Serija 2S, 5S Li-Ion polnilnik za celice z uporabo BQ7718

Ta polnilnik Li-Ion celic serije BQ7718 serije 2S do 5S je zasnovan za neodvisno spremljanje napetosti vsake od li-ionskih celic glede na notranje nastavljeno referenčno raven.

Takoj, ko katera koli napetost celice preseže referenčno raven, sproži notranji časovnik zakasnitve. Ta časovnik zakasnitve počaka nekaj sekund in nato sproži ON izhodni zatič IC.

Izhod IC pretvori vhodno napajanje, tako da je stanje prenapetosti celice hitro omejeno.

Naslednji diagram prikazuje osnovno konfiguracijo z uporabo Li-Ion celičnega paketa 5S ali 5 serije:

Napajanje lahko oddaja krmilnik sončne celice.

Takoj, ko katera od serijskih celic doseže stanje prenapetosti, se najprej vklopi časovnik zakasnitve in počaka nekaj časa, nato pa se na koncu sproži zatič OUT, da zaustavi napajanje.

Ponavljajoče se preklapljanje IZHODA VKLOP / IZKLOP omogoča ostalim celicam nadaljevanje postopka polnjenja, hkrati pa preprečuje, da bi se popolnoma napolnjene serijske celice preveč napolnile.

Zaščita pred prenapetostjo Li-Ion baterij

Polnilne baterije se običajno uporabljajo za shranjevanje električne energije in za uporabo te moči po potrebi.

Ključni izzivi sistemov na baterije so prenapetost in pregrevanje baterij.

Li-Ion baterije postanejo uspešen kandidat za elektronsko industrijo in nadomeščajo polnilne baterije na osnovi niklja.

Litij-ionske polnilne baterije so v zadnjih letih postale priljubljene zaradi njihove obsežne uporabe v električnem skuterju, e-kolesih, brezpilotnih letalih in električnih vozilih (EV).

Privlačne in edinstvene značilnosti Li-Ion baterij so:

• Visoka gostota energije
• Visoka izhodna moč
• Visoka celična napetost (v primerjavi z nikeljevimi baterijami)
• Nizka stopnja samopraznjenja (1: 4 v primerjavi s tehnologijo niklja)

Kljub temu, da imajo številne prednosti pred nikeljevimi baterijami, so Li-Ion baterije manj tolerantne in prekomerno polnjenje zmanjšuje njihov življenjski cikel.

Prenapetost in prekomerno polnjenje lahko povzročita pregrevanje, visoko notranjo odpornost, nizko zalogo energije ali celo eksplozijo.

Da bi dosegli največje koristi in povečali življenjski cikel Li-Ion baterij, je treba obravnavati vprašanje prekomernega polnjenja.

Za varnost in zaščito baterij morajo biti zaščitna vezja pravilno zasnovana in integrirana z baterijo.

Zaščita pred preobremenitvijo in kratkim stikom sta prav tako ključnega pomena za podaljšanje življenjske dobe baterijskega sistema.

Ključne funkcije:

Za boj z vsemi zgoraj navedenimi izzivi so strokovnjaki priporočili serijsko zaščitno celico Li-Ion, ki temelji na IC BQ7718.

Paleta izdelkov BQ7718 ne samo spremlja prenapetosti v sistemu za polnjenje baterij, temveč tudi ščiti baterijo pred prenapetostjo.

Ker je baterijski paket sestavljen iz vrste ali števila celic, je zaščita vsake celice zagotovljena z vezji BQ7718xy.

Aplikacija BQ7718 ima prilagodljivost za spremljanje in nadzor dvo-serijskih celičnih Li-Ion baterij.

Zaščita pred preobremenitvijo in kratkim stikom ima tudi notranji časovnik zakasnitve za hitro zaščito baterijskih celic.

BQ7718 ponuja testni modul za stranke in omogoča neodvisno spremljanje vsake celice, da se zagotovi zaščita pred prenapetostjo.

V načinu preizkusa stranke lahko testni čas skrajšate za preverjanje in preverjanje parametra časovnika prenapetosti, medtem ko se integrira v baterijo.

Če želite omogočiti testni način in konfiguracijo časovnika zakasnitve, glejte podatkovni list.

Njegova velikost je majhna (QFN 3 mm x 4 mm, MSOP 3 mm x 5 mm) in dovolj varčna, da jo je mogoče enostavno vključiti v baterijski paket.

Poleg tega sta porabljena napetost in tok BQ7718 premajhna (Nizka poraba energije ICC ≈ 1 µA), da bi bila lahko nižja od lastne stopnje samopraznjenja katere koli dobro zasnovane Li-Ion baterije.

