2S, 5S sērijas litija jonu lādētājs, izmantojot BQ7718

Šis BQ7718 sērijas 2S līdz 5S sērijas Li-Ion šūnu lādētājs ir paredzēts, lai neatkarīgi uzraudzītu katras litija jonu spriegumu, atsaucoties uz iekšēji iestatītu atsauces līmeni.

Tiklīdz kāds no elementa spriegumiem mēdz pārsniegt atsauces līmeni, tas iedarbina iekšējo aizkaves taimeri. Šis aizkaves taimeris gaida dažas sekundes un pēc tam iedarbina IC izejas tapu.

IC izeja izstumj ieejas padevi tā, lai šūnas pārsprieguma stāvoklis tiktu ātri ierobežots.

Šī diagramma parāda pamata konfigurāciju, izmantojot 5S vai 5. sērijas litija jonu šūnu paketi:

Barošanas avots varētu būt no saules paneļa kontroliera.

Tiklīdz kāda no sērijas šūnām sasniedz pārsprieguma situāciju, vispirms tiek aktivizēts aizkaves taimeris un kādu laiku tas tiek gaidīts, un pēc tam galu galā tiek iedarbināts OUT tapa, lai izslēgtu padevi.

Atkārtota OUTPUT ON / OFF pārslēgšana ļauj pārējām šūnām turpināt uzlādes procesu, kā arī vienlaikus pilnībā uzlādētās sērijas šūnas neļauj uzlādēt.

Sērija litija jonu akumulatoru aizsardzība pret pārspriegumu

Uzlādējamās baterijas parasti izmanto elektroenerģijas uzglabāšanai un šīs jaudas izmantošanai pēc pieprasījuma.

Galvenās problēmas ar baterijām darbināmās sistēmās ir bateriju pārspriegums un pārkaršana.

Li-Ion baterijas kļūst par dzīvotspējīgu kandidātu elektroniskajā nozarē un aizstāj uzlādējamas niķeļa bāzes baterijas.

Litija jonu uzlādējamās baterijas pēdējos gados ir ieguvušas popularitāti, pateicoties to plašajai izmantošanai elektriskajā motorollerā, e-velosipēdos, bezpilota lidaparātos un elektriskajos transportlīdzekļos (EV).

Li-Ion akumulatoru pievilcīgās un unikālās īpašības ir:

• Augsts enerģijas blīvums
• Augsta izejas jauda
• Augsts šūnu spriegums (salīdzinot ar niķeļa baterijām)
• Zems pašizlādes ātrums (1: 4, salīdzinot ar niķeļa tehnoloģiju)

Neskatoties uz to, ka litija jonu akumulatoriem ir daudz priekšrocību salīdzinājumā ar niķeļa akumulatoriem, tie ir mazāk toleranti, un pārmērīga uzlāde samazina to dzīves ciklu.

Pārspriegums un pārmērīga uzlāde var izraisīt pārkaršanu, augstu iekšējo pretestību, zemu enerģijas uzkrāšanos vai pat eksplodēšanu.

Lai iegūtu maksimālu labumu un palielinātu litija jonu akumulatoru dzīves ciklu, jārisina jautājums par pārmērīgu uzlādi.

Bateriju drošībai un aizsardzībai aizsardzības ķēdēm jābūt pareizi projektētām un integrētām sistēmām ar akumulatoriem.

Pārslodze un īssavienojuma aizsardzība ir arī būtisks faktors, lai pagarinātu akumulatoru sistēmas kalpošanas laiku.

Galvenās iezīmes:

Lai cīnītos ar visiem iepriekšminētajiem izaicinājumiem, eksperti ir ieteikuši BQ7718 IC bāzes sērijas Li-Ion šūnu aizsardzības shēmu.

BQ7718 produktu klāsts ne tikai uzrauga akumulatora uzlādes sistēmas pārspriegumu, bet arī aizsargā akumulatoru no pārsprieguma.

Tā kā akumulatoru bloks sastāv no virknes vai šūnu skaita, katras šūnas aizsardzību ir nodrošinājušas BQ7718xy shēmas.

BQ7718 pielietojums ir elastīgs, lai uzraudzītu un kontrolētu 2. un 5. sērijas šūnu litija jonu akumulatorus.

Aizsardzība pret pārslodzi un īssavienojumu tiek nodrošināta arī ar iekšējo aizkaves taimeri ātrai akumulatora elementu aizsardzībai.

BQ7718 nodrošina klienta testa moduli un ļauj katru šūnu neatkarīgi uzraudzīt, lai nodrošinātu aizsardzību pret pārspriegumu.

Klienta testa režīmā testa laiku var samazināt, lai pārbaudītu un pārbaudītu pārsprieguma taimera parametru, integrējot to akumulatorā.

Lai iespējotu testa režīmu un kavējuma taimera konfigurāciju, lūdzu, skatiet datu lapu.

Tās izmērs ir mazs (QFN 3 mm x 4 mm, MSOP 3 mm x 5 mm) un pietiekami ekonomisks, lai to varētu viegli ievietot akumulatorā.

Turklāt BQ7718 darba spriegums un strāvas patēriņš ir pārāk mazs (zems enerģijas patēriņš ICC ≈ 1 µA), ka tas var būt mazāks nekā jebkuram labi projektētam litija jonu akumulatoram raksturīgais pašizlādes ātrums.

