电动汽车电池温度监测系统设计
目 录
一、 引言 1
（一） 电动汽车电池温度检测发展背景 1
（二） 电动汽车电池温度的国内外研究现状 1
（三） 课题设计意义及目标 2
二、 方案选择及元器件介绍 3
（一） 控制系统的主控芯片对比与选择 3
（二） AT89C51单片机 3
（三） DS18B20温度传感器介绍 4
（四） 显示器概述 5
三、 硬件系统设计 7
（一） 蓄电池温度监控系统硬件方案设计 7
（二） 单片机最小系统设计 7
（三） DS18B20温度传感器组电路设计 8
（四） 显示器与单片机电路设计 9
（五） 按键模块电路设计 10
（六） 报警电路设计 11
四、 软件系统设计 12
（一） 主程序流程设计 12
（二） DS18B20测温流程设计 13
（三） 显示器工作流程设计 14
五、 Proteus系统仿真 16
总结 19
致谢 20
参考文献 21
附录一 原理图 22
附录二 PCB图 23
附录三 元件列表 24
附录四 程序 25
引言
电动汽车电池温度检测发展背景
电动汽车是一种以电池作为动力来源的新型环保汽车，纯电动汽车采用电动机作为驱动装置，取消了传统汽车中的燃油发动机，这样在一定程度上减少了温室气体的大量排放，同时也推动了汽车工业的发展。目前国内外对于电动汽车的研究还处于初始阶段，许多汽车部件以及电池都没有形成标准，不同厂家都有自己独特的一套生产线，因此电动汽车工业还不是很成熟。
所谓电动汽车则是以电能作为一切动力来源的汽车，目前国内外普遍采用的电动汽车电池为蓄电池和锂电池，对于蓄电池的研究，目前已经掌握了丰富的技术和研究使用经验，蓄电池具有持续电流和瞬间电流大等优点，只是其体积较大；而锂电池是一种新型电池，其内部大多采用锂离子或者锂金属作为发电材料，具有单位体积存电量大、充电快等优点，然而锂电池
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: %3^5`1^9`1^6^0`7^2#
同厂家都有自己独特的一套生产线，因此电动汽车工业还不是很成熟。
所谓电动汽车则是以电能作为一切动力来源的汽车，目前国内外普遍采用的电动汽车电池为蓄电池和锂电池，对于蓄电池的研究，目前已经掌握了丰富的技术和研究使用经验，蓄电池具有持续电流和瞬间电流大等优点，只是其体积较大；而锂电池是一种新型电池，其内部大多采用锂离子或者锂金属作为发电材料，具有单位体积存电量大、充电快等优点，然而锂电池却存在着诸多安全性隐患——当锂电池持续大电流充放电时，其内部的绝缘溶液会在大电流下持续发热，绝缘性下降，这样锂电池内部将发生短路现象，长时间短路将引起爆炸；另外在高电压下，尤其是汽车电池中，要将多个锂电池串联使用，这样正极的锂化合物极容易在空气中反应生成锂金属，而暴露在空气中的锂金属是非常危险的，稍有不慎就会发生爆炸。综合上述两种电池的优缺点，本文选择安全性更高的蓄电池作为研究对象，以“电动汽车电池温度监控系统”为课题，研究温度对于蓄电池的性能影响。
前不久一篇新闻报道北京的的哥纷纷抱怨他们新买的电动汽车续航能力在冬天大大减弱，平时充满电能持续续航400公里的距离，一到冬天连250公里都不到，甚至冬天不敢打开车内的空调，只能在车里缩成一团。。。这个新闻很有意思的道出了电动汽车司机的苦衷，同时也反应了目前国内外电动汽车的研究现状，电池技术还没有成熟。冬天电动汽车续航能力的减弱就是由于温度造成的，蓄电池之所以能够产生电能是由于其内部的化学反应产生的，而温度是决定化学反应主要外部条件，在一定范围内，温度越高，化学反应的强度就越剧烈，反之则越弱，这样冬天的低温就造成蓄电池内部化学反应减弱，续航能力降低的现象。
对电动汽车温度监控的另一个目的是为了掌握蓄电池的使用寿命，新的蓄电池在初次使用是，由于其内阻较小，因此发热量小，而随着蓄电池的不断使用，其内部积累的惰性离子导致其内阻不断增加，使得蓄电池的发热量不断增加，最终蓄电池将无放电能力。因此，本课题确立的目的一是为了为了探究温度对电动汽车蓄电池续航能力的影响，另一方面是监测电动汽车内部蓄电池的剩余寿命。
电动汽车电池温度的国内外研究现状
对于温度对于电动汽车续航能力的影响，上文已有详细介绍，由于温度对化学反应剧烈程度的影响具有普遍性，因此目前国内外都有对该方向的研究，研究重点不单单是温度与续航能力关系曲线，更重要的是采取何种措施能够减轻低温时续航能力弱的现象，目前已经有一种较为成熟的方法——在电池仓内安置一个智能加热装置，当仓内温度过低时，加热装置开始工作，将电池仓温度加热到最适宜的温度。
