动力电池系统数据采集系统.docx

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1、随着石油等化石燃料的日益枯竭、环境问题越来越严峻与人们环保意识的渐渐增加，准绿色新型产品-混合动力汽车登上历史舞台，电池是电动汽车的动力，也是电动汽车的关键部件，也是制约电动汽车发展的关键，新能源动力电池产业伴同动力汽车获得飞速发展。制约电动汽车发展的重要因素之一是：1、动力电池的运用寿命和平安性；2、动力汽车的生产成本。动力电池的运用寿命能大大降低动力汽车的生产成本。电池管理系统即BMS通过测量电池组工作时其电压、电流、温度等对电池组进行监测，保证电池组的工作运行良好高效，从而保证整个系统的正常运作。本文介绍了以飞思卜尔单片机VC9S12XS128为主控单片机芯片，通过传感器DS2438对动

2、力电池组进行电池电压、电流、温度测量、完成AD转换，STC89C52单片机对DS2438传输过来的数据进行读取和处理，通过CAN总线传输到主控单片机MC9S12XS128,MC9S12XS128单片机通过读取的数据完成对电池的SoC状态估计，同时，主控芯片将读取的数据通过RS232串口通信传输到VB界面显示。在系统的设计过程中，为建立简洁有效的系统，须要建立良好的电池内部模型，以便于对系统做SimU1.ink系统仿真时,主控单片机芯片对电池做SOC状态估计。关健词DS2438STC89C52飞思卡尔单片机MC9S12XS128VB人机界面ABSTRACTWiththeincreasingdep

3、1.etionofoi1andotherfossi1.fue1.s,environmenta1.issuesbecomemoreandmoreseriousandthegradua1.increaseoftheawarenessofenvironmcnta1.protection,newquasi-greenproducts-hybridcarswi1.1.beonthehistorica1.stageandthebatteryisnoton1ythepowerofe1.ectricvehic1.e,buta1.soakeycomponentofthee1.ectriccar.Atthesam

4、etimeitisthekeytorestrictingthedeve1.opmentofe1.ectricvehic1.es,newenergypowerbatteryindustry,a1.ongwiththedeve1.opmentof.e1.ectricvehic1.erapid.Animportantfactorrestrictingthedeve1.opmentofe1.ectricvehic1.esarebattery1.ife,securityande1.ectricvehic1.eproductioncosts.The1ifeofthepowerbatterypoweredv

5、ehic1.escangreat1.yreducethecostofproduction.BMSbatterymanagementsystemsworkbymeasuringthebatteryvo1.tage,current,andtemperaturemonitoringofthebatterypack.Sothatthebatterypackcanensureagoodandefficientoperationofthework,soastoensurethenorma1.operationofthesystem.ThispaperintroducestheFreesca1.eMCUMC

6、9S12XS128asthemaincontro1.chipmicrocontro1.1.erthroughthesensorDS2438batterypackforbatteryvo1.tage,current,temperaturemeasurement,thecomp1.etionofDconversion,STC89C52DS2438microcontro1.1.ertoreadthedatatransmittedandprocessedthroughCANbustothehostmicrocontro1.IerMC9S12XS128,MC9S12XS128microcontro1.I

7、erthroughthereaddatatocomp1.etetheSOCofthebatterystateestimation,whiIethemasterchipwi1.1.readthedatathroughtheRSmunicationtransmittedtotheVBinterfacedisp1.ay.Inthesystemdesignprocess,inordertoestab1.ishasimp1.eandeffectivesystem,theneedtoestab1.ishagoodbatteryinterna1.mode1.,inordertomakethesystemSi

8、mu1.inksystemsimu1.ation,thehostmicrocontro1.1.erchiponthebatterydoSOCstateestimates.KeywordsDS2438STC89C52Freesca1.emicrocontro1.1.erVBinterface摘要11.1 课题探讨背景11.2 电池管理系统BMS在国内外的发展41.3 设计总体方案的确立51.4 小章总结6其次章系统方案的确立72.1传感器72.2光电隔离92.3数据采集部分处理器102.4主限制器112.5数据传输122.6动力电池放电模型与SOC估计算法142.7VB人机界面182.8本章小结

9、18第三章硬件电路模块203.1数据采集模块DS2438203.2STC89C52模块233.3CAX与RS232串行通信模块263. 4本章小结29第四章数据采集系统软件部分314. 1DS2438数据采集程序314.2VeP2515软件程序部分374.3本章总结40第五章数据采集系统设计成果40第六章展望总结43参考文献46附录50第一章绪论1.1 课题探讨背景自从英国工业革命起先，煤炭等不行再生的化石能源渐渐代替了传统能源，汽车也逐步取代传统的交通工具，在人们的口常生活中占据越来越重要的。然而，随着世界范围内人类无节制的开采与运用，煤炭、石油等化石燃料渐渐匮竭，能源危机正在加剧，与此同时

10、，科学技术的不断进步与提高，人们的环保意识渐渐增加，环境问题越来越严峻，都促使人们去找寻一种更加符合现代化社会须要的新型能源，取代旧的传统燃料电池为汽不供应动力。因此，世界范围内，传统的燃料为动力的汽车渐渐被人们所淘汰，动力电池产业获得r发展的新的转折点，有了质的突破；而新型的以动力电池为动力驱动的动力汽车也获得了各国汽车行业的领头人的重视，飞速的发展，混合动力汽车和纯动力汽车逐步走向人们的视野与生活。1886年德国制造了世界上第一辆汽车，不过百余年历史，全球范围内汽车保有量已达到7亿辆，汽车逐步取代其他交通工具，与人们的口常生活与工作休戚相关。然而众多内燃机汽车(ICEV)每天排放的污染是全

