تقنيات البطارية الجديدة: يمكن للإلكترونيات ذات القيمة المضافة تحويل البطاريات العادية إلى حزم بطاريات ذكية

قطعت البطاريات شوطًا طويلاً منذ اختراعها ، من كومة فولتا الفولتية المكونة من ألواح الزنك والنحاس إلى بطاريات أيون الليثيوم عالية التقنية الحالية. زادت كثافة الطاقة (الحجمية والجاذبية) لخلايا البطارية بشكل مطرد على مر السنين باستخدام كيميائيات بطاريات جديدة.

 

ومع ذلك ، فإن هذه الزيادات واستخدام المواد المتطايرة جعلت الخلايا أقل استقرارًا وتتطلب أمانًا إلكترونيًا إضافيًا. تحتوي خلايا البطارية الحديثة على دوائر أمان إلكترونية مضافة لضمان عدم تجاوز معلمات التصميم أبدًا. تتطلب بطاريات الليثيوم القابلة لإعادة الشحن دوائر أمان إلكترونية كحد أدنى ، ويساعد موازنة الخلايا على منع دوائر السلامة الأولية لخلايا السلاسل المتعددة من التنشيط بشكل غير صحيح بالإضافة إلى إبقائها في خط لتحسين وقت التشغيل ودورة الحياة. بالإضافة إلى ذلك ، يجب أن تحتوي البطاريات المستخدمة في التطبيقات الطبية وتطبيقات تكنولوجيا المعلومات على دوائر أمان ثانوية موجودة في حالة فشل الدوائر الأولية.

 

تعد تقنيات القيمة المضافة التالية جزءًا من السبب في أن بطاريات اليوم يمكن اعتبارها أنظمة طاقة / مصادر طاقة أكثر من كونها بطاريات بسيطة.

 

شواحن بطارية مدمجة

باستخدام شواحن البطاريات المضمنة ، يمكن استخدام الطاقة غير المنظمة لشحن البطارية الداخلية من عدد من المصادر: طوب الجدار غير المكلف ، ومحولات السجائر في السيارة ، ومنافذ USB ، ومنصات الشحن اللاسلكي.

 

مزايا الرسوم المضمنة:

زيادة عمر البطارية: يتم دائمًا شحن الخلايا بشكل صحيح في جميع الظروف البيئية.

من غير المحتمل أن تتسبب شواحن البطاريات غير المعتمدة في إتلاف البطارية.

لا حاجة لشواحن خارجية.

حل أبسط تصور من قبل المستخدم النهائي.

عيوب الرسوم المضمنة:

زيادة التكلفة الأولية ، والتي يمكن إبطالها مع زيادة عمر البطارية.

يتم تجاهل دوائر الشاحن العاملة في نهاية عمر البطارية.

 

شواحن بطارية لاسلكية

في الماضي ، كان الشحن اللاسلكي للبطارية يعتمد على التصميم الخاص بكل شركة. يتيح معيار الطاقة الاستقرائي (QI) لشركات مثل Epec تضمين إلكترونيات الشحن اللاسلكي في البطاريات للعمل مع منصات الشحن اللاسلكية الجاهزة الموجودة بالفعل. يمكن تصميم وسادات الشحن المخصصة لتلائم منتجًا من الناحية التجميلية ، على الرغم من أنه قد تكون هناك قيود في الطاقة اعتمادًا على التطبيق.

طاقة خرج النظام

كجزء من حل شحن البطارية المضمن ، يمكن تشغيل البطارية أثناء شحنها. يمكن أن تكون طاقة الإدخال محدودة للغاية باستخدام لبنة حائط صغيرة أو شاحن لاسلكي أو شاحن USB. في هذه الحالات ، يلزم تقليل تيار الشحن للبطارية عندما يطلب النظام مزيدًا من الطاقة مؤقتًا حتى لا يتم تحميل طاقة الإدخال بشكل زائد. يتم ذلك من خلال وجود حلقتين للتيار

 

يمكن أيضًا تنظيم طاقة خرج النظام لتوفير جهد ثابت أعلى أو أقل من جهد البطارية

تحتوي معظم كيمياء البطاريات القائمة على الليثيوم على منحدرات تفريغ مسطحة إلى حد ما ، ويمكن للأنظمة عادةً التعامل مع هذا الاختلاف في جهد البطارية. ومع ذلك ، لا يمكن لبعض المواد الكيميائية ، خاصة في نهاية التفريغ ، عندما يبدأ جهد البطارية في التناقص التدريجي. من خلال تنظيم طاقة خرج النظام ، يمكن جعل جهد الخرج ثابتًا بغض النظر عن جهد البطارية.

