onoz出单发货，基于电池组串并联切换实现的管理系统研究-资讯中心-悠悠日用品

一些网友们都很想知道基于电池组串并联切换实现的管理系统研究和一些onoz出单发货的相关题，下面让小编带大家揭晓一下关于基于电池组串并联切换实现的管理系统研究的案。

【能量人关注，右上角添加“关注”】

近来，随着新能源电动汽车产业的快速发展，相关材料制造和装配技术也不断成熟。在电动汽车能源供应系统中，电池组和内部电芯的组成是影响电动汽车充电效率、电池容量和使用寿命的关键因素[1-2]。电池组是通过将多个电池单元串联和并联连接形成电池组，然后将多个电池组组合在一起而构成的。目前，大多数新能源厂商采用的电池组连接方式是先并联，再串联。将它们串联起来形成电池组[3-4]。串联结构的优点是可以为电机提供足够高的输出电压，并防止因电流过大而损坏电路。此外，并联结构可以防止电池组内部形成环路时可能出现的安全隐患。电源电压不是恒定的。然而，由于电池单体的差异，串联结构的各个电池组在充电时所接收到的电压根据其自身内阻和极化程度的不同而不同，导致电池组充电不均匀[5]。在这种情况下，当保护电路激活过充保护时，一些电池仍保持过充状态，电池利用率降低。如果不激活过充保护，已经充满的电池可能会发生过充损坏，从而造成严重后果。影响电池和电池组的寿命[6-7]。

针对上述题，本文以提高电池组利用率为目标，根据电池状态和充电状态，设计开发了采用CSU38M20芯片作为单片机MCU的串并联切换管理系统。当需要放电时，控制电路中的继电器改变电池组的连接结构，实现电路系统的串并联结构切换，保证电池组的均匀充放电。同时利用CSU38M20芯片的电压监测功能读取各个电池组的电压，并将实时数据通过异步串行UART口发送至单片机进行处理，实现全面的保护和管理。完整的电池组。在本文中，我们将使用磷酸铁锂/石墨18650电池将电池组组装成两串三并的2p3配置。通过对样品电池的实验和监测，证实了串联电路设计和构建方法的可行性和可行性。验证了并行倒换管理系统的控制效率。

系统架构设计

综合电池组串并联的优缺点可以看出，切换多个电芯在不同充放电状态下的串并联结构，可以有效解决单纯串联或并联带来的题和风险。在该系统的结构设计中，采集各个电池组的电压以确定电池组的状态，根据充放电指令确定电芯连接结构，调整各个继电器的开关状态。及时实现各个电池组的电量平衡。

基于电池组串并联切换的智能充电系统由串并联切换模块、智能控制模块和电芯保护模块三个模块组成。显示了串并联开关电路系统的完整框图。如图1所示。

图1串并联切换电路系统总体框图

每个电池组均由其自己的电池保护模块保护。电池组之间的连接结构和电路切换由MCU控制的继电器开关连接，用于实现串联或并联。电压采集模块采用差分信号监测方式，每个电池组都有独立的电压采集线与MCU连接。继电器开关、MCU、电芯保护模块均采用系统提供的5V直流信号作为电源。

模块设计及功能

21个串并联切换模块

本设计中采用继电器作为开关来控制电路实现串并联切换。在实际应用中，继电器连接低压控制电路和高压外部电路，因此容易产生干扰和安全事故。因此，我们增加了光耦隔离电路作为抗干扰保护措施。开关模块更安全、更稳定。电池组中继电器开关的分布如图2所示，开关模块工作后的等效电路如图3所示。该设计以由三个电池组组成的电池组形式进行了实验和测试。

图2电池组中继电器开关分布

图3并联和串联等效电路图

电池组通常采用串联供电，因此本设计中负责并联功能的继电器的常闭接口连接到电路，负责串联功能的继电器的常开接口连接到电路。即使电池组串并联，在开关功能异常的情况下，也要检查电池组能否正常向负载供电。电池组和继电器的具体电路图如图4所示，其中绿色模块BT1至BT3是由电芯和保护电路组成的电池组。

