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如何建立高效电池管理
来源:全球电池网 日期:2013-7-29 作者:全球电池网 点击:

假定你接受了一项任务,为一个新的和基于电池的电源系统设计监视器电路,那么你会采取什么策略来优化该设计的成本和可制造性呢?最初考虑的问题将是确定系统的首选结构以及电池和有关电子组件的位置。基本结构清楚以后,接下来必须考虑的一个问题是,电路拓扑的权衡协调问题,例如,怎样优化最终产品的通信和互连。

电池的外形尺寸将对电源系统结构有重大影响。要使用大量小型电池以适合形状复杂的电池模块 (或电池组) 吗?或者要使用外形尺寸很大的电池,因而由于重量问题而导致对电池数量的限制或引起其他的尺寸限制?这也许是设计变数最大的部分,因为外形新颖的电池不断上市,而且人们也在不断努力,务求电池模块或电池组集成到产品中后,会与整个产品概念更加一致。例如,在汽车设计情况下,电池最终也许分散在车辆上的某些空间中,这些空间如果不放电池,利用效率很低。

另一个考虑因素是,电池 (或模块化电池组)、电池管理系统 (或其子系统) 以及最终应用接口之间的测试信号和 / 或遥测信号的互连。在大多数情况下,可以做一个外壳,用来集成电池模块或电池组中的某些数据采集电路,以便如果需要调换,那么生产 ID、校准、使用规格等重要信息能随着可替换组件带走。这类信息对电池管理系统 (BMS)或维修设备可能有用,而且最大限度地减少了线束中所需的高压额定值导线的数量。

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其他因素也可能对物理结构和监视电路造成影响。就锂离子电池而言,需要电池容量平衡,从而导致了额外的热量管理问题(去除热量),而且如果需要有源平衡,还需要电源转换电路。温度探头常常分布在整个模块之上,以提供一种将电压读数与充电状态关联起来的方法,因而需要一些支持电路和连接方案。设计时一个常常忽视的考虑因素是,当产品安装之前闲置或储存在货架上时,电池的电量泄漏应该是最低的。在有些情况下,额外的控制配线是必要的。

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 LTC6803 的一个方便的功能是,有两个自由的、准确度与电池输入类似的 ADC 输入。这种方便的功能允许用很少的额外电路进行辅助测量,包括温度、校准信号或负载电流测量。一种尤其有用的测量是,用一个门控电阻哪些彩票平台送彩金分压器测量整个电池组的电压,实现方法如图 2 所示 (采用 12:1 的比例,连接到 VTEMP1 输入)。当电路断电时,相关的 FET 断开,这样对电流的测量就不会不必要地加重电池的负担。既然该端口的滤波可以独立于电池输入来定制,那么为了实现精确的充电电流计算所需的、真正高达 200sps 的奈奎斯特 (Nyquist)采样率是可能的。可以利用对单个电池测量来周期性地对整个电池组的分压器提供软件校准,这样就不需要价格昂贵的电阻器了。辅助输入的另一个非常有用的用法是,测量准确度很高的校准电源(诸如凌力尔特的 LT6655-3.3,一个准确度为 0.025% 的基准),在这种用法中,允许软件凭借通道至通道的固有匹配,校正其他所有通道。请注意,热敏电阻器的温度探头不必以电池的电位为基准,这些探头一般也不需要 12 位的分辨率。这类探头通常适用于直接与微控制器连接,从而留出高性能 LTC6803 的辅助输入,以实现要求更加苛刻的功能。

总之,在电池管理系统电路中需要考虑的因素有很多,特别是那些决定封装限制的因素。当封装设计思想汇聚在一起时,考虑一下也有可能产生机械影响的电子线路与信息流的结构(例如:连接器化和导线数目) 同样也是很重要。一旦权衡过这些因素而且封装设计思想成熟之后,只需直接插入一款采用 LTC6803 平台,一个声名卓著、可扩展和具成本效益的数据采集解决方案便大功告成了。

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