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PEMFC电源系统的工作原理及应用范围

电子设计 2021-03-03 10:26 次阅读

作者:杨贵恒;吕林;贺明智

1 引言

早在1995年,美国总统办公厅科技政策办公室公布的国家关键技术报告中,就将燃料电池列入维护国家经济繁荣的至关重要的关键技术领域。同年,美国《时代周刊》也将燃料电池列为21世纪10大高新技术之首。美国乔治?华盛顿大学未来学家评出的未来10年10大技术突破中,燃料电池位于网络生活之后列第 2位。从担任沙特阿拉伯石油部长达20年的现任全球能源中心主任雅玛尼,到依赖石化燃料驱动的内燃机而创造了汽车世纪的美国福特汽车公司现任董事长比里 ?福特,这些传统能源的生产者和使用者都相信燃料电池技术将带来石油时代和内燃机的终结,人类将进入可持续发展的绿色能源新时代。燃料电池已被国际著名刊物《经济学家》和《世界观察》等列为21世纪可持续发展的三大支柱之一。正是由于上述原因,目前已掀起全球范围的燃料电池关键技术研究、样品开发及示范应用热潮。而在几种主要的燃料电池(质子交换膜燃料电池、碱性燃料电池、磷酸型燃料电池、熔融碳酸盐燃料电池和固体氧化物燃料电池)中,质子交换膜燃料电池具有无腐蚀、寿命长,重量轻、体积小、比功率大,操作温度低和起动快等特点,被认为是最有发展前途的新能源。

2 质子交换膜燃料电池及其系统

2.1 质子交换膜燃料电池的工作原理

燃料电池是一种不经过燃烧直接以电化学反应方式将燃料的化学能转变为电能的发电装置。其工作原理与普通电池基本相同,也是通过电化学反应把物质的化学能转变为电能。所不同的是,传统电池是事先填充好内部物质,化学反应结束后,不能再释放出电能;而燃料电池进行化学反应所需的物质是由外部不断填充的,只要供应燃料,就能源源不断地输出电能和热能。简言之,普通电池是能量储存装置,而燃料电池是能量转换装置。

质子交换膜燃料电池主要有氢燃料电池、甲醇重整燃料电池和直接甲醇燃料电池三种。目前,尤以氢燃料电池倍受电源研究开发人员的注目。其工作原理如图1所示:在电池的一端,氢气通过管道或导气板到达阳极,在阳极催化剂作用下,氢分子解离为带正电的氢离子(即质子)并释放出带负电的电子。即:H2→2H++2e-;反应生成物中,氢离子穿过阳极和阴极之间的固体电解质膜到达阴极,电子则通过外电路到达阴极。在电池另一端,氧气(或空气)通过管道或导气板到达阴极。在阴极催化剂作用下,氧气与氢离子及电子发生反应生成水。即:1/2O2+2H++2e-→H2O;总的化学反应为:H2+1/2O2→H2O。连续不断地向电池输送氢气和氧气, 电子就会在外电路连续运动形成电流,从而可以向负载输出电能。从以上可以看出,氢燃料电池的生成物是对环境无害的纯水,因此,使用氢燃料电池作动力源,不会造成大气污染。

PEMFC电源系统的工作原理及应用范围

图1 PEMFC工作原理示意图

图2 典型的PEMFC系统示意图

2.2 质子交换膜燃料电池电源系统的构成

PEMFC电源系统除了核心部分电池堆外,还需要一些辅助系统才能正常工作。图2是典型的PEMFC系统示意图。整个系统除了电池堆外,必备的系统还包括:燃料供给系统、氧化剂及其循环系统、水/热管理系统和控制系统。燃料和氧化剂循环系统的功能是向电推提供燃料氧化剂,同时循环回收反应未完全的气体;水/热管理系统主要是保证电池堆内部的水/热平衡状态;控制系统则根据负载对电池功率的要求,或电池的工作条件(压力、温度、电压的变化),对反应气体的流量、压力、水/热循环系统的水流速和温度等进行控制和调节;它们是燃料电池正常工作的保证。这就是燃料电池发动机

2.2.1 燃料电池(堆)

膜电极是PEMFC的核心,由气体扩散层、催化剂层和质子交换膜组成。催化剂是将铂分散成微小颗粒负载在高比表面的碳黑或石墨上,形成含量为20%的 Pt/C催化剂。铂是贵金属,资源稀少、价格昂贵。早期的膜电极Pt的载量为10mg/cm2以上,Pt的利用率很低。直到90年代,薄膜电极的出现,使 Pt载量大幅度降低[5,6]。近年来,随着催化剂制备方法的深入研究,膜电极的Pt载量已降低至0.02mg/cm2,电性能亦得到提高。进一步降低载铂量,寻找其它价廉的催化剂,一直是PEMFC研究的主要课题之一。

PEMFC不同于其它燃料电池之处就在于使用固态的质子交换膜作电解质。 20世纪60年代,美国GE公司为NASA研制的空间电源采用了聚苯乙炔磺酸膜,其稳定性、导电性均不理想,使用寿命也短。60年代中期,美国杜邦公司研制出新型全氟磺酸膜(Nafion系列材料)将PEMFC性能大幅度提高。目前在PEMFC中使用的质子交换膜均采用全氟化聚合物材料合成。该材料稳定性好、使用寿命长,但其制造成本过高,售价昂贵(约为600~800$/m2)。因此质子交换膜的研究,一是减少质子交换膜的用量,朝薄型电解质发展;二是研制新型价廉的质子交换膜。

