Seeria 2S, 5S liitiumioonaku laadija, kasutades BQ7718

See BQ7718 seeria 2S kuni 5S seeria liitium-ioonakulaadija on loodud iga li-ioonelemendi pinge jälgimiseks iseseisvalt, viidates sisemiselt määratud võrdlustasemele.

Niipea kui mõni elemendi pinge kipub ületama võrdlustaseme, käivitab see sisemise viivitustaimeri. See viivitaimer ootab paar sekundit ja käivitab seejärel IC-i väljundnõela.

Mikrofoni väljund eraldab sisendvarustuse nii, et elemendi ülepinge on kiiresti piiratud.

Järgmine diagramm näitab põhikonfiguratsiooni 5S või 5 seeria liitiumioonakude abil:

Toiteallikas võiks olla päikesepaneeli kontrollerilt.

Niipea kui mõni seeriaelement jõuab ülepinge olukorda, aktiveerub esmalt viivitustaimer ja ootab mõnda aega ning lõpuks käivitatakse OUT-tihvt ON, et varustus maha lülitada.

Korduv OUTPUT ON / OFF lülitamine võimaldab teistel rakkudel jätkata laadimisprotsessi ja hoiab samal ajal täielikult laetud seeriaelemente ülelaadimast.

Seeria liitium-ioonakude ülepinge kaitse

Laaditavaid patareisid kasutatakse tavaliselt elektrienergia salvestamiseks ja selle võimsuse kasutamiseks vastavalt vajadusele.

Patareidega töötavate süsteemide peamisteks väljakutseteks on akude ülepinge ja ülekuumenemine.

Liitium-ioonakudest saab elektroonikatööstuses elujõuline kandidaat ja nad asendavad niklipõhiseid laetavaid patareisid.

Liitiumioonakud on viimastel aastatel populaarsust kogunud tänu nende laialdasele kasutamisele elektrirolleris, e-jalgratastes, droonides ja elektrisõidukites (EV).

Liitiumioonakude atraktiivsed ja ainulaadsed omadused on:

• Suur energiatihedus
• Suur väljundvõimsus
• Kõrge rakupinge (võrreldes nikkelakudega)
• Madal isetühjenemise määr (1: 4 võrreldes niklitehnikaga)

Hoolimata sellest, et nikkelakude kasutamisel on palju eeliseid, on liitiumioonakud vähem tolerantsed ja ülelaadimine vähendab nende elutsüklit.

Ülepinge ja ülelaadimine võib põhjustada ülekuumenemist, suurt sisetakistust, vähest energiasalvestust või isegi plahvatust.

Maksimaalse kasu saamiseks ja liitiumioonakude elutsükli pikendamiseks tuleb lahendada ülelaadimise küsimus.

Patareide ohutuse ja kaitse tagamiseks peavad kaitselülitused olema korralikult projekteeritud ja integreeritud patareidega.

Ülekoormus ja lühisekaitse on samuti oluline tegur akusüsteemi pikema eluea tagamiseks.

Põhijooned:

Kõigi ülalnimetatud väljakutsetega võitlemiseks on eksperdid soovitanud BQ7718 IC-põhise seeria liitium-ioonrakkude kaitselülitust.

BQ7718 tootevalik jälgib mitte ainult aku laadimissüsteemi ülepinget, vaid kaitseb akut ka ülepinge eest.

Kuna akupakk koosneb reast või mitmest elemendist, on iga elemendi kaitse tagatud BQ7718xy ahelate abil.

BQ7718 rakendus võimaldab paindlikult jälgida 2-seeria kuni 5-seeria raku liitium-ioonakuid ja neid juhtida.

Ülekoormus- ja lühisekaitse on varustatud ka sisemise viivitustaimeriga, et akuelemente kiirelt kaitsta.

BQ7718 pakub kliendi testimoodulit ja võimaldab iga elemendi sõltumatut jälgimist, et tagada kaitse ülepinge eest.

Kliendi testimisrežiimis saab aku integreerimisel ülepinge taimeri parameetri kontrollimiseks ja kontrollimiseks lühendada testiaega.

Testrežiimi ja viivitaimeri konfiguratsiooni lubamiseks vaadake palun andmelehte.

Selle suurus on väike (QFN 3 mm x 4 mm, MSOP 3 mm x 5 mm) ja piisavalt ökonoomne, et seda saaks hõlpsasti aku sisse viia.

Pealegi on BQ7718 tööpinge ja voolutarve liiga väikesed (madal energiatarve ICC ≈ 1 µA), et see võib olla madalam kui mis tahes hästi disainitud liitium-ioonaku patarei omane tühjenemise kiirus.

