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bet36最新体育备用 ROHM - 双电层电容器(EDLC)用电池平衡IC

2019-09-18作者:织梦帮来源:dedesos.com次阅读

    1. 电力电子领域的发展

    近年来,以车载领域、工业设备和可再生能源领域为中心,对电力电子技术的关注度越来越高。尤其在车载领域,受汽车尾气排放法规的限制,“提升油耗性能”已被定位为重要的课题,各汽车厂家均大力开展对相关新技术的研究。为了开发出油耗更低的汽车,不仅仅尝试引进新一代功率元器件来提高功率转换效率,还通过与蓄电装置相结合的深入研究,力争实现系统整体的低功耗与高效能。

    另外,以日本市场为首,对汽车的低油耗要求非常苛刻,促进了更加环保的汽车的开发进程。(图1)

    2. 蓄电装置的新应用技术

    以电动汽车和混合动力车为代表,在车载领域采用大容量蓄电装置已经越来越普及。不仅是以往的铅电池,锂离子电池和大容量电容器也在朝电子化方向发展,相关应用技术的研究也越来越活跃。

    蓄电装置根据其种类,在性质上各自具有不同的优缺点,一般区别使用于能够发挥其各自特点的用途中。例如,提到蓄电装置,首先想到的应该是锂离子电池。锂离子电池在智能手机、平板电脑及笔记本电脑相关的产品中应用广泛。因其能量密度(单位面积的蓄电量)性能优异,在混合动力车和电动汽车中也被作为主电池广泛应用。(图2)

    然后是近年来在应用中备受瞩目的双电层电容器(以下称EDLC:Electric Double Layer Capacitor)。EDLC在能量密度方面的性能不如锂离子电池,但在功率密度(单位时间内能处理的电量)方面却具有非常优异的特性。EDLC充放电效率高,可瞬间提供大容量电力。以往,主要安装于移动设备和小型电子设备中,作为在电源电量下降时为CPU供电的备用电源使用。一直以来,几F左右的EDLC产品占据主流市场,但最近大容量化趋势显著,几百F甚至几千F产品类型的市场占有率已逐步提升。(图3、4)

    大容量电容器主要作为瞬低时的备用电源、再生能源相关装置的电源不稳定时的备用电源、以及起重机等工业用设备和工程机械中的能源再生装置等使用。其用途可能并不是身边常见的领域,但近年来,着眼于其功率密度和充放电特性优于其他蓄电装置的优势,已开始在汽车领域中应用。其结构机理是,在再生制动系统部分,通过将制动时产生的能量在短时间内充入到充电效率良好的EDLC中,并给车内的电子系统供电,来辅助以往由引擎发电和铅电池承担的电力。

    此外,EDLC还具有反复充放电导致的性能劣化少,低烟难燃、组成材料不含重金属的特点,比起其他蓄电装置具备寿命长、安全、环保等优势。

    现在也已经开始利用这些特点,对进一步将其与锂离子电池之类的二次电池拥有的优势相结合的新应用和可能性展开研究。

    3. EDLC所需的电池平衡电路

    EDLC每节电池的电压一般约为2.5V。例如,作为12V电源线的备用电源使用时,将5节或6节电池串联连接即可组成约12V的电源。此时,需要使各节电池的电压均衡,因此需要控制电池平衡的电路。因为如果各节电池的电压不均衡,则施加于某一节电池的电压就会偏高,从而导致电池劣化。由于EDLC本身具有寿命长的特点,因此,使电池电压平衡是使其充分发挥其性能特点的有效方法。

    4. EDLC用电池平衡IC “BD14000EFV-C”

    ROHM此次开发出专用于EDLC的电池平衡IC“BD14000EFV-C”。该产品不仅具有EDLC的电池平衡功能,还具备各种监测功能。使用该产品,可构筑安全且具有卓越可靠性的EDLC系统。

