新能源汽车电池管理系统的设计【字数：19662】
摘 要在经济高速发展的背景下，石油、煤、天然气等传统能源的消耗量也大幅增长，由此使得能源供求越加趋紧，并使得能源问题更多的受到民众的关注。汽车作为民众生活的重要组成与必需品，已然具有越加广泛的使用。但是，受能源消耗的影响，传统汽车必然会导致环境污染，因此使得新能源汽车保持着不断提速的发展态势。加之能源供求关系趋紧的影响，使得汽车动力革新已然成为主流，由此以电能作为动力的汽车也更多的步入民众的视野。相较于传统汽车，电动汽车的污染更小，且不会过多影响周边环境。对于电动汽车而言，电池是其具有的主要特色，因而电池管理系统成为现阶段的研究重心。作为电动汽车的必要组成，电池管理系统在充放电控制、电池管理、电池监控等方面具有关键影响。本论文意图参照比亚迪新能源汽车的主体设计规划及相关设计要求，使用单片机为主控制器，进行电池管理系统的设计与实现，以能够对电池进行综合管理与检测。有以下主要内容选择电池管理系统适用的单片机，进行充放电电压、温度、电流等检测的电路设计，有针对性进行外围/总线接口电路的设计，设计检测程序使用的各类软件。运用外围/总线，实现与上级控制系统及检测电路的连接，最终使得上级控制系统能够控制系统的各项功能并进行检测。
目 录
1. 绪论1
1.1 本课题设计目的和意义1
1.2 电池管理系统国内外研究现状及发展趋势2
1.2.1 电池管理系统的国外研究现状及发展2
1.2.2 电池管理系统的国内研究现状及发展3
1.3 电池管理系统的概述3
1.4 本文设计的主要内容4
2. 电池管理系统整体方案设计5
2.1 系统设计目标5
2.2 系统总体设计方案的确定5
3. 电池管理系统硬件设计8
3.1 单片机的选择8
3.2 电池管理芯片的选择8
3.3 电源模块电路的设计10
3.4 采样电路和功能电路的设计11
3.4.1 设计所用传感器的选择条件11
3.4.2 电压检测电路12
3.4.3 电流检测电路13
3.4.4 温度检测电路14
3.4.5 绝缘电阻检测电路15 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
3.4.6 电池均衡电路17
3.4.7 故障报警保护电路19
3.4.8 显示模块选择20
3.4.9 CAN通信模块22
4. 电池管理系统软件设计26
4.1 软件系统开发环境26
4.2 系统主程序设计26
4.3 系统子程序设计27
4.3.1 电压采集子程序设计28
4.3.2 电流采集子程序设计29
4.3.3 温度采集子程序设计29
4.3.4 绝缘电阻检测子程序设计30
4.3.5 均衡子程序设计31
4.3.6 故障报警子程序设计32
5. 新能源汽车电池管理系统检测模块电路仿真34
5.1 系统仿真环境介绍34
5.2 电池检测模块仿真过程34
5.3 电池检测模块仿真结果35
全文总结37
参考文献38
致谢40
1.绪论
1.1 本课题设计目的和意义
在能源供求关系日趋紧张的背景下，加之环境污染更为加剧的影响，使得汽车行业未来的走向必然以电动汽车为重心。因而，作为电动汽车的核心组成，电池管理系统也更多的受到汽车厂商与电池厂商的关注与重视。相较于传统汽车，电动汽车具有诸多优点，譬如：能耗低、污染小、维修简单、噪声小等，是现阶段解决能源危机的有效途径之一。所以，电动汽车产业的发展具有必然性。
在全球范围内，我国汽车产量及销量均保持着领先地位，且国内汽车产业在未来较长时期内仍会保持着高速发展态势。相关数据表明，在2020年国内汽车保有量会突破2亿辆[1]，燃油消耗量突破4亿吨；受此影响，国内环境问题及能源问题将承受显著压力。
