电动汽车电池管理系统
当今社会，金融危机，能源危机，环境影响等巨大问题席卷全球，让汽车工业遭受严重打击。于是，新能源汽车概念应运而生。几年的坚信研究，许多先驱的热血灌溉，我们意识到我们可以发展纯电动汽车，实现汽车能源电气化，推动汽车产业转型，获得新的汽车产业零头地位。电池作为新能源体系重要组成，电池能量管理系统是保持动力系统可以正常运行的关键技术。而且在电动汽车的很多方面有重要意义，比如：使用成本、节能和安全性能，起到了，有效提高电池能量利用率，延长电池寿命，使电池处于最优工作状态的作用。 这篇报告所设计的系统是用OZ890电池管理芯片和STC12c5a60s2单片机设计出电池管理模块，我已经对硬件系统、软件系统两大部分进行充分介绍，它试用功能主要是对电池电流、电压、温度等数据进行采集，并且可以延伸甚至计算SOC的值。还实现了电池组及IIC通信、串口通信、CAN通信等功能（电动汽车的标配）。绪论部分阐述了电池管理系统的发展现状和历史，第二部分介绍了充电蓄电池的发展历史，原理从而来分析影响蓄电池的电池性能的重要因素。最后，在第三部分介绍本次设计的具体硬件部分和软件部分设计。其中软件部分主要写了流程图，介绍了我写的一些主程序和宏定义。硬件部分有：电源模块设计、电池信息采集电路设计和IIC通讯的设计。
目 录
第一章 绪论 1
1.1国际电动汽车发展趋势 1
1.2国外的电动汽车发展 2
1.3国内电动汽车的发展 3
第二章 电池管理系统原理 4
2.1国外电池管理系统的发展 4
2.2国内电池管理系统发展状况 4
2.2 电池充电原理技术 5
2.2.1电池充电背景历史 5
2.2.2铅酸蓄电池的特殊作用 6
2.2.3铅酸蓄电池的型号与指标 6
2.2.4铅酸蓄电池使用注意点 7
第三章 电池管理系统设计 8
3.1 电池管理系统 8
3.1电池管理系统设计 9
3.1.1硬件电路 9
3.2.3单片机STC12C5A60S2简介 10
3.2.4电源模块 11
3.2.5 OZ890单体电
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压采集电路 12
3.2.6光耦隔离电路设计 13
3.2.7串口通信 14
3.2.8软件程序设计 15
结束语 20
致 谢 21
附录 23
第一章 绪论
1.1国际电动汽车发展趋势
使用电源为动力，电机驱动汽车车轮行驶的车辆，这就是电动汽车。它符合交通法、安全法规各项要求。由于他释放的有害气体以及温室气体为零，对环境危害少，深受市场亲赖，可惜技术尚未成熟。目前，大家所认知的电动汽车多指是纯电动汽车，（也有混合型动力汽车）英文写就是Blade Electric Vehicles简称BEV，是完全由充电电池比如铅酸蓄电池或者锂离子蓄电池等提供动力的汽车，是一种采用单一蓄电池作为储能动力源的汽车。
电动汽车的发展可以追溯到上世纪90年代，汽车的拥有量呈现急剧增长的形式。单单中国，近五年机动车年均就已经增加1500多万辆，其中2010年全年增加2048万辆。真是因此，在2012年7月9日，中国出台《节能与新能源汽车产业发展规划》，简称规划。规划称，中国将争取在2015年的时候，把纯电动汽车和插电式混合动力汽车的生产提高到50万辆。
电子工程，现代控制理论，计算机控制理论和电机技术和新能源技术等是这个行业主要涉及的领域。而电动车的控制的关键技术又包括三个方面。有动力电池及电源管理系统，电动机及其控制技术和车载电子及整车控制。电源管理系统主要完成以下几项功能。
(1)电池组运行状态的实时监控。我们要监视电池组的很多重要参数:电池电压、电池温度，电池组电流及绝缘情况等。出现意外状况，比如短路，可能导致起火燃烧，威胁到驾驶员生命，或者发生漏电，导致电池提钱报销，也会使得驾驶员触电。（如同飞机的黑匣子），可以进一步优化电池管理系统，从而为改进电池性能提供准确的数据，也为离线的故障分析提供可靠依据。
(2)SOC（电池电量）的精确测量：对电池实时电量的测量然后计算估计剩余电量。如同手机系统一样。如同普通汽车的油表和行驶里程表一样。驾驶员就能保证电池组的荷电状态是良好运行状态，从而延长电池寿命。