    下面详细介绍产品的主要特点。

    ①将电池平衡功能集成于1枚芯片,确保高可靠性并大大减少元器件数量

    此次开发的BD14000EFV-C,仅1枚IC即可控制4~6节电池的EDLC。产品采用简单的分流方式,可通过外置电阻设定分流电流值。通过该IC本身的ON/OFF来控制内置的MOS开关,从而实现各节电池的电压均衡。也就是说,仅仅通过该IC即可用非常简单的结构轻松实现电池平衡功能。(图5)

    例如,用分立元器件组成这样的电池平衡电路时,每节电池都需要复杂的平衡电路,以致需要庞大的元器件数量。为提高安全性而设置过电压检测电路时,也需要相应的元器件,带来安装面积增加、管理的元器件项目増加、成本增加等负担。另外,由于使用的元器件数量过多,每个产品的差异使确保可靠性也成为很艰难的课题。

    本产品不仅将所搭载元器件集于一体,而且设计为IC产品,可实现更高性能,还可使电池电压规格不同的产品的众多电池平衡电路实现标准化,从而非常有助于减少管理元器件的数量。(图6)

    ②便捷的扩展性

    可根据不同的EDLC元件耐压、用途、充放电频率及温度环境等,将电池平衡电压设定到最佳值。BD14000EFV-C通过将VSET0~2的3个端子分别设定为High或Low,可在2.4V~3.1V之间设定电池平衡电压,因而可支持各种EDLC应用。

    检测电压精度在常温(Ta=25℃)下确保±1.0%(MAX),在-40~105℃的工作温度范围下,确保±2.0%(MAX)。

    不仅如此,还可将多个BD14000EFV-C串联连接,来支持高电压应用(备用电源、工程机械等)。(图7)

    ③可分两档监测过电压的安全设计

    可分两档双重监测EDLC电池电压的过电压情况。

    VO_OVLO1端子检测第1档的过电压值,并FLAG输出到微控制器。当检测到第2档的过电压值时,则VO_OVLO2端子FLAG输出。因此,无论哪节电池产生劣化迹象,系统均可识别,并显示电池的更换时间提示。

    关于过电压值,第1档电池平衡电压可从+0.15V或+0.25V两种模式中选择,第2档电池平衡电压可从+0.3V或+0.5V两种模式中选择。可将OVLOSEL端子切换为High或Low进行设定。

    ④内置电池检测功能,监测电池平衡

    BD14000EFV-C内置有称为“电池检测功能”的监测功能。所有通道的内置分流开关均正常工作,FLAG输出到VO_OK端子。由此,可确认EDLC模块的状态是否完全实现电池平衡。

    没有这种功能的电池平衡电路,需要在检查工序中逐节确认所有通道的电池平衡功能是否正常运行。而使用该功能,可通过识别VO_OK端子的输出,确认电池平衡功能是否正常运行,具有缩减检查时间和成本的优势。ROHM现正在申请专利。

    ⑤无迟滞,可减少不必要的电流消耗

    在电池平衡用的检测电路中,采用无迟滞式比较器。(图8)

    采用有迟滞的比较器时,解除电压低于检测电压,当检测解除时,即使电池电压比检测电压低,由于电池平衡开关处于ON的状态,因此会产生不必要的分流电流消耗。而采用无迟滞式比较器时,检测电压和解除电压相同,当检测解除时,电池电压一旦低于检测电压,电池平衡开关就会OFF,不会产生不必要的分流电流消耗。可见,通过使用无迟滞式比较器,实现了高效率的电池平衡。

    ⑥车载级品质

    BD14000EFV-C的规格满足国际质量标准AEC-Q100。在车载相关的应用中也可放心使用。

    5.总结

    综上所述,BD14000EFV-C将对EDLC电池平衡电路的要求集成于1枚芯片,实现了安心且可靠性优异的EDLC系统。不仅如此,还非常有助于减轻设计负担,缩短开发周期。ROHM将会利用多年来积累的模拟设计技术,不断促进更加环保的蓄电装置的应用普及。