现阶段，全球范围内众多国家的车企均投入大量精力研发新能源汽车相关技术，且各国政府机关也在资金及政策方面提供相关支持，以期为本国电动汽车行业的发展提供助力。近十年间，在电动汽车研发方面，欧洲、美国、日本等国家与地区的车企已投入数百亿资金，且后续仍不断投入大量资金开发技术[2]。相较于其他国家，我国面临更为严峻的能源危机问题。所以，进行新能源电动汽车的研发有着重要意义。第一，国内石油储存量相对有限，然而需求量呈高速增长态势；第二，在全球范围内，我国二氧化碳排放量常居高位，由此也使得国内环境问题较为突出；最为关键的是电动汽车是全球各国均投入大量精力研发的新兴产业，虽然起步相对落后，但是凭借学习借鉴前人经验能够提供一定的后发优势。如果能够把握住自身具有的后发优势，研发出电动汽车，那么能够为国内经济的发展提供持续性的助推力。现阶段，电动汽车产业的发展已然成为我国发展的重心之一，根据新出台的《节能与新能源汽车产业发展规划(20102020)》能够看出，新能源的发展已然是国家层面的重要战略与规划[3]。
在电动汽车中，动力的输出需要依赖电池，因而电池是发挥着重要影响的核心部件。所以，对电池进行有效监管是电动汽车技术发展的重心，而要实现电池性能的提升，建立电动汽车管理系统（/）并不断完善是必然举措。作为能够实现电池性能及延长使用周期有效的重要途径，电池管理系统是现阶段新能源电动汽车研发的重中之重。
由上文能够看出，围绕电池管理系统进行分析与研究，无论是在理论还是现实层面均能够对电动汽车的发展提供助力。
1.2电池管理系统国内外研究现状及发展趋势
1.2.1 电池管理系统的国外研究现状及发展趋势
近年来，受高速发展的电动汽车产业的积极影响下，作为能够对电动汽车电池的运行进行控制的有效工具，电池管理系统也有长足发展，国外相继诞生众多已经有很好应用的/系统，譬如：/系统、/系统、/系统、/系统、/系统等[4]。
1、EV1系统：该系统由美国通用公司设计研发，以单体电池作为对象实施电压监测，对电池组的电流以分流方式进行采集，且配备有高压断电保护系统、过充报警系统及电量里程预算系统。
2、/系统：由美国Aerovironment公司于2014年开发出来的，针对电池的温度、电压等信息，运用分布式方式进行采集。此系统具有过充监控功能、电池历史数据存储功能、单体电池数据记录功能等。
3、/系统：由美国AC Propulsion公司开发，信息采集也采用分布式方法，系统组成有两部分：中心控制单元(/）、监控模块。此系统以/总线作为传输媒介，向/传输监控模块采集的单体电池的数据信息，在接收数据后，由/进行分析，并进行优化控制策略的编制，以此对电池实施优化控制。
目 录
1. 绪论1
1.1 本课题设计目的和意义1
1.2 电池管理系统国内外研究现状及发展趋势2
1.2.1 电池管理系统的国外研究现状及发展2
1.2.2 电池管理系统的国内研究现状及发展3
1.3 电池管理系统的概述3
1.4 本文设计的主要内容4
2. 电池管理系统整体方案设计5
2.1 系统设计目标5
2.2 系统总体设计方案的确定5
3. 电池管理系统硬件设计8
3.1 单片机的选择8
3.2 电池管理芯片的选择8
3.3 电源模块电路的设计10
3.4 采样电路和功能电路的设计11
3.4.1 设计所用传感器的选择条件11
3.4.2 电压检测电路12
3.4.3 电流检测电路13
3.4.4 温度检测电路14
3.4.5 绝缘电阻检测电路15 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
3.4.6 电池均衡电路17
3.4.7 故障报警保护电路19
3.4.8 显示模块选择20
3.4.9 CAN通信模块22
4. 电池管理系统软件设计26
4.1 软件系统开发环境26
4.2 系统主程序设计26
4.3 系统子程序设计27
4.3.1 电压采集子程序设计28
4.3.2 电流采集子程序设计29
4.3.3 温度采集子程序设计29
