Rozwiązanie do zarządzania bateriami litowymi dla urządzeń przenośnych

ଲେଖକ: ଆଇଫ୍ଲୋପାୱାର - د پورټ ایبل بریښنا سټیشن عرضه کونکی

Znaczenie zarządzania akumulatorem jest oczywiste. Coraz więcej produktów zmierza w kierunku przenośnym, wykorzystując niespotykaną dotąd niezależność. Kilkanaście lat temu telefony bezprzewodowe po raz pierwszy umożliwiły swobodę poruszania się po domu.

Obecnie przenośne produkty z możliwością ładowania pozwalają ludziom pozostać w kontakcie z rodziną podczas podróży. Coraz więcej produktów wykorzystuje baterie wielokrotnego ładowania, a wraz ze zmniejszaniem się liczby produktów, złożoność tych produktów stale się poprawia. Sam proces ładowania baterii również ulega zmianom, producenci baterii starają się wprowadzać na rynek nowe produkty, które dostosowują się do szybko zmieniających się rynków.

Napięcie akumulatora ulega zwiększeniu, specyfikacja kształtu ulega zmianie, a gęstość energii również wzrasta. Wiedza konsumentów na temat baterii jest również bardzo głęboka, oczekują oni większej elastyczności, dłuższego czasu pracy, niższych kosztów i większego bezpieczeństwa. Firma Microchip od wielu lat intensywnie pracuje nad uproszczeniem projektowania systemów przy użyciu mikrokontrolerów PIC.

Obecnie Microchip wykorzystuje tę technologię w swojej linii produktów do zarządzania akumulatorami, aby uprościć i usprawnić zarządzanie systemem ładowania. Metoda Po pierwsze, typowy system zarządzania akumulatorem podzielony jest na cztery moduły ładowania, ochrony, pomiaru energii elektrycznej i bezpieczeństwa: 1. Zestaw akumulatorów oparty na akumulatorze dodatkowym różni się od zestawu akumulatorów, a zestaw akumulatorów dodatkowych jest ładowany po użyciu.

Zamiast wyrzucać je jak baterię. Rodzaje i algorytmy ładowania obwodów ładowania są różne i dostosowują się do konkretnych typów chemicznych baterii. Należy również odpowiednio dobrać miejsce umieszczenia ładowarki.

Ładowarka jest urządzeniem niezależnym: ładowanie odbywa się bezpośrednio przez przetwornicę lub za pośrednictwem przetwornicy; ładowarka jest zintegrowana z systemem lub z akumulatorem; inne ważne kwestie obejmują czas ładowania, zakres temperatur i wymagania dotyczące hałasu. Firma Microchip dostarcza szeroką gamę produktów do zarządzania ładowaniem dla ładowarek liniowych pojedynczych lub podwójnych akumulatorów litowo-jonowych/polimerowych. Szum wyjściowy ładowarki liniowej jest niski, co jest szczególnie ważne dla użytkowników, którzy wysyłają i odbierają głos oraz dane.

Zaprojektowany z myślą o wysokiej wydajności, kontroler ładowania impulsowego PS200 do 1 MHz. Zawiera algorytm ładowania akumulatorów litowo-jonowych, niklowych i kwasowo-ołowiowych. Ponieważ konstrukcja ładowarki przełącznikowej jest bardziej skomplikowana, firma Microchip dostarczyła narzędzia programowe, które pomagają projektantom w konfiguracji układów scalonych i tworzeniu schematów obwodów.

W przypadku standardowej ładowarki dostarczanej przez przemysł, innym rozwiązaniem jest zastosowanie układu scalonego licznika energii elektrycznej z kontrolerem ładowania. Układ PS501 jest wyposażony w obwód ładowania impulsowego, który steruje uniwersalnym wejściem/wyjściem, co pozwala na spełnienie tego wymagania. Taka topologia zapewnia bardzo kompaktowe i ekonomiczne rozwiązanie.