2.2.2 燃料及其循环系统

PEMFC的燃料可选用纯氢或碳氢化合物,如果电池以纯氢为燃料,则系统结构相对简单,仅由氢源、稳压阀和循环回路组成,其中氢源可采用压缩氢、液氢或金属氢化物储氢;稳压阀控制燃料气的压力;循环回路用以循环利用过量的燃料气,燃料气的过量一方面是保证电化学反应的充分进行,另一方面也可以部分起到保持水平衡的作用,通常是采用一个循环泵或喷射泵将这部分氢送回到电池燃料气的入口处,在这种情况下,可认为由氢源系统所提供的氢100%被用来发电。

如果PEMFC以碳氢化合物为燃料,则该系统结构要相对复杂的多,其中至要包括一个燃料处理器,用来将燃料或燃料与水的混合物转换成蒸气,这类转换气包括大部分氢、二氧化碳、水和微量的一氧化碳。另外,随燃料处理器的不同,转换器中可能还有氮气。必须指出的是,在任何PEMFC系统中,转换器中的惰性气体和其它气体都将不同程度的影响电池的性能。由于PEMFC的工作温度通常在100。C以下,在典型的PEMFC系统中,CO很容易吸附在铂催化剂上,引起催化剂中毒,导致电池性能下降。因而,必须将转换气中的CO浓度控制在100×10-6以下,这可通过一个转换器或一个选择氧化器来实现,通过这些措施,可保证燃料气中的CO含量低于10×10- 6。

2.2.3 氧化剂及其循环系统

PEMFC的氧化剂可以是纯氧或空气,若以纯氧作氧化剂,其系统组成和控制与纯氢作燃料气相类似。然而,从实用化和商业化的角度来考虑,PEMFC均采用空气作氧化剂,其中对应与不同的应用需要,空气可以是常压的,也可以是压缩的。通常,采用常压空气作氧化剂,可简化系统的结构,考虑到电池性能随氧压力的增大而升高,因而在获得同等电池性能的前提下,采用常压空气作氧化剂的 PEMFC系统必须具有较大的尺寸和更高的制造成本。采用常压空气带来的另外一个问题是增加了电池系统水/热管理的难度,这种缺点对小型低功率电池系统的影响并不明显,但对大型商用电源来说,其负面影响不可忽视。正是由于上述原因,在PEMFC的众多应用中,均采用压缩空气作氧化剂,尽管增加了氧化剂及其循环系统的复杂性。通常,这样一个系统都包含有一个由PEMFC驱动的压缩机和一个可从排放气中回收部分能量的超级压缩器。一般来说,采用何种形式的氧化剂,取决于特定应用场合下系统效率、重量及制造成本之间的平衡。

2.2.4 水/热管理系统

图2中所示的水/热管理系统是以压缩空气作氧化剂的PEMFC所采用的典型的水/热管理系统,大部分的反应产物水通过过量的空气流从阴极排出。通常,氧化剂的流量是PEMFC发生反应所需化学计量流量的2倍。由于PEMFC的最佳工作温度为70~90。C,反应产物均以液态形式存在,易于收集,因而相对其它类型的燃料电池而言, PEMFC的水管理系统更为简单,另外,在其它的一些系统中反应产物水也可由阳极排出。

在多数PEMFC系统中,反应产物水被用于系统的冷却和部分用来加湿燃料气和氧化剂,如图2所示,产物水首先通过燃料电池堆的反应区冷却电堆本身,在冷却的过程中水蒸气被加热至燃料电池的工作温度,被加热的水再与反应气体接触,起到增湿的效果。除了在增湿的过程中,部分热量被反应气体带走外,还需要一个进一步的热交换过程,将水中多余的热量带走,防止 PEMFC系统热量逐步积累,造成电池温度上升,性能下降。这种热交换过程通常是采用一个水/空气热交换器来完成,当然在一些特殊的PEMFC系统中,这部分过多的热量也可用作空调加热和饮用热水来使用。

2.2.5 控制系统

PEMFC系统是一个由众多子系统组成的复杂系统,系统中的每一部分既相互独立,又相互联系,任一部分工作失常都将直接影响电池性能。为了保证整个系统可靠运行,需要多种功能不同的阀件、传感器和水、热、气调节控制装置,由这些控制装置及其相应的管路组成的控制系统在很大程度上决定了PEMFC系统的实用性,如作为笔记本电脑电源的小型 PEMFC,在燃料电池本体已实现微型化的前提下,控制系统也必须实现微型化。Hodkinson R.L曾指出,近几年随着PEMFC技术的不断完善,在小型PEMFC系统的制造成本中,占主导的不再是电堆本身,而是控制系统和能量转换系统,他认为对于成本为1000$/kW的燃料电池系统,在批量生产的条件下,电堆本身的成本不会超过100$/kW,因而关键是要降低控制系统的成本。为此, Polaron Group开发出一系列具有商用价值的PEMFC控制系统部件。

针对PEMFC的不同应用场合和要求,要选择合适的阀并非一件易事。事实上,阀本身成本并不高,重量也可以接受,但问题在于如何得到或设计这些特定的阀。目前,由于燃料电池并没有统一的标准,其控制系统中所涉及到的一些控制部件大部分是来自其他行业,这样很难保证它们与燃料电池系统的配套性。此外,控制部件的安全性也是一个必须注意的问题。

3.质子交换膜燃料电池在电源方面的应用

燃料电池以其能量转换效率高、对环境污染小、可靠性和维护性好等诸多优点,被誉为继水力、火力和核能之后的第四代发电装置,而PEMFC更以其独特的优势,成为适应性最广的燃料电池类型。总的来说,PEMFC的应用范围包括两方面:固定式电源(分散型电站)和移动式电源。

