Jste zde

S AS8506 se lithiové články vyrovnají jednoduše. A přímo u zdroje

Jan Robenek, 23. Říjen 2013 - 0:00

Nový integrovaný obvod AS8506 pro správu napájecích článků vylučuje potřebu složitého softwarového řešení. V systémech pro monitorování a vyrovnávání baterií robustní řešení zároveň zjednodušuje požadavky, kladené na hardwarovou část.

Společnost ams v polovině října představila výrazně zjednodušenou a také robustnější metodu pro monitorování a vyvažování (tzv. balancing) napájecích článků v systémech s lithiovými zdroji. Nová architektura, vyvinutá v ams, se k vývojářům nyní dostává prostřednictvím obvodu s vysokou mírou integrace a označením

AS8506,

Battery Cell Monitor and Balancer IC,

který bude mít za úkol jednotlivé články monitorovat a zároveň vyvažovat, což také zahrnuje kontrolu bezpečné pracovní oblasti SOA (Safe Operating Area) nebo oba způsoby vyrovnávání, tj. pasivní i aktivní přístup.

Řešení je vhodné pro všechny články, jejichž chemické složení se odvíjí od lithia – např. ty se kterými se setkáváme v hybridních, ale též plně elektrických vozidlech –, stejně jako pro tzv. EDLC, rovněž známé jako super- či ultrakapacitory.

V klasických systémech může o vyvažování článků rozhodovat složitý algoritmus, který „poběží“ někde na mikrokontroléru. Nová architektura, podporovaná ze strany AS8506, však bude vyrovnávání řídit lokálně, přímo u zdroje, a umožní tak vývojářům implementovat výrazně efektivnější systém správy článků, který vyloučí výkonné host kontroléry, spletitá softwarová řešení a také zranitelné sériové komunikační linky, které se dnes běžně využívají.

S novými obvody můžeme samosprávně realizovat jak pasivní, tak též aktivní vyvažování článků, resp. díky rozhraní SPI podpořit i další mikroprocesorové systémy. Analogové struktury AS8506 srovnávají napětí až sedmi článků s interní nebo externí referencí s přesností 1 mV a podporují tak jejich vyrovnávání a další monitorovací funkce. Naměřená napětí na článcích lze rovněž s přesností 5 mV digitalizovat a odeslat do host kontroléru.

Aktivní a pasivní vyrovnávání využívá podobného obvodového návrhu, aktivní přístup si však bude žádat doplňkový transformátor (Flyback). Řídicí obvod je již součástí AS8506. Součástka dále nabídne možnost vnitřního či vnějšího nastavení horních a spodních napěťových limitů článků. Měření teploty zajišťují dva externí senzory NTC. Nic pochopitelně nebrání ani dalšímu rozšiřování počtu dílčích zdrojů – baterií v synchronním režimu.

Zcela autonomní řídicí architektura kontrastuje se systémy, využívajícími stávající integrované obvody pro monitoring baterií, které budou často omezeny sekvenčním měřením napětí s nutností zpracování vnějším kontrolérem. Nedostatky takového řešení jsou zřejmé:

Systém bude muset streamovat velké množství dat prostřednictvím sériové linky, tj. komunikačního kanálu, který je v zarušeném prostředí citlivý na interference.
K „přetavení“ naměřených napětí na jednotlivých článcích na použitelnou funkci, rozhodující například o jejich vyvažování, je zapotřebí kontrolér s odpovídajícím softwarovým řešením, které bude potřeba vyvinout. Aby šlo řešení použít v automobilovém průmyslu (dle ISO26262), bude muset být software podroben důkladnému testování.
Postupná měření článků si žádají kompenzační algoritmy, se kterými bude možné dodávat v rámci celého vícečlánkového zdroje platné hodnoty napětí a proudu. Souběžná měření, realizovaná s obvody AS8506, žádnou kompenzaci nevyžadují.

Při odběru 1 000 ks vychází jeden obvod na $9.10, vzorky jsou dostupné již nyní. Výrobce rovněž nabízí „non-automotive“ provedení s označením AS8506C. V tomto případě zaplatíme při stejných odběrech jen $7.80. Podpora vývoje se dále rozšiřuje na samostatný Cell Balancer Evaluation Kit pro AS8506 za cenu $80, resp. Active/Passive Balancer Board s cenovkou $100.