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智能电池管理模块(一)计量保护模块

原同学
发布于2023-02-01 11:11:45
CC BY-NC-SA协议 分类:模拟/电源 侵权投诉
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简介:

基于bq4050系列电量计的智能电池管理模块,适用于2-4S锂电池,12A持续电流。

1. 产品简介

采用德州仪器的bq4050电池管理IC,实现保护、计量、认证多合一的高集成度功能。配合配套的显示板,可直接实现智能电池设计。


2. 应用场景

  • 不间断供电设备
  • 移动电源&移不动电源
  • 电动工具
  • 经过适应大电流能力的改造后,可用于无人机智能电池


3. 产品概述

本模块配备了使用CEDV算法的bq4050电量计,在单个芯片内实现计量、保护、认证功能,极大的提高了系统的集成度。bq4050与SBS1.1标准兼容,可快速进行产品开发;也可连接配套的显示板,作为智能电池使用。本模块适合2-4串的锂/铁锂电池使用。


4. 产品参数

适用锂电池串数:2-4串

最大电流承载能力:15A(30s)

接口:XT30(主线路)、GH1.25-5P(平衡线)、GH1.25-2P(NTC测温线)、SH1.0-4P(SMBus通信接口)

PCB尺寸:40*30mm,双层板

通信接口:SMBus

默认的保护参数请在导入附件中提供的“default.gg.csv”文件后,通过bqStudio的“Data Memory”功能查看与设置。

智能电池管理模块(一)计量保护模块硬件项目图1

智能电池管理模块(一)计量保护模块硬件项目图2


5. 使用说明

注意⚠️这里是简介,请务必查看附件中的“使用说明(详细)”!

本模块可以单独使用,也可以配合我个人主页上的“智能电池管理模块(二)显示屏”使用。连接方法如下图:

智能电池管理模块(一)计量保护模块硬件项目图3

首先,需要EV2300/EV2400或其他与bqStudio相兼容的通信适配器。将通信适配器的SMBus接口连接至板上的SMBus插座,检查是否能识别到芯片。

打开“Data Memory”页面,导入附件中提供的“default.gg.csv”文件,并按照您实际使用的电池修改参数。附件中提供的初始值文件仅适合于3串1并的三星INR21700-50E2锂电池。若您使用串数不同的锂电池,请更改对应设置,详见附件中“bq4050入门手册”。

导入数据后,请进行电量计的校准。您需要一台4位半或更高精度的万用表、一台带有CC/CV功能的可调稳压电源或是可调电流的工作于CC模式的电子负载、一台精准的温度计(精确到0.1摄氏度)。校准操作请参见附件中提供的“使用说明(详细)”或是“bq4050入门手册”。

最后,为确保电量显示准确,您还需要进行一次完整的充放电以完成初始学习。请参见附件中提供的“使用说明(详细)”或是“bq4050入门手册”。


6. 备注

(1) 本模块是需要对电量计导入初始值信息并校准的,详细操作与所需要的数据文件请参见附件。

(2) 提供的.gg.csv文件请使用bqStudio软件打开,通过通信适配器导入电量计。

(3) 本模块个人DIY成本约25元。BOM中的“NCEP40T15G”可以更换为参数接近的其他N-MOSFET。

(4) 本模块具有M2固定孔位,孔距为“水平方向24mm,竖直方向25mm”,以整板外形矩形左上角为原点时左上角孔坐标为(8mm, 2.5mm)。本模块与配套的显示模块之间使用4-6cm长的“0.5mm反向6P FPC排线”连接。

(5) 本模块所提供的初始值文件,仅适合三星INR21700-50E2型号锂电池(3串1并方式连接),若您使用其他型号锂电池组,请根据“bq4050入门手册”所述流程得到电池的CEDV参数信息导入,并设置合适的保护值。且安装在锂电池组上的NTC电阻必须是10K/B3435型号,否则会导致计量出现问题。

(6) 若使用4串电池,则不需要额外修改;若使用3串电池,请额外将均衡线接口的VC3与VC4短接;若使用2串电池,请额外将均衡线接口的VC2、VC3、VC4短接。

(7) 配置电量计需要使用EV2400通信适配器,需要自行购买,国产版本约90元。

另外,校准电量计需要以下设备:(校准精度直接关系到计量精度,不建议使用廉价仪器进行校准)

  • 一台4位半或更高精度的万用表,具备电压测量(0-5V量程和0-20V量程,推荐精度为1mV或更高)与电流测量(0-2A,推荐精度为1mA或更高)功能;
  • 一台带有CC/CV功能的可调稳压电源,或是可调电流的工作于CC模式的电子负载,需要保持约30s的时间内,电流变化不超过正负1mA;
  • 一台精准的温度计,测量精度需要精准到0.1摄氏度,若不便贴于表面测量,可将电池与计量板放置于室内6小时以上达到热平衡,测量同一水平高度的室温作为粗略温度。

(8) 为美观,丝印未标注位号,请参见附件“装配示意”焊接。


7. 测试视频

本视频演示了在bqStudio连接到模块的情况下,对电池进行充放电,并模拟充电器过流时保护功能。


8. 更新记录

  • 2023/02/27 优化孔距描述
  • 2023/02/19 补充装配示意图
  • 2023/02/15 补充校准需要的设备清单
  • 2023/02/09 补充2串/3串平衡线接法
  • 2023/02/01 初始版本
库仑计 智能电池
最近更新时间 2023-02-28 16:25:12
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