Akukaitsesüsteemid: kuidas need töötavad?

Liitiumakud toidavad kõike alates e{0}}jalgratastest ja elektritööriistadest kuni energiasalvestussüsteemideni. Kuid nende rakkude sees olev keemia muudab need tundlikuks. Lükake pinge liiga kõrgele, tühjendage need liiga madalaks või laske voolul tõusta ja võite jääda püsivaks kahjustuseks või halvimal juhultermiline põgenemine.

Akupaki kaitsesüsteemidistuda rakkude ja välismaailma vahel. Nad jälgivad põhiparameetreid reaalajas ja katkestavad voolu, kui asjad liiguvad väljaspool ohutuid piire. KellGEB, ehitame need süsteemid igasse toodetud pakendisse, sest hea kaitsekiht muudab rakkude kogumi usaldusväärseks tooteks, mida kliendid võivad aastaid usaldada.

Levinud on kaks lähenemisviisi: lihtsamKaitseahela moodul (PCM)ja seda võimekamadAkuhaldussüsteem (BMS). Pakendi valimisel või täpsustamisel on abiks nende toimimise mõistmine.

Mis on akukaitsesüsteemid?

Aku kaitsesüsteem on elektrooniline seadistus, mis jälgib pidevalt pinget, voolu ja temperatuuri ning seejärel tegutsebsisse, et hoida pakk selle ohutus tööpiirkonnas (SOA).

• PCM (kaitseahela moodul)on põhiversioon. See on sisuliselt kaitseplaat, mis on ehitatud ühe või kahe kaitse-IC-i jaMOSFETs. Selle töö on lihtne: tuvastage ohtlikud tingimused ja ühendage vooluahel lahti. Enamik väikeseid 1S kuni 4S pakendeid kasutabPCMkuna see on kompaktne ja odav{0}}.
• BMS (akuhaldussüsteem)läheb kaugemale. Mõelge sellele kui karja ajule. See kasutab mitut andurit, mikrokontrollerit ja tarkvara, et jälgida iga rakku eraldi, arvutadaLaadimisseisund (SOC)jaTervislik seisund (SOH), tasakaalustavad rakke ja suhtlevad sageli hostseadmega CAN-i, UART-i või Bluetoothi ​​kaudu.

Siin on selge{0}}kõrvuti-vaade, kuidas need praktikas erinevad:

PCM pakub teile hädavajalikku kaitset ilma täiendava keerukuseta.BMSpakub pikemat eluiga, paremat jõudlust ja süsteemi{0}}tasandi integratsiooni, kui teie rakendus seda nõuab.

Kuidas akukaitsesüsteemid töötavad

Põhiprotsess on sama, kas kasutate PCM-i või BMS-i: jälgige → otsustage → tegutse → taasta.

Andurid (või lihtsama PCM-i kaitse-IC) mõõdavad pidevalt elementide pinget, sisse- või väljavoolu ja temperatuuri võtmepunktides. Juhtloogika võrdleb neid näitu eelseadistatud lävedega. Kui väärtus ületab piiri, lülitab süsteem vooluringi katkestamiseks MOSFET-lülitid välja. Kui seisund laheneb (näiteks hakkate laadimaüle-tühjendatud pakk), loob süsteem uuesti ühenduse.

Tavalises PCM-is, mis kasutab midagi nagu DW{0}} IC, mis on seotud 8205A MOSFET-idega:

• Tavaline töö (elemendi pinge ligikaudu 2,5 V – 4,3 V): IC hoiab MOSFET-id sisse lülitatud, nii et vool voolab vabalt.
• Kui pinge langeb tühjenemise ajal liiga madalale, katkestab IC tühjendustee.
• Kui pinge tõuseb laadimise ajal liiga kõrgele, katkestab see laadimise tee.
• Ülevool või lühis tuvastatakse MOSFET-ide endi väikese sisse{0}}takistusega -, järsk pingelangus nendes annab signaali liigsest voolust ja käivitab väljalülitumise.

Täielik BMS lisab sellele kihid. See kogub andmeid mitmelt andurilt, käitab oma mikrokontrolleris algoritme ja saab teha nutikamaid otsuseid, nagu näiteks laadimisvoolu vähendamine kõva katkestuse asemel või energia aktiivne liigutamine rakkude vahel, et hoida neid tasakaalus.

Tulemus on mõlemal juhul sama: pakk jääb ohutu pinge, voolu ja temperatuuri akende piiresse, nii et rakkude sees olev keemia ei lagune kiiresti ega jookse minema.

Selgitatud võtmekaitsefunktsioonid

Siin on peamised kaitsed, millega kokku puutute, ja miks need on olulised.

Ülelaadimise kaitse

Kui elemendi pinge tõuseb üle oma ohutu maksimumi (tavaliselt umbes 4,2 V – 4,25 V enamiku NMC või LCO elementide puhul), katkestab kaitseahel laadimistee. Jätkuv ülelaadimine lõhub elektrolüüdi, tekitab soojust ja võib käivitudatermiline põgenemine. Headel süsteemidel on veidi madalam taastumislävi, nii et laadimine võib jätkuda, kui pinge on langenud.

