Integrazione di sistemi avanzati di gestione delle batterie

STMicroelectronics e gli integratori industriali stanno collaborando per implementare sistemi avanzati di gestione delle batterie per apparecchiature portatili e veicoli elettrici leggeri. Questa integrazione tecnica si concentra sull'implementazione del circuito integrato L9962 per ottimizzare le prestazioni della batteria e garantire la sicurezza operativa in ambienti esigenti.

Sfide operative e collaborazione
I settori industriale e medico richiedono fonti di alimentazione altamente stabili per le apparecchiature portatili, al fine di prevenire il degrado della batteria e garantire un funzionamento continuo. Per far fronte a queste esigenze strutturali, STMicroelectronics collabora con i produttori di apparecchiature per integrare un'infrastruttura specializzata per la gestione delle batterie. Questa cooperazione fornisce ai produttori un percorso standardizzato per ottimizzare i pacchi batteria agli ioni di litio e ai polimeri di litio, riducendo la necessità di complessi circuiti esterni e migliorando al contempo l'affidabilità del sistema.

Soluzione tecnica e responsabilità
L'architettura tecnica è incentrata sul circuito integrato di gestione delle batterie al litio L9962, progettato per pacchi batteria fino a dieci celle collegate in serie. STMicroelectronics progetta il silicio, che integra un convertitore analogico-digitale a 12 bit e un amplificatore di rilevamento della corrente ad alta precisione che utilizza il conteggio dei coulomb (Coulomb counting). Il sistema fornisce una corrente di bilanciamento delle celle di 70 mA e include un regolatore a bassa caduta di tensione (LDO) da 3,3 V per alimentare componenti esterni. Gli integratori utilizzano l'interfaccia I2C in dotazione per configurare i parametri del dispositivo, come gli intervalli di misurazione della tensione, e per estrarre i dati sullo stato di carica (SoC) e sullo stato di salute (SoH).

Distribuzione e implementazione
L'implementazione di questi sistemi di gestione avviene in ambienti embedded compatti, tra cui elettroutensili cordless, e-bike e unità di accumulo di energia di backup. Durante la fase di produzione e implementazione, gli ingegneri calibrano la precisione della misurazione della corrente con un singolo punto sulla linea di produzione, ottenendo una precisione dello 0,25 percento sull'intero intervallo di temperature. L'integrazione fisica utilizza un tempo di ciclo programmabile per misurare continuamente le tensioni delle singole celle, attivando meccanismi di protezione integrati al rilevamento di deviazioni delle soglie.

Applicazioni e casi d'uso
Questa tecnologia di gestione delle batterie è applicata direttamente a dispositivi medici portatili, veicoli elettrici leggeri e gruppi di continuità (UPS). I casi d'uso funzionali prevedono il rilevamento di correnti di carica e scarica eccessive, l'esecuzione della protezione contro le scariche da cortocircuito e l'esecuzione di un monitoraggio termico raziometrico tramite un termistore NTC. L'applicazione di questa architettura stabilizza l'allineamento della tensione in tutto il pacco batteria e massimizza l'autonomia attraverso modalità di risparmio energetico, tra cui configurazioni da 5 microampere in standby e 2 microampere in sospensione profonda (deep-sleep) per i prodotti in transito.

Risultati e impatto atteso
L'integrazione del circuito L9962 riduce al minimo in modo significativo i costi di ingegnerizzazione richiesti e il numero di componenti esterni per pacchi batteria personalizzati. Combinando un bilanciamento preciso delle celle con un controllo di plausibilità continuo, il sistema garantisce una rapida correzione della tensione ed estende la salute generale della batteria. L'implementazione tecnica assicura una solida stabilità operativa per gli utenti finali industriali e di consumo, mantenendo la precisione della misurazione della tensione sull'intero intervallo di temperature di esercizio.

A cura di Maria Brueva, redattrice per Induportals – adattato dall'IA.

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