3.1 固定式电源(分散型电站)

PEMFC应用于大规模中心发电厂,与传统的发电技术相比,尽管在效率和环境保护方面存在一定的优势,但考虑到制造成本以及燃料方面所受到的限制, PEMFC不宜作为中心发电厂的发电装置,但我们知道,发电厂如果规模太小,就会得不偿失,而PEMFC就非常灵活,可做成任意规模,因此PEMFC作为分散型电站,其应用前景相当可观。

PEMFC分散型电站可以与电网供电系统共用,主要用于调峰;也可作为分散型主供电源,独立供电,适于用作海岛、山区、边远地区或新开发地区电站。

与集中供电方式相比,分散供电方式有较多的优点:(1)可省去电网线路及配电调度控制系统;(2)有利于热电联供(由于PEMFC电站无噪声,可以就近安装,PEMFC发电所产生的热可以进入供热系统),可使燃料总利用率高达80%以上;(3)受战争和自然灾害等的影响比较小;(4)通过天然气、煤气重整制氢,可利用现有天然气、煤气供气系统等基础设施为PEMFC提供燃料,通过生物制氢、太阳能电解制氢方法则可形成循环利用系统(这种循环系统特别适用于广大的农村和边远地区),使系统建设成本和运行成本大大降低。因此,PEMFC电站的经济性和环保性均很好。国际上普遍认为,随着燃料电池的推广应用,发展PEMFC分散型电站将是一大趋势。

3.2 移动式电源

一是用作便携电源、小型移动电源、车载电源、备用电源、不间断电源等,适用于军事、通讯、计算机、地质、微波站、气象观测站、金融市场、医院及娱乐场所等领域,以满足野外供电、应急供电以及高可靠性、高稳定性供电的需要。

PEMFC电源的功率最小的只有几瓦,如手机电池[12]。据报道,PEMFC手机电池的连续待机时间可达1000小时,一次填充燃料的通话时间可达 100小时(摩托罗拉)。适用于笔记本电脑等便携电子设备的PEMFC电源的功率范围大致在数十瓦至数百瓦(东芝)。军用背负式通讯电源的功率大约为数百瓦级。卫星通讯车用的车载PEMFC电源的功率一般为数千瓦级。

二是可用作助动车、摩托车、汽车、火车、船舶等交通工具动力,以满足环保对车辆船舶排放的要求。

PEMFC的工作温度低,启动速度较快,功率密度较高(体积较小)。因此,很适于用作新一代交通工具动力。这是一项潜力十分巨大的应用。由于汽车是造成能源消耗和环境污染的首要原因,因此,世界各大汽车集团竞相投入巨资,研究开发电动汽车和代用燃料汽车。从目前发展情况看,PEMFC是技术最成熟的电动车动力源,PEMFC电动车被业内公认为是电动车的未来发展方向。PEMFC可以实现零排放或低排放;其输出功率密度比目前的汽油发动机输出功率密度高得多,可达1.6KW/升。

用作电动自行车、助动车和摩托车动力的PEMFC系统,其功率范围分别是300-500W、500W-2KW、2-10KW。游览车、城市工程车、小轿车等轻型车辆用的PEMFC动力系统的功率一般为10-60KW。公交车的功率则需要100-175KW。

PEMFC用作潜艇动力源时,与斯特林发动机及闭式循环柴油机相比,具有效率高、噪声低和低红外辐射等优点,对提高潜艇隐蔽性、灵活性和作战能力有重要意义。美国、加拿大、德国、澳大利亚等国海军都已经装备了以PEMFC为动力的潜艇,这种潜艇可在水下连续潜行一个月之久。

综上所述:PEMFC应用广,市场潜力大,对产业结构升级、环境保护及经济的可持续发展均有重要意义。

4. PEMFC电源系统商业化前景

质子交换膜燃料电池电源系统虽具有高效、环境友好等突出优点,但受以下因素的影响,导致其商业化的推广旅程还很艰辛。

(1) 价格局限。由于质子交换膜尚未产业化,成本较高,再加上使用贵金属——铂作催化剂,因此燃料电池的价格虽然已有所降低,但与汽油、柴油发动机相比(约50$/kW)还有较大差距。

(2) 燃料的限制。目前质子交换膜燃料电池,主要以纯氢气为燃料。由于现有的燃料供给设施的限制,氢燃料的补给是制约质子交换膜燃料电池推广的瓶颈。鉴于此各国纷纷研制、开发碳氢液体燃料的质子交换膜燃料电池。甲醇、汽油等燃料重整质子交换膜燃料电池的研究已取得可喜成果,如能在关键技术上突破,则可利用现有的燃料配给设施补给燃料,但是目前距离实际应用还有一段距离。

由此可见,质子交换膜燃料电池电源是一种高效率、低噪声的新型发电设备。在研制过程中,不仅需要性能优良、运行可靠的质子交换膜燃料电池组(堆),同时须要燃料贮存、氧化剂(空气)供给、温度调节,以及系统控制等功能单元的科学合理配置。PEMFC电源在技术上已基本成熟,其推广应用的障碍主要是价格问题。但我们只要回顾一下电子计算机从电子管晶体管、从小规模集成电路到中大规模集成电路,最后到超大规模集成电路的几代发展史,我们不难得出推断:PEMFC电源最终将与计算机一样进入各行各业,千家万户。

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当前,包括宁德时代、比亚迪、国轩高科、鹏辉能源、瑞浦能源、安驰科技等电池企业都在积极扩充LFP电池产....
的头像 高工锂电 发表于 04-09 09:12 597次 阅读
2021年头部动力电池企业对LFP材料的需求甚为“饥渴”

白光LED与荧光粉关联性资料下载

电子发烧友网为你提供白光LED与荧光粉关联性资料下载的电子资料下载,更有其他相关的电路图、源代码、课....
发表于 04-09 08:42 45次 阅读
白光LED与荧光粉关联性资料下载

请问怎么开发一种可以分析能源存储设备性能特征的仪器?

