Lithiumbatterie-Managementlösung für tragbare Geräte

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Die Bedeutung des Batteriemanagements ist offensichtlich. Immer mehr Produkte werden tragbar und bieten eine beispiellose Unabhängigkeit. Vor etwa zwölf Jahren ermöglichte das schnurlose Telefon erstmals die Freiheit, sich zu Hause bewegen zu können.

Heutzutage ermöglichen tragbare, wiederaufladbare Produkte den Menschen, auch auf Reisen mit ihrer Familie in Kontakt zu bleiben. Immer mehr Produkte verwenden wiederaufladbare Batterien und mit der Verringerung des Produktvolumens nimmt auch die Komplexität dieser Produkte ständig zu. Auch die Ladebatterie selbst verändert sich, und die Batteriehersteller sind bestrebt, neue Produkte auf den Markt zu bringen, die sich an die sich schnell verändernden Märkte anpassen.

Die Batteriespannung wird erhöht, die Formspezifikation wird geändert und auch die Energiedichte steigt. Auch das Verständnis der Verbraucher für Batterien ist sehr groß: Sie fordern mehr Flexibilität, längere Betriebszeiten, geringere Kosten und höhere Sicherheit. Microchip arbeitet seit vielen Jahren intensiv daran, das Systemdesign mit PIC-Mikrocontrollern zu vereinfachen.

Derzeit verwendet Microchip diese Technologie für die Produktlinie des Batteriemanagements, um das Ladesystem zu vereinfachen und besser zu verwalten. Methode: Zunächst ist ein typisches Batteriemanagementsystem in die vier Module Laden, Schutz, Strommessung und Sicherheit unterteilt: 1. Der auf dem Sekundärakku basierende Akkupack unterscheidet sich von einem Akkupack und der Sekundärakkupack wird nach Gebrauch aufgeladen.

Anstatt wie eine Batterie weggeworfen zu werden. Die Typen und Ladealgorithmen der Ladeschaltungen sind vielfältig und werden für bestimmte chemische Batterietypen entsprechend geladen. Auch der Standort des Ladegerätes sollte passend gewählt werden.

Das Ladegerät ist eine eigenständige Einheit: Es erfolgt die direkte Aufladung des Konverters oder über den Konverter. Das Ladegerät ist in das System oder in den Akkupack integriert. Weitere wichtige Aspekte sind Ladezeit, Temperaturbereich und Geräuschanforderungen. Microchip bietet eine Vielzahl von Lademanagementprodukten für lineare Ladegeräte für einzelne oder doppelte Lithium-Ionen-/Polymer-Akkupacks. Das Ausgangsrauschen des linearen Ladegeräts ist gering, was für diejenigen, die Sprache und Daten senden und empfangen, sehr wichtig ist.

Für hohe Effizienz konzipierter PS200-Schaltmodus-Ladecontroller bis zu 1 MHz. Es enthält einen Algorithmus zum Laden von Lithium-Ionen-Batterien, Nickel-Batterien und Blei-Säure-Batterien. Da das Design des Schaltladegeräts komplizierter ist, hat Microchip Softwaretools bereitgestellt, die den Designern bei der Erstellung der IC-Konfiguration und der Erstellung von Schaltkreisdiagrammen helfen.

Für das standardmäßig an die Industrie gelieferte Ladegerätprodukt besteht eine weitere Lösung darin, den Stromzähler-IC mit einem Ladecontroller zu verwenden. Der PS501 verfügt über eine Impulsladeschaltung zur Steuerung des universellen Eingangs/Ausgangs, die diese Anforderung erfüllen kann. Diese Topologie bietet eine sehr kompakte und kostengünstige Lösung.

Der Ladeteil des Systems ist getrennt und Microchip verfügt über den gewünschten Algorithmus zur Optimierung des Ladevorgangs, einschließlich Maximierung der Ladekapazität, Verkürzung der Ladezeit und Gewährleistung höchster Kundenzufriedenheit. 2. Schutz Bei der Verwendung eines Lithium-Ionen-/Polymer-Akkus muss für einen Schutz gesorgt werden, da Überladung oder Überhitzung zu Feuer oder Explosion führen können.

