Introduzione:
I chip relativi all'alimentazione sono sempre stati una categoria di prodotti che ha ricevuto molta attenzione. I chip di protezione della batteria sono un tipo di chip relativi all'alimentazione utilizzati per rilevare varie condizioni di guasto nelle batterie a cella singola e multicella. Nei sistemi di batterie odierni, le caratteristiche delle batterie agli ioni di litio sono molto adatte ai sistemi elettronici portatili, mabatterie al litioÈ necessario operare entro i limiti nominali, concentrandosi su prestazioni e sicurezza. Pertanto, la protezione dei pacchi batteria agli ioni di litio è necessaria e fondamentale. L'applicazione di diverse funzioni di protezione della batteria ha lo scopo di evitare il verificarsi di condizioni di guasto come la sovracorrente di scarica (OCD) e il surriscaldamento (OT), e di migliorare la sicurezza dei pacchi batteria.
Il sistema di gestione della batteria introduce la tecnologia di bilanciamento
Innanzitutto, parliamo del problema più comune dei pacchi batteria: l'uniformità. Dopo che le singole celle formano un pacco batteria al litio, possono verificarsi fenomeni di instabilità termica e vari tipi di guasto. Questo problema è causato dall'incoerenza del pacco batteria al litio. Le singole celle che compongono il pacco batteria al litio presentano valori di capacità, parametri di carica e scarica non uniformi, e l'"effetto barile" fa sì che le celle con le proprietà peggiori influenzino le prestazioni complessive dell'intero pacco batteria al litio.
La tecnologia di bilanciamento delle batterie al litio è riconosciuta come il modo migliore per risolvere la coerenza dei pacchi batteria al litio. Il bilanciamento consiste nel regolare la tensione in tempo reale delle batterie di diversa capacità regolando la corrente di bilanciamento. Maggiore è la capacità di bilanciamento, maggiore è la capacità di sopprimere l'espansione della differenza di tensione e prevenire la fuga termica, e migliore è l'adattabilità allaPacco batterie al litio.
Questo sistema si differenzia dai più semplici dispositivi di protezione basati su hardware. Il dispositivo di protezione per batterie al litio può essere un semplice protettore da sovratensione o un protettore avanzato in grado di reagire a sottotensione, guasti termici o guasti di corrente. In generale, il circuito integrato di gestione della batteria, a livello del monitor e dell'indicatore di carica, può fornire la funzione di bilanciamento della batteria al litio. Il monitor offre la funzione di bilanciamento e include anche una funzione di protezione integrata con elevata configurabilità. L'indicatore di carica presenta un grado di integrazione più elevato, includendo la funzione del monitor e integrando algoritmi di monitoraggio avanzati.
Tuttavia, alcuni circuiti integrati di protezione delle batterie al litio ora incorporano anche funzioni di bilanciamento delle batterie al litio tramite FET integrati, che possono scaricare automaticamente le batterie completamente caricate ad alta tensione durante la ricarica e mantenere le batterie a bassa tensione in serie caricate, bilanciando così ilpacco batterie al litioOltre a implementare una serie completa di funzioni di protezione da tensione, corrente e temperatura, i circuiti integrati di protezione delle batterie stanno iniziando a introdurre anche funzioni di bilanciamento per soddisfare le esigenze di protezione di più batterie.
Dalla protezione primaria alla protezione secondaria
Dalla protezione primaria alla protezione secondaria
La protezione più basilare è la protezione da sovratensione. Tutti i circuiti integrati di protezione per batterie al litio offrono protezione da sovratensione secondo diversi livelli di protezione. In base a ciò, alcuni offrono protezione da sovratensione e sovracorrente di scarica, mentre altri offrono protezione da sovratensione, sovracorrente di scarica e surriscaldamento. Per alcuni pacchi batteria al litio ad alto numero di celle, questa protezione non è più sufficiente a soddisfare le esigenze del pacco batteria. In questi casi, è necessario un circuito integrato di protezione per batterie al litio con funzione di bilanciamento autonomo della batteria.
Questo circuito integrato di protezione appartiene alla protezione primaria, che controlla i FET di carica e scarica per rispondere a diversi tipi di protezione dai guasti. Questo bilanciamento può risolvere il problema della fuga termica delpacco batterie al litioMolto bene. Un eccessivo accumulo di calore in una singola batteria al litio può danneggiare l'interruttore di bilanciamento e le resistenze del pacco batterie. Il bilanciamento delle batterie al litio consente di bilanciare ciascuna batteria non difettosa del pacco batterie in modo che abbia la stessa capacità relativa delle altre batterie difettose, riducendo il rischio di instabilità termica.
Attualmente, esistono due metodi per bilanciare le batterie al litio: il bilanciamento attivo e il bilanciamento passivo. Il bilanciamento attivo consiste nel trasferire energia o carica dalle batterie ad alta tensione/alto stato di carica (SOC) a quelle a basso SOC. Il bilanciamento passivo, invece, utilizza resistori per assorbire l'energia delle batterie ad alta tensione o alta carica, al fine di ridurre la differenza di potenziale tra le diverse batterie. Il bilanciamento passivo presenta elevate perdite di energia e rischi termici. Rispetto a questi metodi, il bilanciamento attivo è più efficace, ma l'algoritmo di controllo risulta molto complesso.
Dalla protezione primaria a quella secondaria, il sistema di batterie al litio deve essere dotato di un monitor o di un indicatore di carica per garantire la protezione secondaria. Sebbene la protezione primaria possa implementare algoritmi intelligenti di bilanciamento della batteria senza il controllo di una MCU, la protezione secondaria richiede la trasmissione della tensione e della corrente della batteria al litio alla MCU per l'elaborazione delle decisioni a livello di sistema. I monitor o gli indicatori di carica delle batterie al litio svolgono essenzialmente funzioni di bilanciamento della batteria.
Conclusione
Oltre ai monitor della batteria o agli indicatori di livello del carburante che forniscono funzioni di bilanciamento della batteria, i circuiti integrati di protezione che forniscono protezione primaria non sono più limitati alla protezione di base come la sovratensione. Con la crescente applicazione di batterie multicellabatterie al litioI pacchi batteria di grande capacità avranno requisiti sempre più elevati per i circuiti integrati di protezione, e l'introduzione di funzioni di bilanciamento è assolutamente necessaria.
Il bilanciamento è più simile a una forma di manutenzione. Ogni ciclo di carica e scarica prevede una piccola compensazione per bilanciare le differenze tra le batterie. Tuttavia, se la cella o il pacco batteria presentano difetti di qualità, la protezione e il bilanciamento non possono migliorarne la qualità e non rappresentano una soluzione universale.
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Data di pubblicazione: 21 ottobre 2024