Serie 2S, 5S Li-Ion-cellelader ved bruk av BQ7718

Denne BQ7718-serien 2S til 5S-serien Li-Ion-cellelader er designet for å overvåke spenningen til hver av li-ioncellene uavhengig, med referanse til et internt innstilt referansenivå.

Så snart en av cellespenningene har en tendens til å gå over referansenivået, utløser den en intern forsinkelsestimer. Denne forsinkelsestimeren venter i noen sekunder og utløser deretter PÅ utgangspinnen til IC.

Utgangen fra IC-en shunter inngangsforsyningen slik at overspenningstilstanden til cellen raskt blir begrenset.

Følgende diagram viser grunnleggende konfigurasjon ved bruk av 5S eller 5-serie Li-Ion-cellepakke:

Tilførselsinngangen kan være fra en solcellepanelkontroller.

Så snart noen av seriecellene når en overspenningssituasjon, aktiveres forsinkelsestimeren, og venter en stund, og til slutt utløses OUT-pinnen PÅ for å shunt ned forsyningen.

Den gjentatte OUTPUT ON / OFF-bryteren lar de andre cellene fortsette ladeprosessen, og holder samtidig fulladede serieceller fra å lade seg opp samtidig.

Overspenningsbeskyttelse av serie Li-Ion-batterier

Oppladbare batterier brukes ofte til lagring av elektrisk kraft og til å bruke den strømmen etter behov.

De viktigste utfordringene i batteridrevne systemer er overspenning og overoppheting av batteriene.

Li-Ion-batterier blir en levedyktig kandidat for elektronisk industri og erstatter nikkelbaserte oppladbare batterier.

Oppladbare litiumionbatterier har fått popularitet de siste årene på grunn av deres omfattende bruk i elektriske scootere, e-sykler, droner og elektriske kjøretøy (EV).

De attraktive og unike egenskapene til Li-Ion-batterier er:

• Høy energitetthet
• Høy utgangseffekt
• Høy cellespenning (sammenlignet med nikkelbatterier)
• Lav selvutladningshastighet (1: 4 sammenlignet med nikkelteknologi)

Til tross for at de har mange fordeler over nikkelbatterier, er Li-Ion-batteriene mindre tolerante, og overlading reduserer livssyklusen.

Overspenning og overladning kan føre til overoppheting, høy intern motstand, lav energilagring eller til og med eksplodere.

For å få maksimalt utbytte og for å øke livssyklusen til Li-Ion-batterier, må problemet med overlading løses.

For sikkerheten og beskyttelsen av batteriene må beskyttelseskretsene være riktig utformet og integrert system med batteri.

Overbelastning og kortslutningsbeskyttelse er også en viktig faktor for å forlenge batterisystemets levetid.

Nøkkelegenskaper:

For å bekjempe alle de ovennevnte utfordringene, har ekspertene anbefalt BQ7718 IC-basert serie Li-Ion cellebeskyttelseskrets.

BQ7718-produktene overvåker ikke bare overspenningen i batteriladingssystemet, men beskytter også batteripakken mot overspenning.

Ettersom batteripakken består av en serie eller et antall celler, er beskyttelsen av hver celle sikret av BQ7718xy-kretsene.

Bruken av BQ7718 har fleksibiliteten til å overvåke og kontrollere 2-serie til 5-serie Li-Ion-batterier.

Overbelastnings- og kortslutningsbeskyttelsen er også utstyrt med den interne forsinkelsestimeren for rask beskyttelse av battericeller.

BQ7718 gir kundetestmodulen og muliggjør uavhengig overvåking av hver celle for å sikre beskyttelsen mot overspenningen.

I kundetestmodus kan testtiden reduseres for kontroll og verifisering av overspenningstidsparameteren mens den integreres i batteripakken.

For å aktivere testmodus og konfigurering av forsinkelsestimer, se databladet.

Størrelsen er liten (QFN 3mm x 4mm, MSOP 3mm x 5mm) og økonomisk nok til at den enkelt kan innlemmes i batteripakken.

Videre er driftsspenningen og strømforbruket til BQ7718 for lite (lavt strømforbruk ICC ≈ 1 µA) til at det kan være lavere enn den iboende selvutladningshastigheten til et godt designet Li-Ion-batteri.

