摘 要

经济和社会都在快速发展的今天，资源短缺和环境污染成为了全球性的重大问题。而能源消耗和环境污染的最大祸首就是汽车产业，因此为了人类的可持续性发展，未来的汽车产业应该向着低功耗、零污染和低噪音的方向发展。电动汽车在运行的过程中不消耗石油等资源，同时不产生环境的污染，为人类汽车工业开辟了一条新的道路。但是电池系统的不稳定和可持续性时间较短影响着电动汽车的推广，在本次的设计中主要是检测电池的电流、电压和温度等参数，方便于对电池系统的管理。

本次的课题是锂电池中参数的检测与存储模块的设计，利用CAN总线实现总线的通信方式。主控制器中利用PIC单片机完成对数据的管理和监测，通过利用不同的传感器完成电池中电流、电压和温度的参数检测，并利用CAN总线的方式传输到PIC单片机中。本次使用的单片机是PIC18F258单片机，它的内部集成了CAN模块，因此不需要外部的CAN电路。最后完成系统硬件相关的软件设计。

关键词：电动汽车，PIC18F258单片机，CAN总线

Abstract

Economy and society are in the rapid development of today, resource shortages and environmental pollution has become a major global problem. The energy consumption and environmental pollution is the biggest culprit in the automotive industry, so for the sustainable development of mankind, the future of the automotive industry should be toward low power consumption, zero pollution and low noise direction. Electric vehicles in the process of running without the consumption of oil and other resources, while not producing environmental pollution, for the human automotive industry opened up a new path. But the battery system instability and short duration of the impact of the promotion of electric vehicles, in this design is mainly to detect the battery current, voltage and temperature parameters, to facilitate the management of the battery system.

This issue is the lithium battery parameters in the detection and storage module design, the use of CAN bus bus communication. The main controller in the use of PIC microcontroller to complete the data management and monitoring, through the use of different sensors to complete the battery current, voltage and temperature of the parameter detection, and the use of CAN bus way to the PIC microcontroller. The use of the microcontroller is PIC18F258 microcontroller, which integrates the CAN module, so no external CAN circuit. Finally complete the software design of single-chip communication.

Keywords: electric vehicle, PIC18F258 single chip computer, CAN bus

目录

摘要 I

Abstract II

目录 I

第1章绪论 1

1.1锂电池发展的背景及意义 1

1.2锂电池国内外研究现状的分析 3

1.3本章小结 5

第2章锂电池特性分析 6

2.1锂电池定义分析 6

2.2锂电池充电特性分析 7

2.3锂电池放电特性分析 7

2.4磷酸铁锂电池模型建立分析 7

2.5本章小结 9

第3章锂电池组关键参数检测与存储模块的软件设计 10

3.1电池组总体结构分析 10

3.2主控制板的硬件设计 10

3.2.1 PIC单片机最小系统电路设计 11

3.2.2 PIC18F258单片机的电路连接 12

3.2.3 电源电路的设计 13

3.3数据采集电路的设计 13

3.3.1电压数据采集电路 13

3.3.2电流数据采集电路设计 14

3.3.3温度数据采集电路设计 15

3.3.4模数转换电路设计 16

3.4信息存储电路的设计 17

3.5 CAN总线通信电路 18

3.5.1 CAN总线介绍 18

3.5.2 CAN总线硬件电路设计 18

3.6本章小结 19

第4章锂电池组参数检测与存储模块的软件设计 20

4.1系统软件总体设计 20

4.1.1系统主函数的设计 20

4.1.2系统定时器初始化程序设计 21

4.1.3 系统中断服务程序设计 21

4.2 电池电压检测程序设计 22

4.2.1 单次单节电池电压检测程序设计 22

4.2.2 单节电池电压检测程序设计 23

4.2.3 单次电池总电压检测程序设计 24

4.3 电池电流检测程序设计 25

4.3.1 单次电流检测程序设计 25

4.3.2 电池组电流检测程序设计 26

4.4 电池组温度检测程序设计 27

4.5 CAN总线通信程序设计 28

4.5.1 CAN总线接收中断程序设计 28

4.5.2 CAN总线发送数据程序设计 29

第5章 总结与展望 30

5.1 总结 30

5.2 展望 30

参考文献 31

致谢 32

第1章绪论

1.1锂电池发展的背景及意义

在现代社会中，经济和工业都在高速发展中，目前，社会经济和科学技术在不断的发展，随之也产生了许多如环境污染、能源短缺等的社会问题。由汽车产业引起的能源和环境问题也越来越受到人们的关注，人们迫切的需要改进燃油汽车的结构，在这样的社会背景之下，人们发明了纯电动汽车，而在纯电动汽车中最为关键的就是电动汽车的电池系统。经过了100多年的发展，汽车产业已经深入到人们的日常生活之中，从发明之初到如今，已经逐渐改变着人类的生活习惯，方便我们日常的工作、生活和学习等，同时还促进了社会经济的快速发展，使社会交通逐渐的优化，进一步推动社会科学技术的发展，现如今，我国的汽车产业已经达到发达国家的水平，在汽车的产量上位居于美国之后，排列全世界第二，我国已经成为汽车的产业大国^[1]。

汽车虽然改变了人们的生活形态，促进了社会经济的发展，甚至成为了我国的国民经济支柱的产业之一，但是汽车的发展也给人们的生活带来了许多的问题，在这其中主要是环境的污染问题和能源消耗短缺的问题。一方面，汽车尾气的排放包含着许多的污染源比如：碳氧化合物、一氧化碳、二氧化硫、碳氢化合物和碳的颗粒物等。这些的污染物中很多都是不能被自然利用的，只会堆积在空气之中，严重影响着人们的日常生活。过度的环境污染还会极大的危害人们的身体健康，带来多种的不可治疗的疾病。著名的作家柴静曾经自费拍摄了一篇关于雾霾的视频《穹顶之下》，引发了社会的广泛讨论，这一视频让人们深刻的体会到了雾霾对人体的伤害有多大。而汽车尾气的排放则是雾霾和空气中PM2.5等污染物的主要来源之一。汽车产业不仅仅只是造成空气中的污染，汽车在运行中产生的噪音也成为了社会中的一大污染源之一。汽车的噪音影响着人们的日常休息，致使人类因为睡眠和休息不足而工作效率低下、烦躁、心神不宁等。另一方面，汽车的能源驱动依靠着石油的开采，在汽车发展的多年期间，全球的石油开采量逐年递增，而石油的储存量则在逐年的下降。石油作为不可再生的能源，一旦开采就不能再生，目前地球上的石油资源只可以利用50年左右。每年全球汽车的数量都在以千万的数量递增，也因此对石油的需求也在逐年的增加，这将导致石油资源的一步步紧缺，甚至由此引来战争等的一系列的问题，严重影响着社会的发展进步，因此寻求石油的替代能源已经成为人们目前的首要问题。

经过多年的发展，人们最终发明了电动汽车。电动汽车不需要燃油驱动，而是利用汽车中的蓄电池做为提供能源，再通过电动机转化成汽车的动力。在运行的过程中，电动汽车不需要燃烧资源，不产生汽车尾气的排放，真正的实现零排放、零污染^[2]。