电动汽车电池管理系统设计.doc

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2015届毕业设计说明书

纯电动汽车电池管理系统的设计

院、部：

电气与信息工程学院

学生姓名：

潘辉

指导教师：

黄海波职称实验师

专业：

电气工程及其自动化

班级：

电气本1105班

完成时间：

2015年6月17日

摘要

随着经济的发展，电力电子设备的更新速度更是突飞猛进，然而传统的能源煤，石油，天然气的储量却在日渐减少，这样带来的能源问题就引起了广大用户的关注，作为生活中的重要组成部分，汽车越来越被称为了生活得必需品,传统汽车的动力消耗也会引起环境污染，所以导致新能源汽车的发展趋势加快。

而能源的减少也引发了汽车动力的改革，而以电能代替传统的汽油的汽车便走进了人们的视野中，它污染小，对周围的影响也小。

电动汽车的主要特色就是它的电池工程，而对电池的管理系统也就成了试下研究的热点。

电池管理系统作为电动汽车上不可缺少的一部分，在对电动车的电池管理，充放电控制，电池监控等方面有着很重要的作用。

设计拟以中国长安纯电动汽车的设计要求和主体设计规划为蓝本，设计一款以单片机C8051F040作为主要控制器的电池管理系统，实现对电池的综合检测与管理的设计。

设计主要做了对电池管理系统的单片机的选择以及电压检测、电流检测、充电检测、放电检测的电路设计，并针对性的设计了外围CAN总线接口电路、及各个检测程序的软件设计。

用外围的CAN总线分别连接上级控制系统和下面的检测电路。

最终实现了上级控制系统对设计的电池管理系统以上功能的检测与控制。

关键词：

电动汽车；充电管理；锂电池；

ABSTRACT

Withtheeconomicdevelopment,powerelectronicequipmenthasbeenupdatingbyleapsandbounds.However,thereservesoftraditionalenergysources,suchascoal,petroleumandnaturalgas,havebeendecreasingwitheachpassingday.Theenergyproblemsthusincurredhaveattractedextensiveattentionfromthevastusers.Asanimportantconstituentpart,vehiclehasalsobecomeanecessityinourdailylife.Thepowerconsumptionoftraditionalvehiclewillalsocauseenvironmentalpollution,whichleadstotheaccelerateddevelopmentofnewenergyvehicle.Thedecreaseofenergyhasalsotriggeredthereformofvehiclepower.Consequently,thereplacementoftraditionalgasolinewithelectricenergyinvehiclehasenteredthepublic’svisionwithitslimitedpollutionandinfluenceonthesurroundingenvironment.Theprimarycharacteristicofelectricvehicleliesinitsbatteryengineering,andthesystemofbatterymanagementalsobecomesahottopicintheexistingresearch.Asanindispensablepartofelectricvehicle,batterymanagementsystemplaysacriticalroleinbatterymanagement,charge-dischargecontrolandbatterymonitoring,etc.

ItisplannedthatthedesignrequirementsandmainbodydesignplanningofChineseChang’anelectricvehicleshouldbetakenastheblueprintinthedesignofabatterymanagementsystemwhichtakesC8051F040single-chipmicrocomputerastheprimarycontroller.Itishopedthatthecomprehensivedetectionandmanagementofthebatterycanberealizedthroughthisdesign.Thedesignmainlyincludestheselectionofthesinglechipforthebatterymanagementsystem,aswellasthedetectionofvoltage,current,batterycharginganddischargingforcircuitdesign.Furthermore,peripheralCANbusinterfacecircuitandsoftwareofdifferentdetectionproceduresaredesignedpertinently.ByvirtueoftheperipheralCANbus,thesuperiorcontrolsystemandinferiordetectioncircuitarelinkeduprespectively.Finally,thedetectionandcontroloftheabovementionedfunctionsofthedesignedbatterymanagementsystemarerealizedthroughthesuperiorcontrolsystem.