11、球气候变迁的重要缘由之一，与此同时，石油资源的渐渐匮乏也使得汽车行业面临严峻考验。因此，因此，汽车行业领头人渐渐意识到探讨开发以可再生能源作为动力驱动如酒精，太阳能等的新兴动力汽车是汽车行业发展的必定趋势，也是形势所迫。在这种状况下，混合动力汽车与纯动力汽车以其独特的高性能，环保绿色无污染受到人们的青睐，1.1.1 混合动力汽车国内外发呈现状所谓新型动力汽车即是以可再生能源作为全部或者部分动力驱动的汽车，主要也即是电动汽车。电动汽车目前主流的有三种：1、是以传统的燃料电池如镉电池等作为动力驱动的传统动力汽车；2、同时能够运用燃油和动力电池作为动力驱动的混合型动力汽车；3、全部以新型动力电池作为

12、动力驱动的纯动力汽车。然而，尽管近几十年以来，尤其是进入二十一世纪以来世界范围内的经济与科技获得了E速发展，动力汽车行业并未能取得较大的突破，纯动力汽车并没能够批量生产，反而，混合动力汽车有了重大突破。亳无疑问，各国的汽车行业的领军企业在各个国家政府的支持卜.，凭借着远超同行的科学技术，在新兴动力汽车行业先后取得突破,纯动力汽车和混合动力汽车逐步取代r传统燃料电池为动力的动力汽车。1893年，波舍尔公司也即现在的保时捷公司的创始人费尔南德波舍尔造出了世界上第一车用电动马达，1898年制造出了两轮电动汽车即保时捷。目前世界范围内，动力汽车特殊是纯电动汽车技术发展较为成熟，技术远超同行的的几个国家

13、美国、日本与德国这几个国家，而只有R本的本田汽车公司和E田公司能够实现混合动力汽车的批量化生产销售，主导着世界上混合动力汽车市场形势；反观美国，三大汽车公司通用、福特、克莱斯勒-戴勒姆公司相较于日本汽车公司的蓬勃发展在混合动力汽车和蓄电池电动汽车行业则显得有些萧瑟，技术落后很多，仅仅实现了小批量生产。我国的动力汽车行业起步较晚，但是国家和政府投入了大量的人力、物力、财力用于自主研发拥有H己品牌的动力汽车，我国电动汽车项目实施以来在燃料电池动力汽车和混合动力汽车方面均取得了重要突破。纯动力汽车已经通过国家的相关体系认证，实现了小规模批量生产；混合动力汽车方面实际生产后动力性能方面接近理论值，在污

14、染气体排放方面降低很多。1.1.2 电动汽车发展面临的问题虽然目前国际汽车市场上已有部分公司实现了混合动力汽车的规模化批量生产，但是相对于大多数消费者而言，现有的混合动力汽车无论是在性价比还是车辆性能方面，远远无法满意市场须要，主要是以下几个缘由：1、电动汽车的行驶里程有限，无法满意长远距离形行驶要求：2、市场油价过高，由于石油资源的口益枯竭，国际油价始终居高不下；3、电动汽车的动力电池系统运用寿命过于短暂，电动汽车电池管理系统随着电池的损耗，要实时的监控电池的相关信息，缺乏优秀的电池管理系统保障系统的高性能运行；4、电动汽车价格过高，目前市场上投入的电动汽车，由于电池管理系统的研发费用过高，

15、电池运用寿命短暂以与设计的相关技术缘由致使电动汽车价格偏高。车载数据采集系统应用的另一个市要方面是车辆运行工况记录仪，又称汽车“黑匣子”。随着科学技术的飞速发展，美国、欧洲相继不断推出性能优良的车载数字式记录仪，其功能也日趋完善。美国国家运输平安委员会始终在剧烈要求汽车生产厂商安装记录仪，在它的推动下GM、FORD等大公司已为数百万出厂车安装了行车记录仪。木汽车探讨所研制出的“黑匣子”不仅能够记录车辆事故发生的各种数据，而且它还能自动收入事故发生前10秒和后5秒之间从驾驶室看到的画面。在我国随着汽车电子工业的不断壮大，在车载记录仪产品方面也有大的发展，由北京森泰克数据通信技术有限公司研制的“绿

16、匣子”多功能汽车行驶监控记录仪，通过了公安部交通平安产品质量监督检测中心和公安部平安与警用电子产品质量检测中心的严格测试，并已正式投入运用。1.2 电池管理系统BMS在国内外的发展BMS也即动力电池系统数据采集系统的工作原理是通过对动力也池组进行实时监测，从而将检测的动力电池工作电流、各单体电池电乐、电池组运行过程中总电压与电池工作时表面温度等电池相关信息采集并处理，并将采集到的数据传输到预处理单片机芯片中，预处理单片机对数据进行处理和分析，依据温度、电压、电流传感器检测的信息、分析结果，从而对系统各模块发送相应的限制指令，从而实现对于电池组的实时监控，并且将处理后的实时数据显示在人机界面，保证电池组的正常高效运行。制约电动车发展的主要因素之一是动力电池的运用寿命与平安性和运用成本问题，而电池