Einführung:
Stromversorgungschips haben schon immer viel Aufmerksamkeit auf sich gezogen. Batterieschutzchips sind eine Art von Stromversorgungschips, die verschiedene Fehlerzustände in Einzelzellen- und Mehrzellenbatterien erkennen. In modernen Batteriesystemen eignen sich Lithium-Ionen-Akkus aufgrund ihrer Eigenschaften sehr gut für tragbare elektronische Systeme, aberLithiumbatterienEs ist notwendig, innerhalb der Nenngrenzen zu arbeiten, wobei Leistung und Sicherheit im Vordergrund stehen müssen. Daher ist der Schutz von Lithium-Ionen-Akkus unerlässlich. Der Einsatz verschiedener Batterieschutzfunktionen dient dazu, Fehlerzustände wie Überstrom bei Entladung (OCD) und Überhitzung (OT) zu vermeiden und die Sicherheit der Akkus zu erhöhen.
Das Batteriemanagementsystem führt eine Ausgleichstechnologie ein.
Zunächst zum häufigsten Problem von Lithium-Ionen-Akkus: der Inkonsistenz. Nachdem die einzelnen Zellen zu einem Lithium-Ionen-Akkumulator zusammengesetzt wurden, können thermisches Durchgehen und verschiedene andere Fehler auftreten. Dieses Problem wird durch die Inkonsistenz des Akkumulators verursacht. Die einzelnen Zellen, aus denen der Akkumulator besteht, weisen Unterschiede in Kapazität, Lade- und Entladeverhalten auf. Der sogenannte „Fass-Effekt“ führt dazu, dass die Zellen mit den schlechteren Eigenschaften die Gesamtleistung des Akkumulators beeinträchtigen.
Die Lithium-Batterie-Balancing-Technologie gilt als beste Methode, um die Spannungsstabilität von Lithium-Akkus zu gewährleisten. Beim Balancing wird die Spannung von Akkus unterschiedlicher Kapazität in Echtzeit durch Anpassung des Balancing-Stroms reguliert. Je höher die Balancing-Leistung, desto besser lassen sich Spannungsausbreitungen unterdrücken und ein thermisches Durchgehen verhindern. Zudem verbessert sich die Anpassungsfähigkeit an die verschiedenen Anforderungen.Lithium-Akkumulator.
Dies unterscheidet sich von einfachsten hardwarebasierten Schutzsystemen. Der Lithium-Batterieschutz kann ein einfacher Überspannungsschutz oder ein erweiterter Schutz sein, der auf Unterspannung, Temperaturfehler oder Stromfehler reagiert. Im Allgemeinen kann der Batteriemanagement-IC auf der Ebene des Lithium-Batteriemonitors und der Ladezustandsanzeige eine Lithium-Batterie-Ausgleichsfunktion bereitstellen. Der Lithium-Batteriemonitor bietet neben der Ausgleichsfunktion auch eine hochgradig konfigurierbare IC-Schutzfunktion. Die Ladezustandsanzeige ist höher integriert, beinhaltet die Funktion des Lithium-Batteriemonitors und nutzt darauf aufbauend fortschrittliche Überwachungsalgorithmen.
Einige Lithiumbatterie-Schutz-ICs verfügen mittlerweile auch über integrierte FETs mit Lithiumbatterie-Ausgleichsfunktionen. Diese können während des Ladevorgangs automatisch vollgeladene Hochspannungsbatterien entladen und gleichzeitig in Reihe geschaltete Niederspannungsbatterien geladen halten, wodurch ein Ausgleich erreicht wird.Lithium-AkkumulatorZusätzlich zur Implementierung eines vollständigen Satzes von Spannungs-, Strom- und Temperaturschutzfunktionen werden Batterieschutz-ICs zunehmend auch mit Ausgleichsfunktionen ausgestattet, um den Schutzanforderungen mehrerer Batterien gerecht zu werden.
Vom Primärschutz zum Sekundärschutz
Vom Primärschutz zum Sekundärschutz
Der grundlegendste Schutz ist der Überspannungsschutz. Alle Lithium-Batterieschutz-ICs bieten Überspannungsschutz mit unterschiedlichen Schutzstufen. Einige schützen zusätzlich vor Überspannung und Entladestrom, andere zusätzlich vor Überhitzung. Bei manchen Lithium-Akkus mit hoher Zellenzahl reicht dieser Schutz nicht mehr aus. In diesem Fall ist ein Lithium-Batterieschutz-IC mit autonomer Balancierfunktion erforderlich.
Dieser Schutz-IC gehört zum primären Schutz und steuert die Lade- und Entlade-FETs, um auf verschiedene Fehlertypen zu reagieren. Durch diesen Ausgleich kann das Problem des thermischen Durchgehens gelöst werden.Lithium-AkkumulatorSehr gut. Übermäßige Wärmeentwicklung in einer einzelnen Lithiumbatterie kann den Balancerschalter und die Widerstände des Lithium-Akkupacks beschädigen. Durch den Batterieausgleich wird sichergestellt, dass jede intakte Lithiumbatterie im Akkupack die gleiche relative Kapazität wie die anderen defekten Batterien aufweist. Dadurch wird das Risiko eines thermischen Durchgehens verringert.
Derzeit gibt es zwei Methoden zum Ausgleich von Lithiumbatterien: aktives und passives Balancieren. Beim aktiven Balancieren wird Energie oder Ladung von Batterien mit hoher Spannung/hohem Ladezustand (SOC) auf Batterien mit niedrigem SOC übertragen. Beim passiven Balancieren wird die Energie von Batterien mit hoher Spannung oder hoher Ladung mithilfe von Widerständen verbraucht, um die Differenz zwischen den einzelnen Batterien zu verringern. Passives Balancieren ist mit hohen Energieverlusten und einem erhöhten thermischen Risiko verbunden. Im Vergleich dazu ist das aktive Balancieren effektiver, jedoch ist der entsprechende Steuerungsalgorithmus sehr komplex.
Für den sekundären Schutz von Lithiumbatteriesystemen ist ein Lithiumbatteriemonitor oder eine Ladezustandsanzeige erforderlich. Während der primäre Schutz intelligente Batterieausgleichsalgorithmen ohne MCU-Steuerung implementieren kann, muss der sekundäre Schutz Spannung und Strom der Lithiumbatterie an die MCU zur Systementscheidung übermitteln. Lithiumbatteriemonitore oder Ladezustandsanzeigen verfügen daher in der Regel über Batterieausgleichsfunktionen.
Abschluss
Abgesehen von Batteriemonitoren oder Tankanzeigen mit Batterieausgleichsfunktionen beschränken sich Schutz-ICs für den Primärschutz nicht mehr auf grundlegende Schutzfunktionen wie Überspannungsschutz. Mit der zunehmenden Verwendung von Mehrzellensystemen…LithiumbatterienBei Akkupacks mit hoher Kapazität werden die Anforderungen an die Schutz-ICs immer höher, und die Einführung von Ausgleichsfunktionen ist unerlässlich.
Das Balancieren ist eher eine Art Wartung. Bei jedem Lade- und Entladevorgang wird eine kleine Ausgleichsmenge zugeführt, um die Unterschiede zwischen den Akkus auszugleichen. Weist die Akkuzelle oder der Akku selbst jedoch Qualitätsmängel auf, können Schutzmaßnahmen und Balancieren die Qualität des Akkus nicht verbessern und sind kein Allheilmittel.
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Veröffentlichungsdatum: 21. Oktober 2024