22 Jahre Batterieanpassung
Oct 09, 2023 Seitenansicht：130
Die Lithium-Ionen-Batterieschutzplatine, oft auch als Battery Management System (BMS) oder Protection Circuit Module (PCM) bezeichnet, spielt eine entscheidende Rolle bei der Verwaltung und dem Schutz von Lithium-Ionen-Batterien. Hier sind seine Hauptfunktionen:
Überladeschutz
Das BMS überwacht die Spannung jeder einzelnen Zelle im Batteriepaket. Wenn eine Zelle ihren maximalen sicheren Spannungspegel erreicht, trennt das BMS die Ladequelle, um eine Überladung zu verhindern, die zu Überhitzung, Schwellung oder sogar einem Brand führen kann.
Überentladungsschutz
Ebenso überwacht das BMS die Zellspannungen während der Entladung. Wenn eine Zelle unter ein sicheres Spannungsniveau fällt, trennt das BMS die Last, um eine Tiefentladung zu verhindern, die die Batterie beschädigen oder unbrauchbar machen kann.
Kurzschlussschutz
Im Falle eines Kurzschlusses innerhalb des Akkupacks oder eines externen Kurzschlusses unterbricht das BMS den Stromfluss, um einen übermäßigen Stromfluss zu verhindern, der zu einem thermischen Durchgehen und zu Sicherheitsrisiken führen kann.
Temperaturmanagement
Das BMS überwacht die Temperatur der Batteriezellen und kann Schutzmaßnahmen einleiten, wenn die Temperatur sichere Grenzwerte überschreitet. Dies kann das vorübergehende Abschalten des Akkus oder die Begrenzung des Lade-/Entladestroms umfassen.
Zellen ausgleichen
Bei mehrzelligen Lithium-Ionen-Akkupacks können einzelne Zellen geringfügige Schwankungen in der Kapazität oder Spannung aufweisen. Das BMS kann die Zellen ausgleichen, indem es die Ladung während des Ladevorgangs zwischen ihnen neu verteilt, um sicherzustellen, dass jede Zelle den gleichen Ladezustand und die gleiche Spannung erreicht, wodurch die Gesamtlebensdauer der Batterie verlängert wird.
Kapazitätsüberwachung
Das BMS überwacht den Gesamtzustand, die Kapazität und die Anzahl der Zyklen der Batterie. Diese Informationen sind nützlich, um die verbleibende Batterielebensdauer zu ermitteln und festzustellen, wann die Batterie möglicherweise ausgetauscht werden muss.
Kommunikation und Datenprotokollierung
Einige fortschrittliche BMS bieten Kommunikationsschnittstellen (z. B. SMBus, I2C) zur Verbindung mit externen Systemen wie Batterieladegeräten oder Batterieüberwachungssystemen. Sie können auch Daten zur Batterieleistung und zu Sicherheitsereignissen protokollieren.
Alarm- und Schutzwarnungen
Wenn das BMS einen Fehler oder einen anormalen Zustand erkennt, kann es Alarme oder Warnungen wie LEDs oder akustische Warnungen auslösen, um den Benutzer oder Bediener über das Problem zu informieren.
Sicherheitskonformität
BMS sind unerlässlich, um sicherzustellen, dass Lithium-Ionen-Batteriepacks Sicherheits- und Regulierungsstandards erfüllen, wie sie beispielsweise von Organisationen wie den Underwriters Laboratories (UL) festgelegt werden.
Insgesamt ist die Lithium-Ionen-Batterieschutzplatine von entscheidender Bedeutung für die Maximierung der Sicherheit, Leistung und Lebensdauer von Lithium-Ionen-Batteriepacks, indem sie deren Spannung, Strom und Temperatur verwaltet und einen ausgewogenen Zellenbetrieb gewährleistet. Es ist eine entscheidende Komponente in verschiedenen Anwendungen, von der Unterhaltungselektronik über Elektrofahrzeuge bis hin zu Speichersystemen für erneuerbare Energien.