课题设计意义及目标
本文主要设计了一款能够实现电动汽车蓄电池温度监控的自动控制系统，选择以单片机作为微处理器，将8个温度采集模块安置在蓄电池组的不同部位，实现对蓄电池组温度的实时监控，通过将工作时的温度与官方给出的温度曲线进行对比，从而来判断蓄电池是否出现异常情况以及工作温度是否适宜等，并实现如下指标：
1、温度测量范围为0~80度，精度为0.5度；
2、8个温度采集模块能够同时监测蓄电池的不同部位；
3、具有显示功能，将系统参数回馈给用户；
4、具有异常报警功能。
方案选择及元器件介绍
控制系统的主控芯片对比与选择
方案一：若以使用经验和成本为第一考虑要素，那么51单片机将是一个不错的选择。目前市面上51单片机具有广泛的市场，无论是在高校教学还是工业控制场合，都能看到51单片机的身影。大学期间的单片机课程主要对51单片机（如AT89C51、STC89C51等）的内部结构、使用方法等有过全面的教学，并且其内部寄存器数量较少，相比于其他类型的单片机更容易进行程序构建，选择51单片机作为主控核心，能够使得顺利完成毕业设计具有保障。另外在成本方面，51单片机芯片根据其内部资源情况价格不一，但价格都相对较低廉；51单片机的程序烧写方式采用两根线形式的串口来完成，这样相对于其他厂家的单片机来说，无需配置价格昂贵的仿真器。在单片机性能上，所有51单片机都采用同一种内核——MCS—51作为CPU，外部都集成了计时器、中断以及串口等模块，这样极大方便了系统软件系统的构建；不但如此，51单片机的处理速度也能够胜任大多数应用场合。
方案二：若从单片机处理速度、性能、稳定度以及内置资源等方面考虑，意大利ST公司的STM32单片机是最佳选择。在处理速度上，其主频达到72MHz以上，内部高稳定度的PLL锁相环模块能够将外部时钟倍频到工作频率，这样就大大提高了指令的处理速度。STM32单片机芯片内部大多集成了ADC、DAC、IIC、SPI以及DMA等常用模块，这点是51单片机所不具有的，这样往往通过一片STM32芯片就能完成一个复杂系统的设计。其内部程序储存器（FLASH）空间大小达到64k以上，而51单片机只有4k或者8k左右，这样在进行庞大
一、 引言 1
（一） 电动汽车电池温度检测发展背景 1
（二） 电动汽车电池温度的国内外研究现状 1
（三） 课题设计意义及目标 2
二、 方案选择及元器件介绍 3
（一） 控制系统的主控芯片对比与选择 3
（二） AT89C51单片机 3
（三） DS18B20温度传感器介绍 4
（四） 显示器概述 5
三、 硬件系统设计 7
（一） 蓄电池温度监控系统硬件方案设计 7
（二） 单片机最小系统设计 7
（三） DS18B20温度传感器组电路设计 8
（四） 显示器与单片机电路设计 9
（五） 按键模块电路设计 10
（六） 报警电路设计 11
四、 软件系统设计 12
（一） 主程序流程设计 12
（二） DS18B20测温流程设计 13
（三） 显示器工作流程设计 14
五、 Proteus系统仿真 16
总结 19
致谢 20
参考文献 21
附录一 原理图 22
附录二 PCB图 23
附录三 元件列表 24
附录四 程序 25
引言
电动汽车电池温度检测发展背景
电动汽车是一种以电池作为动力来源的新型环保汽车，纯电动汽车采用电动机作为驱动装置，取消了传统汽车中的燃油发动机，这样在一定程度上减少了温室气体的大量排放，同时也推动了汽车工业的发展。目前国内外对于电动汽车的研究还处于初始阶段，许多汽车部件以及电池都没有形成标准，不同厂家都有自己独特的一套生产线，因此电动汽车工业还不是很成熟。
所谓电动汽车则是以电能作为一切动力来源的汽车，目前国内外普遍采用的电动汽车电池为蓄电池和锂电池，对于蓄电池的研究，目前已经掌握了丰富的技术和研究使用经验，蓄电池具有持续电流和瞬间电流大等优点，只是其体积较大；而锂电池是一种新型电池，其内部大多采用锂离子或者锂金属作为发电材料，具有单位体积存电量大、充电快等优点，然而锂电池
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: %3^5`1^9`1^6^0`7^2#
同厂家都有自己独特的一套生产线，因此电动汽车工业还不是很成熟。
