حفاظت از شارژ باتری: فناوری های کلیدی برای اطمینان از ایمنی دستگاه و طول عمر باتری

حفاظت از شارژ بیش از حد مکانیزمی است که از ادامه شارژ باتری پس از شارژ کامل جلوگیری می کند. باتری‌های لیتیوم یونی طراحی شده‌اند تا در محدوده ولتاژ خاصی کار کنند که معمولاً در طول شارژ از 4.2 ولت تجاوز نمی‌کند. اگر ولتاژ باتری از این حد فراتر رود، می‌تواند واکنش‌های شیمیایی ناپایداری را در داخل باتری ایجاد کند که منجر به گرم شدن بیش از حد، تورم یا حتی انفجار شود. حفاظت از شارژ بیش از حد، ولتاژ باتری را در زمان واقعی کنترل می کند و زمانی که باتری به ظرفیت کامل نزدیک شد، به طور خودکار شارژ را متوقف می کند و از آسیب به باتری جلوگیری می کند.

حفاظت از شارژ بیش از حد معمولاً از طریق ترکیبی از سخت افزار و نرم افزار اجرا می شود. در بخش سخت افزاری، سیستم مدیریت باتری (BMS) شامل تراشه های تشخیص ولتاژ است که ولتاژ باتری را کنترل می کند و مدار شارژ را در صورت لزوم قطع می کند. در بخش نرم افزاری، سیستم عامل دستگاه های هوشمند فرآیند شارژ را کنترل می کند و اطمینان حاصل می کند که جریان شارژ به تدریج کاهش می یابد و در نهایت متوقف می شود.

برخلاف محافظت در برابر شارژ بیش از حد، حفاظت از تخلیه بیش از حد از افت بیش از حد ولتاژ باتری جلوگیری می کند که می تواند برای همیشه به باتری آسیب برساند. هنگامی که ولتاژ یک باتری لیتیوم یونی به زیر یک آستانه خاص، معمولاً در حدود 2.5 ولت، می رسد، ساختار شیمیایی داخل باتری ممکن است به طور غیرقابل برگشتی آسیب ببیند و در نتیجه ظرفیت آن کاهش یابد یا توانایی شارژ مجدد نداشته باشد. هنگامی که ولتاژ به این حد بحرانی نزدیک می شود، محافظت از تخلیه بیش از حد به طور خودکار تخلیه بیشتر باتری را متوقف می کند و از باتری محافظت می کند.

حفاظت از تخلیه بیش از حد در درجه اول از طریق مدارهای سخت افزاری حاصل می شود. BMS به طور مداوم ولتاژ باتری را کنترل می کند و هنگامی که ولتاژ به نقطه بحرانی می رسد، اتصال بین باتری و دستگاه را قطع می کند. به‌علاوه، برخی از دستگاه‌ها هشدارهای نرم‌افزاری را زمانی که سطح باتری به شدت پایین است ارائه می‌دهند و کاربران را به شارژ مجدد ترغیب می‌کنند.

حفاظت در برابر جریان بیش از حد مکانیزمی است که از جریان بیش از حد جریان در هنگام شارژ یا دشارژ جلوگیری می کند که می تواند به باتری یا دستگاه آسیب برساند. اگر جریان شارژ یا دشارژ از حد ایمنی طراحی شده فراتر رود، ممکن است باتری بیش از حد گرم شود، به ساختار داخلی آن آسیب برساند یا حتی منجر به خطرات ایمنی شود. حفاظت از اضافه جریان جریان را در زمان واقعی نظارت می کند و در صورت تشخیص جریان بیش از حد جریان را بلافاصله قطع یا محدود می کند و از باتری و دستگاه محافظت می کند.

در سمت سخت افزار، حفاظت از اضافه جریان معمولاً از طریق مدارهای تشخیص جریان اجرا می شود. هنگامی که جریان از آستانه ایمن فراتر رفت، مدار به سرعت جریان را قطع می کند تا از آسیب بیشتر جلوگیری کند. به‌علاوه، برخی از دستگاه‌های هوشمند از کنترل‌های نرم‌افزاری برای تنظیم پویا جریان شارژ استفاده می‌کنند و اطمینان حاصل می‌کنند که در محدوده ایمن باقی می‌ماند.