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TI能量回馈型的锂电池化成分容测试设备应用案例

2017年08月09日 15:55 次阅读

随着手机,智能无线设备和电动汽车的快速发展,锂电池的市场需求越来越广,锂电池的生产制造效率也越来越高。同时,由于节能减排的需要,锂电池的化成,分容的充电,放电,也大量采用能量回馈的形式,将锂电池的放电能量,回馈回电网或对其它电池充电,实现节能环保。

为了更准确的获得锂电池的容量,对锂电池的充放电的电流电压测量的误差要求也显著提高,许多客户需要达到万分之五到万分之一的误差精度,这样,对整个测量控制电路中的放大器,ADC, DAC的误差要求也相应提高。

一般来说,一个完整的能量回馈型的锂电池化成分容测试设备,分为3级结构。如下图:

 

TI能量回馈型的锂电池化成分容测试设备应用案例

第一级为220、380V AC到400-500V DC的双向变换器,第二级为400V DC到12V DC的双向变换器,第三级位12V DC到5V DC的双向变换器,直接对电池进行充放电。具体的功率取决于电池充放电大小和电池的数量。采用TI的C2000 TMS320F280XX,就很容易的实现第一级和第二级的功能,并且,可以把第一级和第二级合并,直接实现220V AC到12V DC的模式,进一步降低陈本。

TI能量回馈型的锂电池化成分容测试设备应用案例

对于第三极12V DC到5VDC的双向变换器,通常采用模拟环路控制方案,稍后我们也会介绍一种C2000的数字方案介绍。


TI能量回馈型的锂电池化成分容测试设备应用案例

上图是TI的模拟环路控制方案参考设计,也是目前大多数客户采用的一种性价比比较高的分立器件方案。TL594实现PWM控制,LM5106为半桥MOSFET驱动。LM5060为电池防反接控制。高精度电流电压采集和环路调节,主要是INA225和OPA180实现。INA225是TI的专用电流检测放大器,集成了外部的增益电阻,提供固定的增益输出,在简化电路的同时提供非常好的温飘特性;并且,INA225是自动的实现双向电流检测,无需额外控制信号,使用非常方便。OPA180为自稳零,低温飘运放,做PID调节和CV, CC控制。外部ADC ADS1248是24位D-S ADC, 用于采集充放电的电压电流,不参与环路控制。一个ADS1248可以同时测量4路电池充放电的电流电压,如果加外部开关切换,可以测量更多,实现更好的性价比。DAC80004是16位DAC,用来设定充放电的电压电流,其零点误差小于2mV,可以实现更低的充电电流门限设置。

这个参考设计的关键是温飘的控制,选用低温飘特性的放大器,电阻尤其重要,TI 的INA225, INA240都是非常好的低温飘电流检测专用放大器,增益误差的温飘小于2.5ppm。并且,采样电阻的温飘也直接决定了系统的温飘性能,20ppm的采样电阻已经非常好了,在采样电流时,电阻是一个功率热源,会显著造成周围PCB的温升,更恶化了温度的影响,所以,采样电阻的PCB布板非常重要。

TI的这个参考设计—PMP40182的资料和测试数据已经放到网上了,有需要可以到TI的官网下载。

随着TI的C2000 DSP的普及,越来越多的工程师也尝试采用C2000来实现12V 到5V,10A的双向电池充放电控制,从而实现整个链路,从220V AC到5V DC的全数字双向转换。

如下为C2000的12V到5VDC 双向DC-DC的示意图。采用TI的最新的TMS320F2837X,CC, CV环路控制均由C2000软件实现,F2837X的高精度PWM(HRPWM)可以实现高精度(>16位)的DAC+PWM的功能,无需外部DAC; F2837X内部还集成了多路16位ADC,同样无需外部ADC,只需要外部电流检测和放大。采用F2837X的设计,可以大大简化电路设计,提供更高的可靠性和温飘特性。单个F2837X可能价格比较高,但一个F2837X可以支持多路电池的充放电,这样平均到每个通道上成本就非常低。

 

TI能量回馈型的锂电池化成分容测试设备应用案例

总的来说,TI可以为现代化的电池化成分容测试设备提供端到端的全套解决方案,协助客户解决研发过程中的相关技术问题,将产品以最快的速度推向市场。

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发表于 2018-03-02 14:41 509次阅读
锂电池电解液技术发展5大趋势解析

锂电池检测系统行业技术特点及发展趋势

锂电池检测系统技术较为复杂,涉及测控技术、能量变换技术、功率变换技术、系统集成及制程工艺等,相应技术...

发表于 2018-03-02 14:21 465次阅读
锂电池检测系统行业技术特点及发展趋势

优化移动设备过载过热问题,好的参考设计很关键!

充电宝 在给移动设备充电的过程中如果发生过热的问题,很容易导致起火爆炸等安全问题。我们经常能从媒体上...

发表于 2018-03-02 11:11 2042次阅读
优化移动设备过载过热问题,好的参考设计很关键!

GGII:锂电行业Q4行情回顾及2018年发展预...

GGII预计2018年动力电池产量将超过65GWh,三元动力电池占比超过65%;到2018年底,国内...

发表于 2018-03-02 09:39 425次阅读
GGII:锂电行业Q4行情回顾及2018年发展预...

本田实现镁电池商业化 欲替代锂电池?

本田公司对外宣布,他们与崎玉县产业技术综合中心合作,开发出了世界上第一块可以实际应用的镁充电电池。

发表于 2018-03-02 09:04 462次阅读
本田实现镁电池商业化 欲替代锂电池?

