Batería de iones de litio de una celda: ¿doble protección en cascada?

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Tengo una aplicación donde tengo un circuito de protección de la batería (sobrecarga, sobrecarga, sobrecorriente de carga, sobrecorriente de descarga) que contiene BQ29700 en la placa principal separada de la batería en bruto (lo que creo que es una práctica muy mala). El circuito es exactamente igual al ejemplo dado en la hoja de datos, excepto que los MOSFET son CSD17527Q5A . El circuito es el siguiente:

simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab

Esta opción de diseño se hizo para poder usar paquetes de baterías más baratos y sin protección en los prototipos del producto cuando los protectores comparables eran demasiado caros. Ahora, lo que queremos hacer es poder acomodar baterías protegidas sin modificar las tarjetas existentes, si es posible. A saber, se verá como la siguiente:

simular este circuito

Mis hipótesis son:

  1. Las sobrecorrientes de carga / descarga se miden por el voltaje a través de los MOSFET, es decir, V- a Vss (la hoja de datos así lo dice). Por lo tanto, las dos protecciones en cascada deben continuar funcionando correctamente en presencia una de la otra.

  2. Los voltajes de sobrecarga / sobrecarga se miden por el voltaje en BAT a Vss (la hoja de datos así lo dice). Por lo tanto, el circuito de protección dentro del paquete debe continuar detectando estas condiciones correctamente, apagando uno de los MOSFET. Cuando la batería se "desconecta" de esta manera, la protección a bordo debería verla como un circuito abierto, equivalente a que no hay batería presente.

Mis preguntas son:

  1. ¿Es razonable suponer que sin importar la marca de la batería, un circuito de protección de batería de una sola celda que viene con el paquete tendrá una topología similar, es decir, dos MOSFET de espalda a espalda (para medir las corrientes de carga / descarga y abrir) en caso de fallo) en la ruta de retorno de la corriente y un filtro de paso bajo RC sobre (para medir y ser suministrado por) el voltaje bruto del paquete de baterías?

  2. Conectaremos las baterías directamente a nuestro circuito que también contiene un circuito de carga. Lo que experimentamos hasta ahora es que cuando la batería no protegida se conecta por primera vez (no se aplican las condiciones de falla), el MOSFET de descarga nunca se enciende. La carga debe iniciarse primero para que la descarga esté disponible. Esto se indica en la hoja de datos, sin embargo, no hay más detalles sobre esto. Cuando se conectan en cascada dos circuitos de protección, el de a bordo lo experimentará en cada condición de falla detectada y tratada por el que está en el paquete (si mi hipótesis 2 es correcta). Supongo que esta condición (es decir, la tensión por primera vez a través de BAT a Vss, aplicar el voltaje de carga a través de VDD a VSS) es detectada por el voltaje a través de BAT a V-, ¿es una suposición razonable? ¿Se requeriría una carga cada vez que surge una condición de falla para habilitar nuevamente el circuito a bordo?

  3. ¿Existen otras condiciones previsibles que podrían impedir que los MOSFET de uno de los circuitos se enciendan, incluso en ausencia de condiciones de falla, sin importar qué?

  4. Si se dan tales condiciones, imaginamos que simplemente omitir los MOSFET incorporados con un cable grueso sería la solución más rápida con las menos modificaciones (por supuesto, esto evitaría que los paquetes de productos crudos sin protección se usen de manera segura con estas placas, a menos que se retira el alambre de nuevo). ¿Es correcto / seguro?

pregunta Ayberk Özgür

2 respuestas

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  1. No puede asumir que todos los módulos de protección integrados tienen el mismo circuito, pero puede asumir que serán transparentes en el funcionamiento normal.

  2. La batería debe verse como una batería sin protección para su dispositivo. Siempre que la batería haya recibido en algún momento carga suficiente para "activar" el PCM, debe permanecer "encendida" para la descarga.

Si la batería debe cargarse para permitir la descarga, el PCM debe haber detectado una condición de falla (sobrecarga, sobrecorriente o sobrecarga). Si esto sucede con regularidad, entonces debes investigar la causa.

  1. Cuando el PCM se conecta por primera vez a la batería, es posible que deba activarse. Esta puede ser la razón por la que su circuito tiene este problema (cada vez que se retira la batería, el BQ2970 cree que se ha agotado). Una batería que se suministra con un PCM incorporado puede o no activarse cuando la reciba, dependiendo de cómo se haya configurado y manejado.

  2. Los dispositivos que usan baterías protegidas que son insertadas por el usuario generalmente no tienen un PCM interno, y aquellos que sí tienen una batería interna que no puede ser reparada por el usuario. ¡Cualquiera que conecte una batería "sin procesar" en un dispositivo que no está fabricado para ello, mejor sabrá lo que está haciendo!

Sin embargo, un PCM solo se supone que es la última defensa contra fallas catastróficas. Su dispositivo debe tener su propia protección de sobrecarga, sobrecorriente y sobre descarga para garantizar el estado de la batería y sus propios circuitos. Su cargador debe tener un límite constante de tensión y corriente confiables, no deberían ser posibles los cortocircuitos y el dispositivo debe apagarse mucho antes de que la batería se agote por completo. ¡No confíe en el PCM para hacer el trabajo!

    
respondido por el Bruce Abbott
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El circuito superior utilizado originalmente para las células desprotegidas parece tener un problema. Los dos MOSFETS están uno detrás del otro y, por lo tanto, después de la descarga y la carga, la corriente debe pasar por al menos un diodo de bypass, integrado en el MOSFET. Entonces, si el diodo de derivación tiene un voltaje directo de 0.8 voltios, luego de la descarga, la celda solo puede suministrar 2.5 V a 3.4 V máx. Alrededor del 20% de la energía se desperdicia como térmica. ¿Es esto lo que estás experimentando?

    
respondido por el Tranceducer

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