Introduction:
Les puces de puissance ont toujours suscité une attention particulière. Les puces de protection de batterie sont utilisées pour détecter divers défauts dans les batteries monocellulaires et multicellulaires. Dans les systèmes de batteries actuels, les caractéristiques des batteries lithium-ion sont particulièrement adaptées aux systèmes électroniques portables, maispiles au lithiumIl est nécessaire de respecter les limites nominales, en privilégiant les performances et la sécurité. La protection des batteries lithium-ion est donc essentielle. L'application de diverses fonctions de protection des batteries vise à éviter les défauts tels que les surintensités de décharge (OCD) et les surchauffes (OT), et à renforcer la sécurité des batteries.
Le système de gestion de batterie introduit la technologie d'équilibrage
Commençons par aborder le problème le plus courant des batteries : l'homogénéité. Une fois les cellules individuelles formées, un emballement thermique et divers défauts peuvent survenir. Ce problème est dû à l'incohérence de la batterie. Les cellules individuelles qui la composent présentent des irrégularités en termes de capacité, de charge et de décharge. L'« effet tonneau » fait que les cellules individuelles présentant les propriétés les plus faibles affectent les performances globales de la batterie.
La technologie d'équilibrage des batteries au lithium est reconnue comme la meilleure solution pour résoudre les problèmes de cohérence des packs de batteries au lithium. L'équilibrage consiste à ajuster la tension en temps réel de batteries de différentes capacités en ajustant le courant d'équilibrage. Plus l'équilibrage est performant, plus la capacité à supprimer l'expansion des différences de tension et à prévenir l'emballement thermique est élevée, et meilleure est l'adaptabilité aux conditions de charge.bloc-batterie au lithium.
Ce dispositif diffère du plus simple dispositif de protection matérielle. Il peut s'agir d'un dispositif de protection contre les surtensions de base ou d'un dispositif avancé capable de réagir aux sous-tensions, aux défauts de température ou de courant. En général, le circuit intégré de gestion de la batterie, au niveau du moniteur de batterie au lithium et de la jauge de charge, assure l'équilibrage de la batterie. Le moniteur de batterie au lithium assure également l'équilibrage de la batterie au lithium et intègre également une fonction de protection du circuit intégré hautement configurable. La jauge de charge présente un degré d'intégration plus élevé, incluant la fonction de moniteur de batterie au lithium, et intègre des algorithmes de surveillance avancés.
Cependant, certains circuits intégrés de protection de batterie au lithium intègrent désormais également des fonctions d'équilibrage de batterie au lithium via des FET intégrés, qui peuvent décharger automatiquement les batteries haute tension entièrement chargées pendant la charge et maintenir les batteries basse tension chargées en série, équilibrant ainsi labatterie au lithiumEn plus de mettre en œuvre un ensemble complet de fonctions de protection de tension, de courant et de température, les circuits intégrés de protection de batterie 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 différents niveaux de protection. Certains offrent ainsi une protection contre les surtensions et les surintensités de décharge, tandis que d'autres offrent une protection contre les surtensions et les surintensités de décharge et la surchauffe. Pour certaines batteries au lithium à cellules élevées, cette protection ne suffit plus. Un circuit intégré de protection avec fonction d'équilibrage autonome est désormais nécessaire.
Ce circuit intégré de protection fait partie de la protection primaire, qui contrôle la charge et la décharge des transistors FET pour répondre à différents types de protection contre les défauts. Cet équilibrage peut résoudre le problème d'emballement thermique dubatterie au lithiumTrès bien. Une accumulation excessive de chaleur dans une seule batterie au lithium endommagera le commutateur d'équilibrage et les résistances du bloc-batterie. L'équilibrage des batteries au lithium permet d'équilibrer chaque batterie au lithium non défectueuse du bloc-batterie à la même capacité relative que les autres batteries défectueuses, réduisant ainsi le risque d'emballement thermique.
Actuellement, il existe deux méthodes pour équilibrer les batteries au lithium : l'équilibrage actif et l'équilibrage passif. L'équilibrage actif consiste à transférer l'énergie ou la charge des batteries haute tension/état de charge élevé vers les batteries faiblement chargées. L'équilibrage passif utilise des résistances pour consommer l'énergie des batteries haute tension ou à charge élevée afin de réduire l'écart entre les batteries. L'équilibrage passif entraîne des pertes d'énergie et des risques thermiques importants. En comparaison, l'équilibrage actif est plus efficace, mais son algorithme de contrôle est très complexe.
De la protection primaire à la protection secondaire, le système de batterie au lithium doit être équipé d'un moniteur de batterie au lithium ou d'une jauge de charge pour assurer une protection secondaire. Bien que la protection primaire puisse mettre en œuvre des algorithmes intelligents d'équilibrage de batterie sans contrôle du microcontrôleur, la protection secondaire doit transmettre la tension et le courant de la batterie au lithium au microcontrôleur pour la prise de décision au niveau du système. Les moniteurs de batterie au lithium ou les jauges de charge ont essentiellement des fonctions d'équilibrage de batterie.
Conclusion
Outre les contrôleurs de batterie ou les jauges de charge qui assurent l'équilibrage de la batterie, les circuits intégrés de protection primaire ne se limitent plus à une protection de base, comme les surtensions. Avec l'essor des batteries multicellulaires,piles au lithium, les packs de 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 très nécessaire.
L'équilibrage s'apparente davantage à une forme de maintenance. Chaque charge et décharge comporte une petite compensation d'équilibrage pour compenser les différences entre les batteries. Cependant, si la cellule ou le 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