Зарядно устройство за литиево-йонни клетки от серия 2S, 5S, използващо BQ7718

Това зарядно устройство за литиево-йонни клетки от серия 2S до 5S от серията BQ7718 е проектирано да контролира напрежението на всяка от литиево-йонните клетки независимо, по отношение на вътрешно зададено референтно ниво.

Веднага щом някое от клетъчните напрежения надвиши референтното ниво, то задейства вътрешен таймер за забавяне. Този таймер за забавяне изчаква няколко секунди и след това задейства ВКЛ на изходния щифт на IC.

Изходът на IC управлява входното захранване, така че състоянието на свръхнапрежение на клетката бързо да се ограничи.

Следващата диаграма показва основната конфигурация, използваща 5S или 5 серия Li-Ion клетъчен пакет:

Входът за захранване може да бъде от контролер на соларен панел.

Веднага след като някоя от серийните клетки достигне ситуация на свръхнапрежение, първо се активира таймерът за закъснение и изчаква известно време, а след това в крайна сметка OUT щифтът се включва, за да изключи захранването.

Повтарящото се превключване OUTPUT ON / OFF позволява на останалите клетки да продължат процеса на зареждане и същевременно предпазва напълно заредените серийни клетки от презареждане.

Защита от пренапрежение на серийни литиево-йонни батерии

Акумулаторните батерии обикновено се използват за съхранение на електрическа енергия и за използване на тази мощност според нуждите.

Основните предизвикателства в системите, работещи с батерии, са пренапрежението и прегряването на батериите.

Литиево-йонните батерии стават жизнеспособен кандидат за електронната индустрия и заместват акумулаторните батерии на основата на никел.

Литиево-йонните акумулаторни батерии придобиха популярност през последните няколко години благодарение на широкото им използване в електрически скутери, електронни велосипеди, дронове и електрически превозни средства (EV).

Атрактивните и уникални характеристики на Li-Ion батериите са:

• Висока енергийна плътност
• Висока изходна мощност
• Високо клетъчно напрежение (в сравнение с никеловите батерии)
• Ниска степен на саморазреждане (1: 4 в сравнение с никеловата технология)

Въпреки че имат редица предимства пред никеловите батерии, Li-Ion батериите са по-малко толерантни и презареждането намалява техния жизнен цикъл.

Пренапрежението и презареждането може да доведе до прегряване, високо вътрешно съпротивление, ниско съхранение на енергия или дори експлозия.

За да получите максимални ползи и да увеличите жизнения цикъл на Li-Ion батериите, трябва да се обърне внимание на презареждането.

За безопасност и защита на батериите защитните вериги трябва да бъдат правилно проектирани и интегрирани в системата с батерията.

Защитата от претоварване и късо съединение също е жизненоважен фактор за удължаването на живота на батерийната система.

Основни функции:

За да се борят с всички гореспоменати предизвикателства, експертите препоръчаха BQ7718 IC базирана серия Li-Ion клетъчна защитна верига.

Продуктовата гама BQ7718 не само следи пренапрежението в системата за зареждане на батерията, но и предпазва батерията от пренапрежение.

Тъй като батерията се състои от серия или брой клетки, защитата на всяка клетка е осигурена от веригите BQ7718xy.

Приложението на BQ7718 има гъвкавостта да наблюдава и контролира 2-серийни до 5-серийни клетъчни Li-Ion батерии.

Защитата от претоварване и късо съединение също е снабдена с вътрешен таймер за забавяне за бърза защита на клетките на батерията.

BQ7718 осигурява модул за тестване на клиента и дава възможност за независим мониторинг на всяка клетка, за да осигури защита срещу пренапрежение.

В режим на тестване на клиента времето за тестване може да бъде намалено за проверка и проверка на параметъра на таймера за пренапрежение, докато се интегрира в батерията.

За да активирате тестовия режим и конфигуриране на таймера за забавяне, моля вижте листа с данни.

Размерът му е малък (QFN 3 mm x 4 mm, MSOP 3 mm x 5 mm) и достатъчно икономичен, за да може лесно да се включи в батерията.

Освен това консумацията на работно напрежение и ток на BQ7718 е твърде малка (ниска консумация на енергия ICC ≈ 1 µA), за да може да бъде по-ниска от присъщата скорост на саморазреждане на всяка добре проектирана Li-Ion батерия.

