Un sistema di gestione della batteria è essenzialmente il "cervello" di un pacco batteria; misura e riporta informazioni cruciali per il funzionamento della batteria e protegge anche la batteria dai danni in un'ampia gamma di condizioni operative.
La funzione più importante svolta da un sistema di gestione della batteria è la protezione delle celle.
Celle della batteria agli ioni di litio hanno due problemi di progettazione critici; se li sovraccarichi puoi danneggiarli e causare surriscaldamento e persino esplosioni o fiamme, quindi è importante avere un sistema di gestione della batteria per fornire protezione da sovratensione.
Le celle agli ioni di litio possono anche essere danneggiate se vengono scaricate al di sotto di una certa soglia, circa il 5% della capacità totale. Se le celle vengono scaricate al di sotto di questa soglia, la loro capacità può ridursi permanentemente.
Per garantire che la carica di una batteria non vada al di sopra o al di sotto dei suoi limiti, un sistema di gestione della batteria dispone di un dispositivo di protezione chiamato protettore dedicato agli ioni di litio
Ogni circuito di protezione della batteria ha due interruttori elettronici chiamati "MOSFET". I MOSFET sono semiconduttori utilizzati per attivare o disattivare i segnali elettronici in un circuito.
Un sistema di gestione della batteria ha tipicamente un MOSFET di scarica e un MOSFET di carica.
Se il protettore rileva che la tensione attraverso le celle supera un certo limite, interromperà la carica aprendo il chip MOSFET di carica. Una volta che la carica è tornata a un livello di sicurezza, l'interruttore si chiuderà di nuovo.
Allo stesso modo, quando una cella si scarica a una certa tensione, il protettore interromperà la scarica aprendo il MOSFET di scarica.
La seconda funzione più importante svolta da un sistema di gestione della batteria è la gestione dell'energia.
Un buon esempio di gestione energetica è il misuratore di potenza della batteria del laptop. La maggior parte dei laptop oggi non è solo in grado di dirti quanta carica è rimasta nella batteria, ma anche qual è il tuo tasso di consumo e quanto tempo ti rimane per utilizzare il dispositivo prima che la batteria debba essere ricaricata. Quindi, in termini pratici, la gestione dell'energia è molto importante nei dispositivi elettronici portatili.
La chiave per la gestione dell'energia è "il conteggio di Coulomb". Ad esempio, se hai 5 persone in una stanza e 2 persone se ne vanno, ne rimangono tre, se altre tre persone entrano ora hai 6 persone nella stanza. Se la sala ha una capienza di 10 persone, con 6 persone all'interno è piena al 60%. Un sistema di gestione della batteria tiene traccia di questa capacità. Questo stato di carica viene comunicato all'utente elettronicamente tramite un bus digitale chiamato SM BUS o tramite un display dello stato di carica in cui si preme un pulsante e un display a LED fornisce un'indicazione della carica totale con incrementi del 20%.
I sistemi di gestione della batteria per alcune applicazioni come quella per questo terminale portatile per punti vendita includono anche un caricatore incorporato costituito da un dispositivo di controllo, un induttore (che è un dispositivo di accumulo di energia) e uno scaricatore. Il dispositivo di controllo gestisce l'algoritmo di ricarica. Per le celle agli ioni di litio, l'algoritmo di carica ideale è la corrente costante e la tensione costante.
Un pacco batteria di solito è costituito da diverse celle singole che lavorano insieme in combinazione. Idealmente, tutte le celle in un pacco batteria dovrebbero essere mantenute allo stesso stato di carica. Se le celle si sbilanciano, le singole celle possono stressarsi e portare a una terminazione prematura della carica e a una riduzione della durata complessiva del ciclo della batteria. I bilanciatori di cella del sistema di gestione della batteria, mostrati qui, prolungano la durata della batteria impedendo che si verifichi questo squilibrio di carica nelle singole celle.
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