图4电池组和继电器原理图

22个智能控制模块

智能控制模块由MCU和控制电路组成。该模块的主要功能是查看电池组的实时状态，监控每个电池组的实时电压，并控制所有继电器开关。该电路通过控制输出端口的高低电平输出来实现电路串并联切换功能。该模块的具体原理如下MCU采用CSU38M20芯片来控制整个电路。CSU38M20芯片是一款锂离子电池MCU芯片，包含UART和I2C端口、电平输入和输出端口。该芯片可以与其他主机进行通信。电平输入端口可用于监控多节锂离子电池的电压。电平输出端口可以控制开关在串联和并联状态之间切换。通信端口连接充电器或电池管理系统，检测充电器的输出性能并确定电池组的当前状态。电平输入端口连接锂电池，向监控芯片提供数据，格式如下MCU据此判断控制电路的状态并执行相应的操作。智能控制模块电路如图5所示。

图5智能控制模块电路

智能控制模块收到命令后，首先监测电池电压，判断电池组当前状态，同时检查与控制开关相连的所有输出端口是否处于非输出状态，确保电路安全。当通信模块接收到充电命令时，与充电器进行通信，检测充电器的输入功能，根据充电器的输入功能配置各种充电方式，并根据需要为各个输出端口配置各种输出电平。切换电路结构，输出端口均连接至图5中的S11至S23。基于通信模块在放电时需要并联给电池组供电，当通信模块接收到放电命令时，MCU会控制所有连接并联开关的端口输出高电平，连接到并联开关的端口输出高电平。系列开关将保持不变。它已关闭。

23节电池保护模块

由于电路中存在多个开关，因此在对整个电路和MCU程序进行仔细的安全性能设计后，仍然需要防止短路。因此，电芯保护模块主要用于保护单体电池组免受短路影响。电路设计选用Aiplelink电池保护集成电路芯片IC。具体的IC型号可以根据需要保护的电芯数量来确定。本设计采用S-82A1A系列电池保护IC进行连接。将单个电池组连接到整个电路，以防止过充、过放和过流。电路图如图6所示。

图6电芯保护模块原理图

VM为外部负电压输入端口，VINI为过流监控端口，可以检查电池当前电压是否在正常范围内。CO和DO是充电场效应晶体管的FET栅极连接端口。两个端口分别连接两个反向连接的N沟道金属氧化物半导体场效应晶体管MOSFET。以充电情况为例，DO口持续输出低电平，电芯电压在安全电压范围内。CO口在MOSFET的G极输出高电平，整个器件导通。电路形成路径。当电芯电压低于过充检测电压时，CO口输出低电平，MOSFET断开，整个电路形成开路，达到保护电芯的目的。和电路。

系统实现及数据测试

为了验证智能管理系统的可行性，搭建了实验样机。实验电路中，采用两节磷酸铁锂/石墨18650电芯并联构成电池组，总共串联三个电池组作为实验对照。实验数据通过MCU传输至计算机，方便实时状态判断和监控。实验原型如图7所示。

图7实验样机

实验中，采用交替串并联切换方式共进行10组测试，对每组测试组进行串并联切换，检查电池组的充电状态。测试数据如表1所示。平均电压测量误差为067，电压采集误差较小，说明电池系统具有较好的采集能力，可以保证MCU。您可以根据准确的电压信息更好地控制您的电路系统。

表1电压采集数据表

结论

为了使新能源电动汽车系统电芯利用率更加高效、安全，电池组结构更加灵活，本文设计了一种高效、低成本、安全的电池组串并联切换智能管理系统。基于CSU38M20芯片。该智能管理系统可以准确有效地监测电池组所含的每个电池组的电压信息，平均测量误差为067。同时，MCU收到切换命令后控制继电器。电路系统整体稳定，不存在较大的电压、电流波动。电池组的串并联结构依次切换如下。继电器开关打开和关闭。该智能管理系统可以有效监控电池充放电过程中各个电池组的状态，通过及时重组提高充放电效率，稳定电池组运行环境，提高新能源用电的安全系数。车辆。

参考

[1]韩璐

[2]肖

[3]南金瑞，孙凤春，王建群.纯电动汽车电池管理系统设计与应用[J]清华大学学报，2007，47S21831-1834

[4]乔旭通，耿海洲，东峰一种集中式电动汽车电池管理系统的设计[J]电子测量与仪器学报，2015,297:1019-1027

[5]王灿业，刘更新，王新泉等基于主动平衡策略的电动汽车锂电池管理系统设计研究[J]汽车技术，201865-10

[6]何秋生，徐雷，吴雪雪。锂电池充电技术概述[J]电源技术，201381464-1466

[7]蒋昌红，徐宏矿业用锂离子电池主动平衡控制系统研究[J]电力传动，2018，48437-40

作者任家祥、董新华、王兴、沉力、沈文卓单位上海交通大学电子信息与电气工程学院

上海碳源慧谷新材料科技有限公司