Relaislösungen in Batterie-Schutzplatten: Prinzipien, Vorteile und Anwendungen

In Batteriemanagementsystemen besteht die zentrale Funktion einer Schutzplatine darin, den Stromkreis bei Anomalien wie Überladung, Überentladung, Überstrom oder Kurzschluss umgehend abzuschalten.Sicherstellung der Sicherheit der Batterie und des BenutzersDerzeit sind die beiden wichtigsten Schutzansätze die MOSFET-Lösung und die Relaislösung.und geeignete Anwendungen der Relaislösung.

Die Relaislösung bezieht sich auf eine Batterie-Schutzplatte, die ein elektromagnetisches Relais als Hauptschaltvorrichtung verwendet.Steuerung des Anschlusses und Trennens des Akkupacks durch An- oder Abschalten der RelaisspiraleIm Gegensatz zur MOSFET-Lösung ist ein Relais einmechanischer Schalterdie auf elektromagnetische Kraft angewiesen ist, um ihre Kontakte zu öffnen oder zu schließen.

Ein typisches Relais-basiertes Schutzbrett besteht aus einem Batterie-Management-Chip (oder MCU), einem Treiberkreislauf, dem Relais selbst, Stromsensorwiderständen und anderen Hilfskomponenten.

Die Schutzplatte überwacht kontinuierlich Parameter wie Batteriespannung, Strom und Temperatur.Die MCU oder der Schutzchip versorgt die Relaiscoil durch den Treiberkreislauf, schließen sich die Kontakte und das Akkupaket kann normal laden oder entladen.

Wenn eine Anomalie festgestellt wird:

• Überentladung: Spannung fällt unter die untere Schwelle

• Überlastung: Spannung steigt über die obere Schwelle

• Überstrom/Kurzschluss: Strom überschreitet die eingestellte Grenze

Das Steuersystem schaltet sofort die Leitung der Relaisspirale ab, die Kontakte öffnen sich und der Hauptkreis wird abgeschaltet.Das System kann das Relais durch ein externes Ladesignal oder einen Reset-Befehl wieder schließen..

Relaiskontakte haben einen extrem niedrigen Widerstand (typischerweise im Milliohm-Bereich) und erzeugen bei hohem Strom nur minimale Wärme.Dies macht Relais besonders geeignet für Anwendungen, die über 100A erfordernIm Gegensatz dazu erleben MOSFETs eine signifikante Erwärmung aufgrund von Spannungsabfällen bei hohen Strömen.

Es gibt eine physikalische Isolierung zwischen der Relais-Spule und ihren Kontakten, die keine zusätzliche Isolationsschaltung erfordert.,Vereinfachung des Entwurfs.

Relaiskontakte können bei Kurzschlüssen erheblichen Überspannungsströmen standhalten, ohne leicht beschädigt zu werden, während MOSFETs unter Überstrombedingungen anfällig für Lawinenbruch sind.Relais haben einen inhärenten Vorteil in Bezug auf "Ruggedness"."

Wenn die Relaiskontakte offen sind, führt die Luftlücke zwischen ihnen zu einem vernachlässigbaren Leckstrom, wodurch Relais für Batteriepacks, die eine langfristige Lagerung benötigen, sicherer und zuverlässiger werden.

Die Kontakte liefern einen rein resistiven Pfad, im Gegensatz zu MOSFETs, die eine Back-to-Back-Serieverbindung benötigen, um eine bidirektionale Abgrenzung zu erreichen.Dies führt zu einer einfacheren Struktur.

Natürlich ist die Relaislösung nicht ohne Nachteile:

• Beschränkte mechanische/elektrische Lebensdauer: Mechanische Kontakte verschleiern sich bei wiederholtem Schalten.mit einer Leistung von mehr als 100 W und einer Leistung von mehr als 100 W,.

• Langsamere Reaktionszeit: Die Aufnahme- und Freigabezeiten der Relais liegen typischerweise bei mehreren bis zehn Millisekunden, was deutlich langsamer ist als bei MOSFETs (Mikrosekunden).

