BQ7718を使用したシリーズ2S、5Sリチウムイオンセル充電器

このBQ7718シリーズ2S〜5Sシリーズリチウムイオンセル充電器は、内部で設定された基準レベルを参照して、各リチウムイオンセルの電圧を個別に監視するように設計されています。

セル電圧のいずれかが基準レベルを超える傾向があるとすぐに、内部遅延タイマーがトリガーされます。この遅延タイマーは数秒間待機してから、ICの出力ピンをオンにします。

ICの出力は入力電源をシャントするため、セルの過電圧状態は迅速に制限されます。

次の図は、5Sまたは5シリーズのリチウムイオンセルパックを使用した基本構成を示しています。

供給入力は、ソーラーパネルコントローラーからのものである可能性があります。

直列セルのいずれかが過電圧状態に達するとすぐに、最初に遅延タイマーがアクティブになり、しばらく待機し、最後にOUTピンがオンにトリガーされて電源をシャントダウンします。

繰り返しのOUTPUTON / OFF切り替えにより、他のセルは充電プロセスを続行でき、同時に完全に充電された直列セルが過充電するのを防ぎます。

直列リチウムイオン電池の過電圧保護

二次電池は、一般的に電力の貯蔵と需要に応じてその電力を使用するために使用されます。

バッテリー駆動システムの主な課題は、バッテリーの過電圧と過熱です。

リチウムイオン電池は、電子産業の有望な候補となり、ニッケルベースの充電式電池に取って代わります。

リチウムイオン二次電池は、電動スクーター、電動自転車、ドローン、電気自動車（EV）で広く利用されているため、ここ数年で人気を博しています。

リチウムイオン電池の魅力的でユニークな特徴は次のとおりです。

• 高エネルギー密度
• 高出力パワー
• 高いセル電圧（ニッケル電池と比較して）
• 自己放電率が低い（ニッケル技術と比較して1：4）

ニッケル電池に比べて多くの利点がありますが、リチウムイオン電池は耐性が低く、過充電するとライフサイクルが短くなります。

過電圧と過充電は、過熱、高い内部抵抗、低エネルギー貯蔵、さらには爆発につながる可能性があります。

最大限のメリットを享受し、リチウムイオン電池のライフサイクルを延ばすには、過充電の問題に対処する必要があります。

バッテリーの安全性と保護のために、保護回路は適切に設計され、バッテリーと統合されたシステムでなければなりません。

過負荷と短絡保護も、バッテリーシステムの寿命を延ばすための重要な要素です。

主な機能：

上記のすべての課題に対処するために、専門家はBQ7718ICベースのシリーズリチウムイオンセル保護回路を推奨しています。

BQ7718製品の範囲は、バッテリー充電システムの過電圧を監視するだけでなく、バ​​ッテリーパックを過電圧から保護します。

バッテリーパックは一連または複数のセルで構成されているため、各セルの保護はBQ7718xy回路によって保証されています。

BQ7718のアプリケーションには、2シリーズから5シリーズのセルリチウムイオン電池を監視および制御する柔軟性があります。

過負荷および短絡保護には、バッテリーセルを迅速に保護するための内部遅延タイマーも備わっています。

BQ7718は、顧客テストモジュールを提供し、各セルの独立した監視を可能にして、過電圧に対する保護を保証します。

カスタマーテストモードでは、バッテリーパックに統合しながら、過電圧タイマーパラメーターのチェックと検証のためにテスト時間を短縮できます。

テストモードと遅延タイマーの設定を有効にするには、データシートを参照してください。

サイズは小さく（QFN 3mm x 4mm、MSOP 3mm x 5mm）、バッテリーパックに簡単に組み込むことができるほど経済的です。

さらに、BQ7718の動作電圧と消費電流は小さすぎるため（低消費電力ICC≈1µA）、適切に設計されたリチウムイオン電池の固有の自己放電率よりも低くなる可能性があります。

フル充電を可能にし、過充電を防ぐ過充電しきい値も固定されています。 ±10mVの高精度で過電圧保護を備えています。

過電圧保護しきい値の範囲は、バッテリーパックの回路要件に応じて、カタログから選択できます（4.200〜4.300ボルトの範囲）。

選択したしきい値が高すぎると、バッテリーが損傷する可能性があるため、回路のニーズに応じてしきい値を正確に選択してください。

メーカーによると、セルあたりのリーク電流の入力は100nA未満であることに注意することも重要です。

最大量のエネルギーを蓄えるには、各セルの電荷の均等化が必須です。各セルは均等に充電する必要があります。

製造上の欠陥または頻繁な充電、放電による各セルの充電の不均衡は、バッテリーの動作時間を短縮する可能性があります。

前述したように、BQ7718xyでは、各セルが個別に監視されるため、セルの不均衡な充電の問題を排除できます。

実際の電圧と保護基準電圧は、各セルのBQ7718xyによって常に監視され、セル間の不均衡または不均等な充電（構成されたOV遅延時間）が検出されると、タイマー回路がアクティブになります。

タイマー回路が期限切れになると、充電状態がアクティブになります。電圧がプリセット値を下回ると、通常の充電モードがアクティブになります。

各セルの入力電圧を検知するには、ノイズのフィルタリングと電圧の安定した監視に必要なため、セルの両端に直列抵抗とコンデンサを取り付ける必要があることがメーカーによって推奨されています。

BQ7718xyの機能温度は-10°Cから110°Cの範囲であり、これらの範囲を超えるとデバイスに恒久的な損傷を与える可能性があります。

どのような状況でも上限に長時間さらされると、システムの機能が変化し、信頼性に影響を与える可能性があります。

信頼性の問題を回避するために、デバイスを最悪または最大の制限条件に長時間さらさないことをお勧めします。

PIN機能：

BQ7718xyは、下の図に示すように、DPJとDGK（両方とも8ピン）のような2つの一般的な構成パッケージで利用できます。

VDDは電源（最大30 V、25Vを推奨）であり、VSSは基準グランドまたは負端子です。

直列抵抗をVDDに接続して電流を制限し、コンデンサをVSSピンに接続してノイズをフィルタリングする必要があります。

V1〜V5ピンは、それぞれセル1〜セル5の入力電圧の検出に使用されます。出力ピンは、バッテリパックの過電圧（電圧範囲-0.3〜30）障害信号に使用されます。

回路構成

リチウムイオン電池の3,4または5シリーズセルの充電保護のための簡単なアプローチを下の図に示します。

バッテリーパックの過電圧保護回路の開発については、メーカーの推奨事項に従う必要があります。

データシートに記載されている範囲の変更は、セルの電圧測定の精度に影響を与える可能性があります。デバイスのキャリブレーションは値=1kΩを使用して行われています。他の値をキャリブレーションに使用すると、デバイスの精度を変更できます。

BQ7718のアプリケーション回路：

BQ7718xyを利用することにより、過電圧の監視と保護、内部遅延タイマーを備えた高温状態での電荷均等化のための電子回路を設計することができます。

ハンドヘルド電動工具/ガーデンツール、電動自転車/スクーター、掃除機などのコードレス家電で使用されるリチウムイオン電池パックの保護用。

概要：

以下の画像に示されている情報は、ICの機能の詳細とそのアプリケーションを簡単に示しています。

参照：

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

Affanni、A.、Bellini、A.、Franceschini、G.、Guglielmi、P。、およびTassoni、C。（2005）。新世代電気自動車のバッテリーの選択と管理。 産業用電子機器に関するIEEEトランザクション 、 52 （5）、1343-1349。