“电池快速充电指南——第1部分”介绍了有关快速充电电池系统设计的一些挑战。通过在电池包中实现电量计功能,原始设备制造商(OEM)可以设计智能快速充电器,从而提高系统灵活性,更大限度地降低功耗,确保安全充电/放电,并改善整体用户体验。在第2部分中,我们将详细探讨如何使用评估套件和树莓派板实现电池并联的快速充电系统。
评估1S2P架构
评估简单充电系统并测试其功能,通常可以使用评估套件来完成。这些套件包括配置充电系统所需的所有硬件和软件应用,以及基于图形用户界面(GUI)的工具和API。
但相应地,包含多个单元的复杂系统的相关评估工作也更加繁琐。复杂系统中可能有多个器件需要进行表征。开发人员将需要编写一些软件代码来读取系统不同部分生成的信号,对其进行分析,并采取行动。MAX17330可帮助管理包含两节锂离子电池的并联电池快速充电系统。如数据手册所述,MAX17330可用于同时对两节锂离子电池进行充电和控制。该系统需要两个MAX17330 IC,每个IC管理一节锂离子电池,以及一个能够即时调整输出电压的降压转换器(如MAX20743)。
该系统还需要使用一个微控制器来配置和管理电池充电,以及处理两个IC之间的通信。本文选择的树莓派板是系统测试中普遍使用的平台,此外我们选用Python作为编程语言。树莓派通过I2C管理通信,并记录有助于评估和调试的重要系统参数,包括充电电流、电池电压和电池荷电状态(SOC)。这些数值均存储在Excel文件中,方便进行离线分析。
测试1S2P架构
本节将介绍如何测试充电器和电量计(MAX17330)。本节还会说明并联充电可达到的实际性能。为了获得更大的灵活性和可控性,该器件由微控制器通过I2C进行编程。
图1显示了1S2P系统架构以及评估两节并联电池充电所需的连接。树莓派控制三个EVKIT:一个MAX20743EVKIT(降压转换器)和两个MAX17330EVKIT(充电器 电量计)。数据记录在Excel文件中。
图1.使用树莓派的1S2P充电系统评估架构
可从MAX17330产品页面的“工具和仿真”选项卡中下载并使用基于GUI的MAX17330评估套件软件。使用配置向导(从“器件”选项卡中选择)可为MAX17330生成初始化文件(.INI)。INI文件中包含寄存器地址/寄存器值格式的器件寄存器初始化信息。微控制器需使用该文件来逐个配置MAX17330中的寄存器。
MAX17330EVKIT数据手册详细说明了生成初始化文件所需的各个步骤。图2所示的配置用于启动并联充电。接下来可按图3中的配置启用步进充电。图4显示了基于图3配置步进充电后的预期步进充电曲线。
图2.配置MAX17330进行并联充电
图3.启用步进充电
MAX20734降压转换器可在需要时提高两个MAX17330EVKIT上的电压。MAX20734降压转换器根据地址0x21处的内部寄存器值改变输出电压。降压转换器可以通过I2C控制;已编写一个Python类来执行此操作。
最后,如图5所示,MAX20743EVKIT输出分压器被修改,输出范围为3 V至4.6 V(使用的值为R6 = 4K7和R9 = 1K3)。
表1.MAX20743基于寄存器0x21的转换输出电压