Keywordselectricvehicles；chargemanagementli；thiumbattery

目录

1绪论 1

1.1选题背景及意义 1

1.2纯电动汽车概况 2

1.3论文主要内容的章节安排 2

2整体研究方案 4

2.1系统设计方案 4

2.2系统总体设计方案的确定 4

3硬件电路设计 7

3.1单片机的选择 7

3.2电池管理芯片介绍 8

3.3电源模块的选择 9

3.4采样电路设计 10

3.4.1传感器的选择 10

3.4.2电压采集电路的设计 11

3.4.3电流检测电路的设计 11

3.4.4温度检测电路的设计 12

3.4.5绝缘电阻检测电路的设计 13

3.4.6故障报警模块电路的设计 14

3.4.7CAN通信模块 15

4软件系统设计 18

4.1软件系统整体设计思想 18

4.2主控程序软件设计 18

4.3主程序设计流程 19

4.4初始化程序的设计 21

4.5温度检测子程序的设计 22

4.6电流检测子程序的设计 23

4.7绝缘电阻检测子程序的设计 23

4.8CAN总线通信子程序的设计 25

4.8.1CAN的初始化 25

4.8.2CAN的发送 25

4.8.3CAN中断的接收 26

5系统仿真 28

5.1系统显示界面介绍 29

5.2系统仿真结果 29

结束语 31

参考文献 32

致谢 35

附录..........................................................................................................................36

附录A整机电路图.....................................................................................................36

附录B程序清单.........................................................................................................37

1绪论

1.1选题背景及意义

人们现在的生活越来越离不开汽车的存在。

有当前调查的结果指出，当今，汽车以每一年三千万辆的速度持续增长着。

全世界汽车现在已超过十亿辆，每一千人中间，就有着一百二十个人买了汽车的群体。

在一定数量内的汽车，它的尾气排放到大气中，由于大自然的平衡体系，能够吸收一定量的有害气体，防止对人类自身的健康造成危害，但随着人们生活步调的加快，汽车的需求量也在不断地增加，此时汽车排放的尾气就会有可能超出大自然的承受力，然而,随着人口增长和经济水平的提升，人们对于汽车的需求也越来越大，因此人们迫切需要寻找一种可以代替石油的新能源汽车，电动车就因此进入了人们的眼中。

自十八世纪七十年代初，戴维逊成功地研制了第一辆电动汽车（ElectricVehicle,简称EV）后,然而电动车在十九世纪就有了一定的发展,但由于蓄电池性能差,汽车续航能力差,越来越不能达到人们的需求，这样的汽车会逐渐的被新理念的车所代替[1]。

从汽车的发展看来，无污染的车已经成了汽车行业的关注焦点，现代的电动汽车技术是结合了多项工程技术成就的先进的技术，拥有电气化的高性能车就应运而生了。

它将成为人们交通工具的首要选择,为人们的生活提供更多的便利，它不仅在利用率上优于传统的汽车，它不存在尾气排放问题，所以开发前景十分广阔。

就目前看来，发展电动汽车将是解决未来能源与环境问题的最有希望的措施之一,也是人们关注的焦点，它不仅会带动汽车产业的发展，也会得到科研机构的高度重视，对于改善环境问题起着不可估量的作用。

中国纯电动汽车最早开始于六十年代，然后再随后的几十年来也有不小的发展，但是真正的大发展的契机是开始于九十年代。

进入新世纪后，在中国的“十五”中长期发展计划中第一次电动汽车被提出，获得了国家战略层面的认可。

提出“三横三纵”研发布局。

同时大气污染也越来越严重，PM2.5指数受到人们的关注，汽油燃烧后产生的尾气是大气污染，是影响PM2.5的主要指标，因此发展电动汽车对于大气污染的治理也是非常重要的。

在中国汽车群体里。

人均汽车拥有量达到每1000