(3)对电池组实现均衡。即便是同一厂家出产，也会因为材料，工艺等原因造成，电池一致性的问题，会出现某些电池在运行时电压，电流等不一致的情况（这时候电池组内部，会相互充放电使得电池寿命减少）。电源管理系统需要在这种情况下进行适当的电池过充过放的保护。目前，多数在充电阶段，当某些电池电压超过预设值时，对电池进行放电处理。但是能量转化为电阻热量是一种浪费。
(4)方便的系统接入性。电源管理系统不是独立的，他需要接入整车自身车载网络，RS485总线和CAN总线是目前主要使用的车载网络系统。因此，我们的电源管理系统也需要需要能实现RS485和CAN通讯。为实现调试的便捷性，电源管理系统往往需要实现RS232通讯或其他总线方式，使系统可以与PC机通讯。方便开发者直观观察系统运行状态。
(5)电池的快速充电技术。这项技术是当前世界科研机构对电源管理的研发热点之一。主要在于电池性能，本系统无能为力。
BEV（纯电动汽车）和传统汽车相比，有很多长处，比如：由于电动汽车零内燃机，所造成的由于活塞引起的摩擦就会少，而人的五官以及所涉及到的神经系统、听觉系统、都十分脆弱，高分贝噪音会产生失眠，失听，使得心血管压力大，更加急躁，甚至高频率的还容易诱发心脏病。更加“温柔”的电动汽车会让你生活更加舒服。其次，由于他的整体结构简单，电动汽车不需要汽缸的活塞运动再牵动转机旋转，本身就是个电机，所以结构自然减少许多，有利于维修保养。在当代电动汽车更有划时代意义，那就是低碳环保。正常内燃机汽车需要化石燃料燃烧提供动力。自然会排出的废气。其中中由于不完全燃烧会出现一氧化碳之类的温室气体。还有一些不充分燃烧的排放物就是一定量的微粒形式的焦炭小颗粒，这会造成雾霾天气，人类的呼吸道受到严重威胁。另外由于燃烧的汽油中含有一定的氮化物，于是还有氮氧化物排放，导致酸雨。据有关环保部门统计，一般的小轿车一年会排放20吨左右的温室气体。相反纯电动汽车的能量是电能，不会燃烧而排放出任何气体，几乎是“零污染”。对环境的保护的作用不言而喻了。更加划时代的体现就是，在能源危机降临的时代，世界都升长脖子期待更加高效能量转换的工具，而电动汽车就是如此:正常汽车停车，减速的时候都会出现化石燃料不完全燃烧，这是一种浪费。而当上桥的时候由于需要更多动力，此时邮箱出油更多也导致不完全燃烧，而下坡时那些由高出到低处的势能也被浪费了。但是对于电动汽车，制动、下坡时的能量将电动机产生的电能转化为化学能存储下来，从而大大提高能量的利用率。
图11国外的电动汽车
1.2国外的电动汽车发展
1870年开始（电动机刚出现30年），英国人罗伯特戴维森便产生了世界上第一台可供使用的电动汽车。在接下来的二、三十年间中，尤其是可充放电的二次电池的使用，电动车曾经被火热的发展，大家都像比赛一样比谁的电动汽车速度更快。可惜进入二十世纪以后，由于内燃机技术的迅速发展和汽车生产的快速提高（福特生产技术的普及），汽油汽车时代由此来临，汽车生产商大量涌现，电动汽车失去了舞台。
目 录
第一章 绪论 1
1.1国际电动汽车发展趋势 1
1.2国外的电动汽车发展 2
1.3国内电动汽车的发展 3
第二章 电池管理系统原理 4
2.1国外电池管理系统的发展 4
2.2国内电池管理系统发展状况 4
2.2 电池充电原理技术 5
2.2.1电池充电背景历史 5
2.2.2铅酸蓄电池的特殊作用 6
2.2.3铅酸蓄电池的型号与指标 6
2.2.4铅酸蓄电池使用注意点 7
第三章 电池管理系统设计 8
3.1 电池管理系统 8
3.1电池管理系统设计 9
3.1.1硬件电路 9
3.2.3单片机STC12C5A60S2简介 10
3.2.4电源模块 11
3.2.5 OZ890单体电
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
压采集电路 12
3.2.6光耦隔离电路设计 13
3.2.7串口通信 14
3.2.8软件程序设计 15
结束语 20
致 谢 21
附录 23
第一章 绪论
1.1国际电动汽车发展趋势
使用电源为动力，电机驱动汽车车轮行驶的车辆，这就是电动汽车。它符合交通法、安全法规各项要求。由于他释放的有害气体以及温室气体为零，对环境危害少，深受市场亲赖，可惜技术尚未成熟。目前，大家所认知的电动汽车多指是纯电动汽车，（也有混合型动力汽车）英文写就是Blade Electric Vehicles简称BEV，是完全由充电电池比如铅酸蓄电池或者锂离子蓄电池等提供动力的汽车，是一种采用单一蓄电池作为储能动力源的汽车。
