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  • 日产与法国电力合作研发电动汽车智能充电方案

    日产与法国电力合作研发电动汽车智能充电方案

    据外媒报道,日产(Nissan)与法国电力公司(EDF Group)签署了一项合作协议,以加速电动移动出行方式的普及,特别是通过电动汽车智能充电以加速普及。此次合作协议适用于英国、法国、比利时和意大利。 双方合作协议的重点是将两家研发和掌握的技术结合起来,研发智能充电解决方案(车到电网,V2G)。智能充电是指以高效、低成本的方式优化电动汽车充放电的技术。 作为合作协议的一部分,日产主要负责销售兼容V2G技术的电动汽车,而法国电力主要负责提供V2G充电解决方案以及相关服务。 日产的智能移动出行愿景(Nissan's Intelligent Mobility vision)就是普及电动汽车,而V2G技术会给电网带来很大的益处,并为企业提供新的财务机遇。随着越来越多的驾驶员和企业开始转而使用纯电动汽车,去年在欧洲市场,日产的两款电动汽车聆风(Leaf)和e-NV200创下了销售记录。 而法国电力致力于为所有人提供清洁出行,特别是通过研发“智能充电”解决访问为客户带来切实的好处。此类一体化解决方案包括管理电池充放电,以及通过电池存储的电量,为电网提供电力的灵活服务。此类解决方案由法国电力旗下全资子公司Izivia(专门从事充电基础设施)和新成立的法国电力- NUVVE合资公司(Dreev)共同运营,后者专门从事V2G商业解决方案。 去年,英国能源公司EDF Energy曾与日产建立类似的合作伙伴关系,双方签署协议,同意在电动汽车、智能充电、二次电池使用、能源存储和可再生能源等领域展开合作。 什么是智能充电? 智能充电解决方案包括控制车辆充电时间和速度,以及允许车辆和充电器之间电力双向流动的技术。得益于V2G技术,电动汽车电池中累积的能量可以满足企业的能源需求,或者在需要时供电网使用。随着越来越多的电动汽车上路,V2G技术的好处越来越明显,可以帮助平衡能源需求。 日产聆风或e-NV200面包车等电动汽车的车主可以将汽车电池中的存储能量卖给电网,产生的额外收入可以抵消车辆的成本。V2G技术具备财务、环境和社会效益,成为了市场上备受期待的创新产品,不过至今尚未取得很大的进展。法国电力与日产的合作,或可创造出一种切实可行的解决方案,既造福企业,也惠及社会。

