智能电池有望成为市场主流,中国厂商努力解决技术瓶颈(转)

100美刀太贵了
现在国外实力派名厂的价格可以轻松实现30~36美刀了.
国内的水平从价格应该更便宜才对.
咱门的劳动力成本在里面不过是一个小CASE.

从理论上
从理论上,智能IC完全有办法国内制造
最主要的是熟悉充放电特性,(针对每一个牌子的每一个型号),加上因为批次的所带来的误差的修正.
然后再加上放电周期所带来的损耗,我想,用单片机完成这方面的工作也是可以的.
上述三种标准,其实最基础的东西也是上面的东西的改进,现在,业界在电脑主体的Guel gages 形成了 对应的接口.
据说升级版本已经面世,从功能上更强,性能上更优
单是一个前提就是你的电池管理一定做好,一定要准确.
据说,三菱有比较强的冲劲.

管理ic的厂家.
用单片机是可以做.但是现在像ti,microchip,三菱.
都已经做得很不错了.如果从头开发,成本与风险都很高.
现在国内有一家开始向我们提供样品了.但是还不知道如何.

sbs的优点
SBS简化便携式电源系统设计
上网时间 : 1999年06月01日
智能电池解决方案
SBS/SMBus的优点
电池工作原理
充电器工作原理
主系统工作原理
SBS规范成为工业标准
智能电池的优点


电源系统通常是设计过程中最后考虑的部分.在便携式产品中,电源不仅包括电池,还包括电池充电电路.对于便携式产品,设计者需要同时开发ac-dc和dc-dc转换系统,而非便携式产品通常只需ac-dc部分.

在设计便携式电源系统时,最基本的要求是要保证设计适用于产品.但与任何设计过程一样,约束条件的改变、设计要求的扩展以及新元件的出现等,都是需要考虑的因素.最初的设计发生了许多变化,设计工程师们常常会忽视电源系统,导致电源性能下降.

例如,对于笔记本电脑,用户退货的首要原因不是显示器亮度、处理器速度、硬盘性能或其它任何反映系统特征的因素,而是电池寿命.

制造商认为,电池的工作次数根据用户的实际情况而有很大差别,这通常是因为对设计进行了修改.例如,一个设计最初可能只规定了Pentium 133MHz处理器和无源显示器,最终产品却是Pentium 266MHz处理器和有源矩阵显示器,而所使用的电池子系统却是根据最初的电源要求而设计的.

智能电池解决方案

因此,作为便携式电源系统设计工程师,如何才能利用最新技术,设计出既满足今天的要求,又适应未来发展要求的产品呢? 最简单的方法就是使用“智能”电池技术.这种技术有以下优点:降低系统成本,简化充电系统设计,易于升级,有多个元件供应商可供选择.

实现智能电池的方法有多种,但只有一种系统能够提供包括电池、充电器和其它元件在内的完整方案,即基于系统管理总线(SMBus)的标准智能电池系统(SBS).这种结构以Intel和其它公司开发的双线总线为中心,而该总线基于被称为I▲2▲C或IIC总线的Philips Inter-Integrated Circuit总线.

SBS/SMBus的优点

SBS/SMBus是在智能电池、系统主机(通常是一个已作他用的微处理器)和智能电池充电器之间采用一个简单的通信方案.

SMBus通信机制允许便携式产品利用电源子系统的信息来改进电源管理,提高电池可靠性,延长使用时间,缩短充电时间,并确保“化学独立性(chemistry independence)”和升级能力.能耗表(fuel-gauge)中关于时间、百分比甚至功率的信息可以很容易地传送给电源管理系统和/或最终用户.还可以得到其他一些数据,如完成充电还需多少时间、温度和识别信息等.

SBS/SMBus方案允许使用多个供应商的不同的元件(包括智能电池),这样设计者就可以及时改进便携式产品中电源的化学组成和性能.在SBS系统中,不同供应商的电池、充电器、其它各种SMBus产品和元件、甚至与电池子系统无关的元件,都可互换.

关于前面所提到的例子,如果在设计中设计要求发生了变化,按照SBS/SMBus标准建立的便携式电源系统能够很容易地进行升级.若设计中途出现了更新的处理器或背光(back-lit)显示屏,不必重新设计充电系统或能耗表接口,就可将电池升级到更大的容量(也许通过选择新的化学成分).

电池工作原理

在智能电池系统中,电子电路位于电池组内部.这些电路允许电池对充电状态、工作时间及有助于电源管理的其它参数进行内部监视、测量和计算(图1).



图1:内部电路允许电池监视、测量和计算其充电状态、工作时间和电源管理中其它有用的参数.