Überladeschutzspannung
Die Überladeschutzspannung, oft auch als Überladeschwelle oder -grenze bezeichnet, ist der maximale Spannungspegel, bei dem ein Lithium-Ionen-Akku als vollständig geladen gilt und nicht weiter aufgeladen werden sollte, um ein Überladen zu verhindern. Dabei handelt es sich um einen kritischen Parameter, der vom Batteriehersteller eingestellt und in das Batteriemanagementsystem (BMS) oder das Schutzschaltungsmodul (PCM) programmiert wird, um die Batterie vor Überladung zu schützen.
Die spezifische Überladeschutzspannung kann je nach Typ und Chemie des Lithium-Ionen-Akkus sowie dem Design und den Spezifikationen des im Akkupack verwendeten BMS oder PCM variieren. Im Allgemeinen liegt die Überladeschutzspannung der meisten Lithium-Ionen-Akkus jedoch im Bereich von 4,2 bis 4,3 Volt pro Zelle.
Wenn Sie beispielsweise über einen einzelligen Lithium-Ionen-Akku verfügen, ist die Überladeschutzspannung normalerweise auf 4,2 Volt eingestellt. Dies bedeutet, dass das BMS oder PCM Maßnahmen ergreift, um die Ladequelle zu trennen, wenn die Spannung dieser Zelle während des Ladevorgangs 4,2 Volt erreicht oder überschreitet, um ein weiteres Laden und Überladen der Zelle zu verhindern.
Es ist wichtig zu beachten, dass das Überschreiten der Überladeschutzspannung zu Sicherheitsrisiken wie Überhitzung, Schwellung und sogar der Gefahr eines Brandes oder einer Explosion führen kann. Daher ist es wichtig, Ladegeräte und Ladesysteme zu verwenden, die diese Spannungsgrenzen einhalten, und Lithium-Ionen-Akkus nur gemäß den Herstellerangaben zu verwenden, um einen sicheren und ordnungsgemäßen Betrieb zu gewährleisten.
Überstromschutzspannung
Die Überstromschutzspannung, oft auch als Überstromschwelle oder -grenze bezeichnet, ist der Spannungspegel, bei dem eine Schutzschaltung für Lithium-Ionen-Batterien, wie z. B. ein Batteriemanagementsystem (BMS) oder ein Schutzschaltungsmodul (PCM), aktiviert wird, um den Strom zu begrenzen oder zu unterbrechen den Stromfluss im Akkupack, um eine übermäßige Stromentnahme oder -entladung zu verhindern, die schädlich für den Akku sein kann.
Die spezifische Überstromschutzspannung kann je nach Design und Spezifikationen der Batterieschutzschaltung und der Anwendung variieren. Normalerweise wird er auf einen Wert eingestellt, bei dem der der Batterie entnommene Strom die sicheren Betriebsgrenzen überschreitet. Wenn die Spannung an einem Stromerfassungselement (z. B. einem Shunt-Widerstand) in der Schutzschaltung die Überstromschutzspannung erreicht oder überschreitet, ergreift die Schutzschaltung Maßnahmen, um den Strom zu begrenzen oder die Last zu trennen.
Die Überstromschutzspannung soll die Batterie und das sie verwendende Gerät oder System vor den folgenden Situationen schützen:
Kurzschlüsse
Bei einem Kurzschluss innerhalb des Akkupacks oder in der externen Schaltung kann der Strom stark ansteigen. Der Überstromschutz greift, um einen übermäßigen Stromfluss zu verhindern, der zu Sicherheitsrisiken, Überhitzung oder Schäden führen könnte.
Übermäßige Belastung
Wenn das angeschlossene Gerät oder System mehr Strom verbraucht, als die Batterie sicher liefern kann, kann der Überstromschutz den Strom begrenzen, um die Batterie vor möglichen Schäden zu schützen.
Abnormale Bedingungen
Der Überstromschutz kann auch in Situationen aktiviert werden, in denen die Batterie einen anormalen Zustand aufweist, der einen plötzlichen Stromanstieg verursacht, beispielsweise eine Fehlfunktion oder einen Fehler im Gerät.
