Um sistema de gerenciamento de bateria é essencialmente o “cérebro” de uma bateria; ele mede e relata informações cruciais para o funcionamento da bateria e também protege a bateria de danos em uma ampla gama de condições operacionais.
A função mais importante que um sistema de gerenciamento de bateria executa é a proteção de células.
Células de bateria de íon de lítio tem dois problemas críticos de design; Se você sobrecarregá-los, poderá danificá-los e causar superaquecimento e até explosão ou chamas, por isso é importante ter um sistema de gerenciamento de bateria para fornecer proteção contra sobretensão.
As células de íon de lítio também podem ser danificadas se forem descarregadas abaixo de um certo limite, aproximadamente 5% da capacidade total. Se as células são descarregadas abaixo desse limite, sua capacidade pode ficar permanentemente reduzida.
Para garantir que a carga da bateria não fique acima ou abaixo de seus limites, um sistema de gerenciamento de bateria tem um dispositivo de proteção chamado protetor de íon de lítio dedicado
Cada circuito de proteção de bateria tem dois interruptores eletrônicos chamados "MOSFETs". MOSFETs são semicondutores usados para ligar ou desligar sinais eletrônicos em um circuito.
Um sistema de gerenciamento de bateria normalmente tem um MOSFET de descarga e um MOSFET de carga.
Se o protetor detectar que a tensão nas células excede um certo limite, ele interromperá a carga abrindo o chip MOSFET de carga. Assim que a carga voltar a um nível seguro, o interruptor fechará novamente.
Da mesma forma, quando uma célula drena para uma determinada voltagem, o protetor corta a descarga abrindo o MOSFET de descarga.
A segunda função mais importante desempenhada por um sistema de gerenciamento de bateria é o gerenciamento de energia.
Um bom exemplo de gerenciamento de energia é o medidor de energia da bateria do seu laptop. A maioria dos laptops de hoje não é apenas capaz de dizer quanta carga resta na bateria, mas também qual é a sua taxa de consumo e quanto tempo você terá para usar o dispositivo antes que a bateria precise ser recarregada. Portanto, em termos práticos, o gerenciamento de energia é muito importante em dispositivos eletrônicos portáteis.
A chave para o gerenciamento de energia é a "contagem de Coulomb". Por exemplo, se você tem 5 pessoas em uma sala e 2 pessoas saem, você fica com três; se mais três pessoas entrarem, você terá agora 6 pessoas na sala. Se a sala tem capacidade para 10 pessoas, com 6 pessoas no interior está 60% cheia. Um sistema de gerenciamento de bateria rastreia essa capacidade. Este estado de carga é comunicado ao usuário eletronicamente por meio de um barramento digital chamado SM BUS ou por meio de um display de estado de carga onde você pressiona um botão e um display de LED fornece uma indicação da carga total em incrementos de 20%.
Os sistemas de gerenciamento de bateria para certas aplicações, como a deste terminal portátil de ponto de vendas, também incluem um carregador integrado que consiste em um dispositivo de controle, um indutor (que é um dispositivo de armazenamento de energia) e um descarregador. O dispositivo de controle gerencia o algoritmo de carregamento. Para células de íon-lítio, o algoritmo de carregamento ideal é a corrente e a voltagem constantes.
Uma bateria geralmente consiste em várias células individuais que funcionam juntas em combinação. O ideal é que todas as células de uma bateria sejam mantidas com o mesmo estado de carga. Se as células ficarem desequilibradas, as células individuais podem ficar estressadas e levar ao encerramento prematuro da carga e à redução do ciclo de vida geral da bateria. Os balanceadores de células do sistema de gerenciamento de bateria, mostrados aqui, estendem a vida útil da bateria, evitando que ocorra esse desequilíbrio de carga em células individuais.
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