用于便携设备的锂电池管理解决方法

电池管理的重要性已经不言而喻。越来越多的产品正向便携的方向发展，使用户获得空前的独立。几十年以前，无绳电话最先为人们供应了在家中漫步的自由。而现在，便携式可充电产品使人们在周游世界的同时，还能与家人保持联系。越来越多的产品使用充电电池，而随着产品体积的缩小，这些产品的复杂程度也在不断提高。充电电池本身也在发生变化，电池制造商努力推出适应快速变化的市场的新产品。电池电压在新增，外形规格在改变，能量密度也在节节攀升。消费者对电池的了解也不断深入，他们要产品具有更大的灵活性、更长的工作时间、更低的成本和更高的安全性。Microchip多年来一直致力于借助pIC单片机简化系统设计。目前，Microchip正将这方面的技术应用到电池管理产品线上，以简化并更好地管理充电系统。

方法

首先，将一个典型的电池管理系统划分为充电、保护、电量计量和安全四个模块：

1.充电

基于二次电池的电池组不同于一次电池组，二次电池组在使用后要充电，而不是象一次电池那样会被丢弃。充电电路的种类和充电算法多种多样，它们针对特定化学类型的电池，在其独特的系统环境中为其适当地充电。充电器的位置也应适当选择。充电器是否为独立单元：是座充还是通过转换器的直充;充电器是集成在系统内还是在电池组内;其他重要的考虑因素包括充电时间、温度范围和噪声要求。Microchip供应多种充电管理产品，可用于单节或双节锂离子/聚合物电池组的线性充电器。线性充电器的输出噪音低，对那些收发语音和数据的系统显得非常重要。

过针刺 低温防爆18650 2200mah

符合Exic IIB T4 Gc防爆标准

充电温度：0~45℃
-放电温度：-40~+55℃
-40℃最大放电倍率：1C
-40℃ 0.5放电容量保持率≥70%

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对要高效率低功耗的设计，pS200开关模式充电控制器最高开关频率可达1MHz。它包含为锂离子电池、镍电池和铅酸电池充电的算法。由于开关充电器的设计比较复杂，因此Microchip公司供应了软件工具，以指导设计人员进行IC的配置和电路图的生成。对供应充电器产品的标准行业来说，另外一个解决方法是使用带充电控制器的电量计IC。pS501带有脉冲充电电路来控制通用输入/输出，可达到这一要求。这种拓扑供应了一个非常紧凑而且成本效益高的解决方法。系统的充电部分是隔开的，Microchip拥有所需的算法来优化充电，包括最大限度地提高充电能力、缩短充电时间，并使顾客达到最佳的满意度。

2.保护

当使用锂离子/聚合物电池时，必须供应保护功能，因为过充或过热可引起火灾或爆炸。铅酸电池或镍电池无需保护，但也常常为其供应保护电路以防止电池损坏或退化。主保护电路为专用电路，用以检测是否发生了不安全状况，并在检测到不安全状况时关闭电池组以防止损坏。二次保护电路防止电池在不安全状况下继续充电和/或放电。万一主保护电路发生故障，可复位的二次电路即可供应后备保护。用户还可另行新增保护级别，如化学熔丝，当其他级别的保护失效时，化学熔丝可永久关闭电池组。专用安全IC通常用于主保护电路。关于二次保护和稳定保护电路，电池管理IC是理想的选择，这是由于它们不额外新增解决方法的成本。Micorchip的电量计，如pS501和pS810，可监控各节电池的电压、电池组电压、电流和温度。通用输入/输出(GpIO)引脚具备强大的配置功能，可设置和复位任何可能的电量计条件。这种灵活性使电量计可满足非常复杂的安全要求。

3.电量计量

电量计量不单是对流入流出电池组的电流进行监控。精确的电量计量要一个系统方法，综合考虑典型的使用方式、环境和客户期望。理想状况下，电池管理IC可向用户供应良好的工作性能，同时向系统供应所需信息，以便其做出智能化选择从而提高系统性能。智能化电量计量算法可以延长系统运行时间和电池寿命，并通过精确检测满充和满放点来供应额外的安全。它们还可探测和防止电池失衡和过热等状况。这些算法可根据系统状况来调整，并可以减缓电池老化。它们运用电池行为的可配置模型来确保正确计算自放电和充电所造成的损耗。这些算法可由客户定制，这样用户只接受相关信息，而不必担心可导致数据丢失的意外关机。Microchip的电量计产品具备增强功能，使得电量计量更加可靠。

无人船智能锂电池

IP67防水，充放电分口 安全可靠

标称电压：28.8V
标称容量：34.3Ah
电池尺寸：(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
应用领域：勘探测绘、无人设备

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系统意外关机是使用便携设备时最令人不快的事情之一，大多数人应有同感。它轻则会降低客户满意度，重则会引起重要数据丢失和时间及金钱的重大损失。意外关机一般发生于电池电压降到支持系统所需的水平以下时。当负载新增时，电池电压会大幅度降低，尤其是放电行将结束时，这时放电曲线的斜率新增。为防止意外关机，Microchip使用了一种依据系统关机时能量需求信息的算法，如下图所示。电量计自动选择适当的关机点，以保证有足够的剩余能量向用户发出警示和保存数据。随着时间的推移，关机点也会变化。随着电池老化，满充容量下降，放电曲线的电压也发生改变。老化算法可调整关机点以确保能量不会随着电池老化而被浪费。

4.安全

带有可拆卸电池组的系统应采用安全措施，防范系统在设计不合理的电池驱动下工作。若系统采用非稳态化学电池，过充或过放都可能造成不安全状态。假如不依照制造商的要求而使用稳态化学电池，可能导致其性能下降和寿命缩短。目前所使用的是简单的机械屏障，如采用独特的外形规格或连接器，以及从电池读取的标志位。但可惜的是，这些安全措施很容易被攻破。用户真正要的是一种灵活的系统级解决方法，既可确保用户安全、提高系统性能，又能供应长期的可靠性。

Microchip为电池验证供应了一种很好的解决方法，即KEELOQ°加密算法，这种压缩的64位编码算法可为各种应用供应经业界证明的安全性，主机和外设都要具备KEELOQ算法的硬件。今天，KEELOQ算法已被应用于各种安全系统中，如无钥门禁系统(重要应用于汽车行业)。当使用KEELOQ技术进行电池验证时，系统是主机，而电池是外设。系统存储着制造商代码和一个随机数发生器。当电池制成时，生成一个唯一的序列号和密钥并存储在内存中，而且不会被改变。当电池与系统相连时，系统会请求一个序列号并发送一个32位质询。电池会供应相应的序列号，并给予一个32位的响应。由于电池管理系统种类繁多，Microchip在其电池管理产品和许多pIC单片机产品中都采用了KEELOQ技术。当在电池组中使用Microchip电量计时，无需额外的硬件即可使系统具备安全功能。假如电池组中没有电量计，可以使用pIC单片机作为KEELOQ外设硬件。支持KEELOQ技术的主机硬件包括处理器、电量计和充电器。