Blei-Säure-Batterien oder Nickel-Batterien müssen nicht geschützt werden, werden jedoch häufig mitgeliefert, um die Schaltkreise zu schützen und so eine Beschädigung oder Verschlechterung der Batterie zu verhindern. Die Hauptschutzschaltung ist eine spezielle Schaltung, die erkennt, ob eine unsichere Situation eingetreten ist. Beim Erkennen einer unsicheren Situation wird der Akkupack abgeschaltet, um eine Beschädigung zu verhindern. Eine sekundäre Schutzschaltung verhindert, dass die Batterie in einem unsicheren Zustand weiter geladen und/oder entladen wird.

Bei einem Ausfall des Hauptschutzkreises kann es als Backup-Schutz für den Sekundärkreis dienen. Der Benutzer kann auch eine neue Schutzebene hinzufügen, beispielsweise chemische Sicherungen, und chemische Sicherungen können dauerhaft geschlossen werden, wenn der Schutz der anderen Ebene versagt. Für die Hauptschutzschaltung werden normalerweise dedizierte Sicherheits-ICs verwendet.

Im Hinblick auf Sekundärschutz- und Stabilitätsschutzschaltungen sind Batteriemanagement-ICs ideal, da sie die Lösungskosten nicht erhöhen. Die Stromzähler von MICORCHIP, wie PS501 und PS810, können die Spannung, die Akkupackspannung, den Strom und die Temperatur jeder Batterie überwachen. Der Universal Input/Output (GPIO)-Pin verfügt über leistungsstarke Konfigurationsfunktionen zum Einrichten und Zurücksetzen aller möglichen elektrischen quantitativen Bedingungen.

Durch diese Flexibilität kann der Stromzähler auch sehr komplexe Sicherheitsanforderungen erfüllen. 3. Die Strommengenmessung dient nicht nur der Überwachung des aus dem Akkupack fließenden Stroms.

Eine genaue Leistungsmessung sollte eine Systemmethode sein, bei der typische Vorgehensweisen, die Umgebung und die Kundenerwartungen umfassend berücksichtigt werden. Im Idealfall kann der Batteriemanagement-IC dem Benutzer eine gute Arbeitsleistung bieten und gleichzeitig dem System die erforderlichen Informationen bereitstellen, damit es eine intelligente Auswahl zur Verbesserung der Systemleistung treffen kann. Intelligente Algorithmen zur Strommessung können die Systemlaufzeit und Batterielebensdauer verlängern und durch die genaue Erkennung des Zeitpunkts vollständiger Ladung und vollständiger Entladung für zusätzliche Sicherheit sorgen.

Sie erkennen und verhindern außerdem ein Ungleichgewicht und eine Überhitzung der Batterie. Diese Algorithmen können an die Systembedingungen angepasst werden und die Alterung der Batterie verlangsamen. Sie verwenden das konfigurierbare Modell des Batterieverhaltens, um sicherzustellen, dass die durch Selbstentladung und Aufladung verursachten Verluste korrekt ausgeglichen werden.

Diese Algorithmen können von Kunden angepasst werden, sodass Benutzer nur relevante Informationen akzeptieren, sich aber keine Sorgen über ein versehentliches Herunterfahren machen müssen, das zu Datenverlust führen kann. Der Leistungsmesser von Microchip verfügt über eine erweiterte Funktion, die die Leistungsmessung zuverlässiger macht. Eine Systemabschaltung ist eines der unangenehmsten Dinge bei der Verwendung tragbarer Geräte, und den meisten Menschen dürfte es genauso gehen.

