Introduction:
Les puces de gestion de l'alimentation ont toujours suscité un vif intérêt. Les puces de protection de batterie, par exemple, servent à détecter divers défauts dans les batteries mono- et multi-éléments. Dans les systèmes de batteries actuels, les caractéristiques des batteries lithium-ion sont parfaitement adaptées aux appareils électroniques portables.batteries au lithiumIl est impératif de respecter les limites nominales, en privilégiant la performance et la sécurité. La protection des batteries lithium-ion est donc essentielle. L'application de diverses fonctions de protection permet d'éviter les défaillances telles que les surintensités de décharge (OCD) et les surchauffes (OT), et d'améliorer la sécurité des batteries.
Le système de gestion de la batterie introduit une technologie d'équilibrage
Commençons par le problème le plus courant des batteries : l'homogénéité. Après l'assemblage des cellules individuelles en une batterie lithium-ion, un emballement thermique et divers dysfonctionnements peuvent survenir. Ce problème est dû à l'hétérogénéité de la batterie. Les cellules qui la composent présentent des variations de capacité, de paramètres de charge et de décharge, et « l'effet de tonneau » fait que les cellules les moins performantes affectent les performances globales de l'ensemble de la batterie.
La technologie d'équilibrage des batteries au lithium est reconnue comme la meilleure solution pour garantir l'homogénéité des packs de batteries au lithium. L'équilibrage consiste à ajuster en temps réel la tension des batteries de capacités différentes en modifiant le courant d'équilibrage. Plus l'équilibrage est performant, plus il est efficace pour limiter l'écart de tension et prévenir l'emballement thermique, et meilleure est l'adaptabilité aux conditions de fonctionnement.Bloc-batterie au lithium.
Cela diffère d'un protecteur matériel simple. Le protecteur de batterie au lithium peut être un protecteur de surtension basique ou un protecteur avancé capable de réagir aux sous-tensions, aux défauts de température ou aux défauts de courant. Généralement, le circuit intégré de gestion de batterie, au niveau du moniteur de batterie au lithium et de l'indicateur de charge, assure l'équilibrage de la batterie. Le moniteur de batterie au lithium assure cette fonction et intègre également une fonction de protection par circuit intégré hautement configurable. L'indicateur de charge, plus intégré, reprend les fonctions du moniteur de batterie au lithium et intègre des algorithmes de surveillance avancés.
Cependant, certains circuits intégrés de protection des batteries au lithium intègrent désormais des fonctions d'équilibrage via des transistors FET intégrés. Ces fonctions permettent de décharger automatiquement les batteries haute tension complètement chargées pendant la charge et de maintenir chargées les batteries basse tension en série, équilibrant ainsi la tension.batterie au lithiumEn plus de mettre en œuvre un ensemble complet de fonctions de protection contre la tension, le courant et la température, les circuits intégrés de protection des batteries commencent également à introduire des fonctions d'équilibrage pour répondre aux besoins de protection de plusieurs batteries.
De la protection primaire à la protection secondaire
De la protection primaire à la protection secondaire
La protection la plus élémentaire est la protection contre les surtensions. Tous les circuits intégrés de protection des batteries au lithium offrent une protection contre les surtensions, selon différents niveaux de protection. Certains protègent contre les surtensions et les surintensités de décharge, tandis que d'autres protègent contre les surtensions, les surintensités de décharge et la surchauffe. Pour certaines batteries au lithium à grande capacité, cette protection s'avère insuffisante. Dans ce cas, un circuit intégré de protection des batteries au lithium doté d'une fonction d'équilibrage autonome est nécessaire.
Ce circuit intégré de protection appartient à la protection primaire et contrôle la charge et la décharge des transistors FET afin de répondre à différents types de défauts. Cet équilibrage permet de résoudre le problème d'emballement thermique.batterie au lithiumTrès bien. Une accumulation excessive de chaleur dans une seule batterie au lithium peut endommager le commutateur d'équilibrage et les résistances du pack. L'équilibrage des batteries au lithium permet d'équilibrer chaque batterie non défectueuse du pack afin d'obtenir la même capacité relative que les batteries défectueuses, réduisant ainsi le risque d'emballement thermique.
Actuellement, l'équilibrage des batteries au lithium s'effectue de deux manières : par un processus actif ou passif. L'équilibrage actif consiste à transférer de l'énergie ou de la charge des batteries haute tension/à niveau de charge élevé vers celles à faible niveau de charge. L'équilibrage passif, quant à lui, utilise des résistances pour absorber l'énergie des batteries haute tension ou à niveau de charge élevé afin de réduire l'écart de capacité entre elles. Ce dernier présente toutefois des pertes d'énergie importantes et un risque thermique élevé. En comparaison, l'équilibrage actif est plus efficace, mais son algorithme de contrôle est complexe.
Pour assurer une protection secondaire, le système de batterie au lithium doit être équipé d'un moniteur de batterie ou d'un indicateur de charge. Si la protection primaire peut mettre en œuvre des algorithmes d'équilibrage intelligents sans microcontrôleur, la protection secondaire nécessite la transmission des données de tension et de courant de la batterie au microcontrôleur pour la prise de décision au niveau du système. Les moniteurs et indicateurs de charge de batterie intègrent généralement des fonctions d'équilibrage.
Conclusion
Outre les moniteurs de batterie ou les jauges de carburant qui assurent l'équilibrage des batteries, les circuits intégrés de protection assurant la protection primaire ne se limitent plus à la protection de base contre les surtensions. Avec l'utilisation croissante des batteries multicellulaires, les circuits intégrés de protection ne se limitent plus à la protection de base contre les surtensions.batteries au lithiumLes batteries de grande capacité auront des exigences de plus en plus élevées en matière de circuits intégrés de protection, et l'introduction de fonctions d'équilibrage est donc indispensable.
L'équilibrage s'apparente davantage à une opération de maintenance. Chaque cycle de charge et de décharge intègre une légère compensation d'équilibrage afin de compenser les différences entre les batteries. Toutefois, si une cellule ou un bloc-batterie présente des défauts de qualité, la protection et l'équilibrage ne peuvent améliorer la qualité du bloc-batterie et ne constituent pas une solution universelle.
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Date de publication : 21 octobre 2024