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          松下蓄電池

          歡迎訪問-沈陽松下蓄電池
          當前位置: 怎樣建立高效的蓄電池管理方式?聽專業人士為您講解! 時間:2018-05-18
          怎樣建立高效的蓄電池管理方式?聽專業人士為您講解!
          怎樣建立高效的蓄電池管理方式?聽專業人士為您講解!
          電池的外形尺寸將對電源系統結構有重大影響。要使用大量小型電池以適合形狀復雜的電池模塊 (或電池組) 嗎?或者要使用外形尺寸很大的電池,因而由于重量問題而導致對電池數量的限制或引起其他的尺寸限制?這也許是設計變數最大的部分,因為外形新穎的電池不斷上市,而且人們也在不斷努力,務求電池模塊或電池組集成到產品中后,會與整個產品概念更加一致。例如,在汽車設計情況下,電池最終也許分散在車輛上的某些空間中,這些空間如果不放電池,利用效率很低。
          另一個考慮因素是,電池 (或模塊化電池組)、電池管理系統 (或其子系統) 以及最終應用接口之間的測試信號和 / 或遙測信號的互連。在大多數情況下,可以做一個外殼,用來集成電池模塊或電池組中的某些數據采集電路,以便如果需要調換,那么生產 ID、校準、使用規格等重要信息能隨著可替換組件帶走。這類信息對電池管理系統 (BMS)或維修設備可能有用,而且最大限度地減少了線束中所需的高壓額定值導線的數量。
          接下來,就給定的機械概念設計而言,監視硬件拓撲由精確定義的、所需支持的電池數量決定。在汽車應用中,一般情況下總共會有 100 個以上的電池測量點,而且系統的模塊化將決定一個給定的電路系統測量多少個電池。最常見的情況是,以安全斷接“維修插頭”方式,將所有電池分成至少兩個子組。通過在故障情況下保持電壓低于 200V,這種方法最大限度地降低了維修人員可能遇到的觸電危險。外形尺寸較大的電池組意味著,要采用兩套隔離的數據采集系統,每套也許支持 50 個電池分接頭。在有些情況下,所有電子組件都在一個經濟實惠的印刷電路板上,但是這需要大量互連,如圖 1 (a)所示?;蛘?,電子組件也可以分散放置,更加緊密地集成在電池模塊中,但是這需要采用遙測鏈接方法。為了實現可靠的數據完整性,內置于汽車線束中的遠端測量功能電路必須采用一種堅固型協議,例如廣泛使用的 CAN 總線。盡管真正的 CAN 總線接口涉及幾個網絡層,但是可以很方便地采用 PHY 層構成 BMS LAN 結構,以高效率地進行模塊內的通信。
          其他因素也可能對物理結構和監視電路造成影響。就鋰離子電池而言,需要電池容量平衡,從而導致了額外的熱量管理問題(去除熱量),而且如果需要有源平衡,還需要電源轉換電路。溫度探頭常常分布在整個模塊之上,以提供一種將電壓讀數與充電狀態關聯起來的方法,因而需要一些支持電路和連接方案。設計時一個常常忽視的考慮因素是,當產品安裝之前閑置或儲存在貨架上時,電池的電量泄漏應該是最低的。在有些情況下,額外的控制配線是必要的。
          在上面實現的這些結構中,都有一個常見的測量功能構件,該構件包括一個多通道 ADC、安全隔離勢壘和某種程度的本地處理能力。實現功能的核心組件是凌力爾特的 LTC6803 電池組監視器 IC,同時顯示的還有一個 SPI 數據隔離器和一些可選的特殊用途電路。該電路包括輸入濾波器和無源平衡功能,構成了一個完整的 12 節電池數據采集解決方案。如果需要,這類電路可以簡單地復制,以支持更多電池測量方案,同時共享主微控制器的本地 SPI 端口,該主微控制器反過來再提供外部 CAN 總線或其他 LAN 型數據鏈路所需。
          與前一代監視器件相比,LTC6803 的主要改進是,支持電源停機和/或單獨由電池組供電。當電源從 V+ 引腳去掉時,電池加載將降至零(僅有 nA 級半導體泄漏)。工作電源可以由接通的電池組電壓提供,或從一個單獨的電源提供給 V+,只要電壓始終至少與電池組一樣高就行。為了實現簡單性,LTC6803 還可以直接從電池組獲取功率,在這種情況下,最低功率狀態(即備用) 將僅消耗 12uA 電流。LTM2883 數據隔離器通過一個內部隔離的 DC-DC 轉換器,從主處理器供電,因此該器件將自動與主處理器一起斷電。LTM2883 的一個非常有用的功能是,它還能向隔離的電子組件(即電池端) 提供很大和得自主機的功率。一個小型升壓電源功能組件 (圖 2 中的 LT3495-1) 就是這樣驅動的,以獨立地給 LTC6803 供電,以便電池僅提供 ADC 測量輸入電流 (即在有效轉換時平均值 < 200nA)。該電路具有絕對最低的寄生電池泄漏,同時消除了任何電池的工作電流失配,否則這種失配可能逐步導致電池容量失衡。
           
           LTC6803 的一個方便的功能是,有兩個自由的、準確度與電池輸入類似的 ADC 輸入。這種方便的功能允許用很少的額外電路進行輔助測量,包括溫度、校準信號或負載電流測量。一種尤其有用的測量是,用一個門控電阻分壓器測量整個電池組的電壓,實現方法如圖 2 所示 (采用 12:1 的比例,連接到 VTEMP1 輸入)。當電路斷電時,相關的 FET 斷開,這樣對電流的測量就不會不必要地加重電池的負擔。既然該端口的濾波可以獨立于電池輸入來定制,那么為了實現精確的充電電流計算所需的、真正高達 200sps 的奈奎斯特 (Nyquist)采樣率是可能的??梢岳脤蝹€電池測量來周期性地對整個電池組的分壓器提供軟件校準,這樣就不需要價格昂貴的電阻器了。輔助輸入的另一個非常有用的用法是,測量準確度很高的校準電源(諸如凌力爾特的 LT6655-3.3,一個準確度為 0.025% 的基準),在這種用法中,允許軟件憑借通道至通道的固有匹配,校正其他所有通道。請注意,熱敏電阻器的溫度探頭不必以電池的電位為基準,這些探頭一般也不需要 12 位的分辨率。這類探頭通常適用于直接與微控制器連接,從而留出高性能 LTC6803 的輔助輸入,以實現要求更加苛刻的功能。
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