Akkumulátorcsomag-védelmi rendszerek: hogyan működnek?

A lítium akkumulátorcsomagok az e{0}}kerékpároktól és elektromos szerszámoktól az energiatároló rendszerekig mindent ellátnak. A sejtekben lévő kémia azonban érzékennyé teszi őket. Túl magasra nyomja a feszültséget, túl alacsonyra engedje le őket, vagy hagyja, hogy az áram emelkedjen, és fennáll a maradandó károsodás veszélye, vagy legrosszabb esetbentermikus szökés.

Akkumulátorcsomag védelmi rendszerekülni a sejtek és a külvilág között. Valós időben figyelik a kulcsfontosságú paramétereket, és lekapcsolják az áramellátást, ha a dolgok a biztonságos határokon kívülre kerülnek. atGEB, ezeket a rendszereket minden általunk gyártott csomagba beépítjük, mert a jó védőréteg az, ami a cellák gyűjteményét megbízható termékké varázsolja, amelyben a vásárlók évekig megbízhatnak.

Két általános megközelítés létezik: az egyszerűbbVédőáramkör modul (PCM)és a képességesebbAkkumulátorkezelő rendszer (BMS). Az egyes működési módok megértése segít a csomag kiválasztásakor vagy megadásakor.

Mik azok az akkumulátor-védelmi rendszerek?

Az akkumulátorcsomag-védelmi rendszer egy elektronikus rendszer, amely folyamatosan figyeli a feszültséget, az áramerősséget és a hőmérsékletet, majd működésbe lépbe, hogy a csomag a biztonságos működési területen (SOA) belül maradjon.

• PCM (védelmi áramköri modul)az alap verzió. Lényegében egy vagy két védelmi IC köré épülő védőtábla ésMOSFETs. Feladata egyszerű: észleli a veszélyes körülményeket és válassza le az áramkört. A legtöbb kis 1S–4S csomagot használjákPCMmert kompakt és alacsony költségű-.
• BMS (akkumulátorkezelő rendszer)tovább megy. Tekintsd úgy, mint a falka agyát. Több érzékelőt, mikrokontrollert és szoftvert használ az egyes cellák egyenkénti figyelésére, kiszámításáraTöltési állapot (SOC)ésEgészségi állapot (SOH), kiegyensúlyozza a cellákat, és gyakran kommunikál a gazdaeszközzel CAN, UART vagy Bluetooth segítségével.

Íme egy világos egymás melletti-{-nézet, hogy miben különböznek a gyakorlatban:

A PCM alapvető védelmet nyújt extra bonyolultság nélkül.BMShosszabb élettartamot, jobb teljesítményt és rendszerszintű{0}}integrációt biztosít, amikor az alkalmazás megköveteli.

Az akkumulátorcsomag-védelmi rendszerek működése

Az alapfolyamat ugyanaz, akár PCM-et, akár BMS-t használ: figyel → dönt → cseleked → helyreállítás.

Az érzékelők (vagy az egyszerűbb PCM-ben a védelmi IC) folyamatosan mérik a cellák közötti feszültséget, a be- és kiáramló áramot, valamint a hőmérsékletet a kulcspontokon. A vezérlési logika összehasonlítja ezeket az értékeket az előre beállított küszöbértékekkel. Ha egy érték átlép egy határértéket, a rendszer kikapcsolja a MOSFET-kapcsolókat, hogy megszakítsa az áramkört. Ha a feltétel megszűnik (például elkezdi tölteni atöbb mint-kisütött csomag), a rendszer újracsatlakozik.

Egy tipikus PCM-ben, amely például DW01+ IC-t használ 8205A MOSFET-ekkel párosítva:

• Normál működés (cellafeszültség nagyjából 2,5 V – 4,3 V): Az IC bekapcsolva tartja a MOSFET-eket, így az áram szabadon folyik.
• Ha a feszültség túl alacsonyra esik kisülés közben, az IC levágja a kisülési utat.
• Ha a feszültség túl magasra emelkedik töltés közben, az elvágja a töltési utat.
• A túláramot vagy a rövidzárlatot maguknak a MOSFET-eknek a kis bekapcsolási{0}}ellenállása észleli, - a rajtuk bekövetkező hirtelen feszültségesés túlzott áramerősséget jelez, és leállást vált ki.

A teljes BMS ezen felül rétegeket ad hozzá. Adatokat gyűjt több érzékelőtől, algoritmusokat futtat a mikrokontrollerében, és okosabb döntéseket tud hozni, például csökkenti a töltőáramot a kemény lekapcsolás helyett, vagy aktívan mozgatja az energiát a cellák között, hogy egyensúlyban tartsa azokat.

Az eredmény mindkét esetben ugyanaz: a csomag a biztonságos feszültség-, áram- és hőmérséklet-ablakon belül marad, így a cellák belsejében lévő kémia nem bomlik le gyorsan vagy nem fut el.

A kulcsvédelmi funkciók magyarázata

Íme a főbb védelmek, amelyekkel találkozni fog, és ezek miért fontosak.

Túltöltés elleni védelem

Ha egy cella feszültsége a biztonságos maximum fölé emelkedik (általában 4,2 V – 4,25 V körül a legtöbb NMC vagy LCO cella esetében), a védelmi áramkör leválasztja a töltési útvonalat. A folyamatos túltöltés lebontja az elektrolitot, hőt termel, és elindulhattermikus szökés. A jó rendszerek valamivel alacsonyabb helyreállítási küszöböt tartalmaznak, így a töltés a feszültség leállása után folytatódhat.

