这些高性能充放电方法在电池测试设备中的应用【钜大锂电】

电池探测设备是电池制造行业的必需设备和基础设施。随着电动汽车、便携式消费电子等使用对锂离子电池的需求不断新增，锂离子电池探测设备的需求也一路上行。

电池探测设备用于在向客户发货之前验证电池的功能和性能。在组装电池单元或电池包之后，每个单元非得至少经历一个完全受控的充电或放电循环，以初始化该设备并将其转换为正常工作的储电设备。电池探测设备的重要功能是对电池容量、效率、倍率、高温性能、低温性能、存储性能及内阻等指标进行探测，关于电池探测设备的系统设计最紧要的三个指标是充放电精度，成本和转换效率。

关于电池探测设备的核心功能电池充放电，市面上流行的重要有两种处理方法：使用DSP实现的数字方法和使用分立器件搭建的模拟方法。无论是DSP方法还是分立方法都有各自的缺点，DSP方法的软件开发难度大，分立方法硬件开发难度大，导致两种方法设计周期都比较长，总体开发成本比较高。

为了帮助电池探测设备厂商缩短研发时间，能将产品快速投入市场，TI近期推出两套高性能，高集成度，低成本的电池充放电处理方法，分别针对中大功率(10A～200A)使用和小功率(3A～6A)使用。

首先是针对中大功率使用，TI的参考设计为TIDA-01041x系列。TIDA-01041x系列针对不同电流需求供应3套方法，分别为TIDA-01040(0~50A),TIDA-01041(0~100A),TIDA-01042(0~200A),所有方法都保证=0.02%的全量程充放电电流精度和=0.01%的充放电电压精度。

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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如下图所示，TIDA-01041x整个系统重要由四部分组成：核心器件LM5170(蓝色区域)负责功率升降压部分，重要功能包括多相位解决，方向切换，峰值电流控制，防电流倒灌等；INA188仪表放大器负责高边恒流测试；LM6142负责电压放大测试；ADS131A04(24-bit高精度ADC)和DAC80004(16-bit高精度DAC)负责电流电压的实时读取和实时设置，可以通过TI供应的上位机图形界面读取信息及进行操作。

LM5170是TI的明星产品，同时也是整个系统的核心。LM5170内部集成双路5AMOSFET半桥驱动器可以供应高达100A的继续输出电流。同时单颗LM5170可以支持双相交错控制，进而可以有效降低电感感值，电容容值和输入输出电压纹波。关于要求高于100A的使用，LM5170支持多片错相并联来供应更大电流能力，下图展示了几种多片错相并联的方法。

此外，相关于DSP方法，LM5170由于同时支持峰值电流测试和均匀电流测试，应和速度和建立时间要快很多。下图波形是基于TIDA-01041(100A)评估板的-100A到+100A电流跳变探测（该波形为其中一个相位-25A~+25A，4个相位电流总和为-100A~+100A)。蓝色信号为方向控制DIR引脚，红色为LM5170的给定电流参考信号ISETA，黄色为输出电压Vout，绿色为Iout电流。从下图我们可以看到，-100A到+100A电流跳变条件下LM5170的应和时间仅仅为400s，远远低于DSP方法在同样探测条件下的应和时间（通常高于5ms）。

TI针关于小功率(=6A)电池测试使用推出了高精度低成本方法PMP15043。该方法重要有3个部分构成，TPS61178升压DC/DC负责放电部分，TPS54821降压DC/DC负责充电部分，电流测试由INA188仪表放大器实现，电压测试则可由低成本运放TLV07来实现。

目前，市面上小功率(=6A)电池充放电方法目前大多是由分立元器件搭建，但是随着市场对产品的精度，可靠性的要求越来越高，分立方法越来越满足不了市场的需求。TI针关于小功率电池测试设备推出了高精度低成本方法PMP15043，很好的处理了这些问题。

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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如下图所示，PMP15043方法重要有几个部分构成：TPS61178升压DC/DC负责放电部分，TPS54821降压DC/DC负责充电部分，电流测试由INA188仪表放大器实现，电压测试则可由低成本运放TLV07来实现。其中TPS61178和TPS54821内部集成了功率MOSFET及驱动电路，极大的简化了功率部分的设计，可以有效的减少客户在分立方法上的调试时间。TPS61178和TPS54821都是市面上非常通用的boost和buck芯片，整体方法在成本上也相当有竞争力。

PMP15043不但bOM成本有竞争力，性能也同样优秀。下图为PMP15043的充放电电流精度曲线，可以看出，在全电流范围内都可以保证精度在万分之二以内，非常适合那些对成本和性能都要求非常苛刻的电池测试使用。

综上所述，无论是关于中大功率使用场景(=10A)还是关于小功率使用场景(6A)，TI都可以供应相应的最高性价比的方法。通过下面的链接可以查看具体的设计文档和探测报告。