当前位置:首页 > 电源 > 电源电路
[导读]要实现更持久的锂离子(Li-ion)电池,我们可以选择两种方法之一:增加电池总容量或提高能量利用效率。增加电池总容量意味着增加更多或更好的电池,这会显着增加电池组的整体成本。同时,提高能源利用效率在不增加容量的情况下为设计人员提供了更多可用能源。有两种方法可以提高能源利用效率:提高充电状态准确度和/或降低电流消耗。

1.前言

要实现更持久的锂离子(Li-ion)电池,我们可以选择两种方法之一:增加电池总容量或提高能量利用效率。增加电池总容量意味着增加更多或更好的电池,这会显着增加电池组的整体成本。同时,提高能源利用效率在不增加容量的情况下为设计人员提供了更多可用能源。有两种方法可以提高能源利用效率:提高充电状态准确度和/或降低电流消耗。

2.具体方案

要获得更长的运行时间,我们需要从电池组中提取尽可能多的能量;但是,如果发生过放电,电池将永久损坏。为了避免电池过度放电,准确了解电池容量或充电状态信息至关重要。准确测量荷电状态的方法有以下三种:

(1)电池电压测量。

(2)库仑计数。

(3)TI 阻抗跟踪™ 技术。

电池电压测量是最简单的,但它也有精度低的过载条件。库仑计数随时间测量和积分电流。但要获得更好的充电状态精度,需要定期从充满到空的学习周期,并且充电状态精度会受到自放电和待机电流的影响。低温和老化的电池也会降低充电状态的准确性。Impedance Track 技术通过学习电池阻抗直接测量放电率、温度、年龄等因素的影响。因此,即使在电池老化和温度较低的情况下,阻抗跟踪方法也能为我们提供更好的充电状态测量精度。

我们的使用用BQ34Z100-G1,这是一种用于锂离子、铅酸、镍金属氢化物和镍镉电池的阻抗跟踪电量计,并且独立于电池串联电池配置工作。该设计支持自动控制的外部电压转换电路,以降低系统功耗,并为用户提供更长的每次充电运行时间,而无需担心过度放电造成的潜在损坏。由于电流消耗低,整个系统对测量结果的影响非常有限。结果我用BQStudio直接从BQ34Z100-G1 读取数据常温下恒流放电。图 1 显示了放电充电状态测试结果。

通过精确电池测试,使得锂离子电池组能提供更多的电能和更持久的工作时间.
图1:恒定放电电流下的放电荷电状态测试结果

提高能源利用效率的第二种方法是降低电流消耗。精确计量参考设计引入了优化的偏置电源解决方案,如图 2 所示。

通过精确电池测试,使得锂离子电池组能提供更多的电能和更持久的工作时间.
图 2:整个系统偏置电源图

该设计使用我们的新型 LM5164 作为辅助电源。100V LM5164 是一款宽输入、低静态电流降压 DC-DC 转换器,可保护系统免受标称 48V 电池的潜在瞬变影响,并为 3.3V 微控制器 (MCU) 和 BQ34Z100-G1 供电。LM5164 的输入由两个信号控制:来自 BQ76940 的 REGOUT 和来自 MSP430™ MCU 的 SYS。这两个信号中的任何一个为高都会打开 Q1 并启用 LM5164 的输入 - 从而启用 MCU 电源。单板刚出厂,电池管理板第一次上电时,处于出货模式。整个系统(BQ76940 除外)未通电,可实现低至 5µA 的运输模式电流消耗。按下按钮 S1 会将 REGOUT 设置为高电平并打开系统电源。当 MCU 上电时,它会将 SYS 设置为高电平。无论 BQ76940 处于关机模式还是正常模式,整个系统都有稳定的电源供应。