Üle-tühjenemise kaitse

Tühjendamine alla ligikaudu 2,5 V – 3,0 V elemendi kohta põhjustab vase lahustumist anoodil ja püsiva võimsuse kadumise. Kaitsesüsteem katkestab tühjendusvoolu enne, kui pinge nii kaugele langeb. Paljud paketid võimaldavad pärast laadija ühendamist automaatselt taastumist ja toovad pinge tagasi vahemikku.

Ülevoolu- ja lühisekaitse

Suur vool tekitab soojust ja pingestab rakke.PCMja BMS jälgivad mõlemad voolu, kasutades sageli MOSFETide pingelangust. Lühis on lihtsalt liigvoolu äärmuslik versioon - süsteem reageerib kahjustuste või tulekahju vältimiseks millisekunditega.

Temperatuuri ja soojusjuhtimine

Temperatuur on kriitiline. Enamik liitiumelemente toimib kõige paremini vahemikus 15 kuni 35 kraadi. Sellest vahemikust kõrgemal, eriti kiirlaadimise või raske tühjenemise ajal, tekib kuumus kiiresti. BMS-seadmed jälgivad temperatuuri mitmes punktis ja võivad voolu reguleerida või täielikult välja lülitada. Kõrgematele-toitepakettidele lisame ka passiivseid meetmeid, nagu soojusbarjäärid elementide vahel või aktiivsed jahutusrajad.

Rakkude tasakaalustamine

Igas pakendis, kus on mitu järjestikust lahtrit, põhjustavad väikesed võimsuse erinevused mõne elemendi täitumise või tühjenemise varem kui teised. Tasakaalustamata kaotate kasutatava võimsuse ja riskite üksikute rakkude-koormamisega. PõhilinePCMharva tasakaalustab. Korralik BMS edastab energiat aktiivselt või passiivselt, nii et kõik rakud püsivad omavahel tihedalt kooskõlas, mis parandab otseselt tsükli eluiga ja ohutust.

Need funktsioonid töötavad koos. Pakend, millel on ainult pingekaitse, kuid eirab temperatuuri, on endiselt haavatav. GEB-is kujundame kaitsekihi tervikliku süsteemina, mitte eraldatud funktsioonidena.

PCM vs BMS: õige lähenemisviisi valimine

Paljude vähese võimsusega-või kulutundlike-projektide jaoks piisab hästi-disainitud PCM-ist. See käsitleb nelja tuumakaitset (ülelaadimine, üle-tühjenemine, liigvool, lühis) usaldusväärselt ning hoiab pakendi väikese ja taskukohase hinnaga.

Liikuge BMS-i, kui teie rakendus vajab mõnda järgmistest.

• Pikem tsükli eluiga läbirakkude tasakaalustamine
• Täpne SOC-teave kasutaja või süsteemi jaoks
• Side laadijate, inverterite või sõiduki kontrolleritega
• Töötamine muutuva või karmi temperatuuriga keskkondades
• Suuremad ohutusvarud suuremate pakendite jaoks

Näeme seda valikut klientidega igal nädalal mängimas. Kaasaskantava seadme valmistaja jääb tavaliselt PCM-i juurde. E-jalgratta või päikesepatarei salvestusprojekt liigub peaaegu alati BMS-i, kuna lisajälgimine ja tasakaalustamine tasuvad kiiresti tagasi-reaalse jõudluse ja vähem garantiiprobleeme.

Miks on teie aku jaoks oluline kaitse?

Korralikult kaitstud pakend kestab kauem, toimib ühtlasemalt ja tekitab allavoolu palju vähem peavalu. See vähendab põllutõrkeid, lihtsustab sertifitseerimist ja annab teie lõppklientidele kindlustunde, et toode ei vea neid kriitilisel hetkel alt.

KellGEB me käsitleme kaitset mitte lisana{0}}, vaid kui pakendi disaini põhiosa. Kas me kasutame kompaktsetPCMkompaktse tööriistaaku või -täieliku funktsiooniga aku jaoksBMSkoosCAN suhtlusenergiasalvestussüsteemi jaoks jääb eesmärk samaks: hoida rakud ohutult töötamas nende kavandatud piirides võimalikult paljude tsüklite jooksul.

Lõplik küll

Aku kaitsesüsteemid -, olgu need lihtsad PCM või täiustatudBMS- muudavad toored liitiumelemendid ohututeks ja kasutatavateks toodeteks. Nad jälgivad pinget, voolu ja temperatuuri ning tegutsevad siis kiiresti, kui piirid lähenevad. Nende mehhanismide mõistmine aitab teil määrata teie rakenduse jaoks õige lahenduse ja vältida tavalisi lõkse, mis lühendavad aku kasutusiga või tekitavad ohutusriske.

Kui arendate uut toodet või soovite olemasolevat täiustadaakupakk, võtke julgelt ühendust. GEB-s projekteerime ja toodame mõlematPCM{0}}kaitstudjaBMS-varustatudliitiumakud, mis on kohandatud erinevatele võimsustasemetele, keskkondadele ja jõudlusvajadustele. Öelge meile oma nõuded ja me saame soovitada kõige sobivamat kaitsemeetodit.