如何开发可以分析能源存储设备特性的仪器?
发表于 04-09 06:11 0次 阅读
请问怎么开发一种可以分析能源存储设备性能特征的仪器?

如何保护新能源汽车电池不起火?

科技大尖叫,新潮科技Waaaaah不停,我是独角爸爸。这期和大家探讨“如何保护新能源汽车电池不起火?....
的头像 电子发烧友网工程师 发表于 04-08 17:29 659次 阅读
如何保护新能源汽车电池不起火?

探讨比亚迪动力电池发展

刀片电池的市场化进度,似乎比比亚迪股份有限公司(以下简称“比亚迪”,002594.SZ)预期的更快。
的头像 电子发烧友网工程师 发表于 04-08 17:06 540次 阅读
探讨比亚迪动力电池发展

力神正在积极探索智能制造解决方案

力神正在积极探索智能制造解决方案,原有的产线会做一些简单的数字化改造,新产线会做顶层设计,打造行业标....
的头像 高工锂电 发表于 04-08 13:42 267次 阅读
力神正在积极探索智能制造解决方案

浅析奔驰AMG的混动和纯电系统

前几日奔驰的高端运动品牌AMG发布了两条路线的动力总成,一方面在做HEV,通过赛车动力总成的迁移打造....
的头像 汽车电子设计 发表于 04-08 11:06 162次 阅读
浅析奔驰AMG的混动和纯电系统

有关轻混电动车的5种不实传言澄清

可用的技术、市场、环境法规以及基础设施建设的不断完善,正在将长期处于预测状态的电动汽车(EV)变为现....
的头像 德州仪器 发表于 04-08 09:39 390次 阅读
有关轻混电动车的5种不实传言澄清

锂电池过放保护原理

原文来自公众号:硬件工程师看海 公众号后台回复:电池保护板 有更多资料 这篇文章的起因是前一段时间购....
的头像 硬件工程师看海 发表于 04-08 08:57 494次 阅读
锂电池过放保护原理

背光区域调节技术资料下载

电子发烧友网为你提供背光区域调节技术资料下载的电子资料下载,更有其他相关的电路图、源代码、课件教程、....
发表于 04-08 08:54 11次 阅读
背光区域调节技术资料下载

电解液对电池容量衰减的影响

锂离子电池中电解质界面的稳定性对电池的高能量密度和长循环寿命至关重要。众所周知,以碳酸酯基的电解质在负极材料上被还原形成...
发表于 04-07 17:29 303次 阅读
电解液对电池容量衰减的影响

如何去设计锯齿波振荡电路?

如何去设计锯齿波振荡电路?锯齿波振荡电路有什么性能?...
发表于 04-07 06:59 0次 阅读
如何去设计锯齿波振荡电路?

LED手电筒驱动电路的工作原理是什么?

LED手电筒的发光效率如何? LED手电筒驱动电路的工作原理是什么?...
发表于 04-07 06:46 0次 阅读
LED手电筒驱动电路的工作原理是什么?

DC大功率LED驱动IC有哪些代表性的分类?

DC大功率LED驱动IC有哪些代表性的分类?主要应用于哪些领域?...
发表于 04-07 06:18 0次 阅读
DC大功率LED驱动IC有哪些代表性的分类?

如何正确计算DAC功耗数据?了解哪些因素对功耗的影响最大?

如何去正确计算DAC功耗数据? 每个功耗数字到底包括了什么? 该信号是什么? 数字电路又如何? ...
发表于 04-07 06:15 0次 阅读
如何正确计算DAC功耗数据?了解哪些因素对功耗的影响最大?

更换电池

新科有源音箱T6如何取出旧电池,电池失效,需要更换电池...
发表于 04-06 20:35 40次 阅读
更换电池

NCV8605 LDO稳压器 500 mA 低压差

5 / NCV8606在固定电压选项下提供超过500 mA的输出电流,或者在5.0 V至1.25 V范围内提供可调输出电压。这些器件专为空间受限和便携式电池供电应用而设计,并提供其他功能,如具有高PSRR,低噪声操作,短路和热保护。这些器件设计用于低成本陶瓷电容器,采用DFN6 3x3.3封装。 NCV8605的设计没有使能引脚,NCV8606设计有使能引脚。 特性 输出电压选项:可调,1.5 V,1.8 V,2.5 V,2.8 V, 3.0 V,3.3 V,5.0 V 外部电阻可调输出,从5.0 V降至1.25 V 电流限制675 mA 低I GND (独立于负载) 1.5%输出电压容差(可调) 在所有工作条件下2%输出电压容差(已修复) NCP605已修复直接替换LP8345 没有旁路电容的50 Vrms的典型噪声电压 增强型ESD额定值:4 kV人体模式(HBM) 400 V Machin e Model(MM) 应用 终端产品 电池电力电子设备 便携式仪器 硬盘驱动程序 笔记本电脑 电路图、引脚图和封装图...
发表于 07-30 19:02 155次 阅读
NCV8605 LDO稳压器 500 mA 低压差