Ir noteikts arī pārmaksāšanas slieksnis, kas ļauj pilnībā uzlādēt un novērš pārmērīgu uzlādi. Tam ir pārsprieguma aizsardzība ar augstu precizitāti ± 10 mV.

Pārsprieguma aizsardzības sliekšņa diapazonu var izvēlēties no kataloga (sākot no 4.200 līdz 4.300 voltiem) atkarībā no akumulatora bloka prasības.

Ja izvēlētais slieksnis ir pārāk augsts, akumulators var tikt bojāts, tāpēc slieksni izvēlieties precīzi atbilstoši ķēdes vajadzībām.

Pēc ražotāja domām, ir arī svarīgi atzīmēt, ka noplūdes strāvas ievadīšana uz vienu šūnu ir mazāka par 100 nA.

Lādiņu izlīdzināšana katrā šūnā ir obligāta, lai uzkrātu maksimālo enerģijas daudzumu, katra šūna jāuzlādē vienādi.

Jebkura nelīdzsvarotība katras šūnas uzlādēšanā ražošanas defekta vai biežas uzlādes, izlādes dēļ var samazināt akumulatora darbības laiku.

Kā jau minējām, BQ7718xy katrā šūnā tiek veikta neatkarīga uzraudzība, un var novērst šūnu nelīdzsvarotības uzlādes problēmu.

BQ7718xy katrai šūnai pastāvīgi uzrauga faktisko spriegumu un aizsardzības atskaites spriegumu, jebkura nelīdzsvarotības vai nevienlīdzīgas uzlādes (konfigurēta OV aizkaves laiks) noteikšana starp šūnām aktivizē taimera ķēdi.

Kad taimera ķēde beidzas, tiek aktivizēts uzlādes stāvoklis. Parastais uzlādes režīms ir aktivizēts, kad spriegums nokrītas zem iepriekš iestatītajām vērtībām.

Ražotājs ir ieteicis, lai uztvertu katras šūnas ieejas spriegumu, trokšņa filtrēšanai un stabilai sprieguma kontrolei ir jāuzstāda virknes rezistors un kondensators visā šūnā.

BQ7718xy funkcionālā temperatūra svārstās no -10 ° C līdz 110 ° C, pārsniedzot šos diapazonus, ierīces var tikt neatgriezeniski sabojātas.

Ilgstoša maksimālo robežu iedarbība jebkuros apstākļos var mainīt sistēmas funkcionalitāti un var ietekmēt uzticamību.

Lai izvairītos no uzticamības problēmas, ieteicams, lai ierīces ilgāku laiku netiktu pakļautas sliktākajiem vai maksimālajiem ierobežojumiem.

PIN funkcijas:

BQ7718xy ir pieejams divos parastos konfigurācijas paketēs, piemēram, DPJ un DGK (abos pa 8 tapām), kā parādīts zemāk esošajā attēlā.

VDD ir barošanas avots (30 V maks., Savukārt ieteicams 25 V), savukārt VSS ir atsauces zeme vai negatīvs spaile.

Lai ierobežotu strāvu, virknes rezistoram jābūt savienotam ar VDD, un trokšņu filtrēšanai kondensators jāpieslēdz VSS tapai.

V1 līdz V5 tapas tiek izmantotas jutekļu ieejas spriegumiem attiecīgi no 1. līdz 5. kamerai. Izejas tapa tiek izmantota pārsprieguma (sprieguma diapazonā no -0,3 līdz 30) bojājuma signālam akumulatorā.

Ķēdes konfigurācijas

Zemāk attēlā parādīta vienkārša pieeja 3,4 vai 5 sērijas litija jonu akumulatoru uzlādes aizsardzībai.

Izstrādājot akumulatora bloka pārsprieguma aizsardzības ķēdes, jāievēro ražotāja ieteikumi.

Jebkuras datu lapā norādītās diapazonu izmaiņas var ietekmēt elementa sprieguma mērīšanas precizitāti. Ierīces kalibrēšana veikta, izmantojot vērtību = 1 kΩ, ierīces precizitāti var mainīt, ja kalibrēšanai tiek izmantota cita vērtība.

BQ7718 pielietojuma shēma:

Izmantojot BQ7718xy, var izveidot elektroniskās ķēdes pārsprieguma uzraudzībai un aizsardzībai, lādiņa izlīdzināšanai augstā temperatūrā ar iekšējo aizkaves taimeri

Li-Ion akumulatoru aizsardzībai, ko izmanto rokas elektroinstrumentos / dārza darbarīkos, elektriskajos velosipēdos / motorolleros un bezvada sadzīves tehnikā, piemēram, putekļu sūcējā.

Kopsavilkums:

Zemāk redzamajā attēlā sniegtā informācija īsumā sniedz IC funkcionālās detaļas un tās pielietojumu.

Atsauces:

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

Affanni, A., Bellini, A., Franceschini, G., Guglielmi, P., & Tassoni, C. (2005). Akumulatora izvēle un pārvaldība jaunās paaudzes elektriskajiem transportlīdzekļiem. IEEE darījumi ar rūpniecisko elektroniku , 52 (5), 1343-1349.