Terskelen for overlading er også fast som tillater full lading og forhindrer overlading. Den har overspenningsbeskyttelse med høy nøyaktighet på ± 10 mV.

Området for overspenningsbeskyttelsesterskel kan velges fra katalogen (fra 4.200 til 4.300 volt), avhengig av kretsbehovet til batteripakken.

Hvis den valgte terskelen er for høy, kan batteriet bli skadet, så velg terskelen nøyaktig i henhold til kretsbehovet.

Ifølge produsenten er det også viktig å merke seg at inngangen til lekkasjestrøm per celle er mindre enn 100 nA.

Ladningsutjevning i hver celle er obligatorisk for å lagre maksimal energimengde, hver celle skal lades likt.

Enhver ubalanse i lading av hver celle på grunn av produksjonsfeil eller hyppig lading, utlading kan redusere batteriets driftstid.

Som vi nevnte, i BQ7718xy overvåkes hver celle uavhengig, kan problemet med celleubalanselading elimineres.

Den faktiske spenningen og beskyttelsesreferansespenningen overvåkes kontinuerlig av BQ7718xy for hver celle. Enhver deteksjon av ubalanse eller ulik lading (konfigurert OV-forsinkelsestid) blant cellene aktiverer en tidtakerkrets.

Når tidtakerkretsen utløper, blir ladetilstanden aktivert. Normal lademodus er aktivert når spenningene faller under de forhåndsinnstilte verdiene.

Det er anbefalt av produsenten at for å registrere inngangsspenningen til hver celle, må det monteres en seriemotstand og kondensator over cellen slik det kreves for filtrering av støy og stabil spenningsovervåking.

Funksjonstemperaturen til BQ7718xy varierer mellom -10 ° C og 110 ° C. Hvis du overskrider disse områdene, kan det skade enhetene permanent.

Langvarig eksponering for maksimale grenser i alle forhold kan endre systemets funksjonalitet, og påliteligheten kan påvirkes.

For å unngå pålitelighetsproblemet anbefales det at enhetene ikke utsettes for verste eller maksimale grensebetingelser over lengre tid.

PIN-funksjoner:

BQ7718xy er tilgjengelig i to vanlige konfigurasjonspakker som DPJ og DGK (begge i åtte pinner) som vist på bildet nedenfor.

VDD er strømforsyningen (maks. 30 V, mens 25 V anbefales) mens VSS er referansjord eller negativ terminal.

En seriemotstand må kobles til VDD for å begrense strømmen og kondensatoren skal kobles til VSS-pinnen for å filtrere støyen.

V1 til V5-pinner brukes til sensingangsspenninger i henholdsvis celle 1 til celle 5. Out pin brukes til overspenning (spenningsområde -0,3 til 30) feil signal i batteripakken.

Kretskonfigurasjoner

En enkel tilnærming for lading av 3,4 eller 5-serie celler av Li-Ion-batterier er vist i figuren nedenfor.

Produsentens anbefalinger skal følges for utvikling av overspenningsvernkretser for batteripakke.

Enhver endring i områdene som er oppgitt i databladet kan påvirke nøyaktigheten til cellens spenningsmåling. Kalibreringen av enheten er utført med verdi = 1 kΩ, nøyaktigheten til enheten kan endres hvis en annen verdi brukes til kalibrering.

Søknadskrets for BQ7718:

Elektroniske kretser for overspenningsovervåking og beskyttelse, ladeutjevning ved høy temperatur med intern forsinkelsestimer kan utformes ved å bruke BQ7718xy.

For beskyttelse av Li-Ion-batteripakker som brukes i håndholdte elektroverktøy / hageverktøy, elektriske sykler / scooter og trådløse husholdningsapparater som støvsuger.

Sammendrag:

Informasjonen presentert i bildet nedenfor gir de funksjonelle detaljene til IC og dens anvendelse i et nøtteskall.

Referanser:

https://www.ti.com/lit/ds/symlink/bq7718.pdf

Affanni, A., Bellini, A., Franceschini, G., Guglielmi, P., & Tassoni, C. (2005). Valg og styring av batteri for nye generasjons elektriske biler. IEEE-transaksjoner på industriell elektronikk , 52 (5), 1343-1349.