标签: 电芯

2018-09-24 这个也是综合不少的材料来看的，主要是看电芯的一些情况。这里我不知道A2mac1找的哪样的实验室来做这个事情，从整个分析还是挺全的，包括电芯测试，电芯内的材料分析，这些东西全套下来，还是挺费时间和有价值的。 电芯测试 电池的温度测试 电池特性循环测试，温度特性测试 电池结构（尺寸、重量分解） 电池材料分析 我们看到之前的UBS对于电芯的成本估计 主要是基于材料和电芯的成分占比来估算的，按照A2mac1的测试结果，Tesla已经在NCA的道路上做到了钴的尽量减少，目前的配比是LiNi 0,9 Co0,05Al0,05O2 这个估算过程，可以把有效的材料和整个电极的情况做一个分离来核对，看下来这个3.5kg更可信一些 如上图所示，两家对标的机构估计的单车含钴的重量分别为3.5kg和4.5kg。这其实对于未来钴的使用预期，还是有挺大的下降的，也加大了我们往811进发步伐的难度。 这个网上找，看到住友金属SMM也在这块扩产 SMM的镍和NCA材料扩产计划 我个人是这么觉得的，自从钴的价格启动以后，对于这个电池的技术发展产生了非常深远的影响，这种基于产地和产量规模，寄希望于赚大钱的心理，也扭曲了整个供应机制。高能量密度是使得电动汽车从局限于A00往性价比更高的A级车上去竞争的关键，限于钴的价格，短期内的资源需要往80%以上镍含量的正极材料去靠，NCA的去钴化，某种程度上，确实也是一个办法。 备注：这颗电芯做极端滥用实验是往L5甚至以上左右的来走的，我们目前所有的工作，基本是在保证电芯守住L4 这里最难做的就是平衡：耐滥用安全鲁棒性、成本和电芯的成熟度 备注：在横向对比的时候，采用针刺和加热产生的L5是否能接收，这个事情比较有争议，在高温下做耐热的实验，也需要做大量的实验进行积累数据 钴的事情，倒不是战争和资源争夺的事情，怎么从技术上尽量减少，能在电芯和模组层面去平衡安全性，是我们的奋斗目标 小结：这个电芯层级的分析和成本估计，可能接下来都要做一下，每家人家对于未来电芯成本和化学材料的发展方向是略有差异的，要取得突破需要挺多的时间

目   录 历史修改记录... 2 目   录... 3 1        引言... 1 2        移动电源基础... 2 2.1        移动电源的定义... 2 2.2        移动电源的技术... 2 2.3        移动电源工作原理... 2 2.4        电源电芯... 2 2.5        升压系统... 2 2.6        充电管理系统... 3 2.7        移动电源的基本构成... 3 3        移动电源设计框图... 3 3.1        锂电池充电电路... 3 3.2        DC-DC升压电路设计... 4 3.3        聚合物保护电路... 5 3.4        单片机控制电路... 5 4        系统软件设计... 6 4.1        软件设计框图：... 6 4.2        程式流程图：... 7 5        附件... 10     1         引言 DC-DC移动电源转换系统是利用电能转换技术将电池或者其他直流电源等一次电能转换成适合各种用电对象的二次点恩能够供应的装置，是电子工业的基础产品。随着电力电子技术的发展，电力电子设备与人们的工作和生活的关系变得日益密切。随着便携式电子产品的增加，户外电子产品在商旅、长途旅行等用途上大功率的便携式移动产品的电池已不能满足产品的供电需求，针对目前数码产品功能日益多样化，使用更加频繁，与我们日常生活的关联也越来越密切，如何提高数码产品以及电子产品的使用时间、方便人们的生活、及时补充电源、发挥其最大功用的重要性就更加刻不容缓。