会社ブログについて リサイクルTI バッテリー管理評価委員会:バッテリー充電器,バッテリー燃料計

リサイクル TI バッテリ管理評価ボード:バッテリ充電器、バッテリ残量ゲージ

深セン明佳達電子有限公司は、中国の大手電子部品リサイクル サービス プロバイダーであり、さまざまな電子部品の高価値リサイクルを専門としています。業界で 30 年近くの経験を持つ同社は、グローバルなリサイクル ネットワークと専門的な評価システムを確立し、効率的で安全かつコンプライアンスに準拠した在庫管理ソリューションをクライアントに提供しています。

リサイクルの利点

高価値リサイクル: 当社の世界的な調達ネットワークと市場洞察を活用して、最も競争力のあるリサイクル価格を提供し、お客様のキャッシュ フローを最大化できるよう支援します。

迅速な清算: 標準化された評価プロセスと十分な資本サポートにより、クライアントは可能な限り最短時間で取引を完了し、現金を受け取ることができます。

コンプライアンス重視の運営: 当社は、認定代理店、貿易業者、エンドユーザーの工場から調達したコンポーネントのみをリサイクルし、すべての取引が法に準拠していることを保証します。

I. バッテリ充電器評価ボード

コア機能と設計哲学

TI バッテリ充電器評価ボードは、実際のバッテリ充電シナリオをシミュレートして充電器 IC の充電効率、精度、保護機能、互換性を検証し、量産モジュール設計の性能ベンチマークを提供します。その設計哲学は「効率、安全性、柔軟性」を中心としており、多様なアプリケーション要件に対応するために複数の充電プロトコルとモードをサポートしながら、充電速度とバッテリー寿命のバランスをとります。

基本的に、充電器評価ボードは TI 充電器 IC (BQ シリーズなど) を中心としており、周辺電源回路、サンプリング回路、保護回路、インターフェイス回路と組み合わせて、実際の製品に見られる充電アーキテクチャをシミュレートします。充電テストのためにバッテリーに直接接続することも、テストポイントを介して充電プロセス中に電圧、電流、温度などのデータを収集するために使用することもでき、充電器ICの動作特性の分析が可能になります。

代表的なモデルと主な機能

TI の充電器評価ボードには、リニア充電器とスイッチモード充電器の 2 つの主なタイプが含まれており、さまざまな電力レベルとアプリケーション シナリオに対応します。以下は、家庭用電化製品や産業機器などの主流のアプリケーションをカバーする、最も代表的な 2 つのモデルとその機能の内訳です。

BQ25186EVM: 低電力リニア充電器評価ボード

BQ25186EVM は、BQ25186 充電器 IC 用に特別に設計された評価モジュールです。この IC は、サーマル パッド付きのコンパクトな QFN パッケージに収められた I²C 制御の 1A リニア バッテリ チャージャです。産業用および個人用電子機器アプリケーションに最も一般的に必要な機能が統合されているため、家庭用電化製品の低電力充電ソリューションとして理想的な選択肢となります。

主な機能は次のとおりです。 0.5% まで設定可能な電圧精度による 1A リニア充電のサポートと、充電精度を確保するための 0.5mA という低い終端電流。さまざまな環境で安全に充電できるよう、構成可能な高温、高温、低温、低温の温度しきい値を備えた統合されたプログラム可能な熱充電曲線。電力パス管理機能により、システムへの電力供給とバッテリ充電を同時に行うことができ、システム電力の安定性が向上します。 15nA シャットダウン モードをサポートし、アイドル期間中のバッテリー寿命を最大化します。ワンタッチ ウェイクアップおよびリセット入力機能と組み合わせて、調整可能なタイマーを備えています。 I²C 通信制御を利用して、便利なパラメータ設定とステータス監視を実現します。専用の入力パワーグッド (PG) および充電イネーブル (CE) ピンを組み込み、周辺回路設計を簡素化します。

主なアプリケーションには、TWS イヤホンと充電ケース、スマート グラス (AR/VR)、スマート ウォッチ、その他のウェアラブルのほか、小売オートメーションやビルディング オートメーションなどの低電力産業シナリオが含まれます。評価ボードには、PCB レイアウト、回路図、部品表 (BOM)、および迅速なプロトタイピングのためのテスト手順を含む包括的なユーザー ガイドが付属しています。

BQ25798EVM: 高電力スイッチング モード降圧/昇圧充電器評価ボード

BQ25798EVM は、HOTROD (QFN) パッケージに統合されたスイッチモード降圧/昇圧バッテリ充電マネージャである BQ25798 充電器 IC を評価します。 1 ～ 4 個の直列接続されたリチウムイオンおよびリチウムポリマーセルをサポートしており、中出力から高出力のアプリケーション、特に双方向の電力供給を必要とするアプリケーションに最適なソリューションとなります。