所谓电动汽车则是以电能作为一切动力来源的汽车，目前国内外普遍采用的电动汽车电池为蓄电池和锂电池，对于蓄电池的研究，目前已经掌握了丰富的技术和研究使用经验，蓄电池具有持续电流和瞬间电流大等优点，只是其体积较大；而锂电池是一种新型电池，其内部大多采用锂离子或者锂金属作为发电材料，具有单位体积存电量大、充电快等优点，然而锂电池却存在着诸多安全性隐患——当锂电池持续大电流充放电时，其内部的绝缘溶液会在大电流下持续发热，绝缘性下降，这样锂电池内部将发生短路现象，长时间短路将引起爆炸；另外在高电压下，尤其是汽车电池中，要将多个锂电池串联使用，这样正极的锂化合物极容易在空气中反应生成锂金属，而暴露在空气中的锂金属是非常危险的，稍有不慎就会发生爆炸。综合上述两种电池的优缺点，本文选择安全性更高的蓄电池作为研究对象，以“电动汽车电池温度监控系统”为课题，研究温度对于蓄电池的性能影响。
前不久一篇新闻报道北京的的哥纷纷抱怨他们新买的电动汽车续航能力在冬天大大减弱，平时充满电能持续续航400公里的距离，一到冬天连250公里都不到，甚至冬天不敢打开车内的空调，只能在车里缩成一团。。。这个新闻很有意思的道出了电动汽车司机的苦衷，同时也反应了目前国内外电动汽车的研究现状，电池技术还没有成熟。冬天电动汽车续航能力的减弱就是由于温度造成的，蓄电池之所以能够产生电能是由于其内部的化学反应产生的，而温度是决定化学反应主要外部条件，在一定范围内，温度越高，化学反应的强度就越剧烈，反之则越弱，这样冬天的低温就造成蓄电池内部化学反应减弱，续航能力降低的现象。
对电动汽车温度监控的另一个目的是为了掌握蓄电池的使用寿命，新的蓄电池在初次使用是，由于其内阻较小，因此发热量小，而随着蓄电池的不断使用，其内部积累的惰性离子导致其内阻不断增加，使得蓄电池的发热量不断增加，最终蓄电池将无放电能力。因此，本课题确立的目的一是为了为了探究温度对电动汽车蓄电池续航能力的影响，另一方面是监测电动汽车内部蓄电池的剩余寿命。
电动汽车电池温度的国内外研究现状
对于温度对于电动汽车续航能力的影响，上文已有详细介绍，由于温度对化学反应剧烈程度的影响具有普遍性，因此目前国内外都有对该方向的研究，研究重点不单单是温度与续航能力关系曲线，更重要的是采取何种措施能够减轻低温时续航能力弱的现象，目前已经有一种较为成熟的方法——在电池仓内安置一个智能加热装置，当仓内温度过低时，加热装置开始工作，将电池仓温度加热到最适宜的温度。
课题设计意义及目标
本文主要设计了一款能够实现电动汽车蓄电池温度监控的自动控制系统，选择以单片机作为微处理器，将8个温度采集模块安置在蓄电池组的不同部位，实现对蓄电池组温度的实时监控，通过将工作时的温度与官方给出的温度曲线进行对比，从而来判断蓄电池是否出现异常情况以及工作温度是否适宜等，并实现如下指标：
1、温度测量范围为0~80度，精度为0.5度；
2、8个温度采集模块能够同时监测蓄电池的不同部位；
3、具有显示功能，将系统参数回馈给用户；
4、具有异常报警功能。
方案选择及元器件介绍
控制系统的主控芯片对比与选择
方案一：若以使用经验和成本为第一考虑要素，那么51单片机将是一个不错的选择。目前市面上51单片机具有广泛的市场，无论是在高校教学还是工业控制场合，都能看到51单片机的身影。大学期间的单片机课程主要对51单片机（如AT89C51、STC89C51等）的内部结构、使用方法等有过全面的教学，并且其内部寄存器数量较少，相比于其他类型的单片机更容易进行程序构建，选择51单片机作为主控核心，能够使得顺利完成毕业设计具有保障。另外在成本方面，51单片机芯片根据其内部资源情况价格不一，但价格都相对较低廉；51单片机的程序烧写方式采用两根线形式的串口来完成，这样相对于其他厂家的单片机来说，无需配置价格昂贵的仿真器。在单片机性能上，所有51单片机都采用同一种内核——MCS—51作为CPU，外部都集成了计时器、中断以及串口等模块，这样极大方便了系统软件系统的构建；不但如此，51单片机的处理速度也能够胜任大多数应用场合。
方案二：若从单片机处理速度、性能、稳定度以及内置资源等方面考虑，意大利ST公司的STM32单片机是最佳选择。在处理速度上，其主频达到72MHz以上，内部高稳定度的PLL锁相环模块能够将外部时钟倍频到工作频率，这样就大大提高了指令的处理速度。STM32单片机芯片内部大多集成了ADC、DAC、IIC、SPI以及DMA等常用模块，这点是51单片机所不具有的，这样往往通过一片STM32芯片就能完成一个复杂系统的设计。其内部程序储存器（FLASH）空间大小达到64k以上，而51单片机只有4k或者8k左右，这样在进行庞大
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/dzxx/txgc/1549.html
