マイコン、残量計付き小型電池電源システム

マイコン、残量計付き小型電池電源システム

概要

小型機器向けに設計された電源システムです。以下の特徴を持ちます。

 

  1. 5V1A電池電源(パワーパス付き)
  2. リチウムイオン電池の充電
  3. リチウムイオン電池の情報(残量など)を取得できる
  4. 残量計の外付けが可能
  5. 電池パック(の電池セル)の特性評価が不要

 

1: 5V1A電池電源(パワーパス付き)

主要な機能は電源機能です。5V動作の小型機器などでお使いいただけます。

 

  • 入力:USB・1直列リチウムイオン電池
  • 出力:5V(※1)・電池電圧(※2)

 

充放電を制御するICのパワーパス機能により、USBの電源断を検知したとき、電源を電池へ切り替えて機器への電力供給を維持します。

 

※1 4.55V~5.51Vの範囲で変更が可能
※2 4.2V~3.5V(電池電圧が3.5Vを切った時点でシャットダウンします)

 

2: リチウムイオン電池の充電

充放電を制御するICを搭載しており、USB入力にて電池へ充電(リチウムイオン電池向けCC/CV)することが出来ます。充電電圧は3.5V~4.4V、充電電流は512mA~3000mAの範囲でI2C通信にて変更が可能です。

 

3: リチウムイオン電池の情報(残量など)を取得できる

接続されている電池に関する情報を取得することができます。通信インタフェースとしてUSBとI2Cを用意しております。

 

USB接続の場合

パソコンをUSB接続し、任意の端末ソフトにてシリアル通信を行います。

 

取得できるデータ

  • 電池残量(%)(SOC、StateOfCharge)
  • 電池残量(mAh)
  • 電池電圧(mV)
  • 充電/放電電流(mA)
  • 現時点での最大容量(mAh)(FCC、FullChargeCapacity)

 

電源システム内に搭載しているマイコン、残量計ICを使用した機能です。電源システム自体の評価や、電源を使用する機器の運用シミュレーションなどの用途でも便利にお使いいただけます。

 

I2C接続の場合

I2C通信およびI2Cマスタとなることが可能な外部機器(Raspberry Pi, Arduinoなど)をSCL, SDA, GNDピンで接続します。

 

取得できるデータ

USB接続で受信できる情報を含めた、残量計ICのすべての情報を取得することが可能です。取得できるデータは、ハードウェア簡易仕様のリンクより公式情報をご確認ください。

 

4: 残量計の外付けが可能

一般的には残量計ICはリチウムイオン電池パックの保護回路基板に配置され、電池パックの生涯に渡り電池セルと接続されますが、この電源システムにて採用しているMAX17260では学習データ(電池の劣化情報)を外部保存し、電池の着脱を可能としています。
  • 電池を取り外すことなく運用する場合、外部保存の作業は不要です
  • 電池が劣化した際は、電池を交換し、公称容量(mAh)・充電終止電流(mA)・放電終止電圧(mV)の3パラメータを書き込めば再び使用開始できます

 

5: 電池パック(の電池セル)の特性評価が不要

一般的にはセルメーカー、パックメーカーが行った特性評価の情報から、多くのパラメータを残量計ICに書き込む必要があります。MAX17260にはマキシム社のモデルゲージm5という残量・劣化の推測アルゴリズムが組み込まれているため、この工程が不要となり、書き込むパラメータも公称容量(mAh)・充電終止電流(mA)・放電終止電圧(mV)の3つだけです。

 

標準品の組合せでお使いいただく利点

この電源システムの標準電池は、弊社標準品電池PJ21(3.7V、1150mAh、4.25Wh)です。 電源システム上のマイコンにはPJ21の一般的な方法で運用するためのファームウェアが書き込み済であるため、ご購入後すぐにお使いいただけます。

 

  • 試作、研究開発
  • 電池の評価
  • li-ion電池の学習
  • 出来合いの電源回路を探している

 

などの場合に便利にお使いいただけます。

 

A. ハードウェア簡易仕様

  • 製品型番: ODS-1S-EVB
  • 充放電IC:テキサス・インスツルメンツ BQ24295
  • 残量計IC:マキシム MAX17260
  • 制御マイコン:マイクロチップ PIC16F1709
  • 入力インタフェース:マイクロUSBタイプB
  • USB-UART変換IC:HOLTEK HT42B534
  • 電池接続インタフェース:2.54mmピッチピンヘッダ、またはJST SACH-003G-P0.2(※1)
  • 出力インタフェース:JST B2B-XH-A(2.5mmピッチ)
  • 外部機器接続インタフェース:マイクロUSBタイプB(入力インタフェースと同じ)、I2C
  • 充電仕様:CC/CV充電、充電電圧4.2V(※2)、充電電流576mA(※3)
  • 出力電圧:5V(※4)

 

※1 弊社標準品電池PJ21(3.7V、1150mAh、4.25Wh)の接続に対応
※2 3.504V~4.4Vの範囲で設定変更が可能(16mV単位で指定)
※3 512mA~3.008mA(64mA単位で指定)の範囲で設定変更が可能ですが、ODS-1S-EVBで許容の上限電流値は1.024mAです
※4 4.55V~5.51Vの範囲で設定変更が可能(64mV単位で指定)

 

B. 用途例

  • モバイル機器
  • 小型機器(測定器など)
  • IoT機器(見守り端末、農業向け端末など遠隔地で使用される機器。送信する情報に電池残量を追加し、遠隔地から充電タイミングを知る、など)
  • 1セル電池パックの特性評価を行うツールとして
  • リチウムイオン電池の体験学習用ツールとして
  • 残量計付きの充電器として

 

量産、仕様変更、御社製品への組み込みなど、ご相談承ります。
充電回路に関するお問い合わせにつきましては、お問い合わせフォームよりお願いいたします。