，参数设定：
电机转速显示
温度显示
档位显示
母线电压，母线电流
过流报警
油门，刹车开关指示
油门，刹车给定
③电池管理的信息和状态实时显示，参数设定：
实时核电状态显示
实时电池组总电压显示
单节电池电压实时显示，欠压、过压报警。
单节电池温度实时显示，过温报警。
单节电池容量实时显示，过放、过充报警。
电池充放电循环次数显示。
④充电机状态显示：
外接充电指示
充电机输出电压、电流显示。
充电机通讯状态指示
⑤车辆故障的实时和历史记录：
车辆实时故障记录显示，最多可以记录163条信息。
车辆历史故障记录显示，最多可以记录163条信息。
⑥参数设置
可以设置日历、时钟、语言、速比、轮径、电机最大转速。
可以设置充电机最高输出电压和最大输出电流。
可以设置控制器参数
可以设置管理的电池种类，数量，电池的ID号，可以设置电池SOC估算充放电数组数据和基准电压
⑦采样外部信号
可以采样8路外部模拟信号。
2．电路硬件原理
电动汽车智能显示仪表系统硬件框图如图1所示，其主要分为电源部分、通信部分、数据存储部分、实时时钟部分等。
图1 电动汽车智能显示仪表系统硬件框图
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