主な機能は次のとおりです。 3.6V ～ 24V の入力電圧範囲で 5A の高効率スイッチモード降圧/昇圧充電をサポートします。スイッチング周波数は 750kHz ～ 1500kHz の間でプログラム可能で、充電効率と基板サイズのバランスをとります。ソーラーパネルなどの高インピーダンス電源用の最大電力点追跡 (MPPT) 機能を備えており、エネルギー利用率が向上します。 I²C シリアル インターフェイスをサポートし、充電パラメータとシステム設定を柔軟に構成できるため、充電モードと USB OTG モード間のシームレスな切り替えが可能になります。 EV2400 または USB2ANY インターフェイスおよび統合 ADC と組み合わせると、充電器のステータス、障害情報、電圧/電流データのリアルタイム監視が可能になります。オンボード USB 入力アダプタ インターフェイスにより、D+/D- 通信を介してデフォルトの入力電流制限を設定できます。高精度の電圧および電流レギュレーション性能を測定するためのテストポイント、センス抵抗、およびジャンパーが含まれています。内蔵の双方向ブロッキングNFETは、ジャンパ選択可能なデュアル入力ソースセレクタをサポートし、アプリケーションの柔軟性を強化します。

ラップトップ、タブレット、ポータブル医療機器、産業用ハンドヘルド端末、太陽光発電デバイスなどの中出力から高出力のデバイスに適しています。評価ボードには、動作に必要な EV2400 または USB2ANY は含まれていません。これらは個別に設定する必要があります。複雑なシナリオでのパフォーマンス検証をサポートするために、詳細なユーザー ガイドと技術文書が提供されています。

主要なテスト指標と評価プロセス

TI 充電器評価ボードを使用してテストする場合は、充電器 IC がアプリケーション要件を満たしていることを確認するために、次の重要な指標に焦点を当てます: 充電効率 (さまざまな負荷および入力電圧下での変換効率)、充電精度 (充電電圧および終端電流の許容範囲)、熱性能 (熱設計を検証するための充電中の IC および評価ボードの温度変化)、保護機能 (過電圧、過電流、過熱、および短絡保護の応答速度と有効性)、電力経路管理性能（同時電力供給と充電中の安定性）、および低電力特性（シャットダウンおよびスタンバイモードでの消費電流）。 。

標準的な評価プロセスは 3 つのステップで構成されます。 まず、評価ボードを電源、バッテリ、テスト機器 (マルチメータ、オシロスコープ)、およびコンピュータに接続してテスト環境をセットアップします。 BQ Studio ソフトウェアをインストールし、評価ボードとの通信を確立します。次に、ソフトウェアを介してパラメータを設定し、テストバッテリーの仕様に合わせて充電モード、充電電圧、充電電流、温度しきい値などを設定します。最後に、充電テストを開始し、充電中のすべてのデータをリアルタイムで監視し、充電曲線、効率データ、保護機能トリガーイベントを記録し、性能評価を完了してパラメータを最適化します。

II.バッテリー充電状態 (SOC) モニター評価ボード

コア機能と設計哲学

バッテリー SOC モニター評価ボードの中核機能は、バッテリー残量 (SOC)、残存容量、健全性状態 (SOH)、充放電サイクル数などのパラメーターを検出する際の SOC モニター IC の精度を検証することです。これは、バッテリ充電状態監視モジュールを設計するための基礎となります。その設計理念は「精度、信頼性、互換性」にあります。 TI の特許取得済みのエネルギー計測アルゴリズムを利用して、温度、充放電率、バッテリの経年劣化などの要因が測定精度に与える影響を軽減し、ユーザーがバッテリの状態を正確に監視できるようにします。

充電器評価ボードと同様に、バッテリ メータ評価ボードは TI のバッテリ メータ IC を中心としており、サンプリング抵抗、通信インターフェイス、表示モジュール (一部のモデル)、および補助回路と組み合わせられています。バッテリーと直接接続して、リアルタイムの電圧、電流、温度データを収集できます。アルゴリズム計算を通じて、SOC や SOH などの主要なパラメーターを導き出し、ソフトウェアまたはハードウェア インターフェイスを介して結果を出力するため、テストや検証が容易になります。 TI の Battery Management Studio (BQ Studio) ソフトウェアを使用すると、レジスタ アクセス、データ読み出し、パラメータ設定、周期的なデータ ロギングなど、バッテリ モニタ IC の包括的な制御が可能になります。

