Modulo di misurazione dell'impedenza elettrochimica

Le batterie al litio sono ampiamente applicate su tre campi principali: accumulo di energia, elettronica di consumo e energia elettrica.Queste applicazioni vanno da telefoni cellulari, laptop e biciclette elettriche a veicoli elettrici, sistemi integrati di accumulo solare e dispositivi portatili di conservazione dell'energia per prodotti consumatori e industriali.Nel tempo, l'invecchiamento della batteria porta a degradazione delle prestazioni e cambiamenti irreversibili nella composizione chimica, con conseguente riduzione della capacità e aumento della resistenza interna.

La spettroscopia di impedenza elettrochimica (EIS) è un metodo non distruttivo per la misurazione dei parametri e una tecnica efficace per valutare il comportamento dinamico della batteria.Riflettendo un aumento dell'impedenza della batteria, l'EIS può determinare lo stato di salute (SOH) di una batteria, contribuendo a prevedere quando potrebbe essere necessaria la sostituzione.

L'AD5941 altamente integrato è un sistema su chip (SOC) progettato per applicazioni portatili ad alta precisione e bassa potenza che utilizzano tecniche di misurazione elettrochimica.Integra un front-end analogico ad alta precisione (AFE), un ciclo di eccitazione ad alta precisione e un canale di misurazione ADC SAR ADC a 16 bit, tra gli altri componenti.Per facilitare la valutazione delle prestazioni EIS dell'AD5941 e accelerare lo sviluppo del prodotto, Excelpoint in WPG Holdings ha progettato il modulo di misurazione della spettroscopia di impedenza elettrochimica per le batterie (EPSH-EIS5941-V1.0).Questo modulo supporta le modalità sia a frequenza fissa che in frequenza.La sua elevata integrazione ed efficacia in termini di costi lo rendono particolarmente adatto per i tester di resistenza interna della batteria portatile compatta.

L'AD5941 altamente integrato presenta un generatore a forma d'onda integrata, un DAC ad alta velocità (HSDAC) e un amplificatore di eccitazione per produrre segnali di eccitazione sinusoidale.Questi segnali vengono applicati alla batteria tramite il perno CE0 e un transistor Darlington esterno.L'output viene elaborato attraverso un ADG636, amplificato da un AD8694 e quindi immesso nell'ADC dell'AD5941.Il motore di accelerazione hardware discreto di Fourier Transform (DFT) incorporato del dispositivo esegue DFT sui dati ADC, generando componenti reali e immaginari che sono archiviati in un FIFO.I dati vengono trasmessi a un MCU e caricati su un PC tramite USB.Il software GUI di accompagnamento mostra l'impedenza della batteria e il corrispondente trama di Nyquist.Un metodo di calibrazione di resistenza di riferimento (RCAL) viene utilizzato per eliminare gli errori di misurazione e migliorare l'accuratezza.