Защитные платы для литий-ионных батарей:

Устройство и ключевые функции

Высокая плотность энергии – важное преимущество литиевых аккумуляторов, благодаря которому они отлично подходят для питания мощной складской техники, транспортных средств, мобильных компьютеров. Однако химсостав литий-ионных батарей может потерять стабильность, особенно в случае перезарядки, перегрева, слишком быстрой зарядки или чрезмерной разрядки. Чтобы опасных ситуаций не возникало, требуется электронная защита.

В высоковольтные тяговые литий-ионные батареи обычно устанавливают платы системы управления (BMS), которые выполняют множество функций по защите, мониторингу, контролю, управлению.

Экологическая безопасность LiFePO4 батарей

Основные части плат защиты

В состав защитных плат для литиевых аккумуляторов входят:

интегральные схемы (ИС);
металлооксидные полупроводниковые транзисторы (МОП);
конденсаторы, резисторы;
термисторы с отрицательным температурным коэффициентом (NTCs) и с положительным температурным коэффициентом (PTCs);
чипы памяти, идентификаторы и другие вспомогательные устройства.

Функции

Основными функции BMS – это контроль состояния заряда (SoC), температуры, напряжения, тока и состояния здоровья (SoH) литий-ионной батареи. Для тяговых литиевых аккумуляторов также необходима функция балансировки элементов. Посмотрим, как работают некоторые функции.

Предотвращение перезаряда

Во время зарядки защитная микросхема следит, чтобы напряжение ячейки не превысило запрограммированного значения. Например, для ячеек с химическим составом LFP это 3,6–3,65 В. Если напряжение превышается, то происходит защитное отключение.

Предотвращение чрезмерного разряда

Минимально допустимое напряжение ячейки LFP аккумулятора составляет 2 В. Падение ниже этого порога может причинить повреждения. Как правило, схема защиты срабатывает гораздо раньше, при значениях 2,5–3 В.

Защита от перегрузки по току, короткого замыкания

Некоторая мощная техника может забирать слишком большой заряд за слишком короткое время, что может привести к повреждению ячеек литий-ионной батареи. Опасность также представляют короткие замыкания. Если ток разряда слишком превышает пороговое значение, то контакты отключаются, чтобы защитить ячейки.

Сертификация

Чтобы считаться надежными и безопасными, литиевые аккумуляторные элементы и защитные платы должны проходить сертификацию. Стандарт UN/DOT 38.3.5 связан с требованиями к транспортировке. Стандарты IEC 62133, UL 2054, UL 2580, UL 2271 касаются аккумуляторных элементов батареи и схем защиты, которые поставляются отдельно или вместе в одной упаковке, либо в одном устройстве.

Сертификация также может касаться какой-либо конкретной отрасли. Например, для литий-ионных батарей, установленных в легких автомобилях, промышленном оборудовании или бытовых приборах. Сертификация распространяется только на протестированные аккумуляторные элементы и системы управления батареями. Если впоследствии в них вносились изменения, то они должны пройти повторные испытания.

Сертификация не передается от одной компании-производителя к другой. Если вы сменили поставщика, то он должен предоставить сертификаты на свои собственные продукты.

Переход к литий-ионным батареям: Почему производители складской техники отказываются от свинцово-кислотных?

Итоги

Тяговые литиевые аккумуляторы должны иметь защитную плату или BMS, подключенную к ячейкам.
Правильные настройки платы позволяют надежно контролировать характеристики ячеек литий-ионной батареи.
Аккумуляторные элементы и BMS должны быть протестированы, сертифицированы.

Материалы сайта не подлежат использованию кем-либо, в какой бы-то ни было форме, включая воспроизведение, распространение, переработку, не иначе как с письменного разрешения редакции Forklift.Blog.

Темы этой статьи:

Тяговые АКБ

Литий-ионные АКБ

Автор статьи: Энергинский К.А.
Специалист по аккумуляторной технологии
Автор-эксперт в области литий-ионных аккумуляторов

Опубликовано: 09 сентября 2022