锂电池极片辊压温度如何影响动力电池性能

极片表面涂层材料的压实密度与电池的电化学性能有很重要的关系,合理的压实密度可有效增加电池的电化学性能...

发表于 2018-03-01 17:17 572次阅读
锂电池极片辊压温度如何影响动力电池性能

科学家研发出-70℃可正常使用的锂电池 外太空使...

一般来说传统锂电池在-20℃发挥出50%性能就已经算是最优水平,但是今日报道中国科学家研发成功零下7...

发表于 2018-03-01 15:26 102次阅读
科学家研发出-70℃可正常使用的锂电池 外太空使...

为什么说硅碳材料是最有潜力的锂电池负极

新能源汽车领域的日趋火爆,吸引着国内外大量企业前赴后继奔赴“战场”,并不新鲜的锰酸锂技术却似乎又开始...

发表于 2018-02-27 17:49 1266次阅读
为什么说硅碳材料是最有潜力的锂电池负极

如何通过锂电池供电生成3.8V左右电源

发表于 2018-02-27 15:02 816次阅读
如何通过锂电池供电生成3.8V左右电源

锂电池低温性能再突破_锂电池的未来已来

天冷了,原本能量满满的锂电池,容量上都要打一个折扣,锂电池似乎进入了冬眠状态,这给新能源汽车以及数码...

发表于 2018-02-26 19:43 285次阅读
锂电池低温性能再突破_锂电池的未来已来

锂电池行驶续航不给力的原因竟是它_锂电池的几种保...

今年的最强冷空气,陆续“到货”,各种电动产品续航仿佛被“动”住了,RND电动滑板车也不意外出现续航下...

发表于 2018-02-26 19:27 173次阅读
锂电池行驶续航不给力的原因竟是它_锂电池的几种保...

锂电池的发展趋势预测_中国锂电池的八大发展趋势盘...

随着2016年我国新能源车骗补的尘埃落定,2017年新能源汽车于3月份后开始进入加速发展态势,而全球...

发表于 2018-02-26 19:11 346次阅读
锂电池的发展趋势预测_中国锂电池的八大发展趋势盘...

锂电池技术哪家强_中日韩三国争霸谁主沉浮

由于不同类型的锂电池在各方面性能差异很大,市场上锂电池的龙头企业主要来源中日韩三国,各家对锂电池类型...

发表于 2018-02-26 19:03 187次阅读
锂电池技术哪家强_中日韩三国争霸谁主沉浮

锂电池和燃料电池的能量密度瓶颈

对于锂电而言这几个主要的技术指标实际上具有“跷跷板效应”,按起葫芦浮起瓢,某一个指标的提升往往是建立...

发表于 2018-02-26 16:06 197次阅读
锂电池和燃料电池的能量密度瓶颈

石墨烯电池还很远 锂电池需求旺盛使得钴材料被抢购

虽然我们经常看到一些新电池技术的出现,但是想要真正大规模的商用还是太远,换句话说,未来时间里还会是 ...

发表于 2018-02-26 15:59 909次阅读
石墨烯电池还很远 锂电池需求旺盛使得钴材料被抢购

电池技术钴材料需求大增 锂电池依然是主导

新能源汽车的推广和普及进一步拉动了新电池技术的需求。如今巨头纷纷抢购钴材料,锂电池的需求还在持续增长...

发表于 2018-02-26 15:00 222次阅读
电池技术钴材料需求大增 锂电池依然是主导

智能锁哪家强?先来看看TI方案

随着蓝牙 5.0 和 Mesh 标准的发布,Sub-1G 433M 技术的组网方案逐渐成熟,Zigb...

发表于 2018-02-26 11:54 734次阅读
智能锁哪家强?先来看看TI方案

锂电池与燃料电池比较

本文主要详细对锂电池和燃料电池低温性能以及可靠性上进行比较。低温对锂离子动力电池和PEMFC电堆的影...

发表于 2018-02-26 08:54 320次阅读
锂电池与燃料电池比较

锂电池软包和硬包锂电池的区别介绍

本文开始介绍了锂离子电池结构和锂离子电池工作原理,其次介绍了软包锂电池参数及优缺点,最后阐述了锂电池...

发表于 2018-02-24 16:35 2007次阅读
锂电池软包和硬包锂电池的区别介绍

TI TPS92830-Q1三路大电流线性LED...

TI公司的TPS92830-Q1是三路大电流线性LED控制器,器件集成了两级用于低压降工作的电荷泵....

发表于 2018-02-24 15:20 342次阅读
TI TPS92830-Q1三路大电流线性LED...

25.2V锂电池充电电路图

发表于 2018-02-23 10:53 656次阅读
25.2V锂电池充电电路图

动力电池企业或被淘汰 全国产能利用率只有40%

伴随着国家对动力电池能量密度要求的增高,产品进入市场的门槛同时也被提高,据调查得知,目前动力电池的全...

发表于 2018-02-07 13:43 67次阅读
动力电池企业或被淘汰 全国产能利用率只有40%

6S航模锂电池电压检测和报警器

发表于 2018-02-05 21:45 898次阅读
6S航模锂电池电压检测和报警器

锂电池内阻的建模测量仿真

发表于 2018-01-30 11:00 459次阅读
锂电池内阻的建模测量仿真

锂电池内阻测量的方法及电路设计

发表于 2018-01-30 10:58 411次阅读
锂电池内阻测量的方法及电路设计

锂电池的等效阻抗及测量方法

发表于 2018-01-29 11:14 493次阅读
锂电池的等效阻抗及测量方法

请教一个基于stm32的锂电池电压采集电路

发表于 2018-01-25 17:11 612次阅读
请教一个基于stm32的锂电池电压采集电路