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新技術提升高壓鋰電池組的安全性并降低成本

發布時間:2010-4-1 09:30    發布者:老郭
關鍵詞: 電池組 , 高壓 , 新技術
鋰離子電池是一種高效的綠色能源。我們這里不去列舉鋰電的優點,僅討論鋰電應用的一個挑戰:安全性。不論是前些年的筆記本電腦自燃事件還是近來的手機爆炸事件,鋰電都是罪魁禍首。如果說筆記本電腦和手機的電池尺寸較小、造成的危害有限的話,那么將來當鋰電應用于電動汽車的時候,它一旦爆炸則后果可想而知。

實際上,鋰電正在從便攜產品向能源、工業和汽車領域擴散。新能源如風力發電和太陽能發電在全球都是迅速增長的熱點領域。美國政府近期為替代能源的研發投入了300億美元,中國政府也為新能源投入了大量資金并提供了優惠的政策。然而,這些能源由于其輸出功率的不穩定性,都需要儲電設備來配合,而高壓、大電流的鋰電池組是不錯的選擇。

在汽車制造業,混合動力汽車和純電動車發展迅速。ADI公司預測,未來5年內這些汽車的年復合增長率可達30%,而鋰電的應用將從目前的幾乎0%增長到50%。也就是說,鋰電在工業和汽車領域的應用才剛剛開始,10年后這個市場幾乎不可思量。

然而,除了上面提到的安全性之外,鋰離子電池與鎳氫電池相比還有一件麻煩事:鋰電池組中的每節電池都需要進行電壓和溫度監控,而且它們的充電狀態必須平衡。如果處理不好,鋰電池可能被損壞,而其后果同樣將十分嚴重——鋰電池非常昂貴。例如,一輛電動汽車大約需要100節鋰電池,總成本達到1萬美元。

可以看出,高壓鋰電池組的監控和保護不僅重要,而且比較復雜,成本也較高。如何實現可靠的監控保護并降低系統成本是一項挑戰,但同樣也是電子廠商的一個市場機會。ADI公司就瞄準了這個市場,剛剛推出了用于鋰電池保護系統的集成安全監控器。

ADI公司的鋰電池監控和保護系統如下圖所示。其中AD7280是主監控芯片,AD8280是輔助安全芯片。每組芯片可以監控并保護3 至6節鋰電池。它們是基于高壓放大器技術直接對鋰電池進行監測,通過菊花鏈的串聯形式將信號通過一個隔離器傳送到一個處理器。與過去的方法相比,這個系統可以節省大量的隔離器、處理器等器件,大幅降低系統成本和占位面積。該系統可以監控鋰電池的過壓、欠壓和過溫狀態,電壓全溫誤差僅為正負0.07%(-40到+85攝氏度)。AD7280與AD8280總的最大漏電流僅15微安。


圖:ADI公司的鋰電池監控和保護系統

主監控器AD7280的框圖和參數如下圖所示。


圖:AD7280框圖


圖:AD7280關鍵指標

AD8280是ADI公司剛剛推出的新產品。它是一個安全監控器,配合主監控器AD7280工作,驗證主監控器的測量結果,是一個較低成本的冗余方案,為系統提供另一個決策依據。本文開頭闡述了鋰電池安全的重要性,所以這個冗余方案是必要的,它有助于OEM廠商滿足安全法規的要求,如ISO26262和IEC61508,以及汽車應用的AEC-Q100和EMI標準。

AD8280的原理和典型應用電路如下所示。


圖:AD8280電路


圖:AD8280菊花鏈連接

作者:郭慶春
來源:嵌入式公社
本文地址:http://www.qingdxww.cn/thread-10062-1-1.html     【打印本頁】

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