要在待机状态下实现电动自行车电池组的所有功能,包括充电器连接/移除和负载连接/移除,我们需要给 MCU 上电。Q1 应该打开。为了降低待机模式电流消耗,BQ76940 通过 I2C 命令设置为关断模式。因此 SYS 为高电平,以保持 Q1 开启。LM5164 设置为低开关频率以降低开关损耗,并且 MSP430 MCU 处于低功耗模式。所有充电器连接/移除和负载连接/移除检测都是通过固件实现的。待机电流消耗通常为 50 µA,如图 3 所示。图 4 显示了主板的运输模式电流消耗。

通过精确电池测试,使得锂离子电池组能提供更多的电能和更持久的工作时间.
图 3:待机模式电流消耗

通过精确电池测试,使得锂离子电池组能提供更多的电能和更持久的工作时间.
图 4:运输模式电流消耗

3.结论
总体而言,本文实现了准确的充电状态测量(通过 BQ34Z100-G1)并降低了待机和运输模式电流消耗(通过优化的偏置电源解决方案)。这两种解决方案共同提高了电动自行车电池组的能源利用效率,为用户提供了更长的使用时间。


本站声明: 本文章由作者或相关机构授权发布,目的在于传递更多信息,并不代表本站赞同其观点,本站亦不保证或承诺内容真实性等。需要转载请联系该专栏作者,如若文章内容侵犯您的权益,请及时联系本站删除。
换一批
延伸阅读

随着科技的飞速发展和电子产品的普及,锂电池作为一种高效、便携的能源存储方式,已广泛应用于手机、笔记本电脑、电动车等各个领域。然而,锂电池在使用过程中,有时会出现鼓包现象,这不仅影响了电池的性能和寿命,还可能对使用安全构成...

关键字: 锂电池 电池

特斯拉全新推出的CyberTruck完全取消了传统的12V低压供电网络,转而全部采用48V配置。这可能是大多数汽车制造商的最终目标,但电源模块可以帮助立即轻松过渡到48V电源,允许汽车制造商继续使用所有可靠的传统12V设...

关键字: 电源模块 特斯拉 电池

随着科技的不断进步,锂电池已经成为我们日常生活中不可或缺的一部分,广泛应用于手机、笔记本电脑、电动车等各类电子设备中。然而,有时我们可能会遇到锂电池充不进电的问题,这不仅影响了设备的正常使用,还可能对电池造成损害。本文将...

关键字: 锂电池 电池

在电池充电过程中,充电电流的大小是一个至关重要的参数。它直接影响电池的充电速度、充电效率以及电池的使用寿命。因此,在使用可调直流电源为电池充电时,如何确定合适的充电电流大小显得尤为重要。本文将从电池特性、充电方式、充电时...

关键字: 电池 直流电源 锂离子电池组

凭借更高电流能力及迷你尺寸,Bourns® NX 系列完美协助客户将产品尺寸缩小,且仍保持较高的过热保护

关键字: 电池 熔断器 断路器

电动汽车(EV)电池技术不断推陈出新,成为了支撑电动交通突飞猛进的关键汽车技术之一。2022 年,EV 电池组的平均成本为 153 美元/kWh,相当于 15 年间下降了 90%。

关键字: 电池 电动汽车 锂离子电芯

2024年3月13日 – 专注于引入新品的全球电子元器件和工业自动化产品授权代理商贸泽电子 (Mouser Electronics) 即日起开售Nexperia的NEX1000xUB电源IC。这些新型、省空间、可编程、高...

关键字: LCD显示器 智能手机 电池

为工程师提供精确的数据,以找到出色的能量采集解决方案

关键字: 能量采集 电池 能量平衡计算器

美光通过专有固件功能提升数据密集型应用体验,进一步巩固在 UFS 4.0 移动存储领域的领导地位

关键字: 电池 智能手机 UFS

乘用车和商用车的电气化正在步入市场渗透的新阶段。从技术可行性论证转向大规模生产高端优质汽车,这种转变是显而易见的。技术商业化为我们带来了更优质、更实惠的汽车。

关键字: 电池 无线电池管理系统 电动汽车
关闭
关闭