Dynamic lithium ion battery management system design method

2022/04/08

저자 : 아이플로우파워 –휴대용 발전소 공급업체

동적 리튬 이온 배터리 관리 시스템 설계 방법: 이 문서에서는 리튬 이온 배터리 구동 리튬 배터리 팩의 과충전 보호, 과방전 보호, 과전류 보호 및 균등화를 달성하기 위한 동적 리튬 이온 배터리 관리 시스템의 설계 방법에 대해 논의합니다. 키워드: 리튬 이온 전원 리튬 배터리 팩; 관리 시스템; 과전류; 과방전; 과충전; 균형 제어 10년 이상 동안 리튬 이온 배터리의 광범위한 사용에 대한 소개, 그러나 초기에는 휴대전화, 노트북, 카메라, DVD에 중요 부하 전류, 높은 안전 계수. 지난 2 년 동안 리튬 이온 배터리는 빠르게 사용되기 시작했으며 에너지 밀도가 높으며 오염이 없습니다.

, 전기자전거, 전동공구, 전동완구 등에 빠르게 사용되기 시작했고 점차 하이브리드 자동차와 전기자동차에도 사용하고 있다. 그러나 동적 리튬 이온 배터리의 안전성은 여전히 ​​현재 사람들이 가장 우려하는 문제이므로 보호에 매우 중요합니다. 리튬 이온 배터리의 안전성을 지속적으로 향상시키는 것 외에도 배터리와 배터리 사용이 균형을 이룰 수 있도록 배터리 관리 시스템을 연구하는 것은 불가능합니다.

리튬 이온 배터리 보호 중요에는 과충전 보호, 과방전 보호, 과전류 및 단락 보호 등이 포함됩니다. 1 기능 1.1 과충전기 보호 리튬 이온 배터리의 경우 단일 섹션 배터리의 최대 전압은 지정된 값을 초과할 수 없습니다. 충전, 그렇지 않으면 배터리의 전해질이 분석되어 온도가 상승하고 가스를 발아시켜 배터리를 줄입니다.

서비스 수명은 심각하고 폭발을 일으킬 수도 있으므로 보호 회로는 배터리 팩에 있는 각 배터리의 최종 전압이 절대적으로 무진장되도록 해야 합니다. 배터리의 전압이 설정 값을 초과하면 활성화됩니다. 충전 보호 기능, 보호 회로로 충전 회로를 차단하고 충전을 일시 중단합니다.

배터리 전압이 허용 전압으로 돌아가고 초과 잠금 모드가 해제되면 보호가 중지될 수 있습니다. 재질이 다른 리튬 이온 배터리는 고유한 지정된 값이 다릅니다. 또한, 노이즈의 오해에 주의할 필요는 없으며, 오작동 및 오작동을 방지하기 위해 과충전 지연을 설정할 필요가 있으며 지연 시간은 노이즈보다 짧을 수 없습니다.

전압이 계속해서 overchalton 테스트 전압을 초과하면 초과 예약 보호가 트리거됩니다. 1.2 리튬 이온 배터리의 과도한 방전에 대한 과방전 보호는 수명을 단축시키며 배터리 손상은 종종 되돌릴 수 없습니다.

리튬 이온 배터리의 과방전 상태를 방지하기 위해 리튬 이온 배터리 전압이 과방전 전압 테스트 포인트보다 낮을 때 과방전 보호, 방전이 활성화되고 배터리가 유지됩니다. 낮은 정적 전류의 대기 모드 및 매개 변수 설정은 유사합니다. 요금. 1.

3 과도한 / 단락 보호 리튬 이온 배터리에는 특정 제한 사항이 있으며 과도한 방전 전류는 리튬 이온 배터리에 돌이킬 수없는 손상을 일으켜 수명에 영향을 줄 수 있습니다. 단락 보호 기능은 실제로 흐름 보호보다 확장됩니다. 외부 단락이 발생하면 방전이 즉시 중지되며, 그렇지 않으면 리튬 이온 배터리 자체 및 외부 장비에 심각한 손상을 줄 수 있습니다.

과전류 보호의 지연 시간은 일반적으로 최소 수백 마이크로초에서 밀리초인 반면 단락 보호 지연 시간은 마이크로초이며 거의 단락이 즉시 루프를 차단하여 배터리에서 배터리에 대한 막대한 손상을 방지할 수 있습니다. 전동 공구의 경우 보호 전류 값과 지연 시간 설정은 전동 공구 자체의 매개변수와 결합되지 않습니다. 그렇지 않으면 공구의 출력 토크와 모터 수명에 영향을 미칩니다. 1.