电动汽车的发展可以追溯到上世纪90年代，汽车的拥有量呈现急剧增长的形式。单单中国，近五年机动车年均就已经增加1500多万辆，其中2010年全年增加2048万辆。真是因此，在2012年7月9日，中国出台《节能与新能源汽车产业发展规划》，简称规划。规划称，中国将争取在2015年的时候，把纯电动汽车和插电式混合动力汽车的生产提高到50万辆。
电子工程，现代控制理论，计算机控制理论和电机技术和新能源技术等是这个行业主要涉及的领域。而电动车的控制的关键技术又包括三个方面。有动力电池及电源管理系统，电动机及其控制技术和车载电子及整车控制。电源管理系统主要完成以下几项功能。
(1)电池组运行状态的实时监控。我们要监视电池组的很多重要参数:电池电压、电池温度，电池组电流及绝缘情况等。出现意外状况，比如短路，可能导致起火燃烧，威胁到驾驶员生命，或者发生漏电，导致电池提钱报销，也会使得驾驶员触电。（如同飞机的黑匣子），可以进一步优化电池管理系统，从而为改进电池性能提供准确的数据，也为离线的故障分析提供可靠依据。
(2)SOC（电池电量）的精确测量：对电池实时电量的测量然后计算估计剩余电量。如同手机系统一样。如同普通汽车的油表和行驶里程表一样。驾驶员就能保证电池组的荷电状态是良好运行状态，从而延长电池寿命。
(3)对电池组实现均衡。即便是同一厂家出产，也会因为材料，工艺等原因造成，电池一致性的问题，会出现某些电池在运行时电压，电流等不一致的情况（这时候电池组内部，会相互充放电使得电池寿命减少）。电源管理系统需要在这种情况下进行适当的电池过充过放的保护。目前，多数在充电阶段，当某些电池电压超过预设值时，对电池进行放电处理。但是能量转化为电阻热量是一种浪费。
(4)方便的系统接入性。电源管理系统不是独立的，他需要接入整车自身车载网络，RS485总线和CAN总线是目前主要使用的车载网络系统。因此，我们的电源管理系统也需要需要能实现RS485和CAN通讯。为实现调试的便捷性，电源管理系统往往需要实现RS232通讯或其他总线方式，使系统可以与PC机通讯。方便开发者直观观察系统运行状态。
(5)电池的快速充电技术。这项技术是当前世界科研机构对电源管理的研发热点之一。主要在于电池性能，本系统无能为力。
BEV（纯电动汽车）和传统汽车相比，有很多长处，比如：由于电动汽车零内燃机，所造成的由于活塞引起的摩擦就会少，而人的五官以及所涉及到的神经系统、听觉系统、都十分脆弱，高分贝噪音会产生失眠，失听，使得心血管压力大，更加急躁，甚至高频率的还容易诱发心脏病。更加“温柔”的电动汽车会让你生活更加舒服。其次，由于他的整体结构简单，电动汽车不需要汽缸的活塞运动再牵动转机旋转，本身就是个电机，所以结构自然减少许多，有利于维修保养。在当代电动汽车更有划时代意义，那就是低碳环保。正常内燃机汽车需要化石燃料燃烧提供动力。自然会排出的废气。其中中由于不完全燃烧会出现一氧化碳之类的温室气体。还有一些不充分燃烧的排放物就是一定量的微粒形式的焦炭小颗粒，这会造成雾霾天气，人类的呼吸道受到严重威胁。另外由于燃烧的汽油中含有一定的氮化物，于是还有氮氧化物排放，导致酸雨。据有关环保部门统计，一般的小轿车一年会排放20吨左右的温室气体。相反纯电动汽车的能量是电能，不会燃烧而排放出任何气体，几乎是“零污染”。对环境的保护的作用不言而喻了。更加划时代的体现就是，在能源危机降临的时代，世界都升长脖子期待更加高效能量转换的工具，而电动汽车就是如此:正常汽车停车，减速的时候都会出现化石燃料不完全燃烧，这是一种浪费。而当上桥的时候由于需要更多动力，此时邮箱出油更多也导致不完全燃烧，而下坡时那些由高出到低处的势能也被浪费了。但是对于电动汽车，制动、下坡时的能量将电动机产生的电能转化为化学能存储下来，从而大大提高能量的利用率。
图11国外的电动汽车
1.2国外的电动汽车发展
1870年开始（电动机刚出现30年），英国人罗伯特戴维森便产生了世界上第一台可供使用的电动汽车。在接下来的二、三十年间中，尤其是可充放电的二次电池的使用，电动车曾经被火热的发展，大家都像比赛一样比谁的电动汽车速度更快。可惜进入二十世纪以后，由于内燃机技术的迅速发展和汽车生产的快速提高（福特生产技术的普及），汽油汽车时代由此来临，汽车生产商大量涌现，电动汽车失去了舞台。
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