    时间:2020-05-23 关键词: 电动汽车 智能充电

  • 基于LoRa®的智能充电设备实现安全、便捷的电瓶车充电方案

    基于LoRa®的智能充电设备实现安全、便捷的电瓶车充电方案

    随着社会的发展,城市的交通拥堵问题日益凸显。为了出行方便,节能减排的电瓶车、电动自行车成为许多人的出行选择。不过,电瓶车虽具备经济、节能、便捷等优势,却也存在一个短板——续航里程不长。因此,多数电瓶车用户都有在公共场所进行快速充电的需求。 为了满足广大电瓶车用户的需求,很多公共场所,如居民小区、工业园、科技园区、校园、商场、写字楼等都在特定位置安装了充电桩。然而,这些传统的充电桩在安全、收费、人员管理等方面存在种种弊端,对用户和运营方都不是最理想的选择。寻找一种智能、安全、便捷的充电方案代替传统的充电桩成为当务之急。 为了解决传统充电方案中的诸多问题,博高信息推出了基于LoRa通信技术的智能充电解决方案,其网络架构图如图1所示。整个系统包括博高信息自主研发的“博高电管家”智能充电设备和博高电管家云平台、基于LoRaWAN协议的网关、II型采集器、核心网服务器程序和智能电表。 图1 博高信息智能充电解决方案网络架构图 该智能充电方案的核心是“博高电管家”智能充电设备(图2),该设备内置LoRa芯片,遵循LoRaWAN协议,配合基于LoRaWAN的网关和博高电管家云平台使用,可以实现充电计量、开关控制、扫码付费、远程监控等功能,进而可实现对电瓶车、电动自行车充电进行远程智能管控。目前,“博高电管家”已被广泛应用于社区、园区、写字楼、综合市场、商场、工厂、医院、学校等公共场所的非机动车停放场地。 图2 “博高电管家”智能充电设备 由于采用了LoRaWAN物联网技术,相比传统的充电插板和投币式充电桩,博高信息智能充电解决方案在充电设备、充电过程的管理和控制方面实现了极大的改善。该方案具有以下功能特点: 1)精准安全保护:充满自停,保护电池,延长电池使用寿命;内置电流监测电路,遇过载、短路、漏电等异常情况可自动断电;无人化管理,避免乱拉电线,可防止触电并消除火灾隐患; 2)支付方便,人性化设计:微信/支付宝直接充值充电,也可刷卡消费,无需自备硬币。设备提供语音操作提示和LED高亮显示,便于用户操作和查看。 3)远程监管,放心消费:用户可随时随地查询电瓶车充电状态,包括充电时长、充电进度、计费方式、费用金额、历史账单等,并可及时收到充电异常告警信息,降低用户对充电电量和资费的焦虑,改善充电体验。 4)多种计费模式:临充计费、包月计费、按电量计费、按功率计费,解决用户收费不平等的问题,同时提高运营方的整体充电收益。 5)用户利益保障:插头拔出插座后秒断电,有效防止窃电;可根据充电功率自动判断收费标准,收费公平合理;具备断电记忆功能,停电后再次上电可以自动启动断电前的充电状态,避免因误拔抽头导致用户充电费用被浪费的情况;充电设备因故掉线时,IC卡刷卡即可充电,不影响用户日常充电和骑行。 6)平台化管理:当运营方通过云平台监测到用户扫码或刷卡后,将通过“核心网服务器程序—基于LoRaWAN的网关—博高电管家”途径对设备开电,并实时监测充电过程。运营方还可通过各类使用数据报告、状态报告掌握整体充电过程和收入情况,并据此对收费策略和设备部署数量进行调整和优化,提升充电设备的使用频率和投资回报率。 7)小程序管理:运营方可通过手机小程序实现设备实时监管、通过一个账户管理所有停车场、自定义收费方案、查看用户数据以及在线控制站点设备等,从而极大提升运营方的车场管理水平和响应速度。 8)安装维修方便:设备采用分体式设计,安装运维简便,即装即用,免调试;任意安装,不受布线影响;网关覆盖范围内最多可连接几百台设备;可对设备状态进行独立监测,损坏后可单个更换。 除上述功能特点外,博高电管家云平台还同时支持智能停车和智能充电,为非机动车无人值守管理提供一站式解决方案,运营方可选配车场智能门禁系统、基于LoRaWAN的烟感等设备,提升非机动车车场的整体安全级别。同时,部署此智能充电方案相当于在基于LoRaWAN网关的覆盖范围内搭建了企业级LoRaWAN专网,后续可视情况接入其他LoRaWAN硬件设备,如温湿度传感器、红外传感器等,实现更多增值应用,一次部署,长期受益。 “通过采用Semtech的LoRa器件和LoRaWAN协议,‘博高电管家’智能充电方案具备了多方面的优势,例如,无需依赖运营商,易于建设和部署;网关覆盖范围广,可管理多个设备,等等。”博高信息物联网事业部总监蒋洪斌表示,“此外,还具备很好的扩展性,未来可以根据需要在网关覆盖范围内轻松地添加配电室智慧监控、新能源汽车有序充电、地下室水浸监测等增值应用。” “博高信息的智能充电方案不仅积极响应了公安部和国务院应急管理办公室发布的规范电动自行车充电火灾防范的相关政策,杜绝了相关场所的充电火灾隐患,同时积极响应了国家对智慧社区的推进政策,让物业有更加先进的物联网技术来管理车场。目前我们的智能充电产品已在四川省的大部分城市,以及江西、广西、贵州、云南、海南等地批量投入使用。” 博高信息业务拓展经理何兆宇补充道。 Semtech中国区销售副总裁黄旭东说:“博高信息是LoRa联盟(LoRa Alliance®)的正式成员,长期专注于低功耗广域网技术和LoRa应用的研发。很高兴看到他们推出基于LoRa的电瓶车智能充电方案,为社会大众带来安全、便捷的充电方式。” 博高信息的智能充电方案也是对国家新基建规划的积极响应。通过利用物联网技术改造电瓶车充电这一应用场景,该方案有效提升了用电安全,实现了用电用户、运营方和物业机构的三方共赢,同时也为将来扩展至新能源汽车有序充电方案奠定了基础;此外,在宏观方面,同时兼顾了供给侧和需求侧,实现了能源的合理利用和民生的有效改善。

