Aquest carregador de cèl·lules Li-Ion de la sèrie BQ7718 de la sèrie 2S a 5S està dissenyat per controlar la tensió de cadascuna de les cèl·lules de li-ion de forma independent, amb referència a un nivell de referència establert internament.
Tan bon punt qualsevol de la tensió de la cel·la tendeix a superar el nivell de referència, provoca un temporitzador de retard intern. Aquest temporitzador de retard espera uns segons i, posteriorment, activa el pin de sortida de l'IC.
La sortida del CI esquiva el subministrament d’entrada de manera que es restringeix ràpidament l’estat de sobretensió de la cel·la.
El següent diagrama mostra la configuració bàsica mitjançant un paquet de cèl·lules Li-Ion de la sèrie 5S o 5:
L’entrada de subministrament podria provenir d’un controlador de panells solars.
Tan bon punt qualsevol de les cèl·lules de la sèrie arriba a una situació de sobretensió, primer s’activa el temporitzador de retard i espera una estona i, finalment, s’activa el pin OUT per desconnectar el subministrament.
El repetit commutament OUTPUT ON / OFF permet a les altres cel·les continuar el procés de càrrega i, alhora, evita que les cel·les de la sèrie completament carregades es sobrecarreguin.
Protecció contra sobretensió de bateries de ions de sèrie
Les bateries recarregables s’utilitzen habitualment per emmagatzemar l’energia elèctrica i utilitzar-la segons la demanda.
Els principals reptes dels sistemes operats amb bateries són la sobretensió i el sobreescalfament de les bateries.
Les bateries Li-Ion es converteixen en un candidat viable per a la indústria electrònica i en substitució de les bateries recarregables a base de níquel.
Les bateries recarregables de ions de liti han guanyat popularitat en els darrers anys a causa de la seva àmplia utilització en patinets elèctrics, bicicletes elèctriques, drons i vehicles elèctrics (EV).
Les característiques atractives i úniques de les bateries de Li-Ion són:
- Alta densitat d'energia
- Alta potència de sortida
- Alta tensió cel·lular (en comparació amb les bateries de níquel)
- Baixa taxa d’autodescàrrega (1: 4 en comparació amb la tecnologia de níquel)
Tot i tenir molts avantatges respecte a les bateries de níquel, les bateries de ions de Li són menys tolerants i la sobrecàrrega redueix el seu cicle de vida.
La sobretensió i la sobrecàrrega poden provocar un sobreescalfament, una alta resistència interna, poc emmagatzematge d’energia o fins i tot explotar.
Per obtenir els màxims beneficis i augmentar el cicle de vida de les bateries de Li-Ion, s’ha d’abordar el problema de la sobrecàrrega.
Per a la seguretat i protecció de les bateries, els circuits de protecció han de ser adequadament dissenyats i integrats amb un sistema de bateria.
La protecció contra sobrecàrregues i curtcircuits també és un factor vital per a la prolongació de la vida del sistema de la bateria.
Característiques clau:
Per combatre tots els desafiaments esmentats anteriorment, els experts han recomanat el circuit de protecció de cèl·lules de ions Li-Ion de la sèrie BQ7718 IC.
La gamma de productes BQ7718 no només controla la sobretensió del sistema de càrrega de la bateria, sinó que també protegeix el paquet de bateries de la tensió.
Com que el paquet de bateries està format per una sèrie o un nombre de cel·les, els circuits BQ7718xy asseguren la protecció de cada cel·la.
L'aplicació de BQ7718 té la flexibilitat de controlar i controlar les bateries de ions de ions de cèl·lules de 2 a 5 sèries.
La protecció contra la sobrecàrrega i el curtcircuit també es proporciona amb el temporitzador intern de retard per a la protecció ràpida de les cel·les de la bateria.
El BQ7718 proporciona el mòdul de prova del client i permet el control independent de cada cel·la per garantir la protecció contra la sobretensió.
En el mode de prova del client, es pot reduir el temps de prova per a la comprovació i verificació del paràmetre del temporitzador de sobretensió mentre s'integra a la bateria.
Per habilitar el mode de prova i la configuració del temporitzador de retard, consulteu el full de dades.
La seva mida és petita (QFN 3 mm x 4 mm, MSOP 3 mm x 5 mm) i prou econòmica per incorporar-la fàcilment a la bateria.
A més, el voltatge de funcionament i el consum de corrent de BQ7718 són massa reduïts (ICC de baix consum d’energia ≈ 1 µA) que pot ser inferior a la freqüència d’autodescàrrega inherent de qualsevol bateria de ions de Li ben dissenyada.
