مقدمة:
لطالما حظيت شرائح الطاقة باهتمام كبير. شرائح حماية البطاريات هي نوع من شرائح الطاقة تُستخدم للكشف عن حالات الأعطال المختلفة في البطاريات أحادية الخلية ومتعددة الخلايا. في أنظمة البطاريات الحالية، تُعد خصائص بطاريات الليثيوم أيون مناسبة جدًا للأنظمة الإلكترونية المحمولة، ولكن...بطاريات الليثيوميجب العمل ضمن الحدود المُصنّفة، مع التركيز على الأداء والسلامة. لذلك، تُعد حماية بطاريات أيونات الليثيوم ضرورية وأساسية. يهدف تطبيق وظائف حماية البطارية المختلفة إلى تجنب حدوث أعطال مثل فرط تيار التفريغ وارتفاع درجة الحرارة أثناء التشغيل، وتعزيز سلامة البطاريات.
يقدم نظام إدارة البطارية تقنية الموازنة
أولاً، لنتحدث عن أكثر مشاكل بطاريات الليثيوم شيوعًا، ألا وهي مشكلة الاتساق. بعد تكوين الخلايا المفردة لبطارية الليثيوم، قد يحدث هروب حراري وحالات أعطال مختلفة. هذه المشكلة ناتجة عن عدم اتساق بطاريات الليثيوم. تتميز الخلايا المفردة المكونة لبطارية الليثيوم بعدم اتساقها في السعة ومعايير الشحن والتفريغ، ويؤدي "تأثير البرميل" إلى تأثير الخلايا المفردة ذات الخصائص الأسوأ على الأداء العام لبطارية الليثيوم بأكملها.
تُعتبر تقنية موازنة بطاريات الليثيوم أفضل طريقة لحل مشكلة تماسك بطاريات الليثيوم. الموازنة هي ضبط الجهد اللحظي للبطاريات ذات السعات المختلفة عن طريق ضبط تيار الموازنة. كلما زادت قدرة الموازنة، زادت القدرة على كبح تمدد فرق الجهد ومنع الانفلات الحراري، وزادت القدرة على التكيف مع الظروف المختلفة.مجموعة بطاريات الليثيوم.
يختلف هذا عن أبسط واقيات الأجهزة. يمكن أن يكون واقي بطارية الليثيوم واقيًا أساسيًا من الجهد الزائد أو واقيًا متقدمًا يستجيب لانخفاض الجهد، أو عطل درجة الحرارة، أو عطل التيار. بشكل عام، توفر دائرة إدارة البطارية المتكاملة (IC) على مستوى مراقب بطارية الليثيوم ومقياس الوقود وظيفة موازنة بطارية الليثيوم. يوفر مراقب بطارية الليثيوم وظيفة موازنة بطارية الليثيوم، ويتضمن أيضًا وظيفة حماية الدائرة المتكاملة (IC) ذات قابلية تكوين عالية. يتميز مقياس الوقود بدرجة تكامل أعلى، بما في ذلك وظيفة مراقب بطارية الليثيوم، ويدمج خوارزميات مراقبة متقدمة على أساسه.
ومع ذلك، تتضمن بعض دوائر حماية بطاريات الليثيوم المتكاملة الآن أيضًا وظائف موازنة بطاريات الليثيوم من خلال FETs المتكاملة، والتي يمكنها تفريغ البطاريات المشحونة بالكامل ذات الجهد العالي تلقائيًا أثناء الشحن والحفاظ على البطاريات ذات الجهد المنخفض مشحونة على التوالي، وبالتالي موازنةمجموعة بطاريات الليثيومبالإضافة إلى تنفيذ مجموعة كاملة من وظائف حماية الجهد والتيار ودرجة الحرارة، بدأت دوائر حماية البطارية المتكاملة أيضًا في تقديم وظائف موازنة لتلبية احتياجات الحماية للبطاريات المتعددة.
