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必易微:多串电池监控方案实现多重保护、高采样精度和高集成度

2022-08-11 15:06:18 赵明灿 阅读:
必易微推出了内置均衡功能并且保护齐全的多串电池监控芯片,分别为支持3-10串电池或36V电池组的KP62010,以及支持3-18串电池或60V电池组的KP62030,可满足锂电储能、动力电源、电动工具、智能家居等系统应用。

锂离子电池技术的发展,推动着手机、平板电脑等便携式电子设备的普及。工业、医疗的应用也越来越广泛,近些年汽车电子的发展也对锂离子电池技术提出了更高的要求。体积越来越小,锂离子电池的电芯能量密度越来越高,相应的危险性就越来越大。Dfkednc

据了解,伴随着电池技术的发展和应用的革新,多节电池监控和保护系统也在不断发展优化,从而提高电池的安全性。其技术的发展涵盖以下方面:Dfkednc

  • 提高电压和电流采样精度。采样电压和电流信息作为电池充放电容量的重要参数,其精度一方面将监控数据作为内部信号处理,确保每节电池充放电的安全;另外一方面传递电池容量信息于SoC,提高用户对终端产品的使用体验。
  • 更高的集成度。基于成本和性能要求,电池保护和监控芯片集成内部均衡功能,提升均衡电流能力,并支持电芯乱序上电并减少外部元器件,提高系统易用性。
  • 更高稳定性。出于安全考虑,电池管理芯片对于稳定性的追究是永无止境的。电池管理方案集成越来越来丰富的保护功能,应具有一定的自检与容错能力,在部分电路失效时能自恢复或者能保持基础性能并发出警告,确保电池性能的稳定和安全。

专注于提供完整电源解决方案和系统集成的深圳市必易微电子股份有限公司,紧跟市场步伐,推出内置均衡功能并且保护齐全的多串电池监控芯片分别为支持3-10串电池或36V电池组的KP62010以及支持3-18串电池或60V电池组的KP62030满足锂电储能、动力电源、电动工具、智能家居等系统应用。Dfkednc

日前,必易微电源管理总经理王轶表示:“随着清洁能源的发展,储能电源逐渐兴起,市场对动力电源的安全性要求的不断提高,以及电动工具、智能家居的广泛应用,都离不开锂基(锂离子和锂聚合物)化学电池应用的普及。作为确保锂电池安全应用和进一步发挥电池潜力的电池管理系统,要能够在电池出现过压、欠压、过流、过温、短路以及其他任何异常情况时及时切断电池与外界的连接,避免异常情况影响电池安全。对于多节锂离子电池而言,电池均衡也至关重要,消除电池组电压不平衡,优化电池组充放电能力,使电池组放电更加高效,安全和耐用。”Dfkednc

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深圳市必易微电子股份有限公司电源管理(DC/DC,BMS)总经理王轶Dfkednc

市场上很多厂商都推出了多节电池监控方案,那么必易微的技术优势是什么?据了解,锂离子电池应用的普及增加了市场对于多节电池保护方案的需求,国内外半导体厂商竞相开发各种多节电池保护芯片和方案,必易微紧跟市场需求,凭借在电源管理芯片多年积累的经验,推出高性能多节锂离子电池监控和保护方案,并具有如下优势:Dfkednc

  • 更加完善的保护系统和电压耐受。支持多重保护,包括充放电过流、放电短路、过欠压保护、过温保护、开路检测、预充电、预放电驱动增强、随机电池耐受、低热插拔浪涌,支持高达110V的高耐压。
  • 更高的采样精度。芯片内置16位高精度ADC用于电池组电流检测电压,14位高精度ADC用于电池电压检测,6组电池温度采样系统进一步提高电池性能和系统安全性。
  • 更高集成度。芯片集成内部电流均衡控制功能,集成均衡MOSFET;具有内部I2C接口,支持数字和模拟报警输出,可输检测输出电池状态信息。坚持必易微“独特创新,易于使用”的理念的同时,确保系统稳定可靠。