代表的なモデルと主要な機能

TI のバッテリ メータ評価ボードは、シングル セル構成とマルチセル構成をカバーし、リチウム イオン、リチウム ポリマー、リン酸鉄リチウム、ニッケル水素などのさまざまなバッテリ タイプをサポートします。コアモデルはベーシック（高精度測定重視）と統合型（保護機能を搭載）に分類されます。以下は 2 つの典型的なモデルの分析です。

BQ28Z620EVM-071: 統合保護機能付きマルチセル・バッテリー・メーター評価ボード

BQ28Z620EVM-071 は、BQ28Z620 と BQ294502 で構成されるバッテリー管理システム (BMS) の完全な評価システムです。 BQ28Z620 は、保護機能が組み込まれたバッテリー充電状態モニターで、1 ～ 2 セル シリーズ パックに適しています。 1.2VI/Oをサポートしており、小型デバイスのマルチセルバッテリ測定に最適なソリューションです。

主な機能は次のとおりです。 正確な SOC および SOH 測定のための Impedance Track™ テクノロジーを使用した高精度エネルギー計量。クーロン カウンタ オフセットが 52% 削減され、標準値はわずか 4.8µV となり、計測精度が向上します。最小 300µA (標準値) までの超低消費電流により、同様のマルチセル エネルギー メーターと比較して優れた電力効率を実現します。 0.5mΩ～3mΩの超低電流検出抵抗値により、電力損失が最小限に抑えられます。最低 2.2V の入力電圧をサポートし、将来のセルの化学的性質や超低システム電圧要件に対応します。包括的な統合保護機能により、シングルセルまたはデュアルセルシリーズのバッテリーパックの過充電、過放電、短絡、過電流状態を防ぎます。 EV2400 インターフェイス ボードと BQ Studio ソフトウェアを介して、ユーザーは BQ28Z620 データ レジスタを読み取り、さまざまなバッテリー パック構成に合わせてチップセットをプログラムし、さらなる評価のためにサイクル データをログに記録し、I²C 通信プロトコルを介してさまざまな充電/放電条件下でソリューションの全体的な機能を評価できます。

適切な用途には、小型携帯機器、ウェアラブル、小型産業用センサーなど、1 ～ 2 個の直列接続セルを使用する製品が含まれます。評価ボードの価格は 55 ドルで、迅速なテストを容易にするためのユーザー ガイドや適合宣言などの技術文書が含まれています。

BQ34Z100EVM: 広範囲マルチケミストリーバッテリーモニター評価モジュール

BQ34Z100EVM は、BQ34Z100 ワイドレンジ バッテリ モニタ用に特別に設計された評価モジュールです。 EV2300 USB アダプタおよび Windows ベースの PC ソフトウェアと組み合わせると、リチウムイオン、ニッケル金属水素化物 (NiMH)、ニッケルカドミウム (NiCd) などの複数の化学薬品にまたがるバッテリをサポートする完全な評価システムが形成され、幅広い互換性が提供されます。

主な機能は次のとおりです。 リチウムイオン、リチウムポリマー、LiFePO4、NiMH、NiCd などのさまざまな種類のバッテリと互換性のある、単一セルまたはマルチセルの直列バッテリ パックのエネルギー計測をサポートします。 NiMH および NiCd パックの場合、最小数の直列セルにより、パック電圧が 3.3V 以上に維持される必要があります。広範囲の測定機能により、さまざまな容量と放電率のバッテリーに高精度で対応し、温度や経年変化の影響を最小限に抑えます。 EV2300 インターフェイス アダプタと付属のソフトウェアを通じて、データ レジスタの読み取り、チップ プログラミング、周期的なデータ ロギング、充放電性能評価などの操作が可能になります。完全なオンボード周辺コンポーネントにより、デバイスを追加せずに直接バッテリーをテストできるため、テストプロセスが簡素化されます。バッテリー容量予測をサポートし、過去の充放電データに基づいて SOC 計算精度を最適化し、ユーザー エクスペリエンスを向上させます。

ポータブル電子機器、電動工具、小型エネルギー貯蔵装置、およびさまざまな電池の化学的性質を利用するその他の製品に適しています。付属のユーザー ガイドには、キットの内容、性能仕様、クイックスタート手順、研究開発担当者による迅速な導入を促進するテスト方法が詳しく記載されています。

