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快充安全精确 做好电池管理IC

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文章出处:2127金沙赌乐场责任编辑:admin人气:-发表时间:2015-06-30 14:10
       电池管理IC是对电子设备的电池进行状态监测、充电管理和安全保护管理的芯片,它可以为用户提供准确的电池剩余容量预测、剩余使用时间预测、手机低电量运行告警、手机低功耗运行策略控制、充电电流电压控制及电池的使用安全保障等功能。电池管理IC性能的好坏,对电子设备用户的使用体验及使用安全有极大的影响。
 
  电池管理IC应用市场广阔,远不止智能手机应用,在笔记本电脑、移动充电宝、平板电脑、智能穿戴设备、无绳电动工具、移动POS机、无人机等产品中都有应用。其中智能手机、平板电脑、笔记本电脑、移动充电宝市场规模都大于1亿台/年,手机市场更是超过10亿台/年,穿戴设备、无绳电动工具、无人机等市场也在快速成长,为电池管理IC行业发展带来巨大的发展契机。保守估计,2015年包括各种电池管理IC在内的市场体量将超过50亿颗,而且还在快速增长。
 
  充1小时用1周不是梦
 
  未来2~3年内,充电一个小时使用一周的手机或平板电脑有可能出现。
 
  快充是近来热议的话题,从OPPO推出VOOC闪充方案后,各家的快充方案不断出现。目前高通、MTK、Intel阵营都在主导自有标准的快充方案。同时针对快充需求,电池厂商也在发力,锂电池工艺和配方都在不断演进。从以前行业标准容受0.3C充电,发展到现在已经出现了能够容受1C甚至1.5C充电的高能量密度电芯。半小时把3000mAh的电池充到75%的产品已经面世,1小时充满100%电量的手机电池产品也有发布。
 
  对于快充解决方案来说,首要的需求是安全,其次是维护电池健康状态和使用寿命,最后是效率,也就是充电管理部分电路的发热要低。所以,只是把充电管理IC换成了一个大电流的选型,其实远远不够。一个完善的快充解决方案是一个系统工程,需要集合AP、电池保护板、电量计、充电管理等多方面的技术诀窍才能形成安全、长寿命、高效率、低发热的快充解决方案。
 
  决定未来快充技术发展的决定性因素有两个:一是标准之争。显而易见,QC2.0、Pump Express+和USB Type-C之间一定会有一翻博弈,其结果将影响未来技术的发展方向。但无论如何,利用高压充电增大充电传输功率已经是行业共识,无论哪个标准都将引入高压充电概念。二是锂电池材料技术发展的瓶颈。在保障能量密度的情况下,提高锂电池对于快速充电的容受能力是技术发展的关键。由于锂电池材料行业现在新技术层出不穷,包括硅负极、固态负极等技术都在快速发展,可以说,在未来2~3年内,充电一个小时,使用一周的手机或平板电脑都有可能出现。
对电池进行“柔性”充电控制
 
  对电池进行“柔性”充电控制,延长电池使用寿命,已经形成了行业共识。
 
  众所周知,锂电池尤其是高能量密度比的锂电池是危险品,在电池过充、过放、短路等异常情况下都将形成电池胀气、鼓包、泄漏等问题,严重时会引发燃烧、爆炸事故。保障锂电池使用安全有两个核心因素:一是电芯安全性,二是电池包保护电路功能。电芯安全是广大电芯厂商的持续努力方向,涉及电池材料配方和加工工艺等诸多问题,在这里不再赘述。但电芯的安全性是电池安全性的基础,如果电芯本身安全性有问题,则使用再安全的保护线路都将是舍本逐末。保护电路也是业内关注的焦点。作为锂电池保护电路的核心,电池保护IC的保护功能必须齐备。以赛微微电子的CW1055/1043多串电池保护IC为例,它能够完成过充保护、过放保护、放电过流保护(两级)、异常充电保护、短路保护、温度保护等六大保护功能,完整覆盖了锂电池的各种异常使用情况,保障了锂电池的使用安全。
 
  另外,在快充时代,传统的锂电池保护方案将与大功率充电功能间发生严重矛盾。而锂电池在大倍率充电的情况下,也更容易出现高温、过充等异常使用情况。忽略电池的运行情况,一味对锂电池进行大倍率充电,将严重影响锂电池的使用寿命,甚至引发危险。所以,通过电量计IC和电池保护IC对电池使用情况进行严密监控,根据电池剩余容量、温度、端电压、内阻等信息对充电管理IC行为进行控制,对电池进行“柔性”充电控制,维护电池健康状态,延长电池使用寿命,降低电池使用安全风险,已经形成了行业共识。赛微即将推出的CW1016电池保护IC,能够保障在电池使用安全的情况下,支持大电流快速充电,解决现有快速充电技术在电池包PCM保护板内部的瓶颈问题。
 
  电量计并非只要精度高就好
 
  真正的电量计IC设计导入的过程,是一场设计服务。
 
  高精度电量计IC对电池剩余电量的预测精度能够达到1%~3%,目前赛微、德州仪器等电量计厂商提供的产品基本都能够达到。那么,是否高精度的电量预测就能够保障好的用户使用体验呢?答案与大家的既有认知不太相符。用户对于电量预测精度固然在意,但是引起用户投诉电量显示不准问题的,往往是电量计上报电量的“异常行为”。例如:没有插充电器时电池电量跳变回升、小电流切换大电流放电时电量显示突然跳变下降、显示还有几个百分比剩余容量时突然跳电关机、充电时一直充不满等各种问题才是诱发用户投诉的杀手。而避免这些问题的出现,需要电量计IC与电池以及系统进行完美匹配才能完成。所以我们常说,电量计IC并不是一个标准的ASIC器件,只是将电量计IC SMT到客户的PCBA上并不能保障性能和用户体验。而真正的电量计IC设计导入的过程,是一场设计服务,需要有经验的工程师将电量计IC的参数与充电管理IC参数、系统截至放电点设定值、电池特征、用户使用环境等信息进行整合匹配,才能保障电量计功能的全面发挥,给客户带来真正无投诉的电池管理用户体验。
 
  

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