در دنیای باتری‌ها، باتری‌هایی با مدار نظارتی و باتری‌هایی بدون آن وجود دارند. باتری لیتیومی یک باتری هوشمند محسوب می‌شود زیرا حاوی یک برد مدار چاپی است که عملکرد باتری لیتیومی را کنترل می‌کند. از سوی دیگر، یک باتری سرب اسیدی مهر و موم شده استاندارد هیچ کنترل بردی برای بهینه‌سازی عملکرد خود ندارد.
در یک باتری لیتیومی هوشمندسه سطح اساسی کنترل وجود دارد. سطح اول کنترل، متعادل‌سازی ساده است که فقط ولتاژ سلول‌ها را بهینه می‌کند. سطح دوم کنترل، یک ماژول مدار محافظ (PCM) است که سلول‌ها را در برابر ولتاژها و جریان‌های بالا/پایین در حین شارژ و دشارژ محافظت می‌کند. سطح سوم کنترل، یک سیستم مدیریت باتری (BMS) است. BMS تمام قابلیت‌های مدار تعادل و ماژول مدار محافظ را دارد، اما قابلیت‌های اضافی برای بهینه‌سازی عملکرد باتری در کل طول عمر آن (مانند نظارت بر وضعیت شارژ و وضعیت سلامت) نیز دارد.
مدار متعادل کننده لیتیوم
در باتری‌ای که دارای تراشه متعادل‌کننده است، تراشه به سادگی ولتاژ سلول‌های منفرد باتری را هنگام شارژ شدن متعادل می‌کند. یک باتری زمانی متعادل در نظر گرفته می‌شود که ولتاژ تمام سلول‌ها در محدوده تلرانس کمی از یکدیگر باشند. دو نوع متعادل‌کننده وجود دارد، فعال و غیرفعال. متعادل‌کننده فعال با استفاده از سلول‌هایی با ولتاژ بالا برای شارژ سلول‌ها با ولتاژ پایین‌تر و در نتیجه کاهش اختلاف ولتاژ بین سلول‌ها تا زمانی که همه سلول‌ها کاملاً با هم مطابقت داشته باشند و باتری کاملاً شارژ شود، رخ می‌دهد. متعادل‌کننده غیرفعال، که در تمام باتری‌های لیتیومی Power Sonic استفاده می‌شود، زمانی است که هر سلول دارای یک مقاومت موازی است که وقتی ولتاژ سلول بالاتر از یک آستانه باشد، روشن می‌شود. این امر جریان شارژ در سلول‌ها را با ولتاژ بالا کاهش می‌دهد و به سلول‌های دیگر اجازه می‌دهد تا به ولتاژ برسند.
چرا متعادل‌سازی سلول‌ها مهم است؟ در باتری‌های لیتیومی، به محض اینکه سلول با کمترین ولتاژ به ولتاژ قطع دشارژ برسد، کل باتری خاموش می‌شود. این ممکن است به این معنی باشد که برخی از سلول‌ها انرژی بلااستفاده دارند. به همین ترتیب، اگر سلول‌ها هنگام شارژ متعادل نباشند، به محض اینکه سلولی با بالاترین ولتاژ به ولتاژ قطع برسد، شارژ قطع می‌شود و همه سلول‌ها به طور کامل شارژ نمی‌شوند.
مشکل این موضوع چیست؟ شارژ و دشارژ مداوم یک باتری نامتعادل، ظرفیت باتری را به مرور زمان کاهش می‌دهد. این همچنین به این معنی است که برخی از سلول‌ها به طور کامل شارژ می‌شوند و برخی دیگر نه، که منجر به باتری می‌شود که ممکن است هرگز به حالت شارژ ۱۰۰٪ نرسد.
این تئوری این است که سلول‌های متعادل همگی با سرعت یکسانی دشارژ می‌شوند و بنابراین در ولتاژ یکسانی قطع می‌شوند. این همیشه درست نیست، بنابراین داشتن یک تراشه متعادل‌کننده تضمین می‌کند که هنگام شارژ، سلول‌های باتری می‌توانند کاملاً با هم هماهنگ شوند تا از ظرفیت باتری محافظت شود و کاملاً شارژ شوند.
ماژول مدار محافظ لیتیوم
یک ماژول مدار محافظ شامل یک مدار تعادل و مدارهای اضافی است که پارامترهای باتری را با محافظت در برابر شارژ و دشارژ بیش از حد کنترل می‌کند. این ماژول این کار را با نظارت بر جریان، ولتاژ و دما در طول شارژ و دشارژ و مقایسه آنها با محدودیت‌های از پیش تعیین‌شده انجام می‌دهد. اگر هر یک از سلول‌های باتری به یکی از این محدودیت‌ها برسد، باتری شارژ یا دشارژ را تا زمان رسیدن به روش آزادسازی، خاموش می‌کند.
چند راه برای روشن کردن مجدد شارژ یا دشارژ پس از قطع شدن محافظت وجود دارد. اولین راه، مبتنی بر زمان است، که در آن یک تایمر برای مدت زمان کمی (مثلاً 30 ثانیه) شمارش می‌کند و سپس محافظت را آزاد می‌کند. این تایمر ممکن است برای هر محافظت متفاوت باشد و یک محافظت تک سطحی است.
مورد دوم مبتنی بر مقدار است، که در آن مقدار باید از یک آستانه پایین‌تر بیاید تا آزاد شود. به عنوان مثال، ولتاژها باید همگی به زیر ۳.۶ ولت در هر سلول برسند تا حفاظت در برابر شارژ بیش از حد آزاد شود. این اتفاق می‌تواند بلافاصله پس از برآورده شدن شرط آزادسازی رخ دهد. همچنین ممکن است پس از یک مدت زمان از پیش تعیین شده رخ دهد. به عنوان مثال، ولتاژها باید همگی به زیر ۳.۶ ولت در هر سلول برسند تا حفاظت در برابر شارژ بیش از حد ایجاد شود و باید به مدت ۶ ثانیه قبل از اینکه PCM حفاظت را آزاد کند، زیر آن حد باقی بمانند.
سومی مبتنی بر فعالیت است، که در آن باید اقدامی برای آزادسازی حفاظت انجام شود. به عنوان مثال، این اقدام ممکن است حذف بار یا اعمال شارژ باشد. درست مانند آزادسازی حفاظت مبتنی بر ارزش، این آزادسازی نیز ممکن است بلافاصله اتفاق بیفتد یا مبتنی بر زمان باشد. این ممکن است به این معنی باشد که بار باید به مدت 30 ثانیه قبل از آزادسازی حفاظت از باتری خارج شود. علاوه بر آزادسازی‌های زمان و ارزش یا فعالیت و زمان، توجه به این نکته مهم است که این روش‌های آزادسازی ممکن است در ترکیبات دیگری نیز اتفاق بیفتند. به عنوان مثال، ولتاژ آزادسازی بیش از حد تخلیه ممکن است زمانی باشد که سلول‌ها به زیر 2.5 ولت رسیده باشند، اما برای رسیدن به آن ولتاژ، شارژ به مدت 10 ثانیه لازم است. این نوع آزادسازی هر سه نوع آزادسازی را پوشش می‌دهد.
ما درک می‌کنیم که عوامل زیادی در انتخاب بهترین‌ها دخیل هستند باتری لیتیومیو متخصصان ما اینجا هستند تا به شما کمک کنند. اگر در مورد انتخاب باتری مناسب برای کاربرد خود سوالات بیشتری دارید، لطفاً همین امروز با یکی از متخصصان ما تماس بگیرید.
زمان ارسال: ۲۹ آوریل ۲۰۲۴