主要なテスト指標と評価プロセス

バッテリーメーター評価ボードの中核となる評価指標は「測定精度」を中心としており、主に以下が含まれます：SOC測定精度（満充電、半充電、および低充電状態での誤差範囲、理想誤差 ≤2%）、SOH検出精度（バッテリ劣化の正確な評価）、充放電サイクルの安定性（繰り返しサイクル後の測定精度の変動）、温度適応性（さまざまな温度にわたる測定精度）、および電流サンプリング精度（SOCに影響を与える中心要素）計算）。また、バッテリーメーターICの通信安定性、低電力特性、保護機能(一体型の場合)の有効性を評価する必要があります。

標準の評価プロセスは、充電器評価ボードの評価プロセスを反映しています。まず、評価ボード、バッテリ、テスト機器、およびコンピュータを接続してテスト環境を確立します。 BQ Studio ソフトウェアをインストールし、通信を確立します。次に、充放電サイクルを完了してバッテリーキャリブレーションを実行し、バッテリー容量や内部抵抗などのパラメーターを調整し、測定精度を確保します。次に、充放電テストを実行して実際の使用シナリオ (さまざまな放電率、温度) をシミュレートし、SOC や SOH などのパラメーターをリアルタイムで記録しながら、実際のバッテリー容量と測定された容量を比較して矛盾を特定します。最後に、テストデータを分析してゲージパラメータを最適化し、アプリケーション要件を満たしていることを確認します。 TI は、設計者が特定のバッテリの化学的性質に一致する CEDV 係数を取得して測定精度を高めるのに役立つゲージ パラメータ計算ツールも提供しています。

Ⅲ．充電器とバッテリーゲージ評価ボードの相乗動作と応用価値

相乗効果の原理

実際のバッテリー管理システムでは、バッテリー充電器とゲージが連携して動作するコアコンポーネントです。 TI の評価ボードは、両方の共同テストをサポートしています。充電器はバッテリの状態 (SOC、温度) に基づいて充電パラメータを調整し、効率的で安全な充電を実現します。バッテリーモニターは、電圧、電流、温度データを継続的に追跡し、SOCとSOHを計算して、この情報を充電器に送信します。次に、充電器は充電モード (定電流/定電圧) を切り替え、これらの読み取り値に基づいて電流/電圧レベルを調整します。 SOC が 100% に達するか、異常状態が検出されると、充電器はバッテリーの損傷を防ぐために直ちに充電を停止します。

TI 評価ボードの統合テストを通じて、通信の安定性、パラメータの互換性、および 2 つのコンポーネント間の協調効率を検証できます。例: バッテリーモニターが過度のバッテリー温度を検出した場合、その情報を直ちに充電器に伝え、過熱保護を作動させて充電を停止できますか? SOC が設定されたしきい値に達したとき、充電器は充電モードを正確に切り替えたり、充電を停止したりして、充電の安全性とバッテリー寿命を確保できますか?このインターロック テストにより、設計における互換性の問題を積極的に特定し、量産リスクを軽減します。

コアアプリケーションの価値

TI のバッテリ充電器およびバッテリ モニタ評価ボードの中心的な価値は、「研究開発の加速、リスクの軽減、およびパフォーマンスの最適化」にあり、これは次の 3 つの主要な側面で明らかです。

まず、研究開発サイクルの短縮です。評価ボードは、すぐに使用できるハードウェア プラットフォームとサポート ソフトウェアを提供するため、開発者がテスト回路を最初から構築する必要がなくなります。これにより、充電器とバッテリー メーター IC の性能を迅速に検証し、適切なコンポーネントを迅速に選別し、反復的なハードウェア設計、プロトタイピング、テスト サイクルを削減することが可能になります。 BMS 開発サイクルが 30% ～ 50% 短縮されます。

第二に、開発リスクが軽減されます。評価ボードには包括的な保護回路と校正メカニズムが組み込まれており、不十分な充電器効率や過度のメーター測定誤差などのデバイス性能の欠陥や設計の脆弱性を正確に特定し、問題の早期発見と解決を可能にして量産障害を防ぎます。さらに、TI のリファレンス デザインと技術ドキュメントは、開発者がよくある設計の落とし穴を回避し、製品の信頼性を高めるのに役立ちます。

第三に、製品のパフォーマンスを最適化します。評価ボードを介した正確なテストにより、充電パラメータとエネルギー測定アルゴリズムの最適化が可能になり、充電効率が向上し、バッテリ寿命が延長され、SOC測定精度が向上します。これにより、最終製品の市場競争力が強化されます。たとえば、充電器の熱管理パラメータを最適化することで充電中のデバイスの過熱を防ぎ、エネルギー計算アルゴリズムを校正することでバッテリレベルが低いときの測定エラーを排除し、ユーザーエクスペリエンスを向上させます。