测量:智能电池电路必须连续监视内部每节电池的电压、温度、以及充电和放电电流.利用适于这一应用的低功率高精度测量电路,可以保证对智能电池的容量、运行时间和充电状态进行正确描述.系统在无需外加电路的情况下也能测量单个电池的电压,从而保证锂电池的安全操作.

相互参照:测量只是一个部分.智能电路还必须知道电池单元在不同的测量条件下如何工作.一些参数,如自放电、充电接收(charge acceptance)和剩余容量等,都具有多维(multi-dimensional)性.这些参数构成了“电池单元模型”,它描述了电池在不同的温度和充放电速率下的工作情况.

例如,自放电率经常被误以为是时间的线性函数,如每天1%或每月5%.实际上,自放电率在很大程度上依赖于温度,它是目前充电状态的函数.满充电的电池比仅充电50%的电池具有更高的自放电率.同样,温度升高会导致自放电率升高.大多数智能电池电路供应商仅使用分段线性近似来描述电池的自放电特征,这往往会导致对目前充电状态的错误描述(图2).对自放电的正确描述应该包括时间、温度以及充电状态,如图3所示.



图2:不考虑充电状态的简单的自放电线性模型不能够正确反映电池每天损失的电量.

控制:第三部分是“控制算法”和参数.这里的算法是指用来计算电池容量和工作时间的方法.电池的化学特性区别很大,是非线性的.好的算法应该根据电池模型和适当的控制参数,考虑这些非线性特征.

这些控制参数显示了如何确定充电结束条件,有哪些充电限制条件,在操作和充电过程中有哪些温度限制等.对于锂电池,这些控制参数还决定了可接受的电池单元充放电电压,以及在怎样的过压情况下应该发出额外的安全信号或干脆切断电路.

智能电池电路的这三个关键部分对于确保智能电池正常工作并提供可靠、精确的电池状态数据是至关重要的.

例如,PowerSmart公司提供的智能电池电路可以使用一个14位ADC、低功耗嵌入式处理器和非易失性存储器来持续测量和计算电池相关信息.用于预测工作时间和容量的电池性能单元模型是三维的,它综合了电池制造商提供的所有参数,以获得精确的电池特性.

充电器工作原理

智能电池还包括安全和满充电所需的充电参数.这种“以电池为中心”的充电方法不仅大大简化了充电器的设计,而且还允许电池的“化学独立性”.

在以电池为中心的模型中,智能电池通过SMBus,向充电器发出所需的充电电压和电流、以及状态和报警信息.智能电池还可以与充电器脱离,从而完全控制充电过程.利用智能电池的阻抗输出所得到的“安全信号”在充电时能起到门限作用.

智能电池充电器实质上是一个可编程电源.它提供智能电池所要求的充电电流和电压,可以达到充电器电路的固定设计限值.这样,智能电池就可以确定充电器达到满充电的时间,并发出停止充电指令.因此,充电器不必知道如何给电池充电,只需智能电池发出指令,通知充电器何时充电,如何充电,以及何时停止充电就可以了.

“化学独立性”是指在SBS智能电池充电器的设计中,可以使用任何电池制造商提供的电池化学组成.如果智能电池电路很容易对任何电池制造商的电池化学组成和充电要求进行编程,那么这种充电器就很容易适应任何电池组.(显然,它还与充电器所能提供的最大充电电压和电流有关.这里假设电池组的配置在充电器和电源的工作指标范围内.)

智能电池电路可以根据电池的不同化学组成和配置来编程,所以在产品的寿命周期内充电器的设计可以保持不变,而且如果电池制造的化学技术提高了,或者选择其他的电池供应商时,电池组还可以进行相应的升级.

一些SMBus可编程智能电池IC可以重新编程,以适应不同的化学电池模型及控制算法参数.例如,当电池的化学技术提高了或更换电池制造商时,通过SMBus(甚至在电池组装配完成之后)很容易对PowerSmart的器件进行编程.从这个例子可以看出,电源系统保持了最初设计的所有优点,并具有足够的灵活性,允许使用多个电池供应商提供的产品.

“化学独立性”使设计者不会局限在一个电池供应商和/或一种电池中.在低端应用时,核心便携式产品采用低成本电池,而在高端应用中,则为同样的核心便携式产品提供工作时间更长、成本更高的电池.(典型的例子是笔记本电脑,它可以配置较小的HDD、较慢的处理器和镍氢电池,适于基本应用;而同样的核心硬件配置较大的HDD、最新的处理器和锂离子电池,则适于高档应用.)

主系统工作原理

主系统(通常是一个微控制器)可以在任何时间询问智能电池在目前负荷和/或在另一主机指定负荷(可能是暂停负荷)下的预计工作时间.这样电源管理系统就能同时告诉用户目前还剩下多少工作时间和暂停时间.

