【我是工程師】淺談電池管理應用中的功率路徑管理
大家好，我是南航紙飛機MX, 本人讀書期間一直從事新能源能量管理方面的研究。工作后一直從事電池管理相關的項目，借此寶地和大家分享和交流電池管理相關方面的知識，第一次我想談談電池管理應用中的功率路徑管理。
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@xumin-nuaa
由于較高的功率密度，鋰離子電池被廣泛應用于輕盈小巧的移動設備中。為了滿足設備中的系統在各種應用情景下的功率需求，需要一個電池功率管理電路對輸入電源的功率、電池功率、以及系統需求的功率三者進行合理的分配，通常稱之為功率路徑管理。根據不同的系統架構，功率路徑管理主要分為三大類，分別是Battery-feed功率路徑管理、Power-selector功率路徑管理以及NarrowVDC功率路徑管理。下面為大家詳細介紹三種功率路徑管理以及它們的優缺點。
首先先介紹battery-feed架構：
如圖1所示，在傳統的feature phone里，battery-feed架構由于其簡單的結構得到了廣泛的應用。在這種架構中，電池被直接連接在系統母線上，所以系統電壓永遠不會超過電池電壓(充滿時通常為4.2V)，所以系統母線上器件的電壓應力只要低于電池充滿電壓即可。另外，由于電池可以等效為一個容值超級大的電容，因而系統母線電壓不會出現較大的波動，當系統需求功率超過輸入電源能夠提供的功率時，電池能夠自動補充供電，從而使得適配器沒有必要按照系統的峰值功率設計，降低了適配器的成本。
圖1. Battery-Feed架構
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@xumin-nuaa
首先先介紹battery-feed架構：如圖1所示，在傳統的featurephone里，battery-feed架構由于其簡單的結構得到了廣泛的應用。在這種架構中，電池被直接連接在系統母線上，所以系統電壓永遠不會超過電池電壓(充滿時通常為4.2V)，所以系統母線上器件的電壓應力只要低于電池充滿電壓即可。另外，由于電池可以等效為一個容值超級大的電容，因而系統母線電壓不會出現較大的波動，當系統需求功率超過輸入電源能夠提供的功率時，電池能夠自動補充供電，從而使得適配器沒有必要按照系統的峰值功率設計，降低了適配器的成本。[圖片]圖1. Battery-Feed架構
大家猜猜這種架構缺點在哪里？
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@xumin-nuaa
首先先介紹battery-feed架構：如圖1所示，在傳統的featurephone里，battery-feed架構由于其簡單的結構得到了廣泛的應用。在這種架構中，電池被直接連接在系統母線上，所以系統電壓永遠不會超過電池電壓(充滿時通常為4.2V)，所以系統母線上器件的電壓應力只要低于電池充滿電壓即可。另外，由于電池可以等效為一個容值超級大的電容，因而系統母線電壓不會出現較大的波動，當系統需求功率超過輸入電源能夠提供的功率時，電池能夠自動補充供電，從而使得適配器沒有必要按照系統的峰值功率設計，降低了適配器的成本。[圖片]圖1. Battery-Feed架構
占座，樓主繼續！~
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@xumin-nuaa
下面來談談另外一種架構，Power-selector架構。為了解決電池低電壓時插入適配器后無法立即開機的問題，power-selector架構經常被采用，尤其筆記本電腦和移動電源。如圖3所示，當適配器插入后，SW_H導通，直接將系統母線連接至輸入端，那么系統母線電壓等于輸入電壓，系統即使在電池低電壓時也能立即開機。同時SW_L關斷，系統母線通過chargerIC給電池充電。在電池容量充足時，當適配器拔走后，SW_H關斷，SW_L導通，系統母線直接由電池供電。[圖片]圖3.Power-selector架構
誰來談談這種結構的缺點？
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@xumin-nuaa
下面來談談另外一種架構，Power-selector架構。為了解決電池低電壓時插入適配器后無法立即開機的問題，power-selector架構經常被采用，尤其筆記本電腦和移動電源。如圖3所示，當適配器插入后，SW_H導通，直接將系統母線連接至輸入端，那么系統母線電壓等于輸入電壓，系統即使在電池低電壓時也能立即開機。同時SW_L關斷，系統母線通過chargerIC給電池充電。在電池容量充足時，當適配器拔走后，SW_H關斷，SW_L導通，系統母線直接由電池供電。[圖片]圖3.Power-selector架構
樓主繼續。。這種應該是充飽電時的功耗問題吧。。。
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@xumin-nuaa
由于較高的功率密度，鋰離子電池被廣泛應用于輕盈小巧的移動設備中。為了滿足設備中的系統在各種應用情景下的功率需求，需要一個電池功率管理電路對輸入電源的功率、電池功率、以及系統需求的功率三者進行合理的分配，通常稱之為功率路徑管理。根據不同的系統架構，功率路徑管理主要分為三大類，分別是Battery-feed功率路徑管理、Power-selector功率路徑管理以及NarrowVDC功率路徑管理。下面為大家詳細介紹三種功率路徑管理以及它們的優缺點。
2006年研究軍艦備用電池管理方案用的是筒單獨立充電方案，后來想開發一個象保護板一樣20uA級以下自耗電，電池節間電壓差異在10mv以上自動均衡且是能量高效率地轉移。開始以為不難一查這類美國專利多如牛毛。但從實用級來說沒一個實用的。看過日本豐田，松下的。德國英飛凌的美國ti的沒有看到一個能批量生產實用方案，比亞迪的專利也一樣。用了國內英飛凌方案產品實測是技術垃圾。據說特拉斯解決了但不公布方案。其實這是一個世界級的難題:假設一百節電池串聯它們之間的電壓都是不相等的，請設計一個方案在轉移電流一定的情況，用最少的轉移管道用最短的時間(不重復轉移)使每節電池電壓相等。且誤差10mv內自動低功耗uA級自耗電。非天才級的工程師沒有能力解決這個問題的。
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@sushumiao
2006年研究軍艦備用電池管理方案用的是筒單獨立充電方案，后來想開發一個象保護板一樣20uA級以下自耗電，電池節間電壓差異在10mv以上自動均衡且是能量高效率地轉移。開始以為不難一查這類美國專利多如牛毛。但從實用級來說沒一個實用的。看過日本豐田，松下的。德國英飛凌的美國ti的沒有看到一個能批量生產實用方案，比亞迪的專利也一樣。用了國內英飛凌方案產品實測是技術垃圾。據說特拉斯解決了但不公布方案。其實這是一個世界級的難題:假設一百節電池串聯它們之間的電壓都是不相等的，請設計一個方案在轉移電流一定的情況，用最少的轉移管道用最短的時間(不重復轉移)使每節電池電壓相等。且誤差10mv內自動低功耗uA級自耗電。非天才級的工程師沒有能力解決這個問題的。
非常專業。。你認為特斯拉解決了這個電池管理問題了？
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