    时间:2020-05-14 关键词: semtech lora 智能充电

  • Mate 10 EMUI 10更新:麒麟970喜获多屏协同、智能充电

    Mate 10 EMUI 10更新:麒麟970喜获多屏协同、智能充电

    华为花粉俱乐部今天发布通告,Mate 10系列、Mate RS保时捷设计已经开始推送最新版系统EMUI 10.0.0.170,新增多屏协同、畅连通话屏幕共享、智能充电模式等,推荐更新。 支持机型: - Mate 10全网通版ALP-AL00 - Mate 10移动定制版ALP-TL00 - Mate RS保时捷设计BLA-AL00 - Mate 10 Pro全网通版BLA-AL00 - Mate 10 Pro移动定制版BLA-TL00 新系统升级日志: 1、新增多屏协同 与华为PC建立连接后,可双向拖拽互传文件,键盘化身手机助手,编辑更高效(需设备支持)。 2、新增畅连屏幕共享 畅连视频通话中支持分享屏幕,不仅可以共享屏幕信息,还可以在屏幕上自由涂鸦,一边聊天一边分享信息,如同面对面沟通互动。 3、新增智能充电模式 通过内置AI智能学习手机充电习惯,避免手机长时间处于满电充电状态,有效减缓电池老化。该功能默认开启。 4、安全 合并安卓2020年4月安全补丁,增强手机系统安全 需要注意的是,要想更新170版本,必须确保手机首先升级到162版本,同时新版正在分批次推送,如果没有到更新提醒,可以通过系统自带的服务APP申请升级尝鲜。

    时间:2020-05-11 关键词: 10 mate emui 麒麟970 智能充电 多屏协同

  • 中国自主研发智能充电系统技术发布 达国际领先水平

    中国自主研发智能充电系统技术发布 达国际领先水平

    25日,在青岛举行的CMS主动柔性智能充电系统新品发布会上,由500余位专家教授、政府领导、整车企业、电池及零部件企业、充电和服务运营商等共同见证,CMS主动柔性智能充电技术鉴定获得通过。这一技术使得电池充电安全性提高100倍以上,电池使用寿命延长30%左右。 据了解,该系统采用智能监控技术和高频开关电源技术,在智能监控模块中加入柔性充电策略和主动防护策略,通过监测区域内电网负荷、待充电车辆数量、电池荷电状态以及用户充电的时间需求,基于多维度数据分析和多模块均流的智能切换控制,同时接受用户的调度需求,以优化的柔性电流输出对电池进行充电。 作为该系统研发公司青岛特锐德电气股份有限公司董事长于德翔在接受记者采访时表示,CMS主动柔性智能充电系统可以将电池充电的安全性提高100倍以上,电池使用寿命延长30%左右,这是对汽车充电技术的又一次颠覆性的创新。 “该产品综合技术性能达到国际先进水平,其中充电过程中的主动防护、柔性充电功能达到国际领先水平,同意通过产品技术鉴定,可以推广应用。”担任此次技术鉴定委员会主任的刘永东与17名行业专家一起对该系统进行测试和鉴定后,在发布会现场宣读了CMS主动柔性智能充电系统的鉴定结论。 据行业专家评估,该技术将对充电行业以及新能源汽车的推广产生重要影响。

    时间:2015-10-26 关键词: 中国 智能充电 国际领先

  • 智能充电系统电路模块设计图

    智能充电系统电路模块设计图

    电路采用了AC /DC-DC /DC 的设计结构, 首先是220V 的交流市电经EMI滤波、PFC校正电路变为380V 的直流, 然后经DC /DC 半桥变换及相应的控制电路, 保证输出电流电压满足充电电池的需求。其中APFC 控制电路主要由MOSFET 管、Boost升压电感、控制芯片ICE2PCS01以及直流滤波电容组成。DC /DC变换采用半桥式拓扑, 主要由高频变压器、MOSFET 管以及LC 滤波电路组成。控制部分通过对蓄电池端电压、电流信号的采集反馈, 由SG3525产生双路PWM 波控制半桥拓扑中MOSFET管的通断时间来控制充电电流和电压, 其控制部分还包括对电流、电压、温度的采集监测以及实时显示。 APFC电路设计 本设计选择工作于连续调制模式下的平均电流型升压式APFC 电路来实现较为合适。具体的电路设计如图1所示, 控制芯片选用ICE2PCS01.由ICE2PCS01构成的有源功率因数校正电路。 图1 有源功率因数校正电路 半桥式逆变部分设计 DC /DC变换是该充电电源的关键部分, 同时也是难点所在。整机性能的好坏、质量优劣、成本高低在很大程度上取决于该逆变桥路。该部分如图2所示, 主要包括变换器拓扑结构的选择、功率管选择、变压器设计、吸收回路设计及滤波回路设计等。 图2半桥变换电路 车载智能充电系统用了电压回路和电流回路的双闭环控制, 可以提供恒流充电、恒压充电、慢脉冲快速充电以及它们之间的自动转换等功能, 能够实现铅酸蓄电池快速无损伤充电的需求。充电电源作为车载变流器, 采用功率因数校正以及隔离变压调制的方式, 具有体积小、重量轻、可靠性高、整机变换效率高、对供电电网干扰小等特点。同时整个系统还增加了多种保护电路和改善电源动态特性的措施, 安全性符合车用设备的通用规范。