Prav tako je določen prag prekomernega polnjenja, ki omogoča popolno polnjenje in preprečuje prekomerno polnjenje. Ima zaščito pred prenapetostjo z visoko natančnostjo ± 10 mV.

Območje praga prenapetostne zaščite lahko izberete iz kataloga (od 4.200 do 4.300 voltov), ​​odvisno od zahteve vezja akumulatorja.

Če je izbrani prag previsok, se lahko baterija poškoduje, zato izberite prag natančno glede na potrebo vezja.

Po navedbah proizvajalca je pomembno tudi opozoriti, da je vhodni tok uhajanja na celico manjši od 100 nA.

Izravnavanje naboja v vsaki celici je obvezno za shranjevanje največje količine energije, vsako celico je treba polniti enako.

Vsako neravnovesje pri polnjenju vsake celice zaradi proizvodne napake ali pogostega polnjenja, praznjenja lahko skrajša čas delovanja baterije.

Kot smo že omenili, v BQ7718xy vsako celico spremljamo neodvisno, lahko problem odpravljanja neravnovesja celic odpravimo.

Dejansko napetost in zaščitno referenčno napetost BQ7718xy stalno spremlja za vsako celico, vsako odkrivanje neravnovesja ali neenakomernega polnjenja (konfiguriran čas zakasnitve OV) med celicami aktivira časovni krog.

Ko poteče časovno vezje, se aktivira stanje polnjenja. Običajni način polnjenja se aktivira, ko napetost pade pod prednastavljene vrednosti.

Proizvajalec je priporočil, da je treba za zaznavanje vhodne napetosti vsake celice namestiti serijski upor in kondenzator čez celico, kot je potrebno za filtracijo hrupa in stabilno spremljanje napetosti.

Funkcionalna temperatura BQ7718xy se giblje med -10 ° C in 110 ° C, prekoračitev teh razponov pa lahko trajno poškoduje naprave.

Dolgotrajna izpostavljenost najvišjim mejam v katerem koli stanju lahko spremeni funkcionalnost sistema in vpliva na zanesljivost.

Da bi se izognili težavam z zanesljivostjo, je priporočljivo, da naprave dlje časa ne smejo biti izpostavljene najhujšim ali najvišjim mejnim pogojem.

Funkcije PIN:

BQ7718xy je na voljo v dveh običajnih konfiguracijskih paketih, kot sta DPJ in DGK (oba v 8 nožicah), kot je prikazano na spodnji sliki.

VDD je napajalnik (največ 30 V, priporočljivo je 25 V), medtem ko je VSS referenčni ozemljitveni ali negativni priključek.

Za omejevanje toka se mora serijski upor povezati z VDD, kondenzator pa mora biti priključen na zatič VSS za filtriranje šuma.

Zatiči V1 do V5 se uporabljajo za zaznavne vhodne napetosti v celici 1 do celice 5. Izhodni zatič se uporablja za prenapetostni (napetostni razpon -0,3 do 30) signal napake v bateriji.

Konfiguracije vezij

Preprost pristop za zaščito pred polnjenjem 3,4 ali 5 celic Li-Ion baterij je prikazan na spodnji sliki.

Za razvoj prenapetostnih zaščitnih vezij za baterijo je treba upoštevati priporočila proizvajalca.

Kakršna koli sprememba obsega, navedena v podatkovnem listu, lahko vpliva na natančnost merjenja napetosti celice. Kalibracija naprave je bila izvedena z uporabo vrednosti = 1 kΩ, natančnost naprave je mogoče spremeniti, če se za kalibracijo uporabi druga vrednost.

Vezje za uporabo BQ7718:

Z uporabo BQ7718xy je mogoče zasnovati elektronska vezja za nadzor in zaščito pred prenapetostjo, izravnavo naboja pri visokih temperaturah z notranjim časovnikom zakasnitve.

Za zaščito baterij Li-Ion se uporabljajo v ročnem električnem orodju / vrtnem orodju, električnih kolesih / skuterjih in brezžičnih gospodinjskih aparatih, kot je sesalnik.

Povzetek:

Informacije, predstavljene na spodnji sliki, na kratko predstavljajo funkcionalne podrobnosti IC in njegovo uporabo.

Reference:

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

Affanni, A., Bellini, A., Franceschini, G., Guglielmi, P., in Tassoni, C. (2005). Izbira in upravljanje akumulatorja za novo generacijo električnih vozil. IEEE transakcije z industrijsko elektroniko , 52 (5), 1343-1349.