També es fixa el llindar de sobrecàrrega que permet la càrrega completa i impedeix la sobrecàrrega. Té la protecció contra sobretensions amb una alta precisió de ± 10 mV.
El rang del llindar de protecció contra sobretensió es pot seleccionar del catàleg (que oscil·la entre 4.200 i 4.300 volts) en funció del requisit del circuit de la bateria.
Si el llindar seleccionat és massa alt, la bateria es pot danyar, així que seleccioneu el llindar amb precisió segons la necessitat del circuit.
Segons el fabricant, també és important tenir en compte que l’entrada de corrent de fuita per cel·la és inferior a 100 nA.
La igualació de càrrega a cada cel·la és obligatòria per emmagatzemar la quantitat màxima d’energia; cada cel·la s’ha de carregar per igual.
Qualsevol desequilibri en la càrrega de cada cel·la a causa d'un defecte de fabricació o una càrrega freqüent, la descàrrega pot reduir el temps de funcionament de la bateria.
Com hem esmentat, a BQ7718xy es controla cada cèl·lula de forma independent, es pot eliminar el problema de la càrrega de desequilibri cel·lular.
El voltatge real i el voltatge de referència de protecció són controlats constantment pel BQ7718xy per a cada cel·la, qualsevol detecció de desequilibri o càrrega desigual (temps de retard OV configurat) entre les cel·les activa un circuit de temporitzador.
Quan el circuit del temporitzador caduca, l'estat de càrrega s'activa. El mode de càrrega normal s'ha activat quan les tensions cauen per sota dels valors predeterminats.
El fabricant ha recomanat que per detectar la tensió d'entrada de cada cel·la s'ha d'instal·lar una resistència i un condensador de sèrie a través de la cel·la com a necessaris per a la filtració del soroll i la supervisió estable de la tensió.
La temperatura funcional del BQ7718xy oscil·la entre -10 ° C i 110 ° C, si se supera aquests intervals pot danyar els dispositius permanentment.
L’exposició prolongada als límits màxims en qualsevol condició pot alterar la funcionalitat del sistema i es pot veure afectada la fiabilitat.
Per evitar el problema de fiabilitat, es recomana que els dispositius no s’exposin a condicions pitjors o límit màxim durant una durada més llarga.
Funcionalitats PIN:
El BQ7718xy està disponible en dos paquets de configuració comuns com DPJ i DGK (tots dos en 8 pins) com es mostra a la imatge següent.
VDD és la font d’alimentació (30 V màx., Mentre que es recomana 25V) mentre que VSS és la terra de referència o el terminal negatiu.
Una resistència de sèrie s'ha de connectar amb VDD per limitar el corrent i el condensador s'ha de connectar al pin VSS per filtrar el soroll.
Els pins V1 a V5 s’utilitzen per a tensions d’entrada sensibles a la cel·la 1 a la cel·la 5 respectivament. El pin de sortida s'utilitza per al senyal de fallada de sobretensió (rang de tensió -0,3 a 30) del paquet de bateries.
Configuracions de circuits
A la figura següent es mostra un enfocament senzill per a la protecció de càrrega de les cèl·lules de la sèrie 3,4 o 5 de les bateries de ions de Li.
S'han de seguir les recomanacions del fabricant per al desenvolupament de circuits de protecció contra sobretensió per a bateries.
Qualsevol alteració dels intervals indicats al full de dades pot afectar la precisió de la mesura de voltatge de la cel·la. El calibratge del dispositiu s'ha fet utilitzant un valor = 1 kΩ, la precisió del dispositiu es pot canviar si s'utilitza un altre valor de per al calibratge.
Circuit d'aplicació de BQ7718:
Es poden dissenyar circuits electrònics per al control i protecció de sobretensions, igualació de càrrega en condicions d’alta temperatura amb un temporitzador de retard intern mitjançant el BQ7718xy.
Per protegir els paquets de bateries de ions de li que s’utilitzen en eines elèctriques de mà / eines de jardí, bicicletes elèctriques / patinets i electrodomèstics sense fil com l’aspirador.
Resum:
La informació presentada a la imatge següent proporciona els detalls funcionals de l’IC i la seva aplicació en poques paraules.
Referències:
https://www.ti.com/lit/ds/symlink/bq7718.pdf
Affanni, A., Bellini, A., Franceschini, G., Guglielmi, P. i Tassoni, C. (2005). Selecció i gestió de bateries per a vehicles elèctrics de nova generació. Transaccions IEEE en electrònica industrial , 52 (5), 1343-1349.
Anterior: Circuit de comptador de freqüència de 5 dígits Següent: Circuit d'alarma d'incendis d'ultrasons mitjançant detecció de turbulència d'aire