EFC2J013NUZ 用于1节锂离子电池保护的功率MOSFET,12 V,5.8mΩ,17 A,双N通道

信息该功率MOSFET具有低导通电阻。该设备适用于便携式机器的电源开关等应用。最适合单节锂离子电池应用。 高速开关 低栅极充电 2.5 V驱动器 2 kV ESD HBM 共漏极型 ESD二极管保护栅极 无铅,无卤素且符合RoHS标准 < / DIV>电路图、引脚图和封装图
发表于 04-18 21:04 1379次 阅读
EFC2J013NUZ 用于1节锂离子电池保护的功率MOSFET,12 V,5.8mΩ,17 A,双N通道

EFC4C012NL 用于3节锂离子电池保护的功率MOSFET,30 V,6.5mΩ,19 A,双N通道,WLCSP6

信息这款N沟道功率MOSFET采用安森美半导体的沟槽技术生产,专门设计用于最大限度地降低栅极电荷和超低导通电阻。本设备适用于笔记本电脑的应用。 超低导通电阻 高速开关 低电流充电 Pb-免费,无卤素和符合RoHS标准
发表于 04-18 21:04 122次 阅读
EFC4C012NL 用于3节锂离子电池保护的功率MOSFET,30 V,6.5mΩ,19 A,双N通道,WLCSP6

LC709511F 移动电源控制器 USB Type-C和快充TM 3.0 应用于单节锂离子电池和锂聚合物电池

11F是一款用于移动电源的锂离子开关充电器控制器。该设备具有控制移动电源应用的所有功能。它包括Type-C端口控制和Quick Charge 3.0 HVDCP。此外,该器件在USB数据线上自动施加2.0 V或2.7 V电压,用于需要电压的设备。内置开关控制器可输出5 V至12 V的快速充电电压。通过适当的外部MOSFET可以实现USB Type-C和快速充电的高功率输出。 特性 优势 使用外部MOSFET轻松实现功率扩展 外部MOSFET的功率调节支持30 W应用 降压充电/升压充电 准备移动电源应用所需的基本功能 支持快速充电3.0 HVDCP A类.5 V至12 V 可以消除HV Boost IC和QC通信IC。它降低了设置成本。 支持无需外部IC的USB C型DRP 内置端口控制IC 在USB数据上应用2.7 V或2.0 V设备的行需要它 识别PortableDevice的类型并需要最合适的当前 准备好的固件支持各种USB端口组合 它可以根据客户型号更改固件。 支持USB BC1.2 支持通用适配器 电池电量测量 各种电池的简单设置 状态&带4个LED的电池电量显示 ...
发表于 04-18 20:26 317次 阅读
LC709511F 移动电源控制器 USB Type-C和快充TM 3.0 应用于单节锂离子电池和锂聚合物电池

LC709201F 电池电量计

信息 LC709201F是一款IC,可通过监测电池电压来测量1节锂离子二次电池的剩余电量,无需外部检测电阻,并检测剩余电量电流预测的电池功率水平。它监控电池电压并实现精确测量剩余电池电量的功能。此外,IC利用利用热敏电阻输入温度的温度校正功能,更加精确地实现了计算剩余电池电量的功能。 放电时的精度为±5% %/ 0%(环境工作温度为0°C至50°C) 剩余功率水平每秒测量四次,并在每次测量时计算。 我 C总线,支持从模式通信,最高支持100kHz...
发表于 04-18 20:25 63次 阅读
LC709201F 电池电量计

LC709203F 单节锂电池电量计[智能电量计]

03F是一款应用在单节锂电池上的电量计。它是属于我们其中一款“智能电量计”系列中的成员,采用了我们独家的运算方法 - “HG-CVR”来实现高精度。即使在不稳定的条件下(例如:改变电池;温度,负载,老化及自放电),通过“HG-CVR”的运算原理,我们可以削减库仑电量计上的精密电阻的同时,保持相同精度的电量情报(RSOC)。我们提供了2种小封装以实现业界最小的PCB面积。客户只需要做非常少的参数设定就可以简单的,快速的应用我们的产品。 特性 “HG-CVR”运算技术无需外置精密电阻 2.8%的RSOC精度即使老电池也可提供准确的RSOC 自动修正误差 功耗:3μA的工作模式 准确的电压检测:±7.5 mV 准确的时钟:±3.5% 低电量及低电压时有警报 温度补偿:通过IIC输入温度的热敏情报 检测电池的插入 IIC通讯(支持到400 kHz IIC) 应用 终端产品 针对手提设备及无线应用的电池管理 无线手机 智能手机/ PDA机器 MP3播放器 数码相机 手提式游戏机 USB关联的设备 电路图、引脚图和封装图...
发表于 04-18 20:25 164次 阅读
LC709203F 单节锂电池电量计[智能电量计]

LC709501F 移动电源控制器 USB Type-C和快充TM 3.0 应用于单节锂离子电池和锂聚合物电池

01F是一款用于移动电源的锂离子开关充电器控制器。该设备具有控制移动电源应用的所有功能。它可以控制Type-C端口控制IC,包括Quick Charge 3.0 HVDCP。内置开关控制器可输出5 V至12 V的快速充电电压。通过适当的外部MOSFET可以实现USB Type-C和快速充电的高功率输出。 特性 优势 支持带端口控制IC的USB C型DRP 用于控制Type-C端口控制IC的MCU可以省去。此外,客户无需开发MCU软件。 支持快速充电3.0 HVDCP A类.5 V最高12 V 可以消除HV Boost IC和QC通信IC。它降低了设置成本。 便携式设备通信显示智能手机上的移动电源电池信息(USB 2.0全速主机控制器)(规划) 客户可以享受智能手机屏幕上的移动电源详细信息显示 降压充电/增压充电 准备移动电源应用程序中所需的基本函数 低静态电流:低功耗模式下15μA 低功耗有助于延长电池寿命 支持5 V至12 V操作 支持一般智能手机充电电压 使用外部MOSFET轻松实现功率调节 外部MOSFET的功率调节支持30 W应用 自动USB检测 此功能已准备为基...
发表于 04-18 20:25 365次 阅读
LC709501F 移动电源控制器 USB Type-C和快充TM 3.0 应用于单节锂离子电池和锂聚合物电池