Część ładująca systemu jest oddzielona, ​​a Microchip ma odpowiedni algorytm optymalizujący ładowanie, w tym maksymalizujący pojemność ładowania, skracający czas ładowania i zapewniający klientom najwyższą satysfakcję. 2. Ochrona W przypadku stosowania akumulatora litowo-jonowego/polimerowego należy stosować środki ochrony, ponieważ przeładowanie lub przegrzanie może spowodować pożar lub wybuch.

Akumulatory kwasowo-ołowiowe i niklowe nie wymagają zabezpieczenia, ale często stosuje się je w celu zabezpieczenia obwodów przed uszkodzeniem lub degradacją akumulatora. Główny obwód zabezpieczający to specjalny obwód, którego zadaniem jest wykrywanie, czy wystąpiła niebezpieczna sytuacja. W przypadku wykrycia niebezpiecznej sytuacji akumulator zostaje wyłączony, aby zapobiec jego uszkodzeniu. Dodatkowy obwód zabezpieczający zapobiega dalszemu ładowaniu i/lub rozładowywaniu akumulatora w niebezpiecznych warunkach.

W przypadku awarii głównego obwodu zabezpieczającego, może służyć jako zapasowe zabezpieczenie dla obwodu wtórnego. Użytkownik może również dodać nowy poziom ochrony, np. bezpieczniki chemiczne, które mogą zostać trwale wyłączone, gdy zawiedzie inny poziom ochrony. Dedykowany układ scalony zabezpieczający jest zwykle używany do głównych obwodów ochronnych.

Jeśli chodzi o obwody ochrony wtórnej i ochrony stabilności, układ scalony zarządzania akumulatorem jest idealny, ponieważ nie generuje dodatkowych kosztów rozwiązań. Liczniki energii elektrycznej MICORCHIP, takie jak PS501 i PS810, mogą monitorować napięcie, napięcie akumulatora, natężenie prądu i temperaturę każdego akumulatora. Złącze uniwersalnego wejścia/wyjścia (GPIO) ma rozbudowane funkcje konfiguracyjne, umożliwiające ustawianie i resetowanie wszelkich możliwych ilościowych warunków elektrycznych.

Dzięki tej elastyczności liczniki energii elektrycznej mogą spełniać bardzo złożone wymagania bezpieczeństwa. 3. Pomiar zużycia energii elektrycznej nie służy wyłącznie do monitorowania prądu wypływającego z akumulatora.

Dokładny pomiar zużycia energii powinien być metodą systemową, kompleksowo uwzględniającą typowe sposoby pomiaru, środowisko i oczekiwania klientów. W idealnym przypadku układ scalony zarządzający baterią powinien zapewnić użytkownikowi dobrą wydajność pracy, a jednocześnie dostarczać systemowi wymaganych informacji, dzięki czemu może on podejmować inteligentne decyzje w celu zwiększenia wydajności systemu. Inteligentne algorytmy pomiaru energii elektrycznej mogą wydłużyć czas pracy systemu i żywotność baterii, a także zapewnić dodatkowe bezpieczeństwo poprzez dokładne wykrywanie punktów pełnego naładowania i pełnego rozładowania.

Wykrywają również nierównowagę akumulatora i przegrzanie oraz zapobiegają temu zjawisku. Algorytmy te można dostosować do warunków systemowych, co może spowolnić zużycie baterii. Korzystają z konfigurowalnego modelu zachowania akumulatora, aby zapewnić, że straty spowodowane samorozładowaniem i ładowaniem przebiegają prawidłowo.

Klienci mogą dostosować te algorytmy tak, aby użytkownicy akceptowali tylko powiązane informacje, nie martwiąc się przypadkowym wyłączeniem, które może skutkować utratą danych. Miernik mocy Microchip ma udoskonalone funkcje, dzięki którym pomiar mocy jest bardziej niezawodny. Nagłe wyłączenie systemu to jedna z najbardziej nieprzyjemnych rzeczy podczas korzystania z urządzeń przenośnych. Większość ludzi ma podobne odczucia.