    时间:2015-06-19 关键词: 智能充电 电路模块 电源充电电路

  • 不要质疑!6分钟,给你的iPhone 6充满电

     前言 你的移动电源需要多久?5个小时?6个小时还是7个小时? 概述     当大家都在关注手机快充技术时,还有人在关注移动电源快充问题。现在Lyte Systems公司推出一款LUMOPACK移动电源,只需要30分钟就可以充满。 功能&特性     30分钟就充满,不要怀疑它的容量,6000mah可以给iPhone6充满3次,还有余。     充6分钟能给iPhone 6充满电;充3分钟能给Galaxy S6充满电。你吃个早饭,移动电源就充满电了,是不是很快哇。     LUMOPACK移动电源采用Nivo’s MOF技术,包裹住电池,防止像氧气的气体进入移动电源内部,从而大大减少移动电源自燃、爆炸的分险。LUMOPACK移动电源的安全性能也是杠杠的。     此外,LUMOPACK移动电源在续航使用周期上都要比一般移动电源要长得多。

    时间:2015-06-05 关键词: iPhone 智能充电

  • 电动汽车铅酸蓄电池智能充电及其策略

    摘要 为提高电动汽车铅酸蓄电池寿命和续航能力,实现蓄电池高效、快速充电,设计了一种智能充电系统。硬件采用DC/DC正激变换电路实现功率的转换,同时以单片利为智能控制核心,并利用DS18B20采集电池温度。软件上根据蓄电池快速充电原理,提出一种分阶段定电流和正负脉冲相结合的新型充电控制策略。利用模块化设计方法,完成各功能模块设计,以及利用数字PI算法实现分阶段电流恒定。实验证明,采用新型控制策略的智能充电系统对蓄电池进行充电,减少了充电时间,提高了充电效率。 关键词 智能充电;正激变换;控制策略;模块设计     随着石油能源不断消耗,电动汽车以其节能环保特性被世界各国研究和推广。然而动力电池一直是制约电动汽车发展的最大瓶颈。阀控免维护铅酸蓄电池(VRLA)凭借其制造成本低、容量大、电压稳定等优点成为电动汽车的主要动力设备。但若蓄电池使用不当,其寿命会大大缩短。经研究发现,充电过程对电池寿命影响最大,放电过程影响相对较小。因此充电系统,对蓄电池的寿命起决定性影响。     传统的充电方法是通过加大充电电流,达到快速充电的目的。但大电流充电必然会导致蓄电池过流、过温、极板极化等现象,严重影响蓄电池寿命。若以小电流慢充,虽然对蓄电池寿命影响较小,但充电时间会相对延长。为解决充电时间与电池寿命的矛盾问题,通过对蓄电池充电过程内部化学特性的了解,提出一种新的充电控制策略,实现蓄电池高效、快速、无损害充电。 1 充电控制策略 1.1 快速充电技术的理论基础     20世纪60年代,美国科学家马斯以最低析气率为前提,提出蓄电池能够接受的最大充电电流和可以接受的充电电流曲线,其方程为         式中,i为任意时刻t时的蓄电池可接受充电电流;I0为最大可接受充电电流;a为衰减率常数,也称为充电可接受比。     1972年,马斯又在第二届电动汽车大会上提出了著名的马斯三定律,奠定了快速充电的基础。     第一定律:一个蓄电池以任何给定电流放电,它的充电接受率a和放电容量C的平方根成反比,即         式中,K为放电电流常数;C为蓄电池放电的容量。     第二定律:对于任何给定的放电深度,一个蓄电池的充电接受率a和放电电流Id的对数成线性关系。即     a=K2lgkId     (3)     式中,K2为放电量常数,视放电深度而定;k为放电常数。     第三定律:一个蓄电池经几种放电率放电,其充电接受电流是各个放电率下接受电流之和。即     It=I1+I2+I3+… (4)     式中,I1,I2,I3,…为各放电率下的充电电流。     马斯三定律表明,在充电过程中,当充电电流接近蓄电池可接受充电电流曲线时,适时的停止充电,并在停止过程中加入放电脉冲,可以消除极化现象,提高蓄电池的充电接受能力,从而大幅提高充电速度,对蓄电池的容量和寿命不造成影响。 1.2 充电控制策略     根据马斯三定律的理论基础,实验以12 V/12 AH铅酸蓄电池为对象,设计的充电控制策略,将充电过程分为三个阶段:大电流恒流、正负脉冲快速充电、恒压补足充电,如图1所示。