移动电源，就是针对并解决这一问题的最佳方案，随身携带一个移动电源，就可以实现于室外随时随地为多种数码产品充电。                         2         移动电源基础 2.1移动电源的定义     移动电源是一种集储电供电和充电功能于一体的便携式电池充电器，可以给手机、平板电脑、相机等数码设备随时充电或者供电。区别于产品内部配置的电池，移动电源，也叫“外挂电池”、“后备电池”、“数码充电伴侣”等，由于适用于多种产品所以一般既有大用量、多用途、体积小、寿命长和安全可靠等特点。 2.2 移动电源的技术     移动电源可以通过USB电缆线使用在任何符合USB ON-THE-GO（国际标准）的设备，其具有短路、过充过放、恒流恒压等保护措施，还有高性能电源管理技术。 2.3移动电源工作原理     触电介质一般采用锂电电芯，因为锂电电芯体积相对小巧，容量大，市场流通广，价格适中，被广泛应用于数码产品。锂电的电压在2.7-4.2V之间，电压随着电量的下降而下降。为了给外部产品充电，移动电源必须要有升压系统，因为同电位的电压之间是不能充电的，移动电源的升压系统把锂电池的电压升压到5V，这样就可以给其他产品充电了。移动电源非一次性设备，它可以反复使用，所以当移动电源的电能使用完了之后，我们必须给移动电源充电，其原理和给手机充电一样，连接到5V的USB电脑接口或者其他USB充电器上既可以给移动电源充电。所以移动电源还必须要有充电管理系统。充电管理系统能根据锂电的电压，自动调节充电电流。过程有：预充、恒压充和浮充灯等点方式。 2.4电源电芯     常用的有聚合物锂电、18650锂电、AAA镍氢电池。聚合物电池表针电压是3.7V，形状较多。该类电池具有容量大、体积和形状任意变化，一般为软包装形态。根据利电子电池所用的电解质材料不同，锂电池又可以分为液态锂离子电池盒聚合物锂离子电池两大类。聚合物锂离子电池所用的正负极材料和液态锂离子是相同的，正极材料有钴酸锂、锰酸锂、三元材料和磷酸锂材料，负极为石墨，电池的工作原理也基本一致。它们的区别主要是电解质的不同，液态锂离子电池使用的是液体电解质，而聚合物离子电池则以固体聚合物电解质来代替，这种聚合物可以试“干态”也可以是“胶太”的。目前大部分采用聚合物锂电池。 2.5升压系统     升压主流技术基本采用DC-DC的升压方式。国内技术转换效率普遍不是太高一般在80%以上。也有采用减压方案的，效率比较高，但对电芯的一致性要求较高，所以目前较少采用。 2.6充电管理系统     移动电源电池无电时也需要充电，为了体现移动电源的通用性，充电电压一般采用5V，目前国内的充电管理系统比较成熟 ，电芯电压从2.7V-4.2V都会由智能ic监控整个充电过程。 2.7 移动电源的基本构成   3 移动电源硬件设计方案   3         移动电源设计框图    硬件设计框图如下图所示：   3.1锂电池充电电路 移动电源充电管理ic采用CE3180，其兼容于AP4056；4脚接USB正极，5脚接锂电池正极端，当电池充电达到4.2V时，7脚输出电平翻转，主控MCU直接检测该脚则可以知道当前的充电状态。   3.2 DC-DC升压电路设计     升压电路采用升压ic  ME2109FM5G，控制CE脚可以达到控制电流升压与否的目的，L1和C2组成滤波电路，R3、R4决定升压电压值。二极管为续流二极管。 选择电感要根据电流大小选择，若流过电感器的电流超过其容许电流值，会引起电感器处于磁性饱和状态，会降低工作效率或者导致损坏ic。 输入端电容可以降低电源阻抗，另外可以使输入电流平均而提高效率；输出端电容器是为了使输出电压更加平滑。 外接mos管对输出电流量和电能转化效率产生影响。   3.3聚合物保护电路 为使电源在恶劣环境中安全可靠的工作，必须设计多种保护电路，比如防过压、欠压、过热、过流、短路、缺项等保护电路。下图为电池保护电路：                     （未完，详情见附件）

