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设计高电压电池组的简单方法

作者:Mike Coletta时间:2011-10-13来源:电子产品世界收藏

  为说明这种电池和系统的典型操作,我们以一个简单的无绳圆锯为例加以说明。在这个例子当中,电池的保护和监测装置将过流触发点设定为50A,短路触发点设定为100A。如果过流事件在125ms内被清除,或者负载电流超过了短路电流限制,就会被认为发生了一个硬故障,电动工具将会关机。下图显示了一般的情形。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/124440.htm

  

 

  Figure 2

  在阶段A,工具从初始复位条件开始启动。电锯需要超过80A的电流来启动电动机,当锯转起来以后,如果不工作,只需要4A~6A的电流让电机保持运转。

  在阶段B,使用者开始切割一块干燥的木头,电锯需要10A~20A的电流保持正常的切割操作。

  在阶段C,电锯的锯齿碰到了一个木节,或是锯片在切割过程中被卡住了,负载可能会在短时间内增加到60A,会被认为发生了过流。假定使用者立刻减小了锯片上的力量,负载会在所允许的128ms内降到过流保护的水平以下,电锯就会继续正常的操作。

  在阶段D,使用者想切断木头,增加了锯片上的力量,负载电流也相应增加。监测和保护电路首先会认为出现了过流,紧接着又会认为发生了短路。由于短路被认为是硬故障,电池的放电将被立刻中止,锯片也会立刻停下来。注意,过流和短路指示信号是在ISL9208内部产生的,并将错误通过I2C接口传送给微控制器。

  图2中的数字故障指示是由AFE中的模拟监测和保护电路驱动的。在一个设计良好的电路里,这些电路会过滤掉信号,以避免误关断。例如,的ISL9208系列产品提供了多个可由用户根据特定应用编程设定的电压、电流、和时间阀值,包括:

  •   4个放电过流阀值
  •   4个短路阀值
  •   4个充电过流阀值
  •   8个过流延迟时间(充电)
  •   8个过流延迟时间(放电)
  •   2个短路延迟时间(放电)

  这些阀值使设计者在处理各种设备的放电曲线时,具有了非常大的灵活性。如在电动工具中,当电池初次安装到工具上时,由于不同的工具具有不同的放电曲线,工具向电池传送限值的功能就会有用。这种技术可将电池的特性与工具/应用相匹配,让用户能够发挥出设备的最大功能。

  电池内单个电池芯的过压和欠压情况也是很重要的监测指标。如果任何一个电池芯的电压超过了制造商所规定的上限,就必须关断充电功能以避免出现潜在的危险情况。类似的,如果任何一个电池芯的电压低于制造商规定的放电截止限值,就必须关断放电功能。在某些电池芯电压变得很低的情况下,出于安全考虑,可能需要采用不同的充电技术,电池也可能需要完全关断。由微控制器读出每个电池芯的电压,这样可对其进行数字滤波,以消除噪声并提高系统精度。

  正如之前所提到的,一些电池可能具有在充放电周期时监测并控制电流的功能。在一个可在两个周期中同时监测电流的电池中,在出现充电过电流或者短路事件时,将延缓充电周期。利用一个独立的充电限值集,AFE将类似的指标提供给微控制器,ISL9208则随后利用自动保护功能关断充电MOSFET,或者通过将错误情况报告给微控制器,并让微控制器在执行完适当的错误处理固件后命令ISL9208关断MOSFET。

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关键词: Intersil 电源

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