2S, 5S sorozatú Li-Ion cellatöltő a BQ7718 használatával

Ezt a BQ7718 sorozatú, 2S-től 5S-ig terjedő sorozatú Li-Ion cellás töltőt úgy tervezték, hogy függetlenül ellenőrizze az egyes li-ion cellák feszültségét, egy belül beállított referenciaszintre hivatkozva.

Amint valamelyik cellafeszültség hajlamos meghaladni a referenciaszintet, elindít egy belső késleltetési időzítőt. Ez a késleltetési időzítő néhány másodpercet vár, majd ezt követően bekapcsolja az IC kimeneti tüskéjét.

Az IC kimenete elszakítja a bemeneti tápellátást, így a cella túlfeszültségének állapota gyorsan korlátozható.

Az alábbi ábra bemutatja az 5S vagy 5 sorozatú Li-Ion cellacsomag alapkonfigurációját:

A táp bemenet egy napelem vezérlőből származhat.

Amint a soros cellák bármelyike ​​túlfeszültség-helyzetbe kerül, először a késleltetési időzítő aktiválódik, és vár egy ideig, majd végül az OUT tűt kapcsolják ON állásba, hogy leállítsák a tápellátást.

Az OUTPUT ON / OFF ismételt kapcsolása lehetővé teszi a többi cellának a töltési folyamat folytatását, és egyben megakadályozza a teljesen feltöltött soros cellákat a túltöltésben.

Li-Ion sorozatú akkumulátorok túlfeszültség elleni védelme

Az újratölthető elemeket általában használják az elektromos energia tárolására és az igények szerinti felhasználására.

Az akkumulátorral működő rendszerek legfontosabb kihívásai az akkumulátorok túlfeszültsége és túlmelegedése.

A Li-Ion akkumulátorok életképes jelöltté válnak az elektronikai ipar számára, és kicserélik a nikkel alapú újratölthető elemeket.

A lítium-ion akkumulátorok az utóbbi években népszerűségre tettek szert, mivel széles körben használják elektromos robogókban, e-kerékpárokban, drónokban és elektromos járművekben (EV).

A Li-Ion akkumulátorok vonzó és egyedi jellemzői a következők:

• Nagy energiasűrűség
• Nagy kimeneti teljesítmény
• Nagy cellás feszültség (összehasonlítva a nikkel elemekkel)
• Alacsony önkisülés (1: 4 a nikkel technológiához képest)

Annak ellenére, hogy számos előnye van a nikkel elemekkel szemben, a Li-Ion akkumulátorok kevésbé toleránsak, és a túltöltés csökkenti az életciklusukat.

A túlfeszültség és a túltöltés túlmelegedéshez, nagy belső ellenálláshoz, alacsony energiatároláshoz vagy akár robbanáshoz vezethet.

A maximális előnyök elérése és a lítium-ion akkumulátorok életciklusának növelése érdekében foglalkozni kell a túltöltés kérdésével.

Az elemek biztonsága és védelme érdekében a védelmi áramköröket megfelelően kell megtervezni és beépíteni az elemekkel.

A túlterhelés és a rövidzárlat elleni védelem szintén létfontosságú tényező az akkumulátor rendszer meghosszabbított élettartama szempontjából.

Főbb jellemzők:

A fenti kihívások leküzdésére a szakértők a BQ7718 IC alapú sorozatú Li-Ion cellavédelmi áramkört ajánlották.

A BQ7718 termékcsalád nemcsak figyeli az akkumulátortöltő rendszer túlfeszültségét, hanem megvédi az akkumulátort a túlfeszültségtől is.

Mivel az akkumulátorcsomag sorozatokból vagy cellákból áll, az egyes cellák védelmét a BQ7718xy áramkörök biztosították.

A BQ7718 alkalmazása rugalmasan figyeli és vezérli a 2–5-ös cellás Li-Ion elemeket.

A túlterhelés és a rövidzárlat elleni védelem a belső késleltetési időzítővel is ellátva van az akkumulátorcellák gyors védelme érdekében.

A BQ7718 biztosítja az ügyfél tesztmodulját, és lehetővé teszi az egyes cellák független felügyeletét a túlfeszültség elleni védelem biztosítása érdekében.

Vevői teszt üzemmódban a tesztidő csökkenthető a túlfeszültség-időzítő paramétereinek ellenőrzéséhez és ellenőrzéséhez, miközben integrálódik az akkumulátorba.

A teszt üzemmód és a késleltetett időzítő konfigurálásának engedélyezéséhez kérjük, olvassa el az adatlapot.

Mérete kicsi (QFN 3 mm x 4 mm, MSOP 3 mm x 5 mm) és elég gazdaságos ahhoz, hogy könnyen beépíthető legyen az akkumulátorba.

Ezenkívül a BQ7718 üzemi feszültsége és áramfogyasztása túl kicsi (alacsony áramfogyasztás ICC ≈ 1 µA), így alacsonyabb lehet, mint bármely jól megtervezett lítium-ion akkumulátor eredendő önkisütési sebessége.

