鋰電池的充/放電管理

由于鋰電池在能量密度方面的優點,采用鋰電池與采用鎳鎘電池和鎳氫電池相比,可以降低系統的復雜度和綜合成本。然而,充電系統的質量對于電池的使用壽命和工作可靠性有著緊要的影響。

智能電池

目前在可充電電池的充/放電管理中，廣泛使用了各種便于和MCU/CPU進行數據交換、解決的各種總線技術，例如位總線(Bitbus)、系統管理總線(SMBus)、集成電路之間數據交換總線(I2C)、通用串行總線(USB)和簡單外設總線(SPI)等。

例如在筆記本電腦中,利用總線技術可以對電池電量狀態,電池電量可用時間、電池剩余電量、電池是不是正常等電池參數實現管理和測試,并進行有關電池工作狀態數據的顯示,當電池電量用完后,計算機可以自動關機,保存有關數據。同樣在目前得到廣泛使用的手機中,這些技術也得到了廣泛使用,極大地方便了用戶的使用。

有人給智能電池下的定義為:電池+電子部件+控制總線=智能電池。智能電池、SMBus和“智能電池充電器三者組成了智能電池系統(SBS)。

多節鋰電池充/放電保護控制集成電路

由于鋰離子可充電電池具有一系列優勢,使用范圍更加廣泛,世界上一些主要的集成電路加工制造公司(例如TI、Maxim、SII、Linear、Freescal、National和Intersil公司等)紛紛推出了許多各種型號的多節鋰電池管理用集成電路。這些公司加工的多節鋰離子可充電電池管理用集成電路各具特色,性能優良,可以對每節鋰電池的充/放電工作狀態和充/放電溫度進行測試和保護。其中有的采用8位MCU內核和有關鋰電池充/放電工作狀態寄存器對鋰電池的充/放電工作狀態加以寄存和分解判斷,確保每節鋰電池充分電,并延長其使用壽命。

例如日本精工公司(SII)新近推出的S-8204A/B系列3節/4節鋰電池充/放電管理控制集成電路。S-8204A/B系列集成電路內置了高精度電壓測試器和延遲電路,可用于鋰電池和電池包的充/放電管理,具有鋰電池充/放電溫度測試、過充電、過放電、過電流保護等控制功能,可以實現對每節鋰電池的充/放電保護控制。S-8204A/B系列集成電路具有使用簡單、方便和使用外圍元器件少等特點。

使用時,如果將兩只S-8204A/B系列集成電路串聯使用,可以實現5～8節串聯鋰電池包的充/放電保護控制。如果更多的S-8204A/B串聯使用,則可以用于更多節鋰電池充/放電保護控制的使用場合。這對電動車、電動工具和UPS等需要高供電電壓的使用場合很具有吸引力。在這些使用場合中，常需要5～12節鋰電池串聯使用,均勻供電電壓范圍為18～43.2V。

SII的S-8204A/B系列集成電路可分別用于P溝道MOSFET管鋰電池包高端充/放電保護控制及N溝道MOSFET管低端鋰電池包充/放電保護控制的使用場合。

再如TI公司推出的bq2150H鋰電池充/放電測試和保護控制集成電路,它可以用于2～5節鋰電池串聯充/放電的使用場合,可以單獨使用,并可以帶5個充/放電工作狀態的指示LED。

TI公司推出的UCC3957是用于3/4節鋰電池充/放電保護的集成電路,通過內部的狀態機制,可以實現對每節串聯充/放電鋰電池的過充/過放電測試保護和鋰電池過放電電流保護。UCC3957通過對外接P溝道MOSFET管的控制實現對鋰電池充/放電的管理,采用兩級充/放電過電流管理控制。如果在鋰電池的充/放電過程中有鋰電池未連接,通過UCC3957的測試可以實現相應的保護控制。

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