【精选问答】电池保护和电量计设计,TI 专家告诉你可以这么做

近期,TI针对电池组应用举办了电池保护和电量计在线直播。针对本次直播主题,我们为您梳理了培训材料、精选问答以及推荐设计和产品,以为您后续的产品设计和选型提供帮助。

在电池组设计中,电池安全、电池续航、电池寿命、快速充电等是重要的设计考量。目前,TI所提供的电池组设计方案可适用于:

精选问答:

1.     电池保护,除了电池自身的保护板之外,还需要增加哪些后备保护,以增强电池的安全性?

答:电池保护板是在电池处于危险中才会启动保护,如果常常进入保护模式,对电池本身容易造成损伤,所以电池的保护除了自身的保护板以外,也希望相关的充电电路要尽可能控制好充电电压,电流,放电电路本身也是要吧正常放电电流控制在电池可以接受的水平。还有的电池带有通讯功能,比如CAN通讯,那么也需要有隔离与过压,ESD保护。

2.     TI对电池的电测哪些方面的优势?

答:TI的方案具有高精度和高稳定性,以及广泛的电池参数模型,用户可针对具体需求TI的电池库里找到相应匹配的电池模型。同时,TI也为客户设置调试参数提供了非常完善的工具与指导说明。此外,我们的方案也得到业内电池板方案公司的认可,生产测试设备也可以支持方案进行相关检测。

3.     电池保护TI主要从哪几个方面进行保护?

答:电池保护的功能基本上行业内已经比较标准化了,充放电过流过压,欠压,过温,欠温,短路,不均衡等,目前有部分客户也开始采用防止电芯内部微短路保护以提前预警电芯内部的危险。

4.     TI电量计产品支持哪几种电池材料?

答:阻抗跟踪算法通常支持钴,锰,三元电池,因为磷酸铁锂电池的放电曲线比较平坦,阻抗跟踪算法的精度会有一定降低。TI也有CEDV的算法的方案,比如BQ4050,可以支持铁锂电池。

5.     我们了解到快充会破坏电池活性材料,导致其寿命变短,长寿命电池往往能量密度比较差,如何均衡两者之间的性能?

答:这通常需要根据应用条件来选择不同的电芯。比如手机的应用,容量密度是第一位的,而太阳能储能的电池,循环寿命的重要性就比较高。快充是大家所希望达到的效果的,这可以通过采用成本更高,支持大倍率充放电的电芯来解决。

6.     电池寿命对于使用者来说比较重要?TI是如何做到提高电池寿命的使用效率呢?

答:以BQ40Z50为例,它提供的高级充电算法有助于延长电池寿命,比如Rate of change in charge voltage/currentCell Swelling Control (via Charging Voltage Degradation)Option to set charging current in C-Rate Cell Balancing at restCell Balancing at charge。

7.     TI是否有支持锂电池应用的DC/DC方案?

答:TI可以提供较多DC/DC方案选择。通常电池应用要考虑到电池的运输与储存时间较长,所以对静态功耗要求较高,TI推出的LM5164LM5165可适用于10~16S电池的DC-DC。

8.     在低温下能否准确的测量电量?

答:低温条件下,需要专门测试电芯的低温放电特性,并调整电量计的低温参数,还是可以提供较高的精度。但是这需要电芯的放电特性在低温下保持较高的一致性,否则会由此造成较大误差。

9.     不同的并联组合,电量如何实现精确显示?

答:并联之后,电池包的特性与单个的电芯还是会有微小的差异,如果精度要求高的话,可以先测量电池包的充放电曲线来做匹配。

10.  TI的方案是否支持电压和电流同步采样?

答:TI的电量计方案通常集成独立的电压,电流ADC,所以能支持东部采样电压电流。

11.  电池保护板的控制mos管选型的要注意哪些特别的参数?

答:一般需要从以下几个方面来考量,包括:耐压值,电流能力,阻抗要尽量低,还有一个很关键的是因为电池短路电流较大,通常要采用MOS并联才能满足电流要求,此时MOS管的开关速度的一致性要很好,否则很容易烧MOS。使用时,MOS管的布局,布线也需要精密考虑。

推荐参考设计:

名称

说明

设计指南

原理图

BOM

TIDA-010030

精确监测和 50μA 待机电流、13S、48V 锂离子电池组参考设计

TIDA-00449

10 节电池组的监视、平衡与保护

TIDA-00895

1 节至 2 节 I2C 锂离子电池组管理器参考设计