Когда читать напряжение батареи и ток батареи во время зарядки

Я использую микроконтроллер для управления понижающим преобразователем для зарядки литий-ионного аккумулятора (микроконтроллер обеспечивает ШИМ для понижающего преобразователя). Во время зарядки необходимо постоянно контролировать ток и напряжение батареи, чтобы контролировать процесс зарядки. Я использовал внешние АЦП для контроля зарядного напряжения и тока.

Чтобы узнать, как заряжать литий-ионные аккумуляторы, я просмотрел пару документов. В этих документах указано, когда измерять напряжение аккумулятора и зарядный ток во время зарядки. Проблема в том, что я прочитал два разных метода в двух разных документах, и я не уверен, какой из них правильный, а какой следовать.

1) В этом документе MicroChip говорится об измерении как напряжения, так и тока во время рабочего цикла ШИМ во время ВЫКЛ (когда ШИМ низкий)

Это можно увидеть (стр. 6 «Определение напряжения» и стр. 7 «Определение тока»).

2) Однако в этом документе NEC разработано зарядное устройство, которое измеряет зарядное напряжение во время рабочего цикла ШИМ во время ВЫКЛ и измеряет зарядный ток во время рабочего цикла ШИМ во время ВКЛ.

Это можно увидеть (стр. 23, 6.3 Монитор батареи, а также рис. 6-6: Монитор батареи) и (стр. 37, где указан код, внутри функции " void do_adc_conversions (void) { " он указывает " // измерение тока батареи если выход зарядного устройства включен... // ...иначе измерить напряжение батареи ").

Так может ли кто-нибудь сказать мне, что это правильный путь?

Ваши полезные предложения и комментарии будут оценены.

Спасибо!

Вы не можете измерить ток, когда ШИМ выключен, потому что тогда .. нет тока!
Не существует единственно правильного метода, а все остальные — плохие, каждый изобретатель будет утверждать, что его метод лучший. Возможно, просто измерение напряжения батареи не является хорошей информацией. Чтобы определить напряжение, достаточно короткого разрядного импульса и измерения.
Даташит явно содержит ошибку копипасты, потому что написан каким-то стажером.
@PlasmaHH, как будто инженер не будет делать ошибки копипасты (так в оригинале) ...
Это распространенная ошибка в спагетти-коде

Ответы (2)

Возможно, вы запутались, так как PWM обеих систем предназначены для разных функций. ШИМ документа Microchip управляет транзистором понижающего преобразователя. В документе NEC есть 2 PWM, один из которых управляет транзистором понижающего преобразователя, а другой управляет транзистором управления зарядом. Последний используется для принятия решения об измерении напряжения и тока.

Таким образом, в случае с документом NEC, как упоминает pjc50, ток не течет, когда ШИМ выключен (для транзистора управления зарядом), поэтому вы не можете измерить ток там. Он имеет некоторые преимущества измерения напряжения батареи, когда ток зарядки (или разрядки) не применяется, поскольку вы ближе к реальному напряжению холостого хода батареи. Только ближе из-за эффекта релаксации батарей, который находится на временной шкале от секунд до минут, что намного медленнее, чем ваши типичные сигналы ШИМ.

Почему именно это приведет к ошибочной работе, если вы будете измерять напряжение и ток во время включения PIC PWM, для меня не совсем очевидно. Единственная подсказка, которую я смог найти, заключалась в том, что ШИМ отключается и настраивается после измерений, что следует делать, когда ШИМ низкий (иначе вы получите странные импульсы ШИМ).

Поскольку решение PIC включает в себя понижающий преобразователь, но не использует транзисторы управления зарядом, ток всегда будет течь к батарее независимо от состояния ШИМ, поэтому у вас не будет преимущества от приближения к разомкнутой цепи. Напряжение.

Как правило, вы хотите, чтобы ваши измерения были как можно ближе к напряжению разомкнутой цепи, если вы делаете индикацию состояния заряда на основе напряжения. Таким образом, в идеале вы хотите измерить напряжение, если ток не поступает в батарею или не выходит из нее, и вы ждете несколько минут, чтобы батарея успокоилась (эффект релаксации), ожидание обычно опускается. Ток внесет ошибку из-за внутреннего сопротивления, поэтому измеряемое напряжение будет слишком высоким во время зарядки, и вы оцените состояние заряда как слишком высокое.

Чтобы быть в безопасности, вы все равно переключаетесь с режима постоянного тока на режим постоянного напряжения, когда измеренное напряжение достигает 4,2 В, в первую очередь потому, что вы не контролируете внутреннее сопротивление батареи в то же время для расчета внутреннего напряжения элемента. . (И я думаю, что этот подход к быстрой зарядке был недавно запатентован по какой-то причине)

Основной причиной измерения напряжения при отключенном зарядном токе является устранение ошибок, вызванных сопротивлением проводки и разъема. Это особенно важно при зарядке никель-кадмиевых или никель-металлгидридных аккумуляторов, которые требуют точного измерения изменения напряжения для определения пиковых значений. Сопротивление разъема может изменяться случайным образом из-за недостаточного контактного давления, окисления, перемещения батареи в держателе и т. д.

Кроме того, зарядное устройство Microchip измеряет напряжение батареи относительно земли, поэтому резистор датчика тока (который находится между минусом батареи и землей) также может вызвать ошибку. Схема NEC использует дифференциальный усилитель для измерения напряжения на аккумуляторе, поэтому у нее нет этой проблемы.

Зарядное устройство Microchip может считывать ток во время отключения ШИМ, чтобы уменьшить ошибки, вызванные токами контура заземления. Ток батареи не падает до нуля мгновенно во время выключения ШИМ, потому что на выходе понижающего преобразователя есть фильтрующий конденсатор емкостью 470 мкФ. Исходный код для I_SENSE() говорит: -

      Notes: This function should be called after the PWM has
             just been turned-off, since this is the point of
             maximum current.

В описании измерения тока на стр. 7 используется фраза «период покоя цикла зарядки», тогда как на самом деле это означает «период выключения цикла ШИМ» («период покоя» обычно представляет собой гораздо более длительное время, которое позволяет напряжению батареи урегулировать).

В понижающем преобразователе ток не падает до нуля, поскольку индуктор все еще управляет током, а конденсатор еще больше сглаживает его. Однако хороший улов исходного комментария.