该蓄电池额定电压为12 V,充满电时端电压约为14.7 V,放完电时端电压约为10.8 V,充放电过程中电池温度若达到45℃,蓄电池极化现象严重、极板活性物质开始脱落。     充电过程三个阶段具体控制策略如下:     (1)大电流恒流阶段。充电初期,当电池端压小于12 V时,表示电池电量较低,可以采用大电流进行恒流充电,使蓄电池在较短的时间内尽量充入较多的电量。当蓄电池的端电压上升到14.7 V时,水开始分解,产生极化和析气现象,此时停止充电。一段时间后,转入下一阶段。     (2)正负脉冲快速充电阶段。在脉冲的停歇阶段,随着充电电流的消失,极化现象部分消失。接着再放电,使蓄电池反向通过较大电流,可以消除析气现象产生的气体,并进一步消除极化现象,使蓄电池接受电量的速度加快。将此阶段再细分为三级,使充电电流接近蓄电池可接受充电电流,从而在快速充电的同时,不会对蓄电池造成损坏。     (3)恒压补足充电阶段。经过前两个阶段以后,并不能保证蓄电池电量已充满。此时,还应进行恒压补足充电。此阶段充电电流逐渐减小,当检测到电流下降到某一阈值时,停止充电。此时也标志着充电过程完全结束。 2 硬件电路设计 2.1 系统结构     系统结构如图2所示,主要由功率变换电路和智能控制电路组成。功率变换的作用是向蓄电池提供所需的电压、电流;智能控制电路的作用是检测蓄电池的电流、电压、温度等参数,通过数字PI闭环调节,按照提出的充电控制策略,来实现蓄电池智能充电。 2.2 功率变换电路     由于系统电路功率约在150W,故采用成本较低的单端正激DC/DC变换电路,如图3所示。首先将220V,50Hz工频交流市电连接EMI滤波器,经过整流滤波,接入DC/DC单端正激变换电路,再通过LC滤波后得到直流电源。调节单片机的PWM占空比,来控制N-MOS管Q3的导通关断,进而得到所需的直流电压和电流。同时利用两个N-MOS管Q1和Q2的间歇导通和关断来控制充电和放电脉冲的幅值和时间。Q1导通Q2关断时,实现正脉冲充电;Q2导通Q1关断时,实现负脉冲放电。 2.3 智能控制电路及辅助电源     智能控制电路由STC12C5A60S2单片机、外围电路及检测回路组成智能控制电路。检测电路将采集的当前蓄电池电流、电压及温度送入单片机A/D口,并与系统的设定值进行比较,采用数字PI调节PWM占空比,实现充电过程中的恒流、恒压。并通过控制Q1,Q2两个N-MOS管的导通和关断,来实现正负脉冲快速充电。液晶显示当前的充电状态及电压、电流、温度值。如果超过设定的阈值,报警电路开始工作并停止充电,以实施保护。     为防止高频功率电路对数字控制电路的干扰,系统利用高速光耦将两个电路隔离。因此,智能控制电路必须单独供电,辅助电源模块如图4所示。利用小功率交流变压器将交流市电降压到12 VAC,整流滤波后利用L7805实现+5 VDC稳压输出。 3 系统软件设计     系统软件的主要功能:通过对蓄电池电压,电流的检测使其进入相应的充电阶段,在相应的阶段内,利用数字PI控制算法不断调节单片机的PWM输出占空比,以实现所要求的恒定电流或电压值。同时检测各阶段蓄电池的温度值,若超过45℃,则报警并停止充电,此时启动散热风扇,给蓄电池降温,直到温度恢复到20℃以内。具体控制流程,如图5所示。 4 结束语     系统采用单片机数字PI控制技术与高效、低损耗的DC/DC变换电路相结合。由于单片机运算速度的限制,不可能实现精确的电压和电流输出,但对于蓄电池来说适当的电压和电流的纹波,反而有利于消除充电过程中的极化现象,更有利于充电的进行。与传统恒压恒流充电器充电相比,开发的智能充电器具有以下优点:充电速度显著提高,充电安全,电池升温低,减少了对蓄电池容量和寿命的影响;同时利用价格低廉的单片机来代替昂贵的电源管理IC,实现电源智能化管理,使其具有很强的市场竞争力。     文中完成对12 V/12 Ah蓄电池进行充电控制及其控制策略的开发、研究,该系统及其控制策略对电动车动力蓄电池充电系统的开发、应用,具有实际借鉴意义。

