Soluzioni relè nei quadri di protezione delle batterie: principi, vantaggi e applicazioni

Nei sistemi di gestione delle batterie, la funzione principale di una scheda di protezione è quella di interrompere prontamente il circuito in caso di anomalie quali sovraccarico, sovra-scarica, sovracorrente o cortocircuito.garantire la sicurezza sia della batteria che dell'utenteAttualmente i due approcci di protezione più diffusi sono la soluzione MOSFET e la soluzione del relè.e applicazioni adeguate della soluzione di relè.

La soluzione del relè si riferisce a una scheda di protezione della batteria che utilizza un relè elettromagnetico come dispositivo principale di commutazione del circuito,controllo della connessione e della disconnessione del pacchetto di batterie mediante l'alimentazione o la disattivazione della bobina del relèA differenza della soluzione MOSFET, un relè è uninterruttore meccanicoche si basa sulla forza elettromagnetica per aprire o chiudere i suoi contatti.

Un tipico pannello di protezione basato su relè è costituito da un chip di gestione della batteria (o MCU), un circuito del driver, il relè stesso, resistori di rilevamento di corrente e altri componenti ausiliari.

La scheda di protezione monitora continuamente parametri quali tensione della batteria, corrente e temperatura.la MCU o il chip di protezione alimenta la bobina del relè attraverso il circuito del driver, i contatti si chiudono e la batteria può caricare o scaricare normalmente.

Quando viene rilevata un' anomalia:

• Super scarico: spinta scende al di sotto della soglia inferiore

• Superaccarico: la tensione supera la soglia superiore

• Supercorrente/cortocircuito: la corrente supera il limite impostato

Il sistema di controllo taglia immediatamente l'alimentazione alla bobina del relè, i contatti si aprono e il circuito principale viene disconnesso.il sistema può chiudere nuovamente il relè tramite un segnale di ricarica esterno o un comando di ripristino.

I contatti del relè hanno una resistenza estremamente bassa (in genere nell'intervallo milliohm), generando un calore minimo in condizioni di alta corrente.Questo rende i relè particolarmente adatti per applicazioni che richiedono più di 100AAl contrario, i MOSFET subiscono un riscaldamento significativo a causa del calo di tensione a correnti elevate.

C'è un isolamento fisico tra la bobina del relè e i suoi contatti, che non richiede circuiti di isolamento aggiuntivi.,semplificazione della progettazione.

I contatti di relè possono resistere a correnti di sovratensione sostanziali durante i cortocircuiti senza essere facilmente danneggiati, mentre i MOSFET sono inclini a rottura da valanga in condizioni di sovraccorrente.I relè hanno un vantaggio intrinseco in termini di robustezza.. "

Quando i contatti del relè sono aperti, l'intervallo d'aria tra di loro provoca una corrente di fuga trascurabile, rendendo i relè più sicuri e affidabili per i pacchetti di batterie che hanno bisogno di stoccaggio a lungo termine.

I contatti forniscono un percorso puramente resistivo, a differenza dei MOSFET che richiedono una connessione in serie back-to-back per raggiungere il taglio bidirezionale.Ciò si traduce in una struttura più semplice.

Naturalmente, la soluzione del relè non è priva di inconvenienti:

• Vita meccanica/elettrica limitata: i contatti meccanici si consumano con ripetute commutazioni. la vita elettrica è tipicamente compresa tra migliaia e decine di migliaia di cicli,rendendo i relè inadatti a frequenti applicazioni di commutazione.

• Tempo di risposta più lento: i tempi di raccolta e rilascio dei relè sono in genere da diversi a decine di millisecondi, significativamente più lenti rispetto ai MOSFET (microsecondi).

• Rischio di saldatura a contatto: Sotto correnti di cortocircuito molto elevate, i contatti possono fondersi, causando un guasto della protezione.

• Dimensione e costo: I relè ad alta corrente sono relativamente grandi e il loro costo può superare quello delle soluzioni MOSFET equivalenti.

• Rumore acustico: I relè producono un "clic" acustico durante la commutazione, che può essere indesiderabile in applicazioni sensibili al rumore.

Date queste caratteristiche, la soluzione di relè è più adatta per:

1. Batterie di grande capacità per lo stoccaggio dell'energia(ad esempio, immagazzinamento di energia domestica, potenza di riserva per telecomunicazioni): Alta corrente di funzionamento ma bassa frequenza di commutazione, meno impegnativa per la durata del ciclo.

2. Batterie ausiliarie per RV/marino: richiedono un supporto per un inverter ad alta potenza e un basso consumo di energia statica (i relè non consumano energia quando aperti).

3. Veicoli elettrici a bassa velocità(ad esempio, carrelli da golf elettrici, veicoli turistici): Alte correnti e ambienti di funzionamento relativamente difficili.

4. Batterie per apparecchiature industriali(ad es. AGV, carrelli elevatori): elevata affidabilità e resistenza agli urti sono fondamentali.

5. apparecchi per la riparazione o la prova di batterie: I relè forniscono un modo semplice e affidabile per disconnettere manualmente o da remoto il circuito principale.

Se si progetta o si sceglie una scheda di protezione basata su relè, tenere presente quanto segue:

• Classificazione dei contatti: consentire un margine sufficiente. scegliere un relè con potenza nominale pari almeno a 1,5 volte la corrente continua prevista. la capacità di resistere a cortocircuito deve anche corrispondere alle condizioni reali.

• Consumo di potenza della bobina: Le bobine di relè CC consumano in genere tra 0,5 W e 3 W. La corretta progettazione del circuito di azionamento e la dissipazione del calore sono importanti.

• Materiale di contatto: i contatti argento-lega si adattano ad applicazioni generali; l'ossido argento-tin (AgSnO2) e l'argento-nickel (AgNi) offrono prestazioni anti-saldatura migliori.

• Capacità di tenuta: per ambienti umidi o vibranti, scegliere relè sigillati o incapsulati in epossidi.

• Contatti ausiliari: Alcuni relè forniscono contatti ausiliari che possono segnalare lo stato effettivo del contatto, migliorando la sicurezza del sistema.

La soluzione del relè rimane insostituibile nelle applicazioni che richiedono alta corrente, bassa frequenza di commutazione e un elevato isolamento di sicurezza.i relè continuano ad essere ampiamente utilizzati per lo stoccaggio dell'energia, attrezzature industriali e veicoli specializzati per la loro semplicità, affidabilità e durata.

La scelta tra relé e MOSFET dipende in ultima analisi dalle esigenze del prodotto.Per batterie di grandi dimensioni nella gamma di kilowatt o anche decine di kilowatt, i relè sono spesso la scelta più pragmatica.

Spero che questo articolo vi fornisca una comprensione completa delle soluzioni di relè per le schede di protezione delle batterie.Sentitevi liberi di lasciare un commento.