Batterieschutzschaltungen – Einführung und Vergleich

Wussten Sie, dass Batterien viele gefährliche Schäden verursachen? Viele Batterienutzer wissen das nicht und es wird sehr gefährlich für die Umwelt und für ihre Geräte.

Glücklicherweise sind moderne Batterien, insbesondere Lithiumbatterien, mit einer Schutzschaltung ausgestattet. Dies ist der Teil, der den Akku vor Überladung oder zu geringer Entladung schützt.

3,2 V 20 A Niedertemperatur-LiFePO4-Batteriezelle -40 ℃ 3 C Entladekapazität ≥ 70 % Ladetemperatur: -20 ~ 45 ℃ Entladetemperatur : -40 ~ + 55 ℃ Akupunkturtest bestehen -40 ℃ maximale Entladerate: 3 C

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In diesem Handbuch werden wir Schutzschaltungen für Lithiumbatterien diskutieren.

Schutzschaltungen für Lithiumbatterien

Lithiumbatterien sind aufgrund ihrer hohen Energiedichte die am meisten bevorzugte Batterietechnologie. So viel Leistung kommt jedoch nicht ohne weiteres, und sie erfordern einen vorsichtigen Umgang, mehr als jeder andere Batterietyp.

Außerdem sind die Batterien relativ teuer. Und daher muss man versuchen, so viel Nutzen wie möglich aus ihnen zu ziehen.

Batterieschutzschaltungen können die Lebensdauer Ihrer Batterie verlängern. Es schützt sie vor Überhitzung, Überladung und Entleerung.

Überladung: Lithiumbatterien nehmen bis zu 4,2 Volt auf. Alles darüber hinaus kann den Akku beschädigen und gefährlich werden. Die meisten Brände, die durch Batterien entstanden sind, sind auf Überladung und Fahrlässigkeit zurückzuführen. Um dies zu verhindern, ist eine Batterieschutzschaltung erforderlich.

Überentladung: Auf der unteren Seite können Lithiumbatterien sicher auf etwa 2,5 V entladen werden. Eine niedrigere Entladung kann die Zelle belasten und ihre Lebensdauer verkürzen. Eine Schutzschaltung unterbricht die Stromkreisverbindung, wenn sich die Batterie diesem Niveau nähert, um sie sicher zu halten.

Schnelle Entladung: Ein weiterer Faktor, der die Batterielebensdauer verkürzt, ist eine zu schnelle Entladung. Lithiumbatterien können dem nicht standhalten. Sie haben einen maximalen Entladestrom, der beachtet werden sollte. Eine Batterieschutzschaltung entfernt die Batterie bei zu hohem Laststrom aus dem Stromkreis.

Lithiumbatterien benötigen Schutzschaltungen. Im Allgemeinen erfolgt der Schutz in einer Leiterplatte, die mit den Batterien verbunden ist, bevor sie verpackt und verteilt werden.

Die Hauptfunktion dieser Schaltkreise besteht darin, sicherzustellen, dass der Akku niemals überladen oder zu niedrig entladen wird.

lithium-batterien versprechen etwa 3,7 Volt Leistung. Der gesamte Strom sollte das Maximum von 4,2 V nicht überschreiten.

Und beim Entladen ist es entscheidend, die Spannung auf oder über dem Mindestniveau zu halten. In diesem Fall sollte es nie zu niedrig unter 2,8 V fließen.

Hohe Energiedichte bei niedriger Temperatur Robuster Laptop-Polymer-Akku Batteriespezifikation: 11,1 V 7800 mAh -40℃ 0,2C Entladekapazität ≥80% Staubdicht, sturzsicher, korrosionsbeständig, elektromagnetische Interferenz

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Dies sind Faktoren, die die Lebensdauer von lithium-ionen-batterien beeinflussen. Daher müssen die Batterien geschützt werden, um jederzeit außer Gefahr zu bleiben. Der Stromkreis schaltet die Batterie ab, wenn abnormale Spannungen erkannt werden.

Jeder Benutzer muss seine Lithiumbatterien regelmäßig mit einem Spannungsmesser überprüfen. Auf diese Weise können Sie nachvollziehen, wie gut Ihre Batterien geladen oder entladen werden.

Abgesehen davon stoppen einige Ladegeräte den Ladevorgang, wenn die Lithiumbatterie nahe genug an 4,2 V ist, wodurch die Ladereichweite im sicheren Bereich bleibt.

Auch wenn Ihr Gerät bei zu schwachem Akku nicht heruntergefahren werden kann, erzwingen die Batterieschutzschaltungen ein Herunterfahren. So wichtig sind sie.