那么,工程师在运用多节电池监控方案设计产品时遇到的技术挑战有哪些?必易微又如何帮助应对这些挑战呢?Dfkednc

工程师在设计多节电池监控方面产品时,通常会遇到很多挑战,包括:Dfkednc

  • 确保电池安全性。引起电池故障的因素有很多,包括外部碰撞、线路老化、过充过放、过温过压、短路等,而电池监控系统就是为了确保可能引起的电池故障发生时,能快速做出反应而且阻止故障发生。必易微推出的KP620X0系列产品内置过欠压、过温、过流以外,还集成了断线检测、负载检测、充电器检测等多种失效检测机制外,还专门为应对较大功率的应用,强化了充放电的驱动能力,并且增加了预充预防功能。同时,KP620X0系列优化内部设计并支持高达110V的耐受电压,减小热插拔产生的浪涌电流应力并极大提高了电池充放电过程中脉冲电压电流的耐受能力,大大提高系统安全性。
  • 提高电池性能。优化电池性能,提高电池充放电能力和使用寿命,从而提升终端用户使用体验是我们设计中的又一挑战。必易微的KP620X0系列具有高精度独立的电压和电流采样ADC和6组温度采样系统,时刻监控电池的状态,优化算法,结合内部集成的均衡电路等进一步提升电池性能和寿命。
  • 优化整体方案成本。提升产品竞争力除了需要在产品性能上有不断优化外,还需要在成本上不懈努力。电池成本在电子设备中占比较高,除了提高电池管理系统的功能效果以提高电池续航能力和寿命从而达到降低系统成本外,电池管理系统也需要不断优化自身成本。工程师需要通过优化器件,系统设计和外部连接方法降低成本。KP620X0系列产品集成电池均衡控制功能,内置均衡MOSFET和I2C接口,让外围电路更加简单。同时为了减少因为避免热插拔的浪涌电压和电流造成损伤而增加的外围器件,KP620X0优化了内部电路并支持110V耐压,在确保稳定性的前提下,大大减少外围保护器件,优化系统成本。此外KP620X0具有较强的延展性,工程师在使用过程中设计不同产品时,可以使用统一的硬件和软件实现不同电池串数的需求,降低开发成本和研发的投入,提升产品竞争力。

最后,锂离子电池的发展达到空前的高度,其应用遍布于各个场景。必易微的多节电池方案基本覆盖市场的主流应用,其典型的包括锂电储能、动力电源、电动工具、智能家居等:Dfkednc

  • 储能系统中典型应用之一是基站的储能系统。基站UPS作为备电设备,其对电池产品的功率、可靠性和循环寿命向来有着极高的要求。必易微的KP620X0系列产品保护齐全,外部配置简单,优化的内部均衡技术为5G基站系统的快速发展添砖加瓦。
  • 随着国家对随着绿色出行的推行,电动自行车市场快速增长。市场客户由于功能、成本、外部通信的原因,不同客户对电动自行车用电池管理系统的基本功能的要求也不同。必易微KP620X0系列有较强的延展性,满足不同客户不同产品对电池组要求的不同。集成的I2C接口增强了产品的延展性,让客户的设计变的更加简单,进一步推进锂离子电池在电动自行车的发展

最后,预告一下,2022年8月17日,在AspenCore主办的“IIC国际集成电路展览会暨研讨会”同期举办的“高效电源管理及宽禁带半导体技术应用论坛”上,深圳市必易微电子股份有限公司电源管理(DC/DC,BMS)总经理王轶将发表题为“必易微多串锂电池的高精度监控器和保护器”的主题演讲。欢迎工程师们报名参加,与他探讨有关多串锂电池监控和保护设计以及其他电源类设计的技术细节。他本人目前领导必易微电源管理 (DC/DC,BMS)产品线,之前曾就职于德州仪器,任产品线总经理。Dfkednc

责编:Franklin
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赵明灿
赵明灿是EDN China的产业分析师/技术编辑。他在电子行业拥有10多年的从业经验。在加入ASPENCORE之前,他曾在电源和智能电表等领域担任过4年的工程师。
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