LC06111TMT 电池保护IC,集成功率MOSFET,单节锂离子电池

信息 LC06111TMT是用于带有集成功率MOSFET的1节锂离子二次电池的保护IC。它还集成了高精度检测电路和检测延迟电路,以防止电池过充电,过放电,过流放电和过流充电。电池保护系统只能由LC06111TMT和少量外部元件制造。 充放电功率MOSFET集成 导通电阻(充放电总量)8.4mΩ(典型值) 高精度检测电压/电流在Ta = 25°C,VCC = 3.7 V 过充电检测±25 mV 过放电检测±50 mV 充电过流检测±0.9 A 放电过流检测±0.9 A 放电/充电过流检测补偿功率FET的温度依赖性 电路图、引脚图和封装图...
发表于 04-18 20:25 68次 阅读
LC06111TMT 电池保护IC,集成功率MOSFET,单节锂离子电池

LC05112CMT 电池保护控制器 集成MOSFET 1节锂离子电池

2CMT是一款用于1节锂离子二次电池的保护IC,集成了功率MOS FET。它还集成了高精度检测电路和检测延迟电路,以防止电池过充电,过放电,过电流放电和过电流充电。电池保护系统只能由LC05112CMT和少量外部部件组成。 特性 优势 集成电源MOSSFET 简易设计 低Rsson11mΩ 低功耗 PKG保险丝修整 短TAT,高精度 减少过电流检测的分散 高安全性 低电流...
发表于 04-18 20:22 125次 阅读
LC05112CMT 电池保护控制器 集成MOSFET 1节锂离子电池

LC05132C01MT 带集成MOSFET 1节锂离子电池的电池保护控制器

2C01MT是一款用于1节锂离子二次电池的保护IC,集成了功率MOS FET。它还集成了高精度检测电路和检测延迟电路,以防止电池过充电,过放电,过电流放电和过电流充电。此外,主系统可以通过关闭LC05132C01MT的充电FET和放电FET一段时间来执行自身的上电复位,并带有复位信号。电池保护系统只能由LC05132C01MT和少量外部部件组成。 特性 优势 集成功率MOSFET 简易设计 低Rsson11mΩ 低功耗 PKG保险丝修剪 准备的短TAT 减少过电流检测的分散 高度准确检测 复位功能复位释放时间:5s(典型值)[Ta = 25°C] 更安全的嵌入式电池操作 应用 终端产 1节锂离子二次电池保护 智能手机 平板电脑 可穿戴设备 电路图、引脚图和封装图...
发表于 04-18 20:22 83次 阅读
LC05132C01MT 带集成MOSFET 1节锂离子电池的电池保护控制器

LC05132C01NMT 带集成MOSFET 1节锂离子电池的电池保护控制器

2C01NMT是一款用于1节锂离子二次电池的保护IC,内置功率MOS FET。它还集成了高精度检测电路和检测延迟电路,以防止电池过充电,过放电,过电流放电和过电流充电。此外,主系统可以通过关闭LC05132C01NMT的充电FET和放电FET一段时间来执行自身的上电复位,并带有复位信号。电池保护系统只能由LC05132C01NMT和少量外部元件制成。 特性 优势 集成功率MOSFET 简易设计 低Rsson11mΩ 低功耗 PKG保险丝修整 为准备样本排序TAT 减少过流消除的分散 高度准确的检测 复位功能复位释放时间:1s(典型值)[Ta = 25°C] 更安全的嵌入式电池操作 应用 终端产品 1节锂离子二次电池保护 智能手机 平板电脑 可穿戴设备 电路图、引脚图和封装图...
发表于 04-18 20:22 105次 阅读
LC05132C01NMT 带集成MOSFET 1节锂离子电池的电池保护控制器

LC05711ARA 电池保护IC,集成功率MOSFET,单节锂离子电池

信息 LC05711ARA是一款带有集成功率MOSFET的单节锂离子二次电池保护IC。它还集成了高精度检测电路和检测延迟电路,以防止电池过充电,过放电,过电流放电和过电流充电。电池保护系统只能由LC05711ARA和少量外部元件制成。 集成了充放电功率MOSFET 导通电阻(充放电总量)4.8mΩ(典型值) ) Ta = 25°C时高精度检测电压/电流,VCC = 3.7 V 过充电检测±25 mV 过放电检测±50 mV 充电过流检测±0.7 A 放电过流检测±0.7 A 放电/充电过流检测得到补偿功率FET的温度依赖性 ECP30 WLP封装 电路图、引脚图和封装图...
发表于 04-18 20:22 112次 阅读
LC05711ARA 电池保护IC,集成功率MOSFET,单节锂离子电池

