您现在的位置是:首页 > 消费电子 > 技术解析

如何实现高精度充放电控制?

时间:2018-09-19 来源:21ic 关键字:锂离子电池   放电电流控制   电动汽车   

本文作者:德州仪器Sean Zhou

本文引用地址: http://power.21ic.com//ce/technical/201809/76280.html

随着电动汽车、个人电子产品和电网系统的日益普及,人们对锂离子(Li-ion)电池的需求正以指数级增长。随着消费者需求的增长,对高精度电池化成测试能力的需求也在增长。

电池化成测试需要多个充电和放电周期; 为了最大限度延长电池寿命并扩大存储容量,此过程中必须实现高精度控制。在每个周期中,电池的电流和电压必须得到精确控制,许多制造商要求满量程控制精度超过0.05%。然而,随着对电池电流要求的增加,保持如此高的精确度变得越来越困难。

TI适用于高电流应用的电池测试仪参考设计利用恒定电流(CC)和恒定电压(CV)校准环路实现0.01%满量程充电和放电电流控制精度。它支持高达50A的充电和放电速率,并针对需要更高电流或多相的应用提供可修改的平台。例如,目前的汽车电池规格正在急剧增长,甚至可能需要超过50A的电流。

如图1所示,参考设计采用LM5170-Q1,可调节流入或流出电池的电流。INA188实现并监控CC控制环路,由于电流可向任一方向流动,SN74LV4053A多路复用器可对INA188输入作相应调整。将检测到的电流与DAC80004数模转换器(DAC)产生的精密基准进行比较,并将这两个信号馈入由TLV07实现的误差放大器(EA)。EA的输出反馈到LM5170的ISETA模拟电流编程引脚,该引脚将流经电流检测电阻的电流调节为电流参考信号。

 

%20
%20
%20
%20

 

图 1:电池测试仪参考设计方框图

CV控制回路以类似的原理工作。ADS131A04模数转换器(24位、128kSPS、4-Ch同时采样Δ-Σ模数转换器(ADC)监控电池电压和电流,并由DAC80004为CV控制回路设置高精度电压基准。ADC监控电池的电压和电流,并提供简单的图形用户界面(GUI)以便查看电池的状态。DAC还提供GUI以设置不同应用的参考信号。

许多因素都会影响系统精度,包括温度漂移、电压漂移和偏移电压。电池测试仪参考设计使用三点校准来计算不同的影响来源或任何错误。图2显示了在宽电流范围内实现的满量程精度。该系统在电池充电时以降压模式运行,放电时以升压模式运行。

 

%20

 

图 2:电流控制精度

通电后,由于电池电压低,CV控制回路向电池输出高电压。该输出信号导致CC环路优先控制系统。随着电池电压的升高,当系统达到参考电压电平时,系统逐渐由CC控制转换到CV控制。

图3显示了在降压模式下工作时校准系统的电压控制精度。

 

3.jpg

 

图 3:降压模式下的电压控制精度

图4显示了在不同电流条件下,具有相同电压设置的转换曲线。在不同的条件下,图4中的转换点是不同的,因为功率传输路径上的电压降会随着电流设置的增加而增加。图5显示了在不同电压条件下,具有相同电流设置的转换曲线。这两条曲线显示了从CC到CV的平滑过渡,表明控制系统是稳定的。

 

4.jpg

 

图 4:具有不同电流的CC / CV转换

 

5.jpg

 

图 5:具有不同电压的CC / CV转换

该参考设计展示了如何利用CC和CV校准环路来实现0.01%满量程充放电电流控制精度,而且支持高达50A的充放电速率。有关更多详细信息,请参阅参考设计的工具文件夹。

相关产品:

适用于高电流应用的电池测试仪参考设计

德州仪器TIDA-01040

 

6.jpg
换一批

延伸阅读

[资讯] 日本2030年前光伏装机有望达到150GW

日本2030年前光伏装机有望达到150GW

日本东京咨询公司RTS预计,未来十年日本约有100GW的光伏增长,平均每年提供电力约150亿千瓦时,占全国总需求的15%。 ......

关键字:日本 光伏 电动汽车

[资讯] 特斯拉将推第三代超级充电站 兼容太阳能电池存储系统

特斯拉将推第三代超级充电站 兼容太阳能电池存储系统

据报道,特斯拉创始人兼首席执行官埃隆·马斯克最新表示,公司将于本周三晚上线首个第三代超级充电站,具有200到250千瓦的充电功率,这比特斯拉当前的超级充电站充电功率大约两倍。值得注意的是,新的超级充电站将兼容太阳能电池存储系统。 ......

关键字:特斯拉 电动汽车 充电桩

[资讯] 宁德时代曾毓群:中国光伏技术和产品处于全球领先水平

宁德时代曾毓群:中国光伏技术和产品处于全球领先水平

3月3日,全国两会上,全国政协委员、宁德时代董事长曾毓群主要提出了三个建议: ......

关键字:光伏 锂离子电池 储能电池

[资讯] 宁德时代与本田合作开发纯电动汽车电池

宁德时代与本田合作开发纯电动汽车电池

世界最大车载电池企业中国宁德时代新能源科技公司(CATL)2月5日宣布,将与本田合作共同开发面向纯电动汽车(EV)等的锂离子电池。宁德时代将向今后本田推出的纯电动汽车和插电式混合动力车(PHV)供应电池。宁德时代向德国宝马和大众等世界汽车大......

关键字:锂离子电池 宁德时代 本田

[资讯] 印度计划建立首座锂离子电池超级工厂

印度计划建立首座锂离子电池超级工厂

据印度《经济时报》1月23日报道,印度计划建造该国首座千兆瓦时级别的电动汽车锂离子电池工厂。该项目将成为“印度制造”倡议的一部分,能够提高电动汽车重要部件的国内生产效率。 ......

关键字:印度 电动汽车 锂离子电池
发表评论 共有条评论
用户名: 验证码:

变频器内部主电路有什么神奇?

变频器内部主电路有什么神奇?

采用“交-直-交”结构的低压变频器,其内部主电路由整流和逆变两大部分组成.……

精确稳定 让平均电流法帮你实现模块电源并联

精确稳定 让平均电流法帮你实现模块电源并联

今天要为大家介绍的是平均电流法,这种方法能够精确稳定的帮助工程师实现电源模块的并……

九款最简单的电子镇流器电路图原理图分析

九款最简单的电子镇流器电路图原理图分析

从工作原理而言,电子镇流器是一个电源变换电路,它将交流输入市电电源的波形、频率和……

项目外包