下一代锂电池监控器:如何在提高准确性和延长运行时间的同时提高锂电池的安全性

2022/04/08

作者:iflowpower——便携式电站供应商

近年来,吸尘器、电动工具(如钻头、锯子和螺丝刀)和园艺工具(如割草机、修整机和草坪拖拉机)等消费品已从绳索和由绳索供电的充电电池和可充电电池。就连以前的单车都没有捡到,现在也在改造电动自行车和电瓶驱动的电动摩托车。这些电池组通常由单个锂离子电池、锂聚合物电池或磷酸锂离子电池组成。

如果使用不当,可能会造成危险,导致火灾或爆炸。为确保电池的安全使用,电池组中的电子设备会监控电池,以便仅在电池制造商指定的条件下操作电池。这些条件通常包括: • 最大允许充电电压。

· 最大充放电电流。 · 提供充放电温度范围。因此,电池组中的关键参数非常关键,尤其是电池组、电流和温度,因为这些参数超过了限制,就会触发相应的保护。

测量数据必须准确,以便设计人员决定设计中包含多少余量。例如,如果电池规格限制为 4.3V,测量数据的精度为 ±50mV,则设计人员必须将系统配置为在测量显示电压高于 4 时禁用充电。

25V。但是,由于实际电池电压可能低至4.2V,在这种情况下,在电池充满之前就停止充电,造成应用容量的浪费和电池寿命的缩短。

BQ76942和BQ76952等电池组的高精度电池监控器和保护器,专为锂离子、锂聚合物或磷酸锂离子电池的使用而设计。这些设备支持从 3s 到 10s (BQ76942) 和 16S (BQ76952) 的串联电池,可以测量电池电压、电流和温度,并且可以与其他电路共享数据,例如电池中的单个微控制器或电动自行车盒。系统控制器。

BQ76942 和 BQ76952 还可以使用数据自动触摸电池保护,禁用电池组以防止制造商运行过度,并在条件允许时重新启用电池组,无论是否与主机或系统微控制器交互。图 1 显示了 BQ76952 的框图,它集成了: • 用于监控电压、电流和温度的测量和检测子系统,以检测参数何时超过允许的阈值。 ·驱动外接保护场效应管和化学熔断器。

· 一个数字主机接口子系统,除了用于选择功能的引脚控制外,还支持多种串行通信标准。 · 多个电压调节器,一个用于内部电路,两个用于外部使用。图 1:方框 图 1 图 2 图 2 显示了基于 BQ76952、使用 I2C 和主微控制器通信的 16S 电池组的简化原理图。

集成稳压器是一个微控制器和一个可选的外部收发器电源轨。 · 单体电池的差分电压和附加系统电压的选择。 · 电池设定电流和通过充电(库仑计数)。

·内部模具和9个外部热敏电阻温度读数。图 2:BQ76952 中的测量子系统以及 BQ76942 和 BQ76952 中的测量子系统将电池组中的各种电压、电流和温度数字化。由于每个测量都有特定的要求,因此这些测量以不同的方式获得。

例如,温度变化较慢,因此可以较慢地进行测量和计算。但是,电池组电流可能具有短脉冲活动,如果它们不继续采样,它们可能会丢失。生成的治疗电压和法院计数器 ADC 用于提供测量数据,这些数据在设备内使用,并且可以通过电池组中的单独处理器、电动工具或系统控制器访问。

这些数据包括: • 差分电压和附加系统电压的选择。 · 电池设定电流和通过充电(库仑计数)。 ·内部模具和9个外部热敏电阻温度读数。

支持外部热敏电阻测量的引脚也可用于通用 ADC 输入,支持不超过 ~ 1.8V 的输入电压。电压 ADC 在测量回路上运行,并在多个输入之间进行周期性复用。

BQ76942 和 BQ76952 的测量子系统包括多个可编程选项,可以在测量速度和精度之间进行优化和权衡。随着电池供电的消费品越来越多,确保它们在安全的电压、电流和温度范围内运行。具有集成功能的电池监视器可以帮助设计工程师解决这三个关键问题,同时提高精度。

有关使用 TI 电池监视器的更多信息,请查看以下其他资源。

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