Spowoduje to spadek zadowolenia klientów oraz znaczną utratę danych, czasu i pieniędzy. Do nieoczekiwanego wyłączenia dochodzi zazwyczaj wtedy, gdy napięcie akumulatora spadnie poniżej określonego poziomu. W miarę zwiększania obciążenia napięcie akumulatora spada, zwłaszcza gdy linia rozładowania się kończy, zwiększa się nachylenie krzywej rozładowania.

Aby zapobiec przypadkowemu wyłączeniu, Microchip korzysta z algorytmu bazującego na informacjach o zapotrzebowaniu na energię w momencie wyłączania, jak pokazano poniżej. Miernik energii automatycznie wybiera odpowiedni punkt wyłączenia, aby upewnić się, że użytkownik otrzyma ostrzeżenie o braku wystarczającej ilości energii resztkowej i zapisze dane. Z czasem punkty wyłączenia również będą ulegać zmianie.

Wraz ze starzeniem się akumulatora, jego pełna pojemność ulega obniżeniu, zmienia się także napięcie krzywej rozładowania. Algorytm starzenia może regulować punkt wyłączenia w celu zapewnienia, że ​​energia nie zostanie zmarnowana wraz ze starzeniem się akumulatora. 4.

W przypadku systemu z wyjmowanym akumulatorem należy stosować środki bezpieczeństwa zapobiegające pracy systemu przy nieodpowiedniej konstrukcji akumulatora. Jeżeli w systemie stosowane są niezorganizowane komórki chemiczne, nadmierne występowanie lub nakładanie się tych komórek może powodować niebezpieczne stany. Jeżeli nie stosujesz ogniw chemicznych o stałym napięciu zgodnie z wymaganiami producenta, może to skutkować pogorszeniem ich wydajności i skróceniem żywotności.

Obecnie stosuje się prostą barierę mechaniczną w postaci unikalnego kształtu lub złącza oraz znaku odczytywanego z baterii. Niestety, te środki bezpieczeństwa można łatwo złamać. Użytkownicy tak naprawdę oczekują elastycznego rozwiązania na poziomie systemowym, które zapewni bezpieczeństwo użytkownika, poprawi wydajność systemu i zapewni długoterminową niezawodność.

Microchip dostarcza dobre rozwiązanie do weryfikacji baterii, KeeloQ°Algorytm szyfrowania — ten skompresowany algorytm kodowania 64-bitowego może zapewnić sprzętowy algorytm KEELOQ dla różnych aplikacji dostarczanych przez przemysł, hosty i urządzenia peryferyjne. Obecnie algorytm KeeloQ jest stosowany w różnych systemach bezpieczeństwa, np. w systemach kontroli dostępu (istotne zastosowania w przemyśle motoryzacyjnym). Podczas korzystania z technologii KeeloQ do weryfikacji baterii, system jest hostem, a bateria urządzeniem peryferyjnym.

System przechowuje kod producenta i generator liczb losowych. Po wyprodukowaniu baterii generowany jest unikalny numer seryjny oraz klucz, które są zapisywane w pamięci i nie można ich zmienić. Po podłączeniu akumulatora do systemu, system żąda numeru seryjnego i wysyła 32-bitowy kod identyfikacyjny.

Bateria poda odpowiedni numer seryjny i przekaże 32-bitową odpowiedź. Ze względu na szeroką gamę systemów zarządzania bateriami, Microchip wykorzystuje technologię KeelOQ w swoich produktach do zarządzania bateriami oraz wielu mikrokontrolerach PIC. W przypadku stosowania w akumulatorze regulatorów czasu zasilania Microchip, nie ma potrzeby stosowania dodatkowego sprzętu w celu zapewnienia funkcji bezpieczeństwa systemu.

Jeżeli w akumulatorze nie ma miernika mocy, możesz użyć mikrokontrolera PIC jako urządzenia peryferyjnego KeeloQ. Sprzęt hosta obsługujący technologię KeeloQ obejmuje procesory, przetworniki elektryczne i ładowarki. .