                TI BQ2060 经典设计便携式摄影机智能移动电源                                  在动力移动电源电池管理设计深耕多年了。一直使用 TI 电源电池管理芯片，多年应用 TI 电源电池管理芯片它出色高稳定性性能，是值得赞许的。虽然现在已经使用流行 TI   bq20z7x 与 bq20z9x 和 BQ3060电池管理芯片 。但是对 BQ2060 经典应用电池管理仍然记忆犹新。 动力电源设计一般采用是【锂电池电池】串并联组成。电池包内置的锂电池、镍氢电芯就是指电池内电芯的数量加上 PCBA 保护板就是动力移动电源， mAh 是指便携式移动电池的容量单位。PCBA电路板主要由 PPT 保护电路（或二次保护电路），以及电池容量指示电路两个部分组成，对移动电源电池的充放电及安全性进行管理。移动电池的待机时间主要由 mAh 值来决定。一般情况下，电芯串并联数越多，电压越大、电池容量 mAh 值越大，待机时间越长。便携式移动电源电池的寿命主要由充放电次数来衡量，品质合格的产品一般为 500-600 次。所以，便携式移动电源电池有效使用期为 2 年以内，过期电池就会老化，待机时间急剧下降而影响产品移动性 . 电池管理芯片 BQ2060 对电流 , 电压 , 温度的检测采用 15bit 的 ADC(bq2060 有 1 个 ADC), 检测电压方面 , 因为 bq2060 芯片本身耐压得限制 ( 最大 6v), 采用电阻分压的方法 .2060 做了规定 ,cell3,cell4 分压比例为 16:1,cell1 cell2 分压比例为 8:1. 精确的分压依赖于高精度的电阻 (1%), 同时 698K 与 1.5 兆的电阻叶有效的限制了浪涌电流 , 很好的保护了 IC. 需要注意的 ,cell3 和 cell4 的测量最大电压 20v,cell2,cell1 测量最大电压为 10v, 但是这并不是 2060ICpin 的最大耐压 .bq2060 在电压检测精度方面不会很高 , 尤其是对于 cell3 和 cell4 电压的检测 . 这个主要源于分压电阻的精度和电压的检测方式 .VCELL4=Vn4-Vn3 VCELL3=Vn3-Vn2 VCELL2=Vn2-Vn1 VCELL1=Vn1-Vsr 我们可以发现 , 当测量 vcell4 的时候 , 因为分压电阻的精度而带来的误差将会达到最大化 .bq2060 检测电流方面 , 通过 SR1 SR2 这 2 个 PIN 来检测 sense resistor 两端的电压 . 与 2040 最大的区别就是将这 2 个 pin 独立了出来 , 同时在外围电路增加了 RC 滤波电路 . 在电流检测精度方面 , 校准后 , 误差很小 , 基本上在 5-10 个 mA 以内 . 检测电流部分 , 需要注意采样电阻的选择 , 一般应该选择 10-20mohm. 阻值太大 , 检测分辨率会增加 , 但是自身功耗会增加 , 阻值太小则检测电流的精度会下降 . 另外注意对此电阻的温漂特性的关注 , 当然越小越好 . 在 PCB layout 方面 , 也非常重要 ,条件允许尽可能 走线 2 条电流检测线 , 尽量平行 , 等长距离 , 最好过孔 的数目都保持一致 .选择好的电池管理和合理布线布局是成功设计一个好一点电源关键。 BQ2060 符合通讯协议 (SBS) 智能型电芯计量芯片 IC ，使用在便携式电池管理最合适，经典 TI 电池管理芯片。电源产品应用经久不衰。 更多不能错过精彩请点击链接下载看附件文档 ! ! ! ! ! !