LC05111CMT 电池保护控制器 含集成功率MOSFET 单节锂离子电池

1CMT是一款电池保护电路,用于带有集成功率MOSFET的1节锂离子二次电池。此外,它集成了高精度检测电路和检测延迟电路,以防止电池过充电,过放电,过电流放电和过电流充电。电池保护系统只能由LC05111CMT和少量外部部件制成。 特性 优势 集成功率MOSFET 简易设计 低Rsson11mΩ 低功耗 PKG保险丝修整 准备样品的短TAT 减少过电流检测的分散 高度准确的检测 应用 终端产品 锂离子电池保护 智能手机 平板电脑 电路图、引脚图和封装图...
发表于 04-18 20:22 141次 阅读
LC05111CMT 电池保护控制器 含集成功率MOSFET 单节锂离子电池

BQ40Z60 bq40z60 完整多节电池管理器

信息描述德州仪器 (TI) bq40z60 器件是一款可编程的电池管理单元,其集成有电池充电控制输出、电量监测和相关保护功能,能够完全自主地操作 2 至 4 节串联锂离子和锂聚合物电池组。此架构在电量监测处理器与电池充电器控制器之间实现内部通信,从而在系统负载瞬变和适配器电流限制期间根据外部负载条件和电源路径来源管理来优化充电量。可通过 NFET、电感和感测电阻等外部元件针对具体功率传输情况来调节充电电流效率。 该器件提供了电池阵列和系统安全功能,包括电池放电过流、充电短路和放电短路保护,以及针对 N 沟道 FET 的 FET 保护、内部 AFE 看门狗和电池断开连接检测。器件可通过固件提供更多保护 功能, 包括过压、欠压、过热等。特性全集成 2 节至 4 节串联锂离子或锂聚合物电池管理单元Pack+ 上的输入电压范围:2.5V 至 25V电池充电器效率 > 92%电池充电器工作范围:4V 至 25V针对外部 N 沟道场效应晶体管 (NFET) 的电池充电器 1MHz 同步降压控制器软启动,限制浪涌电流外部开关限流保护可编程充电支持 JEITA/增强型充电模式 电量监测用于库伦计数器的 16 位高分辨率积分器16 位模数转换器 (ADC),通过 16 通道多路复用器...
发表于 04-18 19:10 149次 阅读
BQ40Z60 bq40z60 完整多节电池管理器

BQ34Z110 用于铅酸电池的采用 Impedance Track™ 技术的宽量程电量测量计

信息描述 德州仪器 (TI) bq34z110 是一款独立于电池串联配置之外工作的电量计解决方案,此解决方案支持铅酸化学电池。 通过一个外部电压转换电路,可支持 4V 至 64V 的电池,可对此电路进行自动控制以减少系统功耗。bq34z110 器件提供几个接口选项,其中包括一个 I2C 从接口、一个 HDQ 从接口、一个或者四个直接 LED 接口、和一个警报输出引脚。 此外,bq34z110 提供对于外部端口扩展器(支持多于四个 LED)的支持。特性 支持铅酸化学电池 使用获得专利的 Impedance Track 技术,用于电压范围为 4V 至 64V 的电池老化补偿 自放电补偿支持的电池容量超过 65Ahr 支持高于 32A 的充放电电流 外部负温度系数 (NTC) 热敏电阻支持 支持两线制 I2C 和与主机系统进行通信的 HDQ 单线制通信接口 安全哈希算法 (SHA)-1,哈希消息认证码 (HMAC) 认证 一个或者四个直接显示控制 五个 LED 和通过端口扩展器的更多显示 精简的功率模式(典型电池组运行范围条件)正常运行:平均值 < 140µA 睡眠模式:平均值 < 64µA 完全睡眠模式:平均值 < 19µA 封装:14 引脚薄型小外形尺寸封装 (TSSOP)电路图、引脚图和封装图...
发表于 04-18 19:10 131次 阅读
BQ34Z110 用于铅酸电池的采用 Impedance Track™ 技术的宽量程电量测量计

BQ40Z50 1 节、2 节、3 节和 4 节锂离子电池组管理器

信息描述 bq40z50 器件采用已获专利的 Impedance Track 技术,是一款基于电池组的单芯片全集成解决方案,针对 1 节、2 节、3 节和 4 节串联锂离子或锂聚合物电池组提供电量监测、保护及认证等一些列丰富的功能。bq40z50 器件利用其集成的高性能模拟外设,测量锂离子或锂聚合物电池的可用容量、电压、电流、温度和其他关键参数,保留准确的数据记录,并通过 SMBus v1.1 兼容接口将这些信息报告给系统主机控制器。 bq40z50 器件为主机系统提供最大的功率和电流,从而支持 Turbo 升压模式。 该器件还支持电池跳变点,从而在预设的充电阈值状态向主机系统发送 BTP 中断信号。 bq40z50 针对过压、欠压、过流、短路电流、过载和过热情况,以及其他电池组和电池相关故障提供基于软件的 1 级和 2 级安全保护。具有针对认证码密钥的安全内存的 SHA-1 认证能够识别真正的电池组。这个紧凑的 32 导线 QFN 封装在尽可能地提供电池电量测量应用的功能性和安全性的同时,最大限度地降低解决方案成本和智能电池的尺寸。特性全集成 1 节、2 节、3 节和 4 节串联锂离子或锂聚合物电池组管理器及保护 下一代已获专利的 Impedance Track 技术可准确测量锂离子和锂聚合物电池...
发表于 04-18 19:10 653次 阅读
BQ40Z50 1 节、2 节、3 节和 4 节锂离子电池组管理器