من الحماية الأولية إلى الحماية الثانوية
من الحماية الأولية إلى الحماية الثانوية
الحماية الأساسية هي الحماية من الجهد الزائد. توفر جميع دوائر حماية بطاريات الليثيوم المتكاملة حماية من الجهد الزائد وفقًا لمستويات حماية مختلفة. بناءً على ذلك، يوفر بعضها حماية من الجهد الزائد بالإضافة إلى حماية من التيار الزائد الناتج عن التفريغ، بينما يوفر بعضها الآخر حماية من الجهد الزائد بالإضافة إلى حماية من التيار الزائد الناتج عن التفريغ والسخونة الزائدة. بالنسبة لبعض بطاريات الليثيوم عالية الخلايا، لم تعد هذه الحماية كافية لتلبية احتياجاتها. في الوقت الحالي، يلزم وجود دائرة حماية بطاريات ليثيوم متكاملة مزودة بخاصية موازنة ذاتية لبطاريات الليثيوم.
تنتمي هذه الدائرة المتكاملة للحماية إلى الحماية الأساسية، التي تتحكم في شحن وتفريغ ترانزستورات تأثير المجال (FETs) للاستجابة لأنواع مختلفة من الحماية من الأعطال. قد يحل هذا التوازن مشكلة الانفلات الحراري للتيار.مجموعة بطاريات الليثيومممتاز. تراكم الحرارة الزائدة في بطارية ليثيوم واحدة سيؤدي إلى تلف مفتاح توازن حزمة بطاريات الليثيوم ومقاوماتها. يسمح موازنة بطاريات الليثيوم بموازنة كل بطارية ليثيوم سليمة في حزمة بطاريات الليثيوم بنفس السعة النسبية للبطاريات المعيبة الأخرى، مما يقلل من خطر الانفلات الحراري.
في الوقت الحالي، هناك طريقتان لتحقيق موازنة بطاريات الليثيوم: الموازنة النشطة والموازنة السلبية. الموازنة النشطة هي نقل الطاقة أو الشحن من بطاريات عالية الجهد/عالية الشحنة إلى بطاريات منخفضة الشحنة. الموازنة السلبية هي استخدام المقاومات لاستهلاك طاقة البطاريات عالية الجهد أو عالية الشحن لتحقيق هدف تقليل الفجوة بين البطاريات المختلفة. الموازنة السلبية تنطوي على فقدان طاقة كبير ومخاطر حرارية. بالمقارنة، تُعد الموازنة النشطة أكثر فعالية، ولكن خوارزمية التحكم فيها صعبة للغاية.
من الحماية الأولية إلى الحماية الثانوية، يجب تزويد نظام بطاريات الليثيوم بجهاز مراقبة لبطاريات الليثيوم أو مقياس وقود لتحقيق الحماية الثانوية. على الرغم من أن الحماية الأولية يمكنها تنفيذ خوارزميات موازنة ذكية للبطاريات دون الحاجة إلى تحكم وحدة التحكم الدقيقة، إلا أن الحماية الثانوية تحتاج إلى نقل جهد وتيار بطارية الليثيوم إلى وحدة التحكم الدقيقة لاتخاذ القرارات على مستوى النظام. تحتوي أجهزة مراقبة بطاريات الليثيوم أو مقاييس الوقود بشكل أساسي على وظائف موازنة البطارية.
خاتمة
إلى جانب أجهزة مراقبة البطاريات أو مقاييس الوقود التي توفر وظائف موازنة البطاريات، لم تعد دوائر الحماية المتكاملة التي توفر الحماية الأساسية تقتصر على الحماية الأساسية مثل الجهد الزائد. مع تزايد استخدام الدوائر المتكاملة متعددة الخلايا،بطاريات الليثيومستكون لمجموعات البطاريات ذات السعة الكبيرة متطلبات أعلى وأعلى لدوائر الحماية المتكاملة، وسيكون إدخال وظائف الموازنة ضروريًا للغاية.
الموازنة أشبه بنوع من الصيانة. لكل شحنة وتفريغ، يكون هناك تعويض موازنة بسيط لموازنة الفروقات بين البطاريات. مع ذلك، إذا كانت خلية البطارية أو حزمة البطارية نفسها تعاني من عيوب في الجودة، فإن الحماية والموازنة لا يمكنهما تحسين جودة حزمة البطارية، وهما ليسا مفتاحًا عالميًا.
إذا كان لديك أي أسئلة أو ترغب في معرفة المزيد، فلا تتردد في الاتصال بنا.تواصل معنا.
طلب عرض الأسعار:
جاكلين:jacqueline@heltec-bms.com/ +86 185 8375 6538
سوكري:sucre@heltec-bms.com/ +86 136 8844 2313
نانسي:nancy@heltec-bms.com/ +86 184 8223 7713
وقت النشر: ٢١ أكتوبر ٢٠٢٤