    时间:2012-12-11 关键词: 策略 电动汽车 铅酸蓄电池 智能充电

  • 锂电池智能充电管理与电路保护设计

    经常关注笔记本市场的网友,一定对2006发生的索尼电池召回事件印象深刻。作为全球第二大笔记本电池生产厂商,索尼在06年短短4个月的时间里,对电池的召回数量就接近1000万。而在全球笔记本搭配的锂电池中,索尼生产的电池市场占有率高达25%,因此此次事件的负面影响很大。在随后的几年中多家知名电脑公司规模巨大的召回行动,更加重了消费者对锂电池安全性的担忧和思考。 随着便携式设备不断小型化、轻量化和高性能化的日益提高,作为其电源的二次电池市场正迅速拓宽,而锂离子电池的众多优点使其成为了二次电池的主流产品。据统计,锂离子电池的全球需求已达13亿只,并随着应用领域的不断扩展,这一数据在逐年递增。正因如此,随着锂离子电池在各个行业用量的迅速激增,电池的安全性能也日益突出,不仅要求锂离子电池具有优异的充、放电性能,还要求具有更高的安全性能。 那锂电池到底为什么发生起火甚至爆炸呢,有什么措施可以避免和杜绝吗?电子元件技术网精心搜集和整理社区内锂电池技术文章,此次本月谈聚焦锂电池智能充放电管理和电路保护设计,涉及锂电池材料结构、锂电池工作原理、锂电池智能充放电管理、锂电池保护电路设计等多个方面,解析锂电池制造工艺、散热设计、低功耗设计技巧对产品安全性的影响,结合锂电池在电动车保护电路设计案例,帮助工程师解决设计中的难点和挑战。 如笔记本电池爆炸,不仅同其中所用的锂电池电芯的生产工艺有关,也同电池内封装的电池保护板、笔记本电脑的充放电管理电路以及笔记本的散热设计有关。笔记本电脑不合理的散热设计和充放电管理,将使电池电芯过热,从而大大增加了电芯的活性,同时增加了爆炸、燃烧的几率。 锂电池材料构成及性能探析 首先我们来了解一下锂电池的材料构成,锂离子电池的性能主要取决于所用电池内部材料的结构和性能。这些电池内部材料包括负极材料、电解质、隔膜和正极材料等。其中正、负极材料的选择和质量直接决定锂离子电池的性能与价格。因此廉价、高性能的正、负极材料的研究一直是锂离子电池行业发展的重点。 负极材料一般选用碳材料,目前的发展比较成熟。而正极材料的开发已经成为制约锂离子电池性能进一步提高、价格进一步降低的重要因素。在目前的商业化生产的锂离子电池中,正极材料的成本大约占整个电池成本的40%左右,正极材料价格的降低直接决定着锂离子电池价格的降低。对锂离子动力电池尤其如此。比如一块手机用的小型锂离子电池大约只需要5克左右的正极材料,而驱动一辆公共汽车用的锂离子动力电池可能需要高达500千克的正极材料。 尽管从理论上能够用作锂离子电池正极材料种类很多,常见的正极材料主要成分为 LiCoO2,充电时,加在电池两极的电势迫使正极的化合物释出锂离子,嵌入负极分子排列呈片层结构的碳中。放电时,锂离子则从片层结构的碳中析出,重新和正极的化合物结合。锂离子的移动产生了电流。这就是锂电池工作的原理。 锂电池充放电管理设计 锂电池充电时,加在电池两极的电势迫使正极的化合物释出锂离子,嵌入负极分子排列呈片层结构的碳中。