Deze BQ7718 serie 2S tot 5S serie Li-Ion celoplader is ontworpen om de spanning van elk van de Li-ion cellen onafhankelijk te bewaken, met verwijzing naar een intern ingesteld referentieniveau.
Zodra een van de celspanning de neiging heeft om boven het referentieniveau te komen, wordt een interne vertragingstimer geactiveerd. Deze vertragingstimer wacht een paar seconden en activeert vervolgens de outputpin van het IC.
De uitgang van de IC shunt de ingangsvoeding zodat de overspanningstoestand van de cel snel wordt beperkt.
Het volgende diagram toont de basisconfiguratie met 5S of 5 serie Li-Ion-celpakketten:
De toevoerinvoer kan afkomstig zijn van een zonnepaneelcontroller.
Zodra een van de seriecellen een overspanningssituatie bereikt, wordt eerst de vertragingstimer geactiveerd en wacht een tijdje, en vervolgens wordt uiteindelijk de OUT-pin geactiveerd om de voeding uit te schakelen.
Door de herhaalde OUTPUT AAN / UIT-schakeling kunnen de andere cellen het laadproces voortzetten en tegelijkertijd voorkomen dat de volledig opgeladen seriële cellen overladen.
Overspanningsbeveiliging van Li-ionbatterijen uit de serie
Oplaadbare batterijen worden vaak gebruikt voor opslag van het elektrische vermogen en om dat vermogen naar behoefte te gebruiken.
De belangrijkste uitdagingen bij op batterijen werkende systemen zijn de overspanning en oververhitting van de batterijen.
Li-ionbatterijen worden een levensvatbare kandidaat voor de elektronische industrie en ter vervanging van de op nikkel gebaseerde oplaadbare batterijen.
Oplaadbare lithium-ionbatterijen zijn de afgelopen jaren populair geworden vanwege hun uitgebreide gebruik in elektrische scooters, e-bikes, drones en elektrische voertuigen (EV).
De aantrekkelijke en unieke kenmerken van Li-Ion-batterijen zijn:
- Hoge energiedichtheid
- Hoog uitgangsvermogen
- Hoge celspanning (in vergelijking met nikkelbatterijen)
- Lage zelfontlading (1: 4 in vergelijking met nikkeltechnologie)
Ondanks dat ze een aantal voordelen hebben ten opzichte van nikkelbatterijen, zijn de Li-Ion-batterijen minder tolerant en wordt hun levensduur verkort door overladen.
De overspanning en overladen kunnen leiden tot oververhitting, hoge interne weerstand, lage energieopslag of zelfs exploderen.
Om de maximale voordelen te behalen en de levensduur van Li-Ion-batterijen te verlengen, moet het probleem van overladen worden aangepakt.
Voor de veiligheid en bescherming van de batterijen moeten de beveiligingscircuits naar behoren zijn ontworpen en moeten een geïntegreerd systeem met batterij zijn.
Beveiliging tegen overbelasting en kortsluiting zijn ook een essentiële factor voor een langere levensduur van het batterijsysteem.
Belangrijkste kenmerken:
Om alle bovengenoemde uitdagingen het hoofd te bieden, hebben de experts het BQ7718 IC-gebaseerde Li-Ion-celbeschermingscircuit aanbevolen.
Het BQ7718-productenassortiment bewaakt niet alleen de overspanning in het batterijlaadsysteem, maar beschermt het batterijpakket ook tegen overspanning.
Aangezien het batterijpakket uit een reeks of een aantal cellen bestaat, wordt de bescherming van elke cel verzekerd door de BQ7718xy-circuits.
De toepassing van BQ7718 biedt de flexibiliteit om de Li-Ion-batterijen uit de 2-serie tot 5-serie te bewaken en te besturen.
De overbelastings- en kortsluitbeveiliging zijn ook voorzien van de interne vertragingstimer voor de snelle bescherming van batterijcellen.
De BQ7718 levert de testmodule van de klant en maakt de onafhankelijke bewaking van elke cel mogelijk om de bescherming tegen overspanning te garanderen.
In de klanttestmodus kan de testtijd worden verkort voor het controleren en verifiëren van de overspanningstimerparameter tijdens integratie in het batterijpakket.
Raadpleeg het gegevensblad om de testmodus en configuratie van de vertragingstimer in te schakelen.
Het formaat is klein (QFN 3 mm x 4 mm, MSOP 3 mm x 5 mm) en economisch genoeg om gemakkelijk in het batterijpakket te worden opgenomen.
Bovendien is de bedrijfsspanning en het stroomverbruik van de BQ7718 te klein (laag stroomverbruik ICC ≈ 1 µA) dat het lager kan zijn dan de inherente zelfontlading van een goed ontworpen Li-Ion-batterij.
De drempel voor overladen is ook vast, waardoor de batterij volledig kan worden opgeladen en overladen wordt voorkomen. Het heeft een overspanningsbeveiliging met een hoge nauwkeurigheid van ± 10 mV.