Прагът на презареждане също е фиксиран, което позволява пълното зареждане и предотвратява презареждането. Той има защита от пренапрежение с висока точност от ± 10 mV.

Диапазонът на прага на защита от пренапрежение може да бъде избран от каталога (в диапазона от 4.200 до 4.300 волта) в зависимост от изискванията на веригата на батерията.

Ако избраният праг е твърде висок, батерията може да се повреди, така че изберете прага точно според нуждите на веригата.

Според производителя също е важно да се отбележи, че входният ток на утечка на клетка е по-малък от 100 nA.

Изравняването на таксите във всяка клетка е задължително, за да се съхранява максималното количество енергия, като всяка клетка трябва да се зарежда еднакво.

Всеки дисбаланс в зареждането на всяка клетка поради производствен дефект или често зареждане, разреждане може да намали времето за работа на батерията.

Както споменахме, в BQ7718xy всяка клетка се наблюдава независимо, проблемът с зареждането на клетъчния дисбаланс може да бъде премахнат.

Действителното напрежение и защитното референтно напрежение се контролират постоянно от BQ7718xy за всяка клетка, всяко откриване на дисбаланс или неравномерно зареждане (конфигурирано OV време на закъснение) сред клетките активира верига на таймера.

Когато веригата на таймера изтече, състоянието на зареждане се активира. Нормалният режим на зареждане се активира, когато напреженията спаднат под предварително зададените стойности.

Производителят препоръчва, че за да се усети входното напрежение на всяка клетка, трябва да се монтират последователни резистори и кондензатори през клетката, както е необходимо за филтриране на шума и стабилно наблюдение на напрежението.

Функционалната температура на BQ7718xy варира между -10 ° C и 110 ° C, надвишаването на тези диапазони може да повреди устройствата за постоянно.

Продължителното излагане на максимални граници при всяко състояние може да промени функционалността на системата и надеждността може да бъде засегната.

За да се избегне проблемът с надеждността, се препоръчва устройствата да не бъдат излагани на най-лошите или максимално допустими условия за по-голяма продължителност.

ПИН функционалности:

BQ7718xy се предлага в два често срещани конфигурационни пакета като DPJ и DGK (и двата в 8 пина), както е показано на снимката по-долу.

VDD е захранването (30 V макс., Докато се препоръчва 25 V), докато VSS е референтната земя или отрицателният извод.

Сериен резистор трябва да се свърже с VDD, за да ограничи тока, а кондензаторът трябва да бъде свързан към VSS щифт, за да филтрира шума.

Пиновете от V1 до V5 се използват съответно за входни напрежения в клетка 1 до клетка 5. Изходният щифт се използва за сигнал за свръхнапрежение (диапазон на напрежение -0,3 до 30) в батерията.

Конфигурации на веригата

Един прост подход за защита срещу зареждане на 3,4 или 5 серийни клетки на Li-Ion батерии е показан на фигурата по-долу.

Препоръките на производителя трябва да се следват за разработването на схеми за защита от пренапрежение за батерия.

Всяка промяна в диапазоните, посочени в информационния лист, може да повлияе на точността на измерването на напрежението на клетката. Калибрирането на устройството е извършено с помощта на стойност = 1 kΩ, точността на устройството може да бъде променена, ако за калибриране се използва друга стойност на.

Верига за приложение на BQ7718:

Електронните схеми за наблюдение и защита от пренапрежение, изравняване на заряда при условия на висока температура с вътрешен таймер за забавяне могат да бъдат проектирани чрез използване на BQ7718xy.

За защита на Li-Ion батериите, използвани в ръчни електрически инструменти / градински инструменти, електрически велосипеди / скутери и безжични домакински уреди като прахосмукачка.

Резюме:

Информацията, представена на изображението по-долу, предоставя накратко функционалните детайли на интегралната схема и нейното приложение.

Препратки:

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

Affanni, A., Bellini, A., Franceschini, G., Guglielmi, P., & Tassoni, C. (2005). Избор и управление на батерията за електрическо превозно средство от ново поколение. IEEE транзакции с индустриална електроника , 52 (5), 1343-1349.