    【关于ROHM(罗姆)】

    ROHM(罗姆)创立于1958年,是全球著名半导体厂商之一。作为知名跨国集团公司,"品质第一"是ROHM的一贯方针。我们始终将产品质量放在第一位。无论遇到多大的困难,都将为国内外用户源源不断地提供大量优质产品,并为文化的进步与提高作出贡献。

    历经半个多世纪的发展,ROHM的生产、销售、研发网络遍及世界各地。产品涉及多个领域,其中包括IC、分立元器件、光学元器件、无源元件、模块、半导体应用产品以及医疗器具。在世界电子行业中,ROHM的众多高品质产品得到了市场的许可和赞许,成为系统IC和最新半导体技术方面首屈一指的主导企业。

    ROHM十分重视中国市场,已陆续在全国设立多家代表机构,在大连和天津先后开设工厂,并在上海和深圳都设有设计中心和品质保证中心,提供技术和品质支持。

    【关于ROHM(罗姆)在中国的业务发展】

    作为在中国市场的销售网点,最早于1974年成立了ROHM半导体香港有限公司。随后,在1999年成立了ROHM半导体(上海)有限公司,2003年成立了ROHM半导体贸易(大连)有限公司,2006年成立了ROHM半导体(深圳)有限公司。为了迅速且准确应对不断扩大的中国市场的要求,ROHM在中国构建了与ROHM总部同样的集开发、销售、制造于一体的一条龙体制。作为ROHM的特色,积极开展“密切贴近客户”的销售活动,力求向客户提供周到的服务。继2010年下半年至今增设西安、成都、重庆、武汉、长春等5家内陆地区的分公司以来,目前在全国共设有21处销售网点,其中包括香港、上海、大连、深圳这4家销售公司以及其17家分公司(分公司:北京、天津、青岛、长春、南京、合肥、苏州、杭州、宁波、西安、武汉、东莞、广州、厦门、珠海、成都、重庆)。并且,正在逐步扩大分销网络。

    作为技术基地,在上海和深圳设有设计中心和QA中心,提供技术和品质支持。设计中心配备精通各类市场的开发和设计支持人员, 可以从软件到硬件以综合解决方案的形式,针对客户需求进行技术提案。并且,当产品发生不良情况时,QA中心会在24小时以内对申诉做出答复。

    作为生产基地,1993年在天津(ROHM半导体(中国)有限公司)和大连(ROHM电子大连有限公司)分别建立了生产工厂。在天津进行二极管、LED、激光二极管、LED显示器、光传感器的生产、在大连进行电源模块、热敏打印头、接触式图像传感头、图片链接模块、LED照明模块、光传感器、LED显示器的生产,作为ROHM的主力生产基地,源源不断地向中国国内外提供高品质产品。

    此外,作为社会贡献活动中的一环,ROHM还致力于与国内外众多研究机关和企业加强合作,积极推进产学研联合的研发活动。2006年与清华大学签订了产学联合框架协议,积极地展开关于电子元器件最尖端技术开发的产学联合。2008年,在清华大学内捐资建设“清华ROHM电子工程馆”,并已于2011年4月竣工。2012年,在清华大学设立了“清华-ROHM联合研究中心”,从事“微能量装置、硅发光体、生物传感器、中国数字广播(解调器)”等联合研究项目。除清华大学之外,ROHM还与西安交通大学、电子科技大学、浙江大学和同济大学等高校进行产学合作,不断结出丰硕成果。

    ROHM将以长年不断积累起来的技术力量和高品质以及可靠性为基础,通过集开发、生产、销售为一体的扎实的技术支持、客户服务体制,与客户构筑坚实的合作关系,作为扎根中国的企业,为提高客户产品实力、客户业务发展以及中国的节能环保事业做出积极贡献。

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编辑:dedesos.com 关键词: ROHM EDLC

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