Einführung:
Leistungsbezogene Chips waren schon immer eine Produktkategorie, die viel Aufmerksamkeit erhielt. Batterieschutzchips sind eine Art leistungsbezogener Chips, die zur Erkennung verschiedener Fehlerzustände in Einzel- und Mehrzellenbatterien verwendet werden. In heutigen Batteriesystemen eignen sich die Eigenschaften von Lithium-Ionen-Batterien sehr gut für tragbare elektronische Systeme, aberLithiumbatterienSie müssen innerhalb der Nenngrenzen arbeiten und dabei Leistung und Sicherheit im Vordergrund stehen. Daher ist der Schutz von Lithium-Ionen-Akkus unerlässlich und entscheidend. Der Einsatz verschiedener Batterieschutzfunktionen soll das Auftreten von Fehlerzuständen wie Entladeüberstrom (OCD) und Überhitzung (OT) vermeiden und die Sicherheit der Akkus erhöhen.
Batteriemanagementsystem führt Balancing-Technologie ein
Lassen Sie uns zunächst über das häufigste Problem von Akkupacks sprechen: die Konsistenz. Nachdem die einzelnen Zellen einen Lithium-Akkupack gebildet haben, können thermisches Durchgehen und verschiedene Fehlerzustände auftreten. Dieses Problem wird durch die Inkonsistenz des Lithium-Akkupacks verursacht. Die einzelnen Zellen, aus denen der Lithium-Akkupack besteht, weisen inkonsistente Kapazität sowie Lade- und Entladeparameter auf. Der „Fasseffekt“ führt dazu, dass Einzelzellen mit schlechteren Eigenschaften die Gesamtleistung des gesamten Lithium-Akkupacks beeinträchtigen.
Die Balancertechnologie für Lithiumbatterien gilt als die beste Methode, die Konsistenz von Lithiumbatterien zu verbessern. Beim Balancing wird die Echtzeitspannung von Batterien unterschiedlicher Kapazität durch Anpassung des Balancing-Stroms angepasst. Je besser die Balancing-Fähigkeit, desto besser kann die Ausdehnung von Spannungsunterschieden unterdrückt und thermisches Durchgehen verhindert werden. Außerdem ist die Anpassungsfähigkeit an dieLithium-Akkupack.
Dies unterscheidet sich vom einfachsten hardwarebasierten Schutz. Der Lithiumbatterieschutz kann ein einfacher Überspannungsschutz oder ein fortschrittlicher Schutz sein, der auf Unterspannung, Temperaturfehler oder Stromfehler reagiert. Generell kann der Batteriemanagement-IC auf der Ebene des Lithiumbatterie-Monitors und der Ladezustandsanzeige eine Lithiumbatterie-Ausgleichsfunktion bereitstellen. Der Lithiumbatterie-Monitor bietet eine Lithiumbatterie-Ausgleichsfunktion und verfügt zudem über eine IC-Schutzfunktion mit hoher Konfigurierbarkeit. Die Ladezustandsanzeige weist einen höheren Integrationsgrad auf, einschließlich der Funktion des Lithiumbatterie-Monitors, und integriert darauf basierend fortschrittliche Überwachungsalgorithmen.
Einige Lithiumbatterie-Schutz-ICs verfügen mittlerweile jedoch auch über Lithiumbatterie-Ausgleichsfunktionen durch integrierte FETs, die voll geladene Hochspannungsbatterien während des Ladevorgangs automatisch entladen und Niederspannungsbatterien in Reihe geladen halten können, wodurch derLithium-Akkupack. Zusätzlich zur Implementierung eines vollständigen Satzes von Spannungs-, Strom- und Temperaturschutzfunktionen beginnen Batterieschutz-ICs auch damit, Ausgleichsfunktionen einzuführen, um den Schutzanforderungen mehrerer Batterien gerecht zu werden.
Vom Primärschutz zum Sekundärschutz
Vom Primärschutz zum Sekundärschutz
Der grundlegendste Schutz ist der Überspannungsschutz. Alle Lithiumbatterie-Schutz-ICs bieten Überspannungsschutz in verschiedenen Schutzstufen. Einige bieten Schutz vor Überspannung und Entladung sowie Überstrom, andere vor Überspannung und Entladung sowie Überhitzung. Für einige Lithiumbatterien mit hoher Zellenzahl reicht dieser Schutz nicht mehr aus. Daher wird ein Lithiumbatterie-Schutz-IC mit autonomer Ausgleichsfunktion benötigt.
Dieser Schutz-IC gehört zum Primärschutz und steuert die Lade- und Entlade-FETs, um auf verschiedene Arten von Fehlerschutz zu reagieren. Dieser Ausgleich kann das Problem des thermischen Durchgehens desLithium-Akkupacksehr gut. Übermäßiger Wärmestau in einer einzelnen Lithiumbatterie führt zu Schäden am Ausgleichsschalter und den Widerständen des Lithiumbatteriepacks. Durch den Ausgleich der Lithiumbatterie kann jede nicht defekte Lithiumbatterie im Lithiumbatteriepack auf die gleiche relative Kapazität wie andere defekte Batterien ausgeglichen werden, wodurch das Risiko eines thermischen Durchgehens verringert wird.
Derzeit gibt es zwei Möglichkeiten, Lithiumbatterien auszubalancieren: aktives und passives Balancing. Beim aktiven Balancing wird Energie oder Ladung von Hochspannungs-/High-SOC-Batterien auf Niedrigspannungs-Batterien übertragen. Beim passiven Balancing werden Widerstände verwendet, um die Energie von Hochspannungs- oder High-SOC-Batterien zu verbrauchen und so den Abstand zwischen den Batterien zu verringern. Passives Balancing birgt hohe Energieverluste und ein hohes thermisches Risiko. Im Vergleich dazu ist aktives Balancing effektiver, der Steuerungsalgorithmus ist jedoch sehr komplex.
Vom Primärschutz bis zum Sekundärschutz muss das Lithiumbatteriesystem mit einem Lithiumbatteriemonitor oder einer Ladezustandsanzeige ausgestattet sein, um einen Sekundärschutz zu gewährleisten. Während der Primärschutz intelligente Batterieausgleichsalgorithmen ohne MCU-Steuerung implementieren kann, muss der Sekundärschutz Spannung und Strom der Lithiumbatterie an die MCU übertragen, um Entscheidungen auf Systemebene zu treffen. Lithiumbatteriemonitore oder Ladezustandsanzeigen verfügen grundsätzlich über Batterieausgleichsfunktionen.
Abschluss
Abgesehen von Batteriemonitoren oder Ladestandsanzeigen, die Batterieausgleichsfunktionen bieten, sind Schutz-ICs, die primären Schutz bieten, nicht mehr auf grundlegenden Schutz wie Überspannung beschränkt. Mit der zunehmenden Anwendung von MehrzellenLithiumbatterien, Akkupacks mit großer Kapazität stellen immer höhere Anforderungen an Schutz-ICs und die Einführung von Ausgleichsfunktionen ist dringend erforderlich.
Balancing ist eher eine Art Wartung. Bei jedem Laden und Entladen wird ein kleiner Ausgleichsbetrag vorgenommen, um die Unterschiede zwischen den Batterien auszugleichen. Wenn jedoch die Batteriezelle oder der Akkupack selbst Qualitätsmängel aufweist, können Schutz und Balancing die Qualität des Akkupacks nicht verbessern und sind kein universeller Schlüssel.
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Veröffentlichungszeit: 21. Oktober 2024