4.3.4 绝缘电阻检测子程序设计30
4.3.5 均衡子程序设计31
4.3.6 故障报警子程序设计32
5. 新能源汽车电池管理系统检测模块电路仿真34
5.1 系统仿真环境介绍34
5.2 电池检测模块仿真过程34
5.3 电池检测模块仿真结果35
全文总结37
参考文献38
致谢40
1.绪论
1.1 本课题设计目的和意义
在能源供求关系日趋紧张的背景下，加之环境污染更为加剧的影响，使得汽车行业未来的走向必然以电动汽车为重心。因而，作为电动汽车的核心组成，电池管理系统也更多的受到汽车厂商与电池厂商的关注与重视。相较于传统汽车，电动汽车具有诸多优点，譬如：能耗低、污染小、维修简单、噪声小等，是现阶段解决能源危机的有效途径之一。所以，电动汽车产业的发展具有必然性。
在全球范围内，我国汽车产量及销量均保持着领先地位，且国内汽车产业在未来较长时期内仍会保持着高速发展态势。相关数据表明，在2020年国内汽车保有量会突破2亿辆[1]，燃油消耗量突破4亿吨；受此影响，国内环境问题及能源问题将承受显著压力。
现阶段，全球范围内众多国家的车企均投入大量精力研发新能源汽车相关技术，且各国政府机关也在资金及政策方面提供相关支持，以期为本国电动汽车行业的发展提供助力。近十年间，在电动汽车研发方面，欧洲、美国、日本等国家与地区的车企已投入数百亿资金，且后续仍不断投入大量资金开发技术[2]。相较于其他国家，我国面临更为严峻的能源危机问题。所以，进行新能源电动汽车的研发有着重要意义。第一，国内石油储存量相对有限，然而需求量呈高速增长态势；第二，在全球范围内，我国二氧化碳排放量常居高位，由此也使得国内环境问题较为突出；最为关键的是电动汽车是全球各国均投入大量精力研发的新兴产业，虽然起步相对落后，但是凭借学习借鉴前人经验能够提供一定的后发优势。如果能够把握住自身具有的后发优势，研发出电动汽车，那么能够为国内经济的发展提供持续性的助推力。现阶段，电动汽车产业的发展已然成为我国发展的重心之一，根据新出台的《节能与新能源汽车产业发展规划(20102020)》能够看出，新能源的发展已然是国家层面的重要战略与规划[3]。
在电动汽车中，动力的输出需要依赖电池，因而电池是发挥着重要影响的核心部件。所以，对电池进行有效监管是电动汽车技术发展的重心，而要实现电池性能的提升，建立电动汽车管理系统（/）并不断完善是必然举措。作为能够实现电池性能及延长使用周期有效的重要途径，电池管理系统是现阶段新能源电动汽车研发的重中之重。
由上文能够看出，围绕电池管理系统进行分析与研究，无论是在理论还是现实层面均能够对电动汽车的发展提供助力。
1.2电池管理系统国内外研究现状及发展趋势
1.2.1 电池管理系统的国外研究现状及发展趋势
近年来，受高速发展的电动汽车产业的积极影响下，作为能够对电动汽车电池的运行进行控制的有效工具，电池管理系统也有长足发展，国外相继诞生众多已经有很好应用的/系统，譬如：/系统、/系统、/系统、/系统、/系统等[4]。
1、EV1系统：该系统由美国通用公司设计研发，以单体电池作为对象实施电压监测，对电池组的电流以分流方式进行采集，且配备有高压断电保护系统、过充报警系统及电量里程预算系统。
2、/系统：由美国Aerovironment公司于2014年开发出来的，针对电池的温度、电压等信息，运用分布式方式进行采集。此系统具有过充监控功能、电池历史数据存储功能、单体电池数据记录功能等。
3、/系统：由美国AC Propulsion公司开发，信息采集也采用分布式方法，系统组成有两部分：中心控制单元(/）、监控模块。此系统以/总线作为传输媒介，向/传输监控模块采集的单体电池的数据信息，在接收数据后，由/进行分析，并进行优化控制策略的编制，以此对电池实施优化控制。
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