Wie Lithium-Schutzschaltungen funktionieren

Schutzschaltungen können etwas kompliziert erscheinen, wenn Sie alle harten Begriffe beachten. Aber es ist nicht.

Hier ist eine Aufschlüsselung, wie das alles funktioniert:

Die Schutzschaltung ist ein in die Zelle eingebautes Gerät. Es fungiert als Schutz, um einen Anstieg eines Stromstoßes zu blockieren.

In einem Stromkreisunterbrecher öffnet er bei extrem hoher Spannung den elektrischen Pfad. Dieser Vorgang erhöht den Zellinnendruck auf etwa 150 psi.

Sicherheitsventile im Inneren der Batterien ermöglichen eine kontrollierte Gasverteilung bei Druckerhöhung.

Schutzschaltungen können auch außerhalb der Zellen platziert werden. Sie öffnen einen starken Zustandsschalter, wenn die Spannung auf etwa 4,3 V steigt. Dies ist die maximale Ladung, und es wird zu einer Gefahr, wenn sie darüber hinausgeht.

Eine Schutzschaltung verfügt über eine Sicherung, die den Stromfluss unterbricht, wenn die Batterietemperatur etwa 90 Grad Celsius erreicht. Eine Qualitätskontrollschaltung unterbricht bei Überladung ca. 2,5 V des Strompfades.

Nun, eine Schutzschaltung ist ein entscheidendes Merkmal in jedem Akku. Es gewährleistet Sicherheit für die Benutzer. Sie müssen jedoch wissen, dass jede Sicherheitsvorkehrung nur dann wirksam ist, wenn der Betriebsmodus von außen kommt. Beispielsweise können Modi von elektrischen Kurzschlüssen oder defekten Ladegeräten die beste Funktion in diesen Sicherheitsmodulen darstellen.

Verpolungsschutzschaltungen

Batterieschutz ist ohne Zweifel eine sensible Angelegenheit. Wir alle möchten beim Umgang mit Batterien sicher sein, und Schutzschaltungen sind der einfachste Weg, dies zu erreichen.

Verpolungsschutzschaltungen sind auch eine gute Möglichkeit, Ihre Elektronik zu schützen. Diese beinhalten:

Verpolungsschutz mit Diode

Dies ist der einfachste Weg, um einen Verpolungsschutz zu erreichen. Es ist eine Reihendiode in der positiven Versorgungsleitung zur ECU. Dieser sollte entsprechend der Belastung gewählt werden. Wenn Sie die Batterie falsch gepolt einlegen, blockiert der PN-Übergang seine Spannung. Dadurch wird die Elektronik vor Gefahren geschützt.

Verpolungsschutz mit n-Lade-MOSFET

Ein MOSFET ist die beste Wahl, wenn Sie den Leistungsverlust durch den Verpolungsschutz verringern möchten. Dazu gehört das Einführen des Geräts in die richtige Richtung in die positive Zuleitung. Eine solche Aktion schützt die Last gegen Verpolung der Batterie. MOSFETs verfügen über eine antiparallele Body-Diode, wodurch sie sich ideal für diese Arbeit eignen.

Bei dieser Methode wird der MOSFET vollständig in die richtige Richtung eingeschaltet. Da nun die Source auf einem höheren Potenzial liegt, befindet sich der MOSFET auf der High-Side. Das heißt, es bezieht sich nicht auf den Boden. Es ist notwendig, die Gate-Spannung zu erhöhen, in diesem Fall benötigen Sie eine Pumpschaltung oder ähnliches.

Verwendung eines p-Kanal-MOSFET

Eine dritte Lösung wäre die Verwendung eines p-Kanal-MOSFET zum Verpolungsschutz. Schließen Sie einfach den p-Kanal-MOSFET in den positiven Versorgungsweg der Last an.

Haben Batterien einen Kurzschlussschutz?

Die meisten Batterien bestehen heute aus drei entscheidenden Komponenten:

PTC: Dieser Teil schützt Batterien vor Überhitzung und direktem Überstrom.

CID oder Druckwelle. Dieser Teil deaktiviert den Akku dauerhaft bei zu hohem Druck

PCB: Dies ist eine Komponente, die die Batterien vor Tiefentladung, Überladung und Überstrom schützt.

In der Zellverpackung finden Sie einige ungeschützte Zellen, die nicht mit einer elektronischen Schaltung geliefert werden. Daher bieten sie mehr Kapazität und Strom. Aber sie können immer überhitzen, kurzschließen oder überlaufen. Kaufen Sie am besten geschützte Batterien.