電動汽車鋰電池的精準與安全必須從源頭來控製?
發布時間:2016-11-02 責任編輯:sherry
【導讀】目(mu)前(qian)業(ye)界(jie)最(zui)常(chang)見(jian)的(de)做(zuo)法(fa)是(shi)對(dui)小(xiao)容(rong)量(liang)電(dian)池(chi)采(cai)用(yong)線(xian)性(xing)測(ce)試(shi)設(she)備(bei)進(jin)行(xing)測(ce)試(shi),盡(jin)管(guan)效(xiao)率(lv)低(di)下(xia),精(jing)準(zhun)度(du)也(ye)不(bu)高(gao),但(dan)還(hai)是(shi)可(ke)以(yi)接(jie)受(shou)的(de)。但(dan)如(ru)果(guo)把(ba)這(zhe)種(zhong)測(ce)試(shi)設(she)備(bei)也(ye)同(tong)樣(yang)用(yong)於(yu)高(gao)容(rong)量(liang)電(dian)池(chi)測(ce)試(shi),那(na)就(jiu)會(hui)在(zai)充(chong)電(dian)階(jie)段(duan)消(xiao)耗(hao)大(da)量(liang)功(gong)率(lv),導(dao)致(zhi)效(xiao)率(lv)低(di)下(xia),而(er)且(qie)會(hui)給(gei)設(she)備(bei)硬(ying)件(jian)設(she)計(ji)帶(dai)來(lai)相(xiang)當(dang)嚴(yan)重(zhong)的(de)熱(re)問(wen)題(ti)。
在鋰電池生產環節中,評定電池容量和性能是其中一個非常重要的環節。從主要用於手機、攝像機、混合動力汽車中的低容量(《 10A),到用於電腦、電動摩托車、電動汽車的中容量(10A-30A),再到用於電動汽車(30A-120A)的高容量鋰離子電池,無一例外,都需要進行測試才能出廠使用。
根據ADI公司亞太區精密儀器業務部係統應用工程師李強的介紹,目(mu)前(qian)業(ye)界(jie)最(zui)常(chang)見(jian)的(de)做(zuo)法(fa)是(shi)對(dui)小(xiao)容(rong)量(liang)電(dian)池(chi)采(cai)用(yong)線(xian)性(xing)測(ce)試(shi)設(she)備(bei)進(jin)行(xing)測(ce)試(shi),盡(jin)管(guan)效(xiao)率(lv)低(di)下(xia),精(jing)準(zhun)度(du)也(ye)不(bu)高(gao),但(dan)還(hai)是(shi)可(ke)以(yi)接(jie)受(shou)的(de)。但(dan)如(ru)果(guo)把(ba)這(zhe)種(zhong)測(ce)試(shi)設(she)備(bei)也(ye)同(tong)樣(yang)用(yong)於(yu)高(gao)容(rong)量(liang)電(dian)池(chi)測(ce)試(shi),那(na)就(jiu)會(hui)在(zai)充(chong)電(dian)階(jie)段(duan)消(xiao)耗(hao)大(da)量(liang)功(gong)率(lv),導(dao)致(zhi)效(xiao)率(lv)低(di)下(xia),而(er)且(qie)會(hui)給(gei)設(she)備(bei)硬(ying)件(jian)設(she)計(ji)帶(dai)來(lai)相(xiang)當(dang)嚴(yan)重(zhong)的(de)熱(re)問(wen)題(ti)。
為此,ADI在專為低、中、高三種容量鋰電池分容化成設備製定的AD8450/1精密模擬前端與控製器以及ADP1972降壓/升壓PWM控製器中,摒棄了以往將電池能量放電至阻性負載的線性架構,轉而通過使用PWM控製器提供電流,並將其引導回電網或對其他電池充電,實現了高效環保的目的。


ADI解決方案係統結構框圖
如何實現多個通道間共享DAC和ADC?
上圖包含兩種功能:一是對電池充電,二是對電池放電,這由AD8450/1和ADP1972的模式信號決定。每個功能有兩種模式:恒流(CC)模式和恒壓(CV)模式。兩個DAC通道控製CC和CV設定點。CC設定點決定充電和放電兩個功能的CC模式下環路中有多少電流。CV設定點決定環路從CC進入 CV時的電池電位,同樣適用於充電和放電兩個功能。
精密模擬前端和控製器AD8450/1利用內部差動放大器PGDA測量電池電壓,並利用內部儀表放大器PGIA和外部分流電阻(RS)測量電池上的電流。然後,它通過內部誤差放大器和外部補償網絡(用於確定環路功能是CC還是CV),將該電流和電壓與DAC設定點相比較。在該模塊之後,誤差放大器的輸出進入PWM控製器ADP1972,以確定MOSFET功率級的占空比。最後是構成完整環路的電感和電容。本部分的說明針對充電和放電兩個功能,因為ADP1972是降壓和升壓PWM控製器。
本方案中,ADC獲得環路電壓和電流的讀數,但它不是控製環路的一部分。掃描速率與控製環路的性能無關,因此一個ADC就能測量多通道係統中大量通道的電流和電壓。DAC也是如此,因而可以使用低成本DAC來設置多個通道。此外,單個處理器隻需控製CV和CC設定點、工作模式及管理功能,因而它可以與許多通道接口。

ADI AD8450/1和ADP1972演示版框圖
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