Túl-kisülés elleni védelem

A cellánként nagyjából 2,5 V – 3,0 V alatti kisütés rézoldódást okoz az anódon és tartós kapacitáscsökkenést okoz. A védelmi rendszer levágja a kisülési áramot, mielőtt a feszültség ennyire csökkenne. Sok csomag lehetővé teszi az automatikus helyreállítást a töltő csatlakoztatása után, és visszaállítja a feszültséget a tartományba.

Túláram és rövidzárlat elleni védelem

A nagy áram hőt termel és megterheli a sejteket.PCMés a BMS egyaránt figyeli az áramot, gyakran a MOSFET-eken keresztüli feszültségesést használva. A rövidzárlat egyszerűen a túláram extrém változata -, a rendszer ezredmásodpercek alatt reagál, hogy megakadályozza a sérülést vagy a tüzet.

Hőmérséklet és hőkezelés

A hőmérséklet kritikus. A legtöbb lítiumelem 15 és 35 fok között teljesít a legjobban. E tartomány felett, különösen gyors töltés vagy erős kisütés esetén, gyorsan felmelegszik. A BMS egységek több ponton figyelik a hőmérsékletet, és fojthatják az áramot vagy teljesen leállíthatják. Nagyobb-akkumulátoroknál passzív intézkedéseket is alkalmazunk, mint például a cellák közötti hőgátakat vagy az aktív hűtőutakat.

Sejtegyensúlyozás

Minden olyan csomagban, amelyben több cella sorba van kötve, a kis kapacitásbeli különbségek miatt egyes cellák hamarabb megtelnek vagy kiürülnek, mint mások. Kiegyensúlyozás nélkül elveszíti a felhasználható kapacitást, és fennáll a kockázata az egyes cellák-terhelése miatt. AlapvetőPCMritkán egyensúlyoz. A megfelelő BMS aktívan vagy passzívan továbbítja az energiát, így minden sejt szorosan illeszkedik egymáshoz, ami közvetlenül javítja a ciklus élettartamát és biztonságát.

Ezek a funkciók együtt működnek. Az a csomag, amely csak feszültségvédelemmel rendelkezik, de figyelmen kívül hagyja a hőmérsékletet, továbbra is sebezhető. A GEB-nél a védelmi réteget egy komplett rendszerként tervezzük, nem pedig elszigetelt funkciókként.

PCM vs BMS: A megfelelő megközelítés kiválasztása

Sok alacsony fogyasztású-vagy költségérzékeny-projekthez elegendő egy jól-megtervezett PCM. Megbízhatóan kezeli a négy magvédelmet (túltöltés, túl-kisülés, túláram, rövidzárlat), és a csomagot kicsi és megfizethető áron tartja.

Ha az alkalmazásnak szüksége van a következők valamelyikére, lépjen át egy BMS-re:

• Hosszabb ciklus élettartamsejtkiegyensúlyozás
• Pontos SOC információk a felhasználó vagy a rendszer számára
• Kommunikáció töltőkkel, inverterekkel vagy járművezérlőkkel
• Működés változó vagy zord hőmérsékletű környezetben
• Magasabb biztonsági ráhagyás nagyobb csomagoknál

Ezt a választást minden héten tapasztaljuk az ügyfelek körében. A hordozható eszközök gyártója általában a PCM-nél marad. Egy e-kerékpáros vagy napelemes tárolási projekt szinte mindig a BMS-hez költözik, mert az extra felügyelet és kiegyensúlyozás gyorsan megtérül a valós-teljesítményben, és kevesebb a garanciális probléma.

Miért fontos az erős védelem akkumulátora számára?

A megfelelően védett csomag tovább tart, egyenletesebben működik, és sokkal kevesebb fejfájást okoz az áramlás irányában. Csökkenti a helyszíni meghibásodásokat, leegyszerűsíti a tanúsítást, és a végfelhasználóinak bizalmat ad abban, hogy a termék nem hagyja cserben őket egy kritikus pillanatban.

atGEB a védelmet nem kiegészítésként{0}} kezeljük, hanem a csomagolás kialakításának alapvető részeként. Akár kompaktot használunkPCMkompakt szerszámakkumulátorhoz vagy -teljes funkcionalitású készülékhezBMS-velCAN kommunikációegy energiatároló rendszer esetében a cél ugyanaz marad: a cellák biztonságosan működnek a tervezett határokon belül a lehető legtöbb cikluson keresztül.

Végső Thoughe

Akkumulátorcsomag-védelmi rendszerek - akár egyszerű PCM, akár fejlettBMSA - nyers lítiumcellákat biztonságos, használható termékekké alakítják. Felügyelik a feszültséget, az áramerősséget és a hőmérsékletet, majd gyorsan cselekednek, amikor a határértékeket megközelítik. Ezeknek a mechanizmusoknak a megértése segít meghatározni a megfelelő megoldást az alkalmazáshoz, és elkerülni a gyakori buktatókat, amelyek lerövidítik az akkumulátor élettartamát vagy biztonsági kockázatokat jelentenek.

Ha új terméket fejleszt, vagy egy meglévőt szeretne javítaniakkumulátorcsomag, keress bátran. A GEB-nél mindkettőt tervezzük és gyártjukPCM{0}}védettésBMS-felszerelvekülönböző teljesítményszintekhez, környezetekhez és teljesítményigényekhez szabott lítium akkumulátorcsomagok. Mondja el igényeit, és mi ajánljuk a legmegfelelőbb védelmi megközelítést.