Lithium-Batterie-Monitor der nächsten Generation: Wie man die Sicherheit von Lithium-Batterien verbessert und gleichzeitig die Genauigkeit erhöht und die Laufzeit verlängert

2022/04/08

Autor: Iflowpower –Anbieter von tragbaren Kraftwerken

In den letzten Jahren wurden Konsumgüter wie Staubsauger, Elektrowerkzeuge (wie Bohrer, Sägen und Schraubendreher) und Gartengeräte (wie Rasenmäher, Trimmmaschinen und Rasentraktoren) von Seilen umgestellt und seilbetrieben und akkubetrieben wiederaufladbare Batterien. Auch die bisherigen Fahrräder, die nicht abgeholt wurden, verwandeln sich nun auch in batteriebetriebene Elektrofahrräder und Elektromotorräder. Diese Batteriepakete bestehen typischerweise aus einer einzelnen Lithium-Ionen-Batterie, einer Lithium-Polymer-Batterie oder einer Lithium-Phosphat-Ionen-Batterie.

Bei unsachgemäßer Verwendung können Gefahren entstehen, die zu einem Brand oder einer Explosion führen können. Um eine sichere Verwendung des Akkus zu gewährleisten, überwacht das elektronische Gerät im Akkupack den Akku, um den Akku nur unter den vom Akkuhersteller angegebenen Bedingungen zu betreiben. Zu diesen Bedingungen gehören typischerweise: • Maximal zulässige Ladespannung.

· Maximaler Lade- und Entladestrom. · Bereitgestellter Lade- und Entladetemperaturbereich. Daher sind die Schlüsselparameter im Batteriepaket kritisch, insbesondere im Batteriepaket, Strom und Temperatur, da diese Parameter den Grenzwert überschreiten, wird der entsprechende Schutz ausgelöst.

Die Messdaten müssen genau sein, damit der Designer entscheidet, wie viele Ränder im Design enthalten sind. Wenn beispielsweise die Batteriespezifikation auf 4,3 V begrenzt ist, die Genauigkeit der Messdaten ± 50 mV beträgt, muss der Konstrukteur das System so konfigurieren, dass der Ladevorgang deaktiviert wird, wenn die Messanzeigespannung über 4 V liegt.

25V. Da jedoch die tatsächliche Batteriespannung nur 4,2 V betragen kann, wird in diesem Fall der Ladevorgang beendet, bevor die Batterie vollständig aufgeladen ist, was zu einer Verschwendung von Anwendungskapazität und einer verkürzten Batterielebensdauer führt.

Der hochpräzise Batteriewächter und -schutz von BQ76942 und BQ76952 und anderen Batteriepacks sind für die Verwendung von Lithium-Ionen-, Lithium-Polymer- oder Lithium-Phosphat-Ionen-Batterien ausgelegt. Diese Geräte unterstützen die Tandemzellen von 3s bis 10s (BQ76942) und 16S (BQ76952), die die Batteriespannung, den Strom und die Temperatur messen und Daten mit anderen Schaltkreisen wie dem einzelnen Mikrocontroller oder dem Elektrofahrrad in der Batterie austauschen können Pack. Systemsteuerung.

BQ76942 und BQ76952 können auch Daten verwenden, um den Batterieschutz automatisch zu berühren, Batteriepakete zu deaktivieren, um zu verhindern, dass Overster-Hersteller laufen, und Batteriepakete wieder aktivieren, wenn die Bedingungen dies zulassen, unabhängig davon, ob sie mit Hosts oder Systemmikrocontrollern interagieren oder nicht. Abbildung 1 zeigt ein Blockdiagramm des BQ76952, der Folgendes integriert: • Mess- und Erkennungssubsystem zur Überwachung von Spannung, Strom und Temperatur, um zu erkennen, wenn Parameter den zulässigen Schwellenwert überschreiten. · Antrieb externer Schutz-FET und chemische Sicherung.

· Ein digitales Host-Schnittstellen-Subsystem unterstützt zusätzlich zur Pin-Steuerung zur Auswahl der Funktion auch mehrere serielle Kommunikationsstandards. · Mehrere Spannungsregler, einer für interne Schaltkreise, zwei für externe Verwendung. Abbildung 1: Box Abbildung 1 Abbildung 2 Abbildung 2 zeigt das vereinfachte Schema des 16S-Akkupacks basierend auf BQ76952 unter Verwendung von I2C und Haupt-Mikrocontroller-Kommunikation.

Der integrierte Regler ist ein Mikrocontroller und eine optionale externe Transceiver-Stromschiene. · Differenzspannung der Einzelbatterie und Auswahl zusätzlicher Systemspannungen. · Batteriesatzstrom und Durchgangsladung (Coulomb-Zählung).

· Interner Chip und 9 externe Thermistor-Temperaturmessung. Abbildung 2: Das Messsubsystem in BQ76952 und das Messsubsystem in BQ76942 und BQ76952 digitalisieren verschiedene Spannungen, Ströme und Temperaturen im Batteriepack. Da jede Messung eine spezifische Anforderung hat, werden diese Messungen auf unterschiedliche Weise erhalten.

Beispielsweise ändert sich die Temperatur langsam, sodass Messung und Berechnung langsam durchgeführt werden können. Batteriepaketströme können jedoch kurze Impulsaktivitäten haben, wenn sie nicht mit dem Abtasten fortfahren, können sie ausfallen. Behandlungsspannung und Court Counter ADC erzeugt, um Messdaten zu liefern, die innerhalb des Geräts verwendet werden und auf die von einem separaten Prozessor, Elektrowerkzeug oder Systemcontroller im Batteriesatz zugegriffen werden kann.

Diese Daten umfassen: • Differenzspannung und Auswahl zusätzlicher Systemspannungen. · Batteriesatzstrom und Durchgangsladung (Coulomb-Zählung). · Interner Chip und 9 externe Thermistor-Temperaturmessung.

Pins, die externe Thermistormessungen unterstützen, können auch für den universellen ADC-Eingang verwendet werden, unterstützen nicht mehr als ~ 1,8 V Eingangsspannung. Der Spannungs-ADC arbeitet an der Messschleife und gibt ein periodisches Multiplexen zwischen mehreren Eingängen ein.

Das Messsubsystem von BQ76942 und BQ76952 umfasst mehrere programmierbare Optionen, die optimiert werden können und Kompromisse zwischen Messgeschwindigkeit und Präzision eingehen. Da batteriebetriebene Konsumgüter immer mehr werden, muss sichergestellt werden, dass sie in einem sicheren Spannungs-, Strom- und Temperaturbereich arbeiten. Batteriewächter mit integrierten Funktionen können Konstrukteuren helfen, diese drei Hauptprobleme zu lösen und gleichzeitig die Genauigkeit zu verbessern.

Weitere Informationen zur Verwendung des TI-Batteriemonitors finden Sie in den anderen Ressourcen unten.

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