 

يمكن استخدام جهد خرج النظام مع مقياس الوقود لضبط نفسه للإشارة إلى نهاية التفريغ ، مما يجعل البطاريات متوافقة مع الأنظمة غير الذكية. عند استبدال البطاريات القديمة بأحدث بطاريات ليثيوم أيون ، قد تعطي مقاييس الوقود القديمة قراءات خاطئة ، لأنها مصممة خصيصًا لكيميائيات البطاريات القديمة. يمكن التغلب على هذا من خلال وجود مقياس أيون الليثيوم على اللوحة يضبط جهد الخرج ليعكس ملف الجهد الكيميائي القديم. سيعمل نظام حزمة البطارية القديم كما لو كانت البطارية القديمة لا تزال قيد الاستخدام ، مما يعطي القراءة الصحيحة.

قياس الوقود لحزمة البطارية

يتيح مقياس وقود البطارية للمستخدم معرفة مقدار الطاقة المتبقية في البطارية. يمكن إجراء قياس وقود حزمة البطارية بعدة طرق:

 

البحث عن الجهد – يمكن تحديد حالة الشحن عن طريق قياس جهد البطارية والمقارنة بجدول البحث الداخلي.

عد كولوم – يتم قياس إجمالي كمية الطاقة الداخلة والخارجة من البطارية.

مزيج من كل من البحث عن الجهد وعد كولوم. وهذا يعطي ميزة وجود كل طريقة تصحح عدم الدقة في قراءة الآخر.

توفر تقنية قياس الوقود لتتبع المعاوقة من شركة Texas Instruments (TI) أيضًا حلًا لمشكلات القراءات غير الدقيقة بسبب التقادم ودرجة الحرارة. باستخدام تتبع المعاوقة ، يمكن برمجة مقياس الوقود ليكون دقيقًا في حدود 1٪ من عمر البطارية.

 

 

مدخلات / مخرجات الأغراض العامة (GPIO)

يمكن استخدام GPIO للتحكم في أي نظام فرعي للبطارية أو التحكم في وظائف المنتج النهائي باستخدام واجهة بسيطة من سلكين ، I2C.

 

تتضمن أمثلة تطبيقات GPIO ما يلي:

ضبط تيار شاحن البطارية

تشغيل وإيقاف مؤشرات LED

الإنتاج الآلي المدمج في المهام

قراءة مؤشرات حالة الأجهزة الداخلية

تنشيط أو التبديل بين بنوك بطاريات متعددة

ضبط منظمات الجهد على متن الطائرة حسب الحاجة بواسطة مقياس الوقود أو المنتج النهائي.

التدمير الذاتي لحماية IP (التطبيقات العسكرية)

يمكن أن توفر حزم البطاريات اليوم إلكترونيات مدمجة ، مما يحسن من سلامة البطارية وموثوقيتها وعمرها الافتراضي ووظائفها مع منح مهندس نظام المنتج النهائي المزيد من الخيارات لجعل المنتج النهائي أكثر موثوقية وسهولة في الاستخدام. مع شواحن البطاريات المدمجة ، تدوم البطاريات لفترة أطول من خلال شحنها وفقًا لمواصفاتها المثالية وفي حدود درجات الحرارة المناسبة فقط.

 

تسمح مقاييس الوقود الدقيقة بتفريغ البطاريات حتى تفريغها بثقة تقريبًا ؛ وبالتالي ، لا تحتاج البطاريات إلى أن تكون كبيرة الحجم مما يجعلها أصغر حجمًا وأخف وزنًا ويمكن الاعتماد عليها بشكل أكبر. قد توفر واجهة GPIO الوصول إلى المعلومات أو التحكم الوظيفي الذي لم تكن تعتقد أنه ممكن من قبل.

قد يعجبك ايضا
نحن نستخدم ملفات تعريف الارتباط لنمنحك أفضل تجربة ممكنة على موقعنا. بالمتابعة في استخدام هذا الموقع، فإنك توافق على استخدامنا لملفات تعريف الارتباط.
قبول
سياسة الخصوصية