Het bereik van de overspanningsbeveiligingsdrempels kan worden geselecteerd uit de catalogus (variërend van 4.200 tot 4.300 volt), afhankelijk van de circuitvereisten van het batterijpakket.
Als de geselecteerde drempel te hoog is, kan de batterij beschadigd raken, dus selecteer de drempel nauwkeurig volgens de behoefte van het circuit.
Volgens de fabrikant is het ook belangrijk om op te merken dat de input van lekstroom per cel minder dan 100 nA is.
Ladingsegalisatie in elke cel is verplicht om de maximale hoeveelheid energie op te slaan, elke cel moet gelijk worden opgeladen.
Elke onbalans in het opladen van elke cel als gevolg van een fabricagefout of veelvuldig opladen, ontladen kan de bedrijfstijd van de batterij verkorten.
Zoals we al zeiden, wordt in BQ7718xy elke cel onafhankelijk bewaakt, het probleem van het opladen van celonbalans kan worden geëlimineerd.
De werkelijke spanning en beschermingsreferentiespanning wordt constant bewaakt door de BQ7718xy voor elke cel, elke detectie van onbalans of ongelijke oplading (geconfigureerde OV-vertragingstijd) tussen de cellen activeert een timercircuit.
Wanneer het timercircuit afloopt, wordt de oplaadstatus geactiveerd. De normale laadmodus is geactiveerd wanneer de spanningen onder de vooraf ingestelde waarden vallen.
De fabrikant heeft aanbevolen om voor het detecteren van de ingangsspanning van elke cel een serieweerstand en condensator over de cel te plaatsen, zoals vereist voor de filtering van ruis en een stabiele bewaking van de spanning.
De functionele temperatuur van de BQ7718xy varieert van -10 ° C tot 110 ° C. Als deze bereiken worden overschreden, kunnen de apparaten permanent worden beschadigd.
Langdurige blootstelling aan maximale limieten onder alle omstandigheden kan de functionaliteit van het systeem veranderen en de betrouwbaarheid kan worden aangetast.
Om het betrouwbaarheidsprobleem te voorkomen, wordt aanbevolen dat de apparaten niet voor langere tijd worden blootgesteld aan de slechtste of maximale limietomstandigheden.
PIN-functionaliteiten:
De BQ7718xy is beschikbaar in twee veelgebruikte configuratiepakketten, zoals DPJ en DGK (beide in 8-pins), zoals weergegeven in onderstaande afbeelding.
VDD is de voeding (30 V max, terwijl 25 V wordt aanbevolen) terwijl VSS de referentieaarde of negatieve pool is.
Een serieweerstand moet worden aangesloten op VDD om de stroom te beperken en de condensator moet worden aangesloten op de VSS-pin om de ruis te filteren.
V1 tot V5 pinnen worden gebruikt voor het detecteren van ingangsspanningen in respectievelijk cel 1 tot cel 5. Out-pin wordt gebruikt voor foutsignaal overspanning (spanningsbereik -0,3 tot 30) in de accu.
Circuitconfiguraties
Een eenvoudige benadering voor de oplaadbeveiliging van 3,4 of 5 serie cellen van Li-Ion-batterijen is weergegeven in de onderstaande afbeelding.
De aanbevelingen van de fabrikant moeten worden opgevolgd voor de ontwikkeling van overspanningsbeveiligingscircuits voor accu's.
Elke wijziging in het bereik vermeld op het gegevensblad kan de nauwkeurigheid van de spanningsmeting van de cel beïnvloeden. De kalibratie van het apparaat is gedaan met waarde = 1 kΩ, de nauwkeurigheid van het apparaat kan worden gewijzigd als een andere waarde van wordt gebruikt voor kalibratie.
Toepassingscircuit van BQ7718:
Elektronische circuits voor overspanningsbewaking en -beveiliging, ladingsegalisatie bij hoge temperatuur met een interne vertragingstimer kunnen worden ontworpen door gebruik te maken van de BQ7718xy.
Voor de bescherming van Li-Ion-accu's die worden gebruikt in elektrisch handgereedschap / tuingereedschap, elektrische fietsen / scooters en draadloze huishoudelijke apparaten zoals stofzuigers.
Overzicht:
De informatie in de onderstaande afbeelding geeft de functionele details van de IC en zijn toepassing in een notendop weer.
Referenties:
https://www.ti.com/lit/ds/symlink/bq7718.pdf
Affanni, A., Bellini, A., Franceschini, G., Guglielmi, P., & Tassoni, C. (2005). Accukeuze en -beheer voor elektrische voertuigen van de nieuwe generatie. IEEE-transacties op industriële elektronica 52 (5), 1343-1349.
Een paar: 5-cijferige frequentietellercircuit Volgende: Ultrasoon brandalarmcircuit met detectie van luchtturbulentie
