基于AT89C52单片机的锂电池温度检测与控制系统设计
目录
TOC\o1-3\h\z\u摘要 1
第1章绪论 3
1.1研究的背景及意义 3
1.2主要研究内容 3
第2章锂离子电池包的结构 4
2.1单体锂离子电池 4
2.2动力锂离子电池模组 4
2.3动力锂离子电池包的箱体 5
2.4动力锂离子电池包的散热 6
第3章锂离子电池包温控的设计 9
3.1整体的系统设计 9
3.2系统主要的器件介绍 10
3.2.1AT89C52单片机 10
3.2.2DS18B20温度传感器 10
3.2.3ULN2803驱动器 10
3.2.4LED数码管 10
3.3各部分电路 11
3.3.1总电路图 11
3.3.2开关复位和晶振电路 11
3.3.3按键电路 12
3.3.4温度检测电路 13
3.3.5数显管电路 14
3.3.6水泵电机驱动电路 14
3.4软件设计介绍 15
3.4.1程序设计部分 15
3.4.1仿真软件与结果 16
第4章结论 18
参考文献 19
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摘要
随着电动汽车在全球快速发展，锂离子电池包是电动汽车的关键储能部件，为电动汽车提供主要的动力来源。锂离子电池包的主要部件由单体电池，电池模组，电池包箱体等部分组成。温度是影响电池包安全性的一个关键因素，对电池包的散热情况不容忽视。本文设计了基于单片机的锂离子电池包温控系统，采用AT89C52单片机作为主控制器，DS18B20作为检测温度元件。用LED数码管显示检测到的温度，将检测到的温度与设定的电池包安全温度进行比较后，使ULN2803驱动器控制水泵电机的运转带动水箱的液体流入冷却管对电池包进行散热，让电池包保持在设定的安全温度。
关键词：电池包结构；单片机；温控；散热
第1章绪论
1.1研究的背景及意义
目前，汽车已经成为我们生活中常用的运输和代步工具，给人们的日常生活带来了舒适便捷，但是我国作为一个人口大国，石油资源比较匮乏，传统燃油汽车对石油资源需求量很大。并且汽车排放的尾气，发出的噪音给大自然环境和人类的生活健康带来了不可避免的负面影响。也随着全球各个国家对环境的保护，资源的节约，控制汽车尾气排放等一系列问题的关注，节能环保的电动汽车将在汽车工业领域发展的越来越火热。电动汽车是通过电机进行驱动的，与传统的燃油汽车相比，具有噪音较低、能量使用效率较高、绿色环保等优点。我国为了解决资源短缺和环境污染等问题和更好的推动生态文明建设，在发展电动汽车方面非常积极，在2020年10月份，国务院办公厅印发了一份《新能源汽车产业发展规划2021年—2035年》的文件，在此文件中得知新能源电动汽车的发展被提到了一个空前的高度，意味着电动汽车的发展被直接上升为国家战略的一部分。而电动汽车中的电池包作为汽车核心部件，对分析电池包的结构组成以及散热非常重要。
锂离子电池在使用过程中会产生非常多的热量，影响电池包安全性的一个关键因素是过高温度。锂离子电池产热的主要原因有电池本身的内阻产热；化学反应产热以及外界环境影响等。假如在使用过程中产生的热量不能有效散发出去将会使锂离子电池温度逐渐升高，会给单体电池、电池模组以及整个电池包带来过热，引发的过热热从而导致热失控，最终发生起火、爆炸等安全事故。因此对锂离子电池包中的温控设计存在重大意义[1]。
1.2主要研究内容
本文以锂离子电池包的温控设计为主要内容。首先介绍电池模组和电池包箱体的结构组成，并利用SolidWorks软件建立了三维模型。关于电池包的散热方式是采用液冷方式。根据液冷散热方式设计出基于单片机的锂离子电池包温控系统。采用AT89C52单片机为控制单元，DS18B20温度传感器为检测元件。先设置电池包的一个安全温度数值，用LED数码管显示设定的温度和检测的温度，将设定温度与检测的温度进行比较后，通过给ULN2803驱动器输入PWM信号，使驱动器控制水泵电机的运转带动水箱的液体流入冷却管对电池包进行散热，让电池包保持在设定的安全温度。
第2章锂离子电池包的结构
动力锂离子电池包是电动汽车主要的动力来源，对锂离子电池包的结构进行分析更加重视。由于组成电池包的单体电池形状很多，介绍了常用的单体电池，对电池模组介绍了装配过程。描述了电池箱体主要的组成部件以及电池箱体的封装过程，对电池包的散热做出合适的方式。本章对锂离子电池包的结构进行详细叙述。
2.1单体锂离子电池
有些电动汽车的动力电池是以18650锂离子电池为首选，对这种锂离子电池的特点和规格介绍。