摘 要

在当今的世界，由于大量使用化石燃料，产生了温室效应、PM2.5、臭氧层空洞等等这一系列的问题。并且化石燃料还伴随着潜在的能源短缺一系列的危机。使用清洁、可再生能源变成了当今全球各大组织和机构所研究的重心^[1]。而在汽车产业当中，汽车使用电池作为动力渐渐成为了研究的重点。在电动汽车中，通过大量的电池串联成为电池组来进行供电，如何去监测到每个电池的性能和状态成为了摆在所有人面前的一个问题。因此，对于电池管理系统^[2]（Battery Management System）的研究就成为了去研究的重点,也就有了本课题。

作为电池管理的最为主要的部分，电池管理系统不但要保障电池在使用时安全、可靠，并且能够去增加电池的使用寿命。电池信息采集板要实现对全部的电池单体电池电压和温度的测量，对于电池工作的状态做可靠的监测，对电动汽车的安全性和性能起着非常重要的作用。

综上所述，论文主要设计了一套电池信息采集板。电池信息采集板所实现的功能主要是：完成多个电池实施动态电压检测，对多个点的温度信息进行采集；

以及使用CAN通信监测电池状态。在该系统的硬件电路当中，主控制芯片使用了飞思卡尔公司的专业汽车电子级别的芯片MC9S12P128，电压采集芯片是LTC6804-2，温度采集芯片使用的是DS18B20。系统还包含了电源部分，SPI隔离通信模块以及CAN通信电路。通过SPI通信电路完成主控芯片MC9S12P128和LTC6804-2之间进行数据传输。

在本文的软件部分，完成了基于MC9S12P128芯片SPI通信驱动程序的编写，CAN通信模块驱动程序设计和CAN应用层通信协议的实现，完成单体电压，温度采集，以及采集数据的CAN网络传送。

关键字：电池管理，信息采集，硬件电路，驱动设计

Abstract

In today 's world, due to the extensive use of fossil fuels, resulting in a greenhouse effect, PM2.5, ozone layer void, and so on this series of problems. And fossil fuels are also accompanied by a series of potential energy shortages. Development of clean, renewable energy has become the world's major organizations and institutions of the focus of the study. In the automotive industry, the use of batteries as a driving force has gradually become the focus of the study. In electric vehicles, the battery system is composed of a lot of batteries, how to monitor the performance and status of each battery has become a problem in front of everyone. Therefore, the battery management system (Battery Management System) research has become the focus of research, also have this subject.

Battery management system as the core of battery management components, not only to ensure that the battery in the use of safe and reliable, but also to be able to extend the battery life. Battery management system acquisition board to achieve all the battery cell voltage and temperature measurement of the battery for the safety of the work to do a reliable monitoring of the safety and performance of electric play a vital role.

In summary, the paper mainly designed the realization of the battery information acquisition board. Battery information acquisition board to achieve the main functions are: the implementation of a number of batteries dynamic voltage detection, the temperature of a number of points to measure;

And use CAN communication to monitor the battery status. In the hardware circuit of the system, the main control chip uses Freescale's professional automotive electronics chip MC9S12P128, the voltage acquisition chip is LTC6804-2, temperature acquisition chip using the DS18B20. The system also includes power supply circuit, SPI isolation communication circuit and CAN communication circuit. Through the SPI communication circuit to complete the master chip MC9S12P128 and LTC6804-2 between the data transmission.

In this paper, the software part of the MC9S12P128 chip SPI communication driver, CAN communication module driver design and CAN application layer communication protocol implementation, complete the single voltage, temperature acquisition, and data collection CAN network transmission.

Key Words：Battery management, information collection, hardware circuit, drive design

目 录

摘 要 I

Abstract II

第1章 绪论 1

1.1 课题研究背景与意义 1

1.2 国内外研究现状 2

1.3 课题研究主要内容及安排 2

1.3 本章小结 4

第2章 方案论证 5

2.1 方案介绍 5

2.2 方案选择 5

2.3 本章小结 6

第3章 采集板硬件电路设计 7

3.1 整体分体 7

3.2 软件介绍 7

3.2 电源电路 8

3.3 主控制芯片电路 8

3.4 电压检测电路 11

3.5 温度检测电路 12

3.6 SPI通信电路 13

3.7 CAN通信电路 14

3.8 PCB版图设计 16

3.9 本章小结 16

第4章 采集板驱动程序设计 17

4.1 需求分析 17

4.2 软件介绍 17

4.3 主程序流程设计 17

4.4 主控制器驱动设计 19

4.4.1 时钟模块 19

4.4.2 定时器模块 19

4.4.3 CAN通信模块 21

4.4.3 SPI通信模块 23

4.5 电压采集模块驱动程序设计 26

4.6 温度采集模块驱动程序设计 27

4.6 本章小结 28

第5章 采集板测试和结果分析 29

5.1 硬件系统测试 29

5.2 软件程序调试 29

5.3 系统功能测试 30

5.4 本章小结 31

第6章 总结 32

参考文献 33

致谢 34

第1章 绪论

1.1 课题研究背景与意义

在中国经济发展的大背景下，汽车逐渐走进了每个百姓的家中。根据一份调查报告， 2015年中国的汽车消费市场就卖出了2500万辆^[3]。可以预见的是，我国汽车消费市场将会继续增加，从2007 年的0.57 亿辆达到2015 年的1.72 亿辆，增加了将近两番，平均每年的增长率是14.8%。照这个增长率继续发展，估计到2020年左右汽车保有量将会冲破2 亿大关。汽车的普及给人们的生活出行带来了方便。但也因此带来了大量的问题，传统汽车都是把石油作为燃料，化石燃料的大量的使用导致排除了大量的二氧化碳，随着这一些气体排到大气中，引发了全球变暖、温室效应等一系列的环境问题。并且，我国的能源并不丰富，每年都需要从国外进口大量的原油作为补充，而这一些原油绝大部分都用于交通当中。为缓解当前的情况，为鼓励新能源汽车发展国现家现在发布了一系列的新的政策。新能源汽车使用电力做为驱动，电力作为清洁能源，具有零排放、无污染等特点，是当今汽车的一大发展趋势。

电动汽车根据其动力系统的能源方式来说，主要分为：纯电动汽车、混合燃料汽车以及燃料电池汽车^[4]。纯电动汽车的动力完全由其电池来提供能源，是目前技术最为成熟的类型，并且已经进行到了大量产业化的应用。而混合动力汽车以及燃料电池汽车都由于其自身技术的限制，目前技术还未完全成熟。作为目前唯一大量产业化的车型，动力电池是纯电动汽车发展的决定性因素。并且有资料显示，目前某厂家生产的以金属锂电子电池为能源的纯电动客车当中，整车成本的三分之一都是在电池部分上面。通过变长电池的可以使用的时间，让电动汽车的价格能够被普通老百姓接受。