Der spezifische Spannungspegel für den Überstromschutz variiert je nach Kapazität der Batterie, Chemie und Design der Schutzschaltung. In vielen Fällen handelt es sich um einen sorgfältig ausgewählten Schwellenwert, der auf den Spezifikationen und Sicherheitsanforderungen der Batterie basiert.
Es ist wichtig zu beachten, dass der Überstromschutz ein entscheidendes Sicherheitsmerkmal ist, da ein übermäßiger Strom zu einem thermischen Durchgehen führen kann, was zu einem Batterieausfall, Bränden oder anderen gefährlichen Situationen führen kann. Ein ordnungsgemäß ausgelegter und kalibrierter Überstromschutz ist für den sicheren Betrieb von Lithium-Ionen-Batterien in verschiedenen Anwendungen unerlässlich.
Erholungsspannung nach Überentladung
Die Wiederherstellungsspannung nach Tiefentladung ist ein kritischer Parameter bei der Verwaltung von Lithium-Ionen-Batterien und hängt typischerweise mit dem Batteriemanagementsystem (BMS) oder dem Schutzschaltungsmodul (PCM) in einem Batteriesatz zusammen. Dieser Spannungspegel stellt den Punkt dar, an dem das BMS es der Batterie ermöglicht, den normalen Betrieb wieder aufzunehmen, nachdem sie vorübergehend abgeklemmt wurde oder aufgrund einer Tiefentladung in einen Energiesparzustand versetzt wurde.
So funktioniert die Erholungsspannung nach Tiefentladung.
Überwachung der Spannung
Das BMS überwacht während der Entladung kontinuierlich die Spannung jeder einzelnen Zelle im Akkupack. Wenn die Spannung einer Zelle auf oder unter einen bestimmten Schwellenwert fällt, gilt sie als tiefentladen. Eine übermäßige Entladung kann zu Schäden und einer Verkürzung der Lebensdauer der Batterie führen.
Überentladungsschutz
Um eine Überentladung zu verhindern, ergreift das BMS Maßnahmen, wenn es erkennt, dass die Spannung einer oder mehrerer Zellen unter den Schwellenwert für den Überentladungsschutz gesunken ist. Bei dieser Aktion wird in der Regel die Last (das Gerät oder System, das die Batterie verwendet) abgetrennt, um eine weitere Entladung zu verhindern.
Wiederherstellungsspannung
Die Wiederherstellungsspannung nach Tiefentladung ist der Spannungspegel, bei dem das BMS es der Batterie ermöglicht, den normalen Betrieb wieder aufzunehmen, nachdem der Zustand der Tiefentladung behoben wurde. Wenn die Spannung der Zellen über diesen Wiederherstellungsschwellenwert steigt, schaltet das BMS die Last wieder zu und die Batterie kann wieder Strom liefern.
Die spezifische Wiederherstellungsspannung nach Tiefentladung variiert je nach Chemie der Batterie und dem Design des BMS. Bei Lithium-Ionen-Batterien wird die Erholungsspannung nach Tiefentladung häufig auf etwa 2,5 bis 3,0 Volt pro Zelle eingestellt. Sobald die Spannung der einzelnen Zellen oder des Akkupacks über diesen Schwellenwert steigt, geht das BMS davon aus, dass der Zustand der Tiefentladung behoben ist und der Akku wieder sicher verwendet werden kann.
Überentladungsschutz und Wiederherstellung sind entscheidend, um eine Tiefentladung zu verhindern, die für Lithium-Ionen-Batterien schädlich sein kann. Eine Tiefentladung kann zu Kapazitätsverlust, verkürzter Batterielebensdauer und sogar zu dauerhaften Schäden führen. Durch die richtige Einstellung und Umsetzung der Schwellenwerte für die Wiederherstellungsspannung nach Überentladung wird die Lebensdauer von Lithium-Ionen-Batterien verlängert und ihr sicherer Betrieb gewährleistet.
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