在能量收集中进行电压检测以保护锂电池

图1：特性的恒流恒压充电锂离子电池的轮廓给细胞最佳充电点之外，应用高电压导致细胞压力，最终损害

虽然更高的电压超过4.2 V的设定点的应用可以暂时增加细胞的能力，在细胞内部的变化更高电压的结果。在受长时间的过电压条件下电池，锂离子开始板上的阳极，降低锂离子的数量，导致电池充电能力和整体细胞寿命损失。此外，持续应用电压超出设定点原因的氧化效果，生产有限的结果二。如果过压条件得以持续，增加二压力会导致细胞内部的安全膜破裂，冒着灾难性的热失控甚至燃烧。

防止过电压的条件下，工程师可以从一系列专业设备包括集成威廉希尔官方网站 设计与有限数量的细胞目标典型的锂离子电池的选择，设计的集成威廉希尔官方网站 大型电池堆，IC专为环境能源–收获的设计，甚至是基于软件的解决方案，采用高度集成的MCU。

锂离子电池保护

设计师可以保护锂离子电池使用各种可用的锂离子–充电芯片如意法半导体包括只有少数细胞stbc21，Skyworks解决方案aat3783德克萨斯文书，或bq24314a。

这些设备通常提供一个信号时触发过压情况发生。例如，ST stbc21内置过压保护触发报警时，–电压VBAT存储设备上的销–超过出厂设置4.23 V±20 MV。

与Skyworks aat3783，工程师可以使用工厂设置过压跳闸点或程序设定点与连接到一个专用的OVP引脚的外部电阻。当输入电压超过此点，该aat3783关闭内部P沟道FET，隔离输入。

同样，德克萨斯仪器bq24314a监视输入电压，使用一个内部开关断开时的过电压条件。断开迅速发生的：在bq24314a，内部FET开关关闭，在不到一微秒。当输入电压恢复到正常水平，FET再次接通但延迟允许输入电压稳定后。

电池组

确保适当的电压水平是大型电池特别重要特别是在电动汽车使用的栈。设备，如模拟设备ad7280a提供的主要功能包括过压保护要求在保证大串锂离子电池安全。过电压保护装置，模拟ad7280a提供了一个动态的提醒功能，如果电池电压超过上限阈值触发用户编程。

通常情况下，该装置可设置在级联监控在一个字符串中大量的细胞，具有多路ADC采样单个电池电压。

在ad7280a，警报信号同样可以菊花链向下游的单片机，在电池堆发生故障。模拟设备还提供了ad8280，用于监测电池电压水平的硬件解决方案。

集成的解决方案

环境能量收集的设计，专业的设备如集成max17710提供完整的解决方案，集成了一个完整的充电所需保护的锂离子存储设备的特点。过电压保护，设备处理输入源电压高于存储装置的设定点电压，调节或分流多余的功率（图2）。

图2：高压能源，工程师可以使用一个外部二极管，如zlls410ta从二极管，公司依靠集成max17710 IC内部分流防止过充电（Maxim集成提供）。

另一个装置针对环境能量收集，德克萨斯仪器bq25504还提供了超低功耗设计，使用锂离子的能量电池完全充电管理解决方案。与其他器件这类的bq25504监视器，最大和最小电压的过压和欠压水平对用户编程。该装置允许工程师设置过压（vbat_ov）使用外部电阻来防止锂离子电池遭受过压条件的阈值。该设备使用相同的阈值水平为目标设定为存储设备提供稳压输出当输入电压达到适当的水平。

意法半导体spv1040是一个脉冲宽度调制（PWM）升压转换器的设计与功能，如内置的最大功率点跟踪（MPPT）收集环境能源监测功能。故障事件包括过压条件中的spv1040停止PWM开关以防止损伤本身或下游威廉希尔官方网站 。设计师可以将ST spv1040为能量收集输入级与锂离子电池充电器IC如ST6924D作为输出级建立一个完整的太阳能电池充电器。

随着这些基于硬件的解决方案，工程师可以建立过压保护使用高度集成的MCU单片机芯片设计等pic16f178xMCU系列。使用片上模拟比较器和ADC，设计人员可以监控电池电压编程方式和所需的行动恢复适当的电压电平（图3）。

图3：工程师可以在高度集成的MCU芯片单片机等pic16f178x家庭添加过压保护的基于单片机的能量收集的设计使用模拟比较器可（Microchip提供）。

结论

安全和性能的考虑驱动的过电压保护的需要在锂离子电池。当受到过电压的条件下，这些细胞失去充电能力甚至风险的灾难性崩溃与热失控和燃烧。使用专用集成威廉希尔官方网站 或集成的MCU，工程师可以很容易地建立在过压保护能源收获最大化的能力，寿命，和锂离子存储设备安全。