A túltöltési küszöb szintén rögzített, amely lehetővé teszi a teljes feltöltést és megakadályozza a túltöltést. Túlfeszültség elleni védelme nagy pontossággal, ± 10 mV.

A túlfeszültség-védelmi küszöb tartománya a katalógusból választható ki (4.200 és 4.300 volt között), az akkumulátor áramköri igényétől függően.

Ha a kiválasztott küszöbérték túl magas, az akkumulátor megsérülhet, ezért a küszöbértéket pontosan válassza az áramkör igényeinek megfelelően.

A gyártó szerint azt is fontos megjegyezni, hogy a szivárgási áram cellánként kevesebb, mint 100 nA.

Az egyes cellákban a töltés kiegyenlítése kötelező a maximális energiamennyiség tárolásához, minden cellát egyformán kell tölteni.

Az egyes cellák töltésében bekövetkező bármilyen egyensúlyhiány a gyártási hiba vagy a gyakori töltés, a lemerülés miatt csökkentheti az akkumulátor működési idejét.

Mint említettük, a BQ7718xy-ben minden sejtet külön-külön figyelnek, a sejtek egyensúlyhiányának feltöltése problémája kiküszöbölhető.

A BQ7718xy folyamatosan figyeli a tényleges feszültséget és a védelmi referenciafeszültséget minden cellánál, a cellák közötti egyensúlyhiány vagy egyenlőtlen töltés (konfigurált OV késleltetési idő) észlelése aktivál egy időzítő áramkört.

Amikor az időzítő áramkör lejár, a töltési állapot aktiválódik. A normál töltési mód akkor aktiválódott, amikor a feszültségek az előre beállított értékek alá esnek.

A gyártó azt javasolta, hogy az egyes cellák bemeneti feszültségének érzékeléséhez soros ellenállást és kondenzátort kell elhelyezni a cellán keresztül, amely szükséges a zaj szűréséhez és a feszültség stabil ellenőrzéséhez.

A BQ7718xy funkcionális hőmérséklete -10 ° C és 110 ° C között mozog, ezek túllépése tartósan károsíthatja az eszközöket.

A maximális határértékeknek való kitettség bármilyen körülmények között történő megváltoztatása megváltoztathatja a rendszer működését és befolyásolhatja a megbízhatóságot.

A megbízhatóság kérdésének elkerülése érdekében ajánlott, hogy az eszközöket hosszabb ideig ne tegyék ki a legrosszabb vagy a maximális határértékeknek.

PIN funkciók:

A BQ7718xy két általános konfigurációs csomagban kapható, mint a DPJ és a DGK (mindkettő 8 érintkezős), amint az az alábbi képen látható.

A VDD az áramellátás (max. 30 V, míg a 25 V ajánlott), míg a VSS a referencia föld vagy negatív kapocs.

Az áram korlátozásához soros ellenállást kell csatlakoztatni a VDD-vel, és a kondenzátort a VSS-tűhöz kell csatlakoztatni a zaj szűréséhez.

A V1 - V5 érintkezőket használjuk az érzékelő bemeneti feszültségekre az 1. - 5. cellában. A kimeneti tűt az akkumulátor túlfeszültség (-0,3 és 30 közötti feszültségtartomány) hibajelzésére használják.

Áramkör konfigurációk

Az alábbi ábra egyszerű megközelítést mutat be a 3,4 vagy 5 sorozatú lítium-ion akkumulátorok töltésvédelmével kapcsolatban.

Az akkumulátor túlfeszültség-védelmi áramköreinek kialakításához a gyártó ajánlásait kell betartani.

Az adatlapon feltüntetett tartományok bármilyen módosítása befolyásolhatja a cella feszültségmérésének pontosságát. Az eszköz kalibrálása = 1 kΩ értékkel történt, az eszköz pontossága megváltoztatható, ha a másik értéket használjuk a kalibráláshoz.

A BQ7718 alkalmazási áramköre:

Elektronikus áramkörök a túlfeszültség megfigyeléséhez és védelméhez, a töltéskiegyenlítéshez magas hőmérsékleten, belső késleltetési időzítővel, a BQ7718xy használatával tervezhetők.

A kézi elektromos szerszámokban / kerti szerszámokban, elektromos kerékpárokban / robogókban és vezeték nélküli háztartási készülékekben, például porszívóban használt Li-Ion akkumulátorok védelmére.

Összegzés:

Az alábbi képen bemutatott információk dióhéjban nyújtják az IC funkcionális részleteit és alkalmazását.

Referenciák:

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

Affanni, A., Bellini, A., Franceschini, G., Guglielmi, P., és Tassoni, C. (2005). Az akkumulátor kiválasztása és kezelése az új generációs elektromos járműveknél. IEEE tranzakciók ipari elektronikával , 52 (5), 1343-1349.