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设计一个电池充电器是专用电路还是微控制器好?

设计一个电池充电器是专用电路还是微控制器好?

点击数:7221 次   录入时间:03-04 11:56:05   整理:http://www.55dianzi.com   元器件的选用

  为了优化充电时间,应针对电池温度、内部电池电压和其它参数调整充电控制的算法,而这些参数只有电池管理系统才知道。例如,为了优化充电时间,充电器应在CC模式下停留尽可能长的时间。但是,电池充电的电流路径中有时包括一个防反接二极管,阻止了充电器测到实际的电池芯堆电压。电池管理系统可以测到电池中芯堆的电压,并将结果告知充电器,后者就可以在CC至CV模式转换算法中使用更精确电压,并将电池的CC模式保持更长时间。这种方案可以大大减少充电时间。

  针对更复杂电池的充电器通常有一个状态显示屏,如LED条形图或LCD。这种功能的实现通常就需要微控制器了,因为专用的充电控制只支持简单的状态显示。

  用于军用或医用复杂电池的高端充电器有时候包含了微计算机系统,用于存储和交流每块电池的信息(一般是通过USB接口连到PC)。使用这些信息可以做预防性维护和电池状态报告。

  高压电池

  为了减少对电流的要求, 电动汽车、大型系统备份电源,以及其它大功率需求应用的电池设计者要采用大量串联的电池芯堆。电动汽车的电池系统也支持再生刹车系统、主动冷却与加热,以及其它先进的电池管理系统。正如大家想到的,大量串联的电池需要复杂的电池芯均衡电路和算法。这些复杂而高压的电池要求有全集成的电池管理系统与充电系统。将充电器与电池管理系统整合为一个系统,通常需要对很多电池管理系统功能做计算机控制,因为专用充电控制IC太不灵活了。

  这些复杂系统中常见的是电池车队管理,因此充电器/电池管理系统必须获得和维护电池的健康和历史信息。电动车和家用/商用备份电源系统采用了分布式能量存储,当国家级智能电网成为现实时,它们能在电网峰值负载管理方面起到作用。这种情况下,要求充电系统能够与电网变换器同步,这样,电池就既可以从电网获得电能,也可以为电网供能。这些集成系统需要通过充电器与电池管理系统建立稳健的联系,这样智能电网才可以保存有关电池状态和性能的信息。所有这些发展都转换了充电器的角色,使之从一个简单的电流控制电压转换器,变为一个复杂、计算机控制能量管理系统中的子系统。

  做出决定

  要为某个特定应用,决定采用的充电控制器类型,有以下几个步骤:如果电池是单芯锂化学电池,充电电流小于500mA(需要用USB电源充电),则选择专用的线性或最低功能的开关模式充电控制器,如TI公司的bq24100系列。如果电池是一至三芯,单体锂化学型,充电电流小于3A,则采用专用的开关模式充电控制器,如TI公司的bq24105或bq24170。不过,如果应用要求有充电器与电池之间的通信、先进的用户界面, 或与主机之间的通信,则要考虑采用微控制器。如果电池是一至三芯,多槽锂化学型,充电电流小于3A,则要在使用开关模式充电控制器与能控制多个槽的微控制器两者成本之间作出权衡。

  对于需要3A以上充电电流以及三芯以上的电池,几乎总是需要使用带微控制器的开关模式转换器,因为要获得安全和最佳充电时间,充电器与电池管理系统之间必须要有通信。无论电池中有多少电池芯,需要记录和交换电池历史信息和状况信息的充电器应用都必须采用微控制器,甚至微处理器。



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