LTC7871双向升降压控制器新的应用场景

作者
Tyler Gu
文章来源
Cytech Engineer

LTC7871双向升降压控制器新的应用场景

经过 20 余年的发展,我国新能源汽车累计产量已超 280万辆,推广规模居世界首位。我国动力电池累计配套量超过 131GWh,产业规模也位居世界第一。

通常动力蓄电池容量衰减至 80%以下时,将不能完全满足汽车动力需求,需要更换新的电池组旧电池组需要退役。动力电池大量退役后,未经妥善的处置和进行价值最大化利用,将威胁公共安全,造成难以逆转的环境污染,并浪费宝贵的锂金属资源。据预测2020 年 我国退役电池累计约为 25GWh。

虽然退役动力电池不能完全满足汽车动力需求,但可梯次利用于其他领域。梯次利用大部分主要集中在备电、储能等领域。从2018 年开始,中国铁塔公司停止采购铅酸电池,大力推广锂电池梯次利用,已在 31 个省市的约 12 万座基站开展梯次利用电池备电应用,并在备电、储能及对外发电等应用。

中国铁塔及其合作伙伴在基站备份电源的解决方案

  • 充电时:利用基站的48V通信母线电压采用PWM斩波方式线性降压给电池组充电
  • 放电时:采用MCU控制MOS做开关切换;电池直接输出到48V母线。

该方案在充电时由于母线电压和线性降压占空比限制,会造成个别电池组不能完全充满电,放电时放电流无法监测和控制;整个环路没有过压过流,防电流倒灌等保护。

为了提高退役电池的利用效率和整个备份电池系统的可靠性,ADI的LTC7871+LTC7060六相同步双向升降压方案应运而生。如下图所示,LTC7871+LTC7060将双向DC/DC 变换器所需的控制、驱动、采样、保护电路,降低了系统设计难度,并提高系统的可靠性。

LTC7871具有以下优势和特点

  • 同步整流:效率高达 98%
  • 精确的可编程电感电流监控和双向调节
  • 精确的可编程死区时间控制
  • ADI 专有的高级电流模式控制
  • 整个温度范围内的调压精度为 ±1%
  • IMON脚内置电流检测运放,可以支持1%的输出电流精度
  • 独特的架构允许动态调节输入电压、输出电压或电流
  • 支持多芯片交错并联,满足更大功率设计要求;高达 24 相
  • 专有的恒频电流模式架构提高了信噪比,支持低噪声工作,并提供出色的相位间电流匹配
  • 多相交错控制,可以有效降低电感感值,电容容值及输入输出电压纹波

中国铁塔基站备份电源新方案

 

新方案优势
  • 每组电池都可以充满电,提高充电时电源工作效率;减少能源浪费
  • 每组电池可以设置相同的比例的放电电流,相同的循环放电深度,延长电池的使用寿命
  • 可以通过IMON脚内置电流检测功能测量充电和放电电流,配合MCU算法可以实现计电费功能
  • LTC7871具有电流控制模式,可以使输出电流精度控制在1%,降低了电感饱和电流的设计要求,使用更低成本、更小尺寸的电感即可满足大输出功率要求
  • 整个系统方便做小型化,模块化设计;方便现场的施工安装调试

为了让用户更容易的评估LTC7871的性能,缩短项目开发周期,ADI提供演示DEMO。 DC2886A一款大功率、高效同步六相双电流转换器,内置LTC7871和LTC7060;方便客户测试验证,缩短开发周期。

总结

相对于传统的MCU+MOS线性降压方案,LTC7871+LTC7060可以提供更优越的性能和更多重的保护;同时也提高了退役电池的利用效率,延长了电池的寿命;助力电动车退役电池开启更多的应用场景。

 

参考资料

新能源汽车动力蓄电池回收利用调研报告

ADI LTC7871产品概览

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