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 auf Leistung und Sicherheit achten. Daher ist der Schutz von Lithium-Ionen-Akkus notwendig und entscheidend. Die Anwendung 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 Kapazitäts-, Lade- und Entladeparameter auf. Der „Fasseffekt“ führt dazu, dass einzelne Zellen 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 stärker die Balancing-Fähigkeit, desto stärker ist die Fähigkeit, die Ausdehnung von Spannungsunterschieden zu unterdrücken und thermisches Durchgehen zu verhindern, und desto besser ist die Anpassungsfähigkeit an dieLithium-Akkupack.
Dies unterscheidet sich vom einfachsten hardwarebasierten Schutz. Der Lithiumbatterieschutz 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 Lithiumbatterie-Monitors und der Ladezustandsanzeige eine Lithiumbatterie-Ausgleichsfunktion bereitstellen. Der Lithiumbatterie-Monitor bietet eine Lithiumbatterie-Ausgleichsfunktion und verfügt außerdem über eine IC-Schutzfunktion mit hoher Konfigurierbarkeit. Die Ladezustandsanzeige weist einen höheren Integrationsgrad auf, einschließlich der Funktion des Lithiumbatterie-Monitors und integriert auf ihrer Basis erweiterte 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 dieLithium-Akkupack. Zusätzlich zur Implementierung eines vollständigen Satzes von Spannungs-, Strom- und Temperaturschutzfunktionen beginnen Batterieschutz-ICs auch, 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 Überspannungs- und Entladeüberstromschutz, andere Überspannungs- und Entladeüberstromschutz sowie Überhitzungsschutz. Für einige Lithiumbatteriepacks mit hoher Zellenzahl reicht dieser Schutz nicht mehr aus. Daher wird ein Lithiumbatterie-Schutz-IC mit autonomer Ausgleichsfunktion für Lithiumbatterien benötigt.
Dieser Schutz-IC gehört zum Primärschutz, der die Lade- und Entlade-FETs steuert, um auf verschiedene Arten von Fehlerschutz zu reagieren. Dieser Ausgleich kann das Problem des thermischen Durchgehens desLithium-Akkupacksehr gut. Übermäßige Wärmeansammlung in einer einzelnen Lithiumbatterie führt zu Schäden am Balanceschalter und den Widerständen des Lithiumbatteriepacks. Durch das Balancen von Lithiumbatterien 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 bzw. Ladung von Hochspannungs-/Hochladebatterien auf Niedrigladebatterien übertragen. Beim passiven Balancing werden Widerstände verwendet, um die Energie von Hochspannungs- oder Hochladebatterien zu verbrauchen und so den Abstand zwischen den Batterien zu verringern. Beim passiven Balancing treten hohe Energieverluste und ein hohes thermisches Risiko auf. Im Vergleich dazu ist das aktive 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 treffen zu können. 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 werden immer höhere Anforderungen an Schutz-ICs stellen 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