In der Welt der Batterien gibt es Batterien mit und ohne Überwachungsschaltung. Lithiumbatterien gelten als intelligente Batterien, da sie eine Leiterplatte enthalten, die ihre Leistung steuert. Eine herkömmliche versiegelte Blei-Säure-Batterie hingegen verfügt über keine Platinensteuerung zur Leistungsoptimierung.
In einem intelligente LithiumbatterieEs gibt drei grundlegende Steuerungsebenen. Die erste Steuerungsebene ist ein einfacher Ausgleich, der lediglich die Spannungen der Zellen optimiert. Die zweite Steuerungsebene ist ein Schutzschaltungsmodul (PCM), das die Zellen beim Laden und Entladen vor hohen/niedrigen Spannungen und Strömen schützt. Die dritte Steuerungsebene ist ein Batteriemanagementsystem (BMS). Das BMS verfügt über alle Funktionen der Ausgleichsschaltung und des Schutzschaltungsmoduls, bietet aber zusätzliche Funktionen zur Optimierung der Batterieleistung über ihre gesamte Lebensdauer (z. B. Überwachung des Ladezustands und des Gesundheitszustands).
LITHIUM-AUSGLEICHSKREIS
Bei Akkus mit Balancing-Chip gleicht dieser während des Ladevorgangs die Spannungen der einzelnen Zellen aus. Ein Akku gilt als ausgeglichen, wenn alle Zellspannungen innerhalb einer geringen Toleranz voneinander liegen. Es gibt zwei Arten des Balancing: aktiv und passiv. Beim aktiven Balancing werden Zellen mit hoher Spannung verwendet, um Zellen mit niedrigerer Spannung zu laden. Dadurch verringert sich der Spannungsunterschied zwischen den Zellen, bis alle Zellen nahezu gleich sind und der Akku vollständig geladen ist. Beim passiven Balancing, das bei allen Power Sonic Lithium-Akkus zum Einsatz kommt, wird jeder Zelle ein Widerstand parallel geschaltet, der aktiviert wird, wenn die Zellspannung einen bestimmten Schwellenwert überschreitet. Dadurch wird der Ladestrom in den Zellen mit hoher Spannung gesenkt, sodass die anderen Zellen aufholen können.
Warum ist der Zellenausgleich wichtig? Bei Lithiumbatterien wird die gesamte Batterie abgeschaltet, sobald die Zelle mit der niedrigsten Spannung die Entladeschlussspannung erreicht. Dies kann dazu führen, dass einige Zellen noch Energie ungenutzt haben. Ebenso wird der Ladevorgang unterbrochen, sobald die Zelle mit der höchsten Spannung die Entladeschlussspannung erreicht, wenn die Zellen beim Laden nicht ausgeglichen sind. Dadurch werden nicht alle Zellen vollständig geladen.
Was ist daran so schlimm? Ständiges Laden und Entladen einer unausgeglichenen Batterie verringert mit der Zeit ihre Kapazität. Das bedeutet auch, dass einige Zellen vollständig geladen werden, andere nicht, was dazu führt, dass die Batterie möglicherweise nie 100 % Ladezustand erreicht.
Die Theorie besagt, dass sich alle ausgeglichenen Zellen mit der gleichen Geschwindigkeit entladen und daher bei der gleichen Spannung abschalten. Dies ist jedoch nicht immer der Fall. Ein Ausgleichschip stellt daher sicher, dass die Batteriezellen beim Laden vollständig aufeinander abgestimmt sind, um die Kapazität der Batterie zu schützen und eine vollständige Ladung zu gewährleisten.
Lithium-Schutzschaltungsmodul
Ein Schutzschaltungsmodul enthält eine Ausgleichsschaltung und zusätzliche Schaltkreise, die die Batterieparameter steuern und vor Überladung und Überentladung schützen. Dies geschieht durch Überwachung von Strom, Spannung und Temperatur während des Ladens und Entladens und deren Vergleich mit vorgegebenen Grenzwerten. Erreicht eine der Batteriezellen einen dieser Grenzwerte, schaltet die Batterie den Lade- oder Entladevorgang entsprechend ab, bis die Freigabemethode erfüllt ist.
Es gibt verschiedene Möglichkeiten, das Laden oder Entladen nach dem Auslösen des Schutzes wieder zu aktivieren. Die erste ist zeitbasiert: Ein Timer zählt eine kurze Zeitspanne (z. B. 30 Sekunden) und gibt dann den Schutz frei. Dieser Timer kann für jeden Schutz unterschiedlich sein und ist ein einstufiger Schutz.
Die zweite Option ist wertbasiert. Der Wert muss unter einen Schwellenwert fallen, um ausgelöst zu werden. Beispielsweise müssen die Spannungen alle unter 3,6 Volt pro Zelle fallen, damit der Überladeschutz ausgelöst wird. Dies kann sofort nach Erfüllung der Auslösebedingung geschehen. Es kann auch nach einer vorgegebenen Zeitspanne erfolgen. Beispielsweise müssen die Spannungen alle unter 3,6 Volt pro Zelle fallen, um den Überladeschutz auszulösen, und müssen 6 Sekunden lang unter diesem Grenzwert bleiben, bevor das PCM den Schutz auslöst.
Die dritte ist aktivitätsbasiert. Hier muss eine Aktion ausgeführt werden, um den Schutz auszulösen. Dies kann beispielsweise das Entfernen der Last oder das Anlegen einer Ladung sein. Genau wie die wertbasierte Schutzauslösung kann auch diese Auslösung sofort oder zeitbasiert erfolgen. Dies kann bedeuten, dass die Last 30 Sekunden lang von der Batterie entfernt werden muss, bevor der Schutz auslöst. Neben zeit- und wertbasierten oder aktivitäts- und zeitbasierten Auslösungen ist zu beachten, dass diese Auslösemethoden auch in anderen Kombinationen auftreten können. Beispielsweise kann die Tiefentladeauslösespannung ausgelöst werden, wenn die Zellen unter 2,5 Volt gefallen sind, aber 10 Sekunden lang geladen werden müssen, um diese Spannung zu erreichen. Diese Art der Auslösung deckt alle drei Auslösearten ab.
Wir wissen, dass bei der Auswahl der besten LithiumbatterieUnsere Experten helfen Ihnen gerne weiter. Bei Fragen zur Auswahl der richtigen Batterie für Ihre Anwendung wenden Sie sich gerne noch heute an einen unserer Spezialisten.
Veröffentlichungszeit: 29. April 2024