• Risiko des Kontaktschweißens: Bei sehr hohen Kurzschlussströmen können sich die Kontakte verschmelzen und der Schutz versagt.

• Größe und Kosten: Hochstrom-Relees sind relativ groß, und ihre Kosten können die der gleichwertigen MOSFET-Lösungen übersteigen.

• Hörgeräusche: Die Relais erzeugen beim Schalten einen hörbaren "Klick", der bei geräuschempfindlichen Anwendungen möglicherweise unerwünscht ist.

Angesichts dieser Eigenschaften eignet sich die Relaislösung am besten für:

1. Batterien für die Energiespeicherung mit hoher Kapazität(z. B. Energiespeicher für den Haushalt, Telekommunikationssicherung): Hoher Betriebsstrom, aber geringe Schaltfrequenz, weniger Anspruch auf die Lebensdauer.

2. RV/Marine Hilfsbatterien: Erfordern eine starke Wechselrichterunterstützung und einen sehr geringen statischen Stromverbrauch (Relais verbrauchen beim Öffnen keinen Strom).

3. Elektrofahrzeuge mit geringer Geschwindigkeit(z.B. elektrische Golfkarren, Sightseeingfahrzeuge): Hohe Ströme und relativ raue Betriebsumgebungen.

4. Batterien für Industriegeräte(z.B. AGV, Gabelstapler): Hohe Zuverlässigkeit und Stoßbeständigkeit sind von entscheidender Bedeutung.

5. Geräte zur Reparatur oder Prüfung von Batterien: Relais bieten eine einfache und zuverlässige Möglichkeit, den Hauptkreislauf manuell oder aus der Ferne zu trennen.

Wenn Sie eine Relais-Schutzplatte entwerfen oder auswählen, sollten Sie Folgendes beachten:

• Kontaktbewertung: Es sollte ausreichend Spielraum gegeben sein. Es sollte ein Relais mit einer Leistung von mindestens 1,5 mal dem erwarteten Dauerstrom gewählt werden. Die Kurzschlussfähigkeit sollte auch den tatsächlichen Bedingungen entsprechen.

• Stromverbrauch der Spule: Gleichspannungs-Relais verbrauchen typischerweise zwischen 0,5 W und 3 W. Eine ordnungsgemäße Antriebsschaltung und Wärmeableitung sind wichtig.

• Kontaktmaterial: Silber-Legierungskontakte eignen sich für allgemeine Anwendungen; Silber-Zinn-Oxid (AgSnO2) und Silber-Nickel (AgNi) bieten eine bessere Schweißbeständigkeit.

• Versiegelungsfähigkeit: Für feuchte oder vibrierende Umgebungen wählen Sie versiegelte oder epoxyverkapselte Relais.

• Hilfskontakte: Einige Relais stellen Hilfskontakte bereit, die den tatsächlichen Kontaktstatus signalisieren können, wodurch die Systemsicherheit verbessert wird.

Die Relaislösung bleibt in Anwendungen, die einen hohen Strom, eine niedrige Schaltfrequenz und eine hohe Sicherheitsisolation erfordern, unersetzlich.Relais werden weiterhin weit verbreitet in der Energiespeicherung verwendet, Industrieanlagen und Spezialfahrzeuge aufgrund ihrer Einfachheit, Zuverlässigkeit und Langlebigkeit.

Die Wahl zwischen Relais und MOSFET hängt letztlich von den Anforderungen Ihres Produkts ab.Für große Akkupacks im Kilowatt- oder sogar Zehn-Kilowatt-Bereich, sind Relais oft die pragmatischere Wahl.

Ich hoffe, dass dieser Artikel Ihnen ein umfassendes Verständnis von Relaislösungen für Batterie-Schutzplatten vermittelt.Fühlen Sie sich frei einen Kommentar zu hinterlassen.