放电时,锂离子则从片层结构的碳中析出,重新和正极的化合物结合。锂离子的移动产生了电流。原理虽然很简单,然而在实际的工业生产中,需要考虑的实际问题要多得多:正极的材料需要添加剂来保持多次充放的活性,负极的材料需要在分子结构级去设计以容纳更多的锂离子;填充在正负极之间的电解液,除了保持稳定,还需要具有良好导电性,减小电池内阻。 虽然锂离子电池有以上所说的种种优点,但它对保护电路的要求比较高, 在使用过程中应严格避免出现过充电、过放电现象,放电电流也不宜过大,一般而言,放电速率不应大于0.2C。锂电池的充电过程如图所示。在一个充电周期内, 锂离子电池在充电开始之前需要检测电池的电压和温度, 判断是否可充。如果电池电压或温度超出制造商允许的范围, 则禁止充电。允许充电的电压范围是:每节电池2.5V~4.2V。 在电池处于深放电的情况下,必须要求充电器具有预充过程,使电池满足快速充电的条件;然后,根据电池厂商推荐的快速充电速度,一般为1C,充电器对电池进行恒流充电,电池电压缓慢上升;一旦电池电压达到所设定的终止电压(一般为4.1V或4.2V),恒流充电终止,充电电流快速衰减,充电进入满充过程;在满充过程中,充电电流逐渐衰减,直到充电速率降低到C/10以下或满充时间超时时,转入顶端截止充电; 顶端截止充电时,充电器以极小的充电电流为电池补充能量。顶端截止充电一段时间后,关闭充电。 锂电池保护电路设计 由于锂离子电池的化学特性,在正常使用过程中,其内部进行电能与化学能相互转化的化学正反应,但在某些条件下,如对其过充电、过放电和过电流将会导致电池内部发生化学副反应,该副反应加剧后,会严重影响电池的性能与使用寿命,并可能产生大量气体,使电池内部压力迅速增大后爆炸而导致安全问题,因此所有的锂离子电池都需要一个保护电路,用于对电池的充、放电状态进行有效监测,并在某些条件下关断充、放电回路以防止对电池发生损害。 锂离子电池保护电路包括过度充电保护、过电流/短路保护和过放电保护,要求过充电保护高精密度、保护IC功耗低、高耐压以及零伏可充电等特性。下面的文章将详细介绍了这三种保护电路的原理、新功能和特性要求,对工程师设计和研发保护电路有参考价值。 锂电池保护电路设计案例分享 以锂电池为供电电源的电路设计中, 要求将越来越复杂的混合信号系统集成到一个小面积芯片上, 这必然给数字、模拟电路提出了低压、低功耗问题。在功耗和功能的制约中, 如何取得最佳的设计方案也是当前功耗管理技术( PowerManagement, PM ) 的一个研究热点。另一方面, 锂电池的应用也极大地推动了相应电池管理、电池保护电路的设计开发。锂电池应用时必须要有复杂的控制电路, 来有效防止电池的过充电、过放电和过电流状态。 从电动自行车能源转变趋势论述了采用超低功耗、高性能MSP430F20X3设计电动自行车的锂电池充、放电保护电路的方案。该方案从系统架构、充放电电路、检测及保护电路设计的每一个细节论述设计的全过程,为电动自行车电源的设计者提供了比较全面的参考。