Samuti on fikseeritud ülelaadimise künnis, mis võimaldab täislaadimist ja väldib ülelaadimist. Sellel on ülepinge kaitse suure täpsusega ± 10 mV.

Ülepinge kaitselävi vahemiku saab valida kataloogist (vahemikus 4.200 kuni 4.300 volti), sõltuvalt akupaki vajadusest vooluahelas.

Kui valitud künnis on liiga kõrge, võib aku kahjustuda, nii et valige künnis täpselt vastavalt vooluahela vajadusele.

Tootja sõnul on samuti oluline märkida, et lekkevoolu sisend raku kohta on väiksem kui 100 nA.

Maksimaalse energiakoguse salvestamiseks on igas rakus laengu ühtlustamine kohustuslik, iga rakku tuleks laadida võrdselt.

Iga elemendi laadimise tasakaalustamatus, mis on tingitud tootmisdefektist või sagedasest laadimisest, võib tühjenemine vähendada aku tööaega.

Nagu me mainisime, jälgitakse BQ7718xy-s iga rakku iseseisvalt, rakkude tasakaaluhäirete laadimise probleemi saab kõrvaldada.

BQ7718xy jälgib tegelikku pinget ja kaitse võrdluspinget iga elemendi jaoks pidevalt, mis tahes tasakaalustamatuse või ebavõrdse laadimise (konfigureeritud OV viivitusaeg) tuvastamine rakkude vahel aktiveerib taimeri ahela.

Kui taimer lülitub välja, aktiveeritakse laadimisolek. Tavaline laadimisrežiim on aktiveeritud, kui pinged langevad alla etteantud väärtuste.

Tootja on soovitanud iga elemendi sisendpinge tajumiseks paigaldada kogu lahtrisse kogu seeria takisti ja kondensaator, mis on vajalik müra filtreerimiseks ja pinge stabiilseks jälgimiseks.

BQ7718xy funktsionaalne temperatuur jääb vahemikku -10 ° C kuni 110 ° C, mille ületamine võib seadmeid jäädavalt kahjustada.

Pikaajaline maksimaalsete piirnormidega kokkupuude mis tahes tingimustes võib muuta süsteemi funktsionaalsust ja see võib mõjutada töökindlust.

Töökindluse probleemi vältimiseks on soovitatav, et seadmeid ei hoitaks kauem halvimate või maksimaalsete piirnormidega.

PIN-koodi funktsioonid:

BQ7718xy on saadaval kahes levinud konfiguratsioonipaketis, nagu DPJ ja DGK (mõlemad 8 tihvtiga), nagu on näidatud allpool pildil.

VDD on toiteallikas (maksimaalselt 30 V, soovitatav on 25 V), samas kui VSS on võrdlusmaand või negatiivne klemm.

Voolu piiramiseks peab seeriatakisti olema ühendatud VDD-ga ja müra filtreerimiseks peaks kondensaator olema ühendatud VSS-tihvtiga.

V1 kuni V5 tihvte kasutatakse sensori sisendpinge jaoks vastavalt lahtrites 1 kuni 5. Väljundnuppu kasutatakse aku ülepinge (pingevahemik -0,3 kuni 30) rikkesignaali jaoks.

Vooluringi konfiguratsioonid

Allpool on toodud lihtne lähenemisviis liitium-ioonaku 3,4 või 5 seeria elementide laadimiskaitsele.

Akupaki ülepinge kaitselülituste väljatöötamisel tuleb järgida tootja soovitusi.

Andmelehel märgitud vahemike muutmine võib mõjutada elemendi pinge mõõtmise täpsust. Seadme kalibreerimine on tehtud väärtusega = 1 kΩ, seadme täpsust saab muuta, kui kalibreerimiseks kasutatakse muud väärtust.

BQ7718 rakendusahel:

Elektroonilisi vooluahelasid ülepinge jälgimiseks ja kaitsmiseks, laengu võrdsustamiseks kõrgel temperatuuril koos sisemise viivitustaimeriga saab konstrueerida BQ7718xy abil.

Li-Ion akude kaitseks, mida kasutatakse pihuarvutites / aiatööriistades, elektriratastes / motorollerites ja juhtmeta kodumasinates, näiteks tolmuimejas.

Kokkuvõte:

Alloleval pildil esitatud teave esitab lühidalt IC-i funktsionaalsed üksikasjad ja selle rakendamise.

Viited:

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

Affanni, A., Bellini, A., Franceschini, G., Guglielmi, P. ja Tassoni, C. (2005). Uue põlvkonna elektrisõidukite akude valik ja haldamine. IEEE tehingud tööstuselektroonikaga , 52 (5), 1343-1349.