Dies verringert die Kundenzufriedenheit und führt zu erheblichem Datenverlust sowie Zeit- und Geldaufwand. Eine unerwartete Abschaltung tritt im Allgemeinen auf, wenn die Batteriespannung auf einen Wert abfällt, der dem Unterstützungssystem entspricht. Wenn die Last hinzugefügt wird, verringert sich die Batteriespannung, insbesondere wenn die Entladeleitung endet, wird die Steigung der Entladekurve vergrößert.

Um ein versehentliches Herunterfahren zu verhindern, verwendet Microchip beim Herunterfahren einen Algorithmus, der auf Informationen zum Energiebedarf basiert, wie unten gezeigt. Der Stromzähler wählt automatisch den entsprechenden Abschaltpunkt, um sicherzustellen, dass ausreichend Restenergie vorhanden ist, gibt eine Warnmeldung aus und speichert die Daten für den Benutzer. Im Laufe der Zeit werden sich auch die Abschaltpunkte ändern.

Mit zunehmendem Alter der Batterie verringert sich die Gesamtkapazität, auch die Spannung der Entladekurve verändert sich. Der Alterungsalgorithmus kann den Abschaltpunkt anpassen, um sicherzustellen, dass die Energie bei Alterung der Batterie nicht verschwendet wird. 4.

Das System mit dem abnehmbaren Akkupack muss Sicherheitsmaßnahmen verwenden, um zu verhindern, dass das System bei ungeeigneter Akkukonstruktion funktioniert. Wenn das System nicht organisierte chemische Zellen verwendet, kann eine übermäßige Anzahl oder Überlappung zu unsicheren Zuständen führen. Wenn Sie stationäre chemische Zellen nicht gemäß den Anforderungen des Herstellers verwenden, kann dies zu Leistungseinbußen und einer Verkürzung der Lebensdauer führen.

Als einfache mechanische Barriere kommt derzeit eine eindeutige Formangabe oder ein Stecker sowie ein kontaktloses Ablesen der Batterie zum Einsatz. Doch leider können diese Sicherheitsmaßnahmen leicht umgangen werden. Was Benutzer wirklich wollen, ist eine flexible Lösung auf Systemebene, die die Benutzersicherheit gewährleistet, die Systemleistung verbessert und langfristige Zuverlässigkeit bietet.

Microchip liefert mit KeeloQ eine gute Lösung zur Batterieverifizierung°Verschlüsselungsalgorithmus: Dieser komprimierte 64-Bit-Kodierungsalgorithmus kann die Hardware des KEELOQ-Algorithmus für verschiedene Anwendungen bereitstellen, die von der Industrie, dem Host und Peripheriegeräten bereitgestellt werden. Heute wird der KeeloQ-Algorithmus in verschiedenen Sicherheitssystemen eingesetzt, beispielsweise in Schlüsselzugangskontrollsystemen (wichtige Anwendungen in der Automobilindustrie). Bei Verwendung der KeeloQ-Technologie zur Batterieüberprüfung ist das System ein Host und die Batterie ein Peripheriegerät.

Das System speichert den Herstellercode und einen Zufallszahlengenerator. Bei der Herstellung der Batterie werden eine eindeutige Seriennummer und ein Schlüssel generiert und im Speicher abgelegt und nicht geändert. Wenn die Batterie an das System angeschlossen wird, fordert das System eine Seriennummer an und sendet einen 32-Bit-Champion.

Die Batterie liefert die entsprechende Seriennummer und gibt eine 32-Bit-Antwort. Aufgrund der großen Vielfalt an Batteriemanagementsystemen verwendet Microchip die KeelOQ-Technologie in seinen Batteriemanagementprodukten und vielen PIC-Mikrocontrollern. Bei Verwendung von Microchip-Stromversorgungstimings im Akkupack ist keine zusätzliche Hardware erforderlich, um die Systemsicherheitsfunktion sicherzustellen.

Wenn im Akkupack kein Leistungsmesser vorhanden ist, können Sie den PIC-Mikrocontroller als KeeloQ-Peripheriehardware verwenden. Zur Host-Hardware, die die KeeloQ-Technologie unterstützt, gehören Prozessoren, elektrische Größen und Ladegeräte. .