Introdução:
Os chips relacionados à energia sempre foram uma categoria de produtos que recebeu muita atenção. Os chips de proteção de bateria são um tipo de chip relacionado à energia usado para detectar várias condições de falha em baterias de célula única e multicélulas. Nos sistemas de bateria atuais, as características das baterias de íon-lítio são muito adequadas para sistemas eletrônicos portáteis, masbaterias de lítioÉ necessário operar dentro dos limites nominais, priorizando o desempenho e a segurança. Portanto, a proteção das baterias de íon-lítio é essencial e crucial. A aplicação de diversas funções de proteção de baterias visa evitar a ocorrência de condições de falha, como sobrecorrente de descarga (OCD) e superaquecimento (OT), e aumentar a segurança das baterias.
O sistema de gerenciamento de baterias introduz tecnologia de balanceamento.
Primeiramente, vamos abordar o problema mais comum em baterias: a inconsistência. Após a formação de uma bateria de lítio a partir das células individuais, podem ocorrer fuga térmica e diversas outras falhas. Esse problema é causado pela inconsistência na composição da bateria. As células individuais que a formam apresentam inconsistências em capacidade, parâmetros de carga e descarga, e o "efeito barril" faz com que as células com propriedades inferiores afetem o desempenho geral de toda a bateria.
A tecnologia de balanceamento de baterias de lítio é reconhecida como a melhor maneira de resolver a questão da consistência entre baterias de lítio. O balanceamento consiste em ajustar a tensão em tempo real de baterias com diferentes capacidades, ajustando a corrente de balanceamento. Quanto maior a capacidade de balanceamento, maior a capacidade de suprimir a expansão da diferença de tensão e prevenir a fuga térmica, além de melhor a adaptabilidade a diferentes aplicações.bateria de lítio.
Isso difere do protetor mais simples baseado em hardware. O protetor de bateria de lítio pode ser um protetor básico contra sobretensão ou um protetor avançado capaz de responder a subtensão, falhas de temperatura ou falhas de corrente. De modo geral, o circuito integrado de gerenciamento de bateria, tanto no nível do monitor de bateria de lítio quanto no indicador de carga, pode fornecer a função de balanceamento da bateria. O monitor de bateria de lítio oferece a função de balanceamento e também inclui a função de proteção do circuito integrado com alta configurabilidade. O indicador de carga possui um grau de integração ainda maior, incluindo a função do monitor de bateria de lítio e incorporando algoritmos de monitoramento avançados.
No entanto, alguns circuitos integrados de proteção de baterias de lítio agora também incorporam funções de balanceamento de baterias de lítio por meio de FETs integrados, que podem descarregar automaticamente baterias de alta tensão totalmente carregadas durante o carregamento e manter as baterias de baixa tensão em série carregadas, equilibrando assim a carga.bateria de lítioAlém de implementar um conjunto completo de funções de proteção contra tensão, corrente e temperatura, os circuitos integrados de proteção de baterias também estão começando a introduzir funções de balanceamento para atender às necessidades de proteção de múltiplas baterias.
Da proteção primária à proteção secundária
Da proteção primária à proteção secundária
A proteção mais básica é a proteção contra sobretensão. Todos os circuitos integrados de proteção para baterias de lítio oferecem proteção contra sobretensão em diferentes níveis. Alguns oferecem proteção contra sobretensão e sobrecorrente de descarga, enquanto outros oferecem proteção contra sobretensão, sobrecorrente de descarga e superaquecimento. Para alguns conjuntos de baterias de lítio com grande número de células, essa proteção não é suficiente para atender às necessidades. Nesses casos, é necessário um circuito integrado de proteção para baterias de lítio com função de balanceamento autônomo.
Este circuito integrado de proteção pertence à proteção primária, que controla os FETs de carga e descarga para responder a diferentes tipos de falhas. Esse balanceamento pode resolver o problema de fuga térmica do dispositivo.bateria de lítioMuito bem. O acúmulo excessivo de calor em uma única bateria de lítio pode danificar o interruptor de balanceamento e os resistores do conjunto de baterias. O balanceamento de baterias de lítio permite que cada bateria não defeituosa no conjunto seja balanceada para a mesma capacidade relativa que as outras baterias defeituosas, reduzindo o risco de fuga térmica.
Atualmente, existem duas maneiras de realizar o balanceamento de baterias de lítio: balanceamento ativo e balanceamento passivo. O balanceamento ativo consiste em transferir energia ou carga de baterias de alta tensão/alto SOC (estado de carga) para baterias de baixo SOC. O balanceamento passivo utiliza resistores para consumir a energia de baterias de alta tensão ou alta carga, com o objetivo de reduzir a diferença entre as baterias. O balanceamento passivo apresenta alta perda de energia e risco térmico. Em comparação, o balanceamento ativo é mais eficaz, porém o algoritmo de controle é muito complexo.
Da proteção primária à secundária, o sistema de baterias de lítio precisa ser equipado com um monitor de bateria de lítio ou um indicador de carga para alcançar a proteção secundária. Embora a proteção primária possa implementar algoritmos inteligentes de balanceamento de bateria sem o controle do microcontrolador (MCU), a proteção secundária precisa transmitir a tensão e a corrente da bateria de lítio para o MCU para tomada de decisão em nível de sistema. Monitores de bateria de lítio ou indicadores de carga geralmente possuem funções de balanceamento de bateria.
Conclusão
Além dos monitores de bateria ou indicadores de combustível que fornecem funções de balanceamento de bateria, os circuitos integrados de proteção que oferecem proteção primária não se limitam mais à proteção básica, como contra sobretensão. Com a crescente aplicação de baterias multicelulares, essa demanda por proteção primária não se limita mais a proteções básicas, como contra sobretensão.baterias de lítioBaterias de grande capacidade terão requisitos cada vez maiores para circuitos integrados de proteção, e a introdução de funções de balanceamento é imprescindível.
O balanceamento funciona mais como uma espécie de manutenção. Cada ciclo de carga e descarga envolve uma pequena compensação para equilibrar as diferenças entre as baterias. No entanto, se a célula ou o conjunto de baterias apresentar defeitos de qualidade, a proteção e o balanceamento não serão suficientes para melhorar o desempenho do conjunto e não constituem uma solução universal.
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Data da publicação: 21/10/2024