4 배터리 균형 잡힌 동적 리튬 이온 배터리는 일반적으로 몇 개의 스트링, 수십 개의 스트링 또는 심지어 수백 개의 스트링을 가지고 있습니다. 배터리로 인해 가공 과정에서 코팅 필름이 완성되기까지 많은 단계를 거쳐야 합니다. 제품은 엄격한 테스트 절차를 거쳐도 전원의 전압, 저항, 용량은 일정하지만 일정 시간이 지나면 내부 저항, 전압, 용량 등이 생겨나며 일관성이 없는 상태가 됩니다. 또는 그러한 차이점. 이 차이는 배터리 팩이 넘쳤을 때 또는 그 이후에 직렬 배터리 코어 사이의 전압으로 반영됩니다.

이 경우 배터리 팩 중 배터리 코어가 너무 높아 배터리 코어가 조기에 트리거되며 방전 과정에서 배터리 코어가 너무 낮으면 배터리 팩이 과방전 보호 기능을 수행하여 전반적인 배터리 팩의 용량이 확연히 낮아지고, 배터리 팩 전체에 구현된 용량은 배터리 팩에 있는 배터리 코어의 용량이며, 사용 중 과충전 및 과충전 현상이 일어나기 쉽고, 발견이 쉽지 않아 결과적으로 사전 실패. 따라서 보호 회로를 사용하여 배터리 장치의 균형 잡힌 작동을 완료하여 더 높은 전압을 갖는 배터리에서 과전류를 추출하고 추가 전력을 소비하며 배터리 평형을 실현하고 동적 리튬 이온 배터리의 효용을 극대화하고 배터리를 확장할 수 있습니다. Life, 새로운 보안을 사용하십시오. 일반적으로 사용되는 균등화 방법에는 에너지 저장 평형과 저항 균형이 있습니다.

에너지 저장 평형은 배터리 간의 에너지 전달 사이의 에너지 전달을 달성하기 위해 인덕턴스 또는 커패시턴스와 같은 에너지 저장 요소의 충전 및 방전입니다. 이 균형 잡힌 충전 방법은 일반적으로 복잡한 네트워크 네트워크, 높은 보안 관리 요구 사항을 제어하고 에너지 저장 구성 요소의 충전 및 방전 시간에주의를 기울여야하며 최대 이점은 모든 장치가 각 장치의 균형을 맞출 수 있다는 것입니다. 배터리의 기능은 리튬 이온 배터리 팩의 전기 에너지를 소모하지 않습니다.

저항 균등화는 일반적으로 컨트롤러 제어 저항 네트워크를 통해 배터리 팩으로 전송되며, 이는 동시에 다중 셀 배터리의 균형을 맞출 수 있습니다. 그러나 등화 과정에서 전기 저항이 너무 작으면 등화 전류가 너무 작아 효과가 매우 작습니다. 전기 저항이 너무 작으면 저항 전력이 크고 시스템 에너지 손실이 크며 균형 효율이 낮고 시스템이 열 관리 요구 사항에 대해 높습니다. 온도 테스트 제어를 수행합니다.

저항 균등화의 원리는 배터리 팩 충전 과정에서 특정 배터리가 더 빠를 때 전압이 다른 배터리보다 높을 때 균등화 저항의 전원 공급 션트를 제어하여 시스템을 제어하고 배터리가 충전됩니다. 각 섹션을 달성하기 위해 배터리의 충전 속도를 줄입니다. 배터리 잔량 충전 목적. 2 보호 기능 리튬 이온 배터리 보호 실현 중요: 단일 칩 제어 및 집적 회로 보호 칩.

2.1IC 제어 현재 리튬 이온 배터리 보호를 실현할 수 있는 많은 칩이 있습니다. 많은 종류의 칩이 있으며 대만 및 본토에서 선택할 수 있습니다.

현재 사용하는 방법이 많고 성숙하며 주변 회로가 단순하지만 가격은 비교하면 비쌉니다. 다양한 보호 IC의 기능은 다릅니다. 보호 모드와 외부 라인도 다릅니다.

실제 사용되는 다른 IC를 기반으로 할 수 있습니다. IC를 선택할 때 고려할 필요가 있습니다. IC 모델에 따라 과충전 보호 전압이 다릅니다.