    时间:2012-08-14 关键词: 锂电池 电路保护 智能充电

  • 智能充电照明控制系统设计

     当前能源短缺成为制约社会经济发展的重要因素,如何实现能源高效利用是我们面临的重要问题。LED 作为一种新型的绿色光源产品,有着节能、环保、寿命长、体积小等特点,在实际生活中的利用也越来越广泛。而现在太阳能电池板充电技术已经得到了很大的发展,在公路两旁的路灯很多就是利用太阳能进行充电。现有的充电和照明技术都是根据预先的设置进行工作,不能根据环境的改变而实现自动调节,因此在能源利用率方面还可以进一步提高。   原有的充电技术中,太阳能电池板的角度位置是固定的,所以在一天中面对太阳光照的角度也不同。这样使太阳能充电无法达到最大效率。如果设计系统能够根据一天当中太阳位置的变化而调整角度,使充电电池板始终正对太阳,获得最大光照,这样就可以很大程度的提高充电效率。在夜间照明时可以根据环境的光照来调节LED 的亮度,同样也可以节省能量。   该系统所利用的MSP430F169 单片机是美国德州仪器(TexasInstruments)公司生产的16 位超低功耗的混合信号处理器,它具有超低功耗、强大的处理能力、丰富的片上外围模块等优点,适合应用于一些低功耗产品。   1.系统总体设计   该智能充电照明控制系统主要由以下几个模块构成:光信号检测模块, MSP430 单片机模块,电机控制及驱动模块,太阳能电池板充电模块,LED 照明模块等。该系统在白天运行时光信号检测模块会检测不同方向的光照强度以寻找最大光照强度即太阳光照角度,经过单片机处理控制电机的旋转,使太阳能电池板能够正对光照,以最大效率进行充电。在傍晚或夜间,利用光敏电阻检测外界环境的亮度,并经过单片机控制流经LED 的电流大小, 使照明能够根据环境亮度实现自动调节。   2.系统各分立模块分析和说明   2.1 光信号检测模块   光信号检测模块主要是利用不同的光敏三极管作为传感器,检测外界不同角度的光照强度,并将光照强度这一非电量转化为电流并送至单片机的AD,进行进一步处理。受到光辐射时,光敏三极管内部形成光电流由基极进入发射极,从而在集电极回路中得到一个放大了的信号电流。与光敏二极管相比,具有很大的光电流放大作用,因而具有较高的灵敏度。   2.2 MSP430 单片机模块设计方案   系统单片机模块采用MSP430F169 最小系统板,充电方式工作时利用AD 采样模块采集光信号检测模块的输出电压值,根据分析采集到的电压变化来产生控制信号控制步进电机的转动,实现太阳光照的跟踪和定位。照明方式工作时,单片机可以利用AD 采集光敏电阻的电压值,经过数据处理产生控制信息控制照明LED 的亮度,以实现亮度自动调节功能。   2.3 电机控制及驱动模块   该模块主要是利用单片机产生的控制信息工作,使电池板旋转一定的角度达到正对太阳光照的目的。电机驱动电路采用电机驱动芯片L298N 实现。L298N 是SGS 公司生产的恒压恒流桥式2A 驱动芯片,内部包含4 通道逻辑驱动电路, 可以直接通过电源来调节输出电压,也可以直接用单片机的IO 口提供信号,电路简单,使用方便。   2.4 LED 照明模块   由于LED 为电流驱动,故该模块设计时应包括电流源模块。该模块在夜间照明时能够根据光敏电阻检测的环境亮度值转化为电压的变化,并经过单片机模块的数据处理来控制流经LED 的电流大小,实现自动调整LED 亮度的功能。   该模块的输入量为单片机DA 的输出电压。输入信号经过运放和NPN后,NPN 的C 极电流为恒流源。因此可以驱动LED 实现LED 照明。   3.系统软件设计与分析   系统软件设计主要是通过程序设计使单片机能够实现数据分析与控制电路工作。MSP430F169 单片机内置有12 位8 外部信道连续逼近式模拟数字转换(AD)模块和12 位数字模拟转换(DA)电压输出模块。在系统工作时,单片机AD 采集光敏三极管的检测电压值,经过单片机处理,DA 转换器将数字信号转换为模拟信号加至电机驱动模块,驱动电机进行旋转,以正对太阳光照,进行最大效率充电。此外,照明工作时,光采集模块将光信号强度变化转换为电压的变化,将此电压输入至MSP430 单片机的AD 模块,实现数据的采集。数据经过单片机处理通过DA 模块将数字信号转换为模拟信号加至LED 照明模块。该方式可以实现自动根据外界光强变化来改变LED 的亮度。   4.设计可行性分析   该系统包括智能充电和LED 照明两部分。充电时系统可以根据检测分析得到太阳光的角度,并控制电机旋转,使太阳能电池板以最大面积正对太阳光,能够充分利用太阳光进行充电。智能LED 照明部分则利用光敏电阻检测外界环境的亮度,然后经过单片机分析产生控制电流控制LED 的亮度。这两部分结合可以实现充电效率的最大化和根据环境亮度自动调节照明亮度的功能, 能够充分的节约能源,对当今低碳生活和能源节约有着十分重要的作用。此外,该系统设计简单,成本较低,易于操作,可行性较大。   5.结语   该系统的设计充分考虑了当前能源节约的社会主题, 结合已有的技术和原理,对充电照明系统做了改进。随着科学技术的发展,能源的高效利用技术会更加成熟,社会在能源节约方面也会进一步加强。

    时间:2011-08-29 关键词: 系统设计 照明控制 智能充电

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