BQ27545-G1 单节、电池组端 Impedance Track 电量监测计

信息描述bq27545-G1 锂离子电池电量计是一款微控制器外设,此外设能够提供针对单节锂离子电池组的电量计量。此器件只需开发较少的系统微控制器固件即可实现精确的电池电量计量。bq27545-G1 安装于电池组内或者带有一个嵌入式电池(不可拆卸)的系统主板上。 bq27545-G1 使用已经获得专利的 Impedance Track™ 算法来进行电量计量,并提供诸如剩余电量 (mAh)、充电状态 (%)、续航时间(最小值)、电池电压 (mV) 和温度 (°C) 等信息。该器件还提供针对内部短路或电池端子断开事件的检测功能。bq27545-G1 还 具有 针对安全电池组认证(使用 SHA-1/HMAC 认证算法)的集成支持功能。 该器件还采用 15 焊球 Nano-Free™ DSBGA 封装 (2.61 mm × 1.96 mm),非常适合空间受限的 应用。特性适用于 1 节 (1sXp) 锂离子电池的电池电量计 应用 支持高达 14500mAh 的容量 微控制器外设提供:用于电池温度报告的内部或者外部温度传感器安全哈希算法 (SHA)-1 / 哈希消息认证码 (HMAC) 认证使用寿命的数据记录64 字节非易失性暂用闪存 基于已获专利的 Impedance Track™技术的电池电量计量用于电池续航能力精确预测的电池放电模拟曲线针对电池老化、电...
发表于 04-18 19:10 188次 阅读
BQ27545-G1 单节、电池组端 Impedance Track 电量监测计

BQ27010 单节锂电池和锂聚合物电池电量监测计 IC

信息描述The bqJUNIOR™ series are highly accurate stand-alone single-cell Li-Ion and Li-Pol battery capacity monitoring and reporting devices targeted at space-limited, portable applications. The IC monitors a voltage drop across a small current sense resistor connected in series with the battery to determine charge and discharge activity of the battery. Compensations for battery age, temperature, self-discharge, and discharge rate are applied to the capacity measurments to provide available time-to-emptyinformation across a wide range of operating conditions. Battery capacity is automatically recalibrated, or learned, in the course of a discharge cycle from full to empty. Internal registers include current, capacity, time-to-empty, state-of-charge, cell temperature and voltage, status, and more.The bqJUNIOR can operate directly from single-cell Li-Ion and Li-Pol batteries and communicates to the system over a HDQ one-wire or I2C serial interface.特...
发表于 04-18 19:10 98次 阅读
BQ27010 单节锂电池和锂聚合物电池电量监测计 IC

BQ27541-G1 具有集成 LDO 的电池组端 Impedance Track 电池电量监测

信息 Texas仪器bq27541-G1锂离子电池电量计是一种微控制器外围设备,可为单节锂离子电池组提供电量计量。该器件几乎不需要系统微控制器固件开发来实现精确的电池电量计量bq27541-G1位于电池组内或系统主板上,带有嵌入式电池(不可拆卸)。 bq27541-G1使用获得专利的Impedance Track™算法进行电量计量,并提供剩余电池容量(mAh),充电状态(%)等信息,运行时间为空(最小),电池电压(mV)和温度(°C)。它还提供内部短路或制表断开事件的检测。 bq27541-G1还使用SHA-1 / HMAC认证算法集成了对安全电池组认证的支持 优势特点 用于1系列(1sXp)锂离子电池应用的电池电量计32Ahr容量 微控制器外设提供: 精确的电池电量计支持高达32Ahr 用于电池温度报告的内部或外部温度传感器 SHA-1 / HMAC认证 终身数据记录 > 64字节的非易失性划痕垫FLASH 基于专利阻抗跟踪技术的电池电量计量 模型电池放电曲线,用于准确的时间到空预测 自动调整电池老化,电池自放电,&n温度/速率低效 低值检测电阻(5mΩ至20mΩ) 高级电量计功能 内部短暂检测 标签断开检测 ...
发表于 04-18 19:10 267次 阅读
BQ27541-G1 具有集成 LDO 的电池组端 Impedance Track 电池电量监测

BQ24278 具有电源路径的 2.5A 单输入单节开关模式锂离子电池充电器

信息描述 bq24278 高度集成的单节锂离子电池充电器和系统电源路径管理器件针对空间有限且带有高容量电池的便携式应用。 单节充电器由一个诸如 AC(交流)适配器或者无线电源的专用充电源供电运行。此电源路径管理特性使得 bq24278 能够在为电池独立充电的同时从一个高效 DC 到 DC 转换器为系统供电。 此充电器一直监视电池电流并在系统负载所需电流超过输入电流限制时减少充电电流。 这样可实现正常的充电终止和定时器运行。 系统电压被调节至电池电压,但不会下降至低于 3.5V。 最小系统电压支持使得此系统能够与一个残次品或者有缺失的电池组一起运行并且即使在电池完全放电或者无电池的情况下也可实现瞬时系统启动。 当适配器不能传送峰值系统电流时,此电源路径管理架构还允许电池补充系统电流需要。 这样可使用较小的适配器。 电池充电经历以下三个阶段:充电,恒定电流和恒定电压。 在所有的充电阶段,一个内部控制环路监视 IC 结温并且在超过内部温度阀值的情况下减少充电电流。 此外,bq24278 提供一个基于电压的电池组热敏电阻器监控输入 (TS) 来监控电池温度以保证安全充电。特性 具有独立电源路径控制的高效开关模式充电器从深度放电电池或者在无电...
发表于 04-18 19:10 162次 阅读
BQ24278 具有电源路径的 2.5A 单输入单节开关模式锂离子电池充电器