4.25V와 4.35V가 있으며 IC 자체의 소비 전력, 주변 회로가 충분히 단순하고 IC의 매개 변수를 보호해야합니다. 요구 사항에 부합하는지, 볼륨이 충분히 작습니까? 신중하게 고려해야합니다.

보호 기능 외에도 보호 플레이트도 중요한 매개변수입니다. 경고의 과방전을 위해 IC를 보호하여 배터리 전압을 테스트하십시오. 과방전 테스트 전압에 도달하면 파워 MOSFET과 차단 방전을 끄지 않습니다.

그러나 이 때 배터리 자체는 여전히 자연방전과 IC의 소비전류를 가지고 있다. 따라서 정적으로 소모되는 전류가 0.1ua가 아닐 때 IC의 소비전류를 최저 수준으로 줄여야 한다.

또한 전원 리튬 이온 배터리가 작동하거나 충전 중이며 고압 거버링이 발생합니다. 따라서 IC 보호는 고압 요구 사항을 충족해야 합니다. 그림 1은 Seiko S-8254A에서 IC를 보호하기 위한 4 스트링 사용 개략도의 개략도입니다.

S-8254 시리즈 내장형 고정밀 전압 테스트 회로 및 지연 회로는 3섹션 또는 4세그 연결 리튬 이온 또는 리튬 폴리머 이차 전지용 IC입니다. SEL 단자를 통해 전환하면 3 또는 4 시리즈 배터리 셀을 보호하는 데 사용할 수 있습니다. Figure 1S 1S-8254A4 String Protection Schematic Schematic 현재의 배터리 보호 칩은 일반적으로 4개의 리튬 이온 배터리를 보호할 수 있지만, 현재로서는 전동 공구, 전기 자전거, UPS와 같이 5섹션 이상의 리튬 이온 배터리의 대부분은 무엇입니까? 내가해야합니까? 도 4에 도시된 바와 같이.

2, 회로는 20A / 24V의 출력 전력을 실현할 수 있으므로 S-8254AAV는 동시에 두 개의 보호 칩을 함께 사용하는 제어 칩의 사용 예로 사용되며 8 스트링 리튬 이온 배터리 팩을 보호합니다. 보호 해제 전압은 2.70V ¡À 0.080V이고, 오버홀 전압은 4입니다.

250V ~ 0.025V. 그림 28 Servatic 리튬 이온 배터리 보호 회로 이 회로 평형 제어는 R5408 칩을 사용하며 전압 측정 정확도가 비교적 높으며 등화 전류는 최대 1A입니다.

2.2MCU는 기존 집적 회로 보호 칩을 제어합니다. 4 미만의 배터리 팩 보호에 중요하고 4 섹션 이상의 배터리 팩은 여러 단일 단계 보호 칩의 직렬 또는 여러 다단계 보호로 사용할 수 있습니다. 칩 시리즈의 방법.

그러나, 복수의 보호 칩을 사용하는 4섹션 배터리 팩의 배터리 팩의 회로 확장성. 동시에 통합 보호 칩은 종종 배터리 유형의 특성 중 하나 또는 하나에만 사용되며 비용이 상대적으로 높은 경우가 많습니다. 이를 위해 리튬 이온 전원 리튬 배터리의 충방전 특성과 결합하여 많은 경우 전원 리튬 이온 배터리 보호 회로, MCU(마이크로 컨시언스)를 핵심으로 하는 설계 방법을 사용합니다.

다양한 기능 제어의 핵심인 마이크로 구조는 리튬 이온 배터리 팩에 공급되어 과충전, 중첩, 과전류 보호 기능을 제공합니다. 보호, 단락 보호, 용량 예측, 통신, 신원 식별과 같은 기능을 제공합니다. 3 하드웨어 간섭 방지 조치는 사용 시스템의 일부로 리튬 이온 배터리 관리 시스템에 전원을 공급하며 종종 다양한 전자기 간섭을 받기 때문에 실제 작업 환경이 더 나쁩니다. 하드웨어 설계 및 PCB 보드 간섭 조치에 대한 특정 저항을 취할 필요가 있습니다.

4 기타 요구 사항 배터리는 주요 사용 프로젝트에 전원을 공급하는 데 중요하기 때문에 BMS는 매우 낮은 전력 소비만 필요합니다. 5 동적 리튬 이온 배터리 팩의 끝 모니터링은 최신 문제이며 관리 시스템은 정적, 충전, 방전, 관리, 배터리 팩의 자동 유지 보수 및 실용성, 안정적인 사용 요구 사항을 달성하십시오.

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