电动汽车电池温度控制

张 武 坤

(石家庄职业技术学院 机电工程系，河北 石家庄 050081)



电动汽车电池温度控制

张 武 坤

(石家庄职业技术学院 机电工程系，河北 石家庄 050081)

使用单片机AT89C51、测温传感器DS18B20和液晶显示器PDC401实现了电动汽车的电池温度测量和显示.用它监控电池温度，过温报警并启动降温系统，可达到电池安全使用的目的.

电动汽车；电池；温度控制；单片机

随着时代的进步和发展，纯电动汽车逐渐走进人们的生活中，而传感器在电动汽车上的应用则使其更加智能化.目前，一辆普通家用汽车上大约安装有近百只传感器，而豪华汽车上的传感器则更多.在电动汽车中用到的传感器主要包括检测电池温度的传感器、监测电机温度的传感器以及用于电池冷却系统的温度传感器等.电池作为电动汽车驱动系统的唯一动力源，它的寿命、性能以及容量对纯电动汽车至关重要.因此，如何对电池温度进行可靠的监控和调节，以防止电池出现过热现象，最大限度地延长其工作寿命，则是一项值得研究的课题.本文拟研究如何以数字温度传感器DS18B20建立控制系统来解决上述问题，并实现电池环境温度的采集、A/D转换和数码显示.

1 总体设计方案

电动汽车电池温度控制系统框图见图1.

本系统选择的温度传感器要求集成度较高，抗干扰能力强，可以直接读取被测温度，电路简单易于实现，能实时显示电池的环境温度，并可分别设定电动汽车报警极限值和温度阈值，温度超过阈值启动降温系统.控制器选用单片机.单片机与温度传感器共同构成模拟量采集系统，完成数据的采集、转换.用液晶显示器实现温度的数字化显示.

图1 电池温度控制系统框图

2 硬件电路设计

根据电路的总体设计要求，控制器采用单片机AT89C51.温度传感器采用DS18B20，其2引脚与单片机的P25口直接连接，用软件实现串口功能.液晶显示选用PDC401,用单片机P06和P07引脚仿二个SPI串行接口，驱动液晶显示器.电池温度控制系统电路如图2所示.图中S1-S3为设置按键，用于设置阈值.当汽车电池环境温度超过报警极限值时，P10引脚输出报警信号；当温度超过上下限温度时，启动或者停止降温系统，以达到控制温度的目的.按键S为手动复位按钮.

图2 控制-显示-报警原理

2.1 温度传感器DS18B20

DS18B20温度传感器是美国DALLAS半导体公司最新推出的一种改进型智能温度传感器.它仅需要一个引脚进行通信，即DS18B20在与单片机连接时仅需一条线即可实现双向通讯；电压范围为3.0 V～5.5 V，可通过数据线供电；静态功耗小于3 μA；可编程的分辨率为9～12位，对应的可分辨温度分别为0.5 ℃,0.25 ℃,0.125 ℃和0.062 5 ℃，可实现高精度测温；测温范围为-55 ℃～+125 ℃；设置DS18B20的内部暂存寄存器，可定义报警温度和上下限阈值.DS18B20体积很小，有三个引脚，2引脚DQ为数字信号输入/输出端，1引脚GND为地，3引脚VDD为外接供电电源输入端.

2.2 液晶显示器

液晶显示器采用南京国显电子公司的PDC401.它为4位段式带小数点数字液晶显示器，工作电压为4.5 V～5.5 V ，正显示数字高度为14.0 mm.1脚为电源地VSS，2脚为串行移位脉冲CLK，3脚为串行数据输入DI ，4脚为电源正极VDD.常用于仪器仪表中.

2.3 报警电路

图2所示的蜂鸣器在被测温度超出报警极限值时发出报警鸣叫声，同时PDC401闪烁.S1，S2，S3按键可以分别调整上下限阈值.按健复位电路是上电复位加手动复位，使用比较方便.在程序跑飞时，可以直接手动复位.

3 软件系统设计

软件系统包括初始化程序、数据采集程序和显示程序.程序流程如图3所示.

初始化程序包括单片机AT89C51初始化和DS18B20初始化，温度测量每1 s进行一次，即1 s进入中断.

中断程序包括数据采集、处理和显示.

数据采集采用数字滤波方法，连续采样30次，去掉5个最大值和5个最小值，剩下的20个采样结果求平均值后作为结果数据,与设定的温度阈值比较.若超过上限阈值，启动降温系统，返回主程序；若低于下限阈值，关闭降温系统，返回主程序；若温度超过报警极限值，启动报警.显示软件将这个温度结果转换成十进制，送PDC401显示.

该系统电路简单，适用范围广，测温精确.

图3 程序流程

[1]沙占友.数字化测量技术与应用.北京：机械工业出版社，2004：59-63.

[2]刘焕平，童一帆.单片机原理及应用.北京：北京邮电大学出版社，2013：117-137.

责任编辑：金 欣

The temperature controller of the batteries on electric vehicles

ZHANG Wu-kun

(Department of Electrics and Mechanics，Shijiazhuang Vocational Technology Institute，Shijiazhuang，Hebei 050081，China)

The temperature controller on electric vehicles uses AT89C51 single-chip microcomputer and temperature sensor DS18B20，for the PDC401 liquid display screen.It gives an alarm when the temperature limit exceeds，and the cooling system is initiated instantly for the safety of battery.

electric vehicle; battery; temperature controller; single-chip microcomputer

2015-10-20

张武坤(1968-)，女，河北石家庄人，石家庄职业技术学院副教授.

1009-4873(2015)04-0036-03

U469.72

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