这种微控制器可以是另一系统功能(如膝上型产品中的键盘控制器或嵌入式控制器)或专用电源管理控制器的一部分.系统主微控制器负责维护SMBus的操作,对总线进行复位,以及检测和纠正冲突等.

SBS规范成为工业标准

在便携式电源系统中使用SBS/SMBus智能电池解决方案具有成本低、灵活性大、可以选择供应商和可升级等优点.随着开发周期的缩短和对电源要求的提高,具有多供应商选择和潜在灵活性的稳定的电源系统是至关重要的.

SBS/SMBus解决方案使系统成本降低,同时保证与不同供应商提供的智能电池、充电器和其它SMBus器件兼容.随着电池技术的发展或设计要求的提高,SBS/SMBus便携式电源系统很容易进行升级,而无需更换昂贵的元件或重新设计系统.

SBS规范包括一组数据库协议,用于智能电池、智能电池充电器、系统主机和其它SMBus设备.这组规范详细描述了便携式电脑产品中各种电源管理相关设备之间的通信方法、协议和数据接口等.

这组规范并没有为实际硬件规定具体的标准.它们没有指定具体的连接器或任何形状因数.SBS/SMBus规范不会限制进一步的创新,它只是提供一种安全而简单的电池系统解决方案,包括充电.定期的“plug-fest”功能使不同的SBS/SMBus产品可以相互交换,保证兼容性.如需获取更多信息,请进入SBS执行者研讨会网址查询:www.sbs-forum.org.

SIDEBAR/BOX 2

智能电池的优点

遵循SBS规范进行设计可以保证更好的准确性和可编程性.对工程师和消费者而言,它具有下面的优点:


·改进便携式电源的管理
·决定到满充电时的剩余时间
·确保安全温度范围
·延长电池工作时间
·缩短充电时间
·允许选择多个供应商的产品
·易于升级
·确保“化学独立性”

Dan Friel是PowerSmart公司的主任工程师,是SMBus和SBS规范的起草人之一.他还是SBS执行者研讨会(SBS-IF)智能电池数据(SBData)工作小组和SBS-IF安全工作小组的主席.
如欲获取更多信息,请联系作者Dan Friel Fax: 1-203-9251714; E-mail: jscatena@powersmart.com ; Net: http://www.powersmart.com/


网站推荐:



确立智能电池规范
www.ee.asiansources.com/TP/EDIT/EE9805/DCORNER2.PDF

便携式电源设计的独特性
www.ee.asiansources.com/TP/EDIT/EE9805/DCORNER1.PDF

无线通信应用的智能高效电池
www.ee.asiansources.com/TP/EDIT/WIRELESS/98WIRE20.PDF500) {this.resized=true; this.width=500; this.alt='这是一张缩略图，点击可放大。\n按住CTRL，滚动鼠标滚轮可自由缩放';this.style.cursor='hand'}" onclick="if(!this.resized) {return true;} else {window.open('http://u.dianyuan.com/bbs/u/0/1064555045.jpg');}" onmousewheel="return imgzoom(this);">500) {this.resized=true; this.width=500; this.alt='这是一张缩略图，点击可放大。\n按住CTRL，滚动鼠标滚轮可自由缩放';this.style.cursor='hand'}" onclick="if(!this.resized) {return true;} else {window.open('http://u.dianyuan.com/bbs/u/0/1064555081.jpg');}" onmousewheel="return imgzoom(this);">

国内是完全可以设计GAS的,只是没有太多的资金的投入而已．即使我们不做GAS,但我们所做的智能电池的容量测试精度可以达到+/-10mAh!容量统计不是什么不可能实现以及难于上青天的事情,只要别人能做的事,我们都应该可以做到.
   SMBUS的订制也未必非常了不起,如果你要写上位机,我写下位机,我们就得首先把协议制订好,开发通信的产品首先要写好协议,SMBUS也仅仅是几个机器之间的通信协议．就像我们合作做项目一样,要把协议写好．只是这个协议放在大公司里做的话,就成为一个了不起的工作了．
GAS国内是完全可以做的,因为台湾很多小公司都在做．改天我上传几个图片让大家见识见识．我个人非常乐观地看好智能电池的市场,因为这是一个肥缺呀,大陆工厂应该把这块市场从日本和台湾人手里夺回来!!这完全是可能实现的,想当初,日本的电芯占领了中国市场,后来由于出现了比亚迪,终于把小鬼子赶出中国.
   可怜的手机工厂,一个电池才赚五毛钱,全中国人都为外国人打工了!我们大中国应该有一个大家子的规范,应该由我们自己定义智能电池的测试规则和标准!让台湾和日本也遵守我们的标准!我们应该大力发展我们智能设备产业,智能电池加工产业,加大人才的培训投入!!!!

