要接上難以拔出的吸塵器電線(xiàn)，并插上厚重的交流電源插頭，真令人煩擾，有時(shí)可能會(huì)非常危險(xiǎn)。而使用無(wú)線(xiàn)電動(dòng)工具和園藝工具在過(guò)去只不過(guò)是一個(gè)奢侈的夢(mèng)想，但隨著鋰離子電池變得越來(lái)越流行、更廉價(jià)，這個(gè)夢(mèng)想終于得以成真！

使用鋰離子、鋰聚合物或磷酸鐵鋰(LiFePO4)化學(xué)物的明顯優(yōu)勢(shì)是，它們與傳統(tǒng)電池相比，在容積（按照電池大小所能獲得的電量）和重量（按照電源重量所能獲得的電量）的能量密度方面都表現(xiàn)良好。因此，即使沒(méi)有笨重的大型鉛酸電池，您也可獲得較高的電量。如果您想讓電動(dòng)工具或園藝工具依靠鋰電池運(yùn)行，則是一個(gè)理想的選擇。然而，這些化學(xué)物并不完美，會(huì)出現(xiàn)欠壓(UV)、過(guò)壓(OV)、過(guò)熱和過(guò)電流(OC)等安全問(wèn)題。而這些問(wèn)題都會(huì)加速電池性能退化，并可能導(dǎo)致出現(xiàn)熱耗散和系統(tǒng)故障。

隨著鋰離子電池組的使用人數(shù)越來(lái)越多，以及這些化學(xué)物質(zhì)的使用范圍越來(lái)越廣，電池組本身的大小在不斷增長(zhǎng)，這就要求具有更高的電量。許多正在生產(chǎn)的電池也是如此。隨著普及范圍不斷擴(kuò)大，人們開(kāi)始有了更多的安全顧慮（上面提到的那些顧慮）。越來(lái)越多的安全問(wèn)題迫使設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)電池組時(shí)，要考慮采用更精密的保護(hù)、監(jiān)控和平衡電路，同時(shí)兼顧空間和熱限制。

鑒于此電池組的快速發(fā)展和市場(chǎng)不斷擴(kuò)大，TI Design –10節(jié)電池組的監(jiān)視、平衡與保護(hù)參考設(shè)計(jì)，為電池組提供了一個(gè)經(jīng)測(cè)試的硬件平臺(tái)用于電池監(jiān)視、平衡、保護(hù)和計(jì)量。此電池組使用10節(jié)串聯(lián)鋰電池和磷酸鋰鐵電池。其應(yīng)用包括但不限于電動(dòng)工具、園藝工具、機(jī)器人和立式吸塵器，甚至是無(wú)人機(jī)！

此設(shè)計(jì)包括：

一個(gè)用于監(jiān)視電池電壓、電池組以及電流和溫度的模擬前端（AFE）。AFE具有全面的保護(hù)功能，包括防紫外線(xiàn)、防過(guò)壓、防短路和防過(guò)流。同時(shí)也可以驅(qū)動(dòng)電池平衡電路。

一個(gè)微控制器（MCU），作為電池管理控制器，可配置AFE的參數(shù)，執(zhí)行氣體計(jì)量算法和電池平衡方案、處理故障，并與電池組外部系統(tǒng)通信。

充電或放電過(guò)程中發(fā)生故障時(shí)，由AFE控制的保護(hù)場(chǎng)效應(yīng)晶體管（FET）斷開(kāi)電路。

圖1：TIDA-00449系統(tǒng)框圖

電池組配置

10S3P (30-42V, 12.6Ah)

最大持續(xù)放電電流

50A

最大充電電流

10A

防紫外線(xiàn)

2.75V/電池

防過(guò)壓

4.3V/電池

防過(guò)流

200A, 40ms

短路保護(hù)

300A, 200μs

平衡電流

150mA

表1：參考設(shè)計(jì)規(guī)格

設(shè)計(jì)電池供電的電動(dòng)工具時(shí)，需確保您的電池組具有正確的監(jiān)視、平衡和保護(hù)需求，防止錯(cuò)誤充電或放電。借助設(shè)計(jì)指南及該參考設(shè)計(jì)，我們添加了分步解釋?zhuān)w組件選擇、原理圖和布局設(shè)計(jì)，以及包括熱測(cè)量的測(cè)試結(jié)果。從今天開(kāi)始，查看哪些電動(dòng)工具可采用無(wú)線(xiàn)設(shè)計(jì)！