很振奮人心的
雖然不懂這一行
還是頂一下

靓点,顶一下!

个人认为即时采用诸如阻抗跟踪技术缩短容量测试时间、内阻测试的误区等显著改善电芯生产测试设备,降低设备成本是当前的关键.

容量的测试时间缩短可以为工厂改善工艺提供便利,内阻筛选可以减小不一致性在电池组内的不良影响.有这两点,国产电芯才有可能大规模应用.否则,智能电池的最终成本和日本一样甚至更高,何来优势可言?

一旦国产电芯可用,光二手市场每年1千万片的销量,国内厂商崛起就指日可待了.Dell这种以成本为生命的客户也一定会大胆选用,其他厂商跟进,到时候就类似今天手机电池的局面了,当然利润还是搞得多的,毕竟技术门槛在那儿.

就是,我们公司就是一个台湾的小公司在国内的一个生产厂,研发在台湾,然后给我们工资也低得要命,关键你问他东西还不愿意告诉你,国内厂商振作把他们挤出去,自己挣钱.

中国经常走在人家日美的后面,等到中国人会做了,做好了,就没什么利润了.有QIUYY这样的人才,GAS当然做得出来.但中国的国家制度不行,所以即使你做出来,风头还是别人出!
说回来,中国有些东西的确不如人,比喻圆柱电芯,中国有一家一致性好的没有?

我做电源保护和充电有两年了,但还没有对智能充电这一块做过,但我想从明年开始就开发和设计智能的电源管理和充电设备,因为以现在市面上的充电器和电源管理来说成本也还比较高,另外在应用上我感觉有好多地方有欠缺的,用智能管理的话就可能会带来更好的精度和充电方法,另外在充电的稳定性应该会好些,还有元件上所占产品空间也要小些,这样在开发过后成本和性价比应该会比现在的要好,但以上所说只是我个人想法,不知道是否正确,不对之处还请指教.

智能的是好,可以轻易加入预充/温控/负压/状态指示,但不一定适用.现阶段只能用在高阶产品中,但你说能减小尺寸,就不明了,占空间的主要是功率器件,怎么减?

各位大虾:
    下圖是我們正在生產的一款智能急速充電器,可以充 7.2V-24V 鎳鎘,鎳氫和鋰電池.輸出最大 32V 9A.
電路沒什麼特別,只是電池的接口數據標準是小日本定.
    500) {this.resized=true; this.width=500; this.alt='这是一张缩略图，点击可放大。\n按住CTRL，滚动鼠标滚轮可自由缩放';this.style.cursor='hand'}" onclick="if(!this.resized) {return true;} else {window.open('http://u.dianyuan.com/bbs/u/35/1131170159.gif');}" onmousewheel="return imgzoom(this);">

其实一个电源不单单就只要功率转换,还有其他比如说指示与其他功能,如果通过其他电路实现的话就需要很多电路的组合,所使用的表面贴装元件和其他元件所占的版面应该是比智能电源所用的面积要大的,而且就是功率转换上来说的话,在频率的提高上,我想也可以做到更小的空间.
我没有接触过智能的,如果不是,请指正

不错,好东东

国内的电芯厂商关键问题还是在于一致性性较差,所以在组合电池应用方面会让别人顾虑.一致性的提高除了设备和原材料方面,关键的还是软件-工艺流程的改善.电芯厂家不能在一致性上修炼内功,越是到后面就越会被人抛弃.
   国内电池产业链现在其实已经在建立成熟起来,起码在电芯产业已经不再只能提起日本、美国的牌子;电子技术方面因为tw厂在大陆的社厂,其实已经培养了一批基础应用的人才,软件方面即使有人不屑别人的破解ibm之类的和自我编写,但是这个就是起步.在这些条件越来越明朗的情况下,我相信钱图是无限的,呵呵.
   建pack厂不是一件轻松的事情,这段时间累得我够呛了,对仪器和关键设备方面虽然对国产支持,但是只能成功得压力迫使自己做最稳妥得选择.人才也不好找,来面试得基本上都只是懂一点技术,懂一点仪器,或者懂一点流程,却没有一个完整的pack生产概念和某些数据的出发点是为何的.如面试一人时候,问此君过流保护点的范围应该是怎么选定范围的,此君答曰看公司要求而已......难道我要求100a那么就真的做100a保护点?
   再然后看看一些地下小厂,更加的不用提品质控制之类的卫星了.

不错!

你們要自己做Pack嗎?是NB的嗎?