一種大電流放電鋰離子電池的保護新方案
圖10顯示了MHP30器件如何通過500多個跳閘周期測試。
圖10:DC36V/100A(額定)條件下的周期壽命
圖11顯示了器件電阻的耐振動/沖擊能力,器件在1500克的振動/沖擊條件下進行了1000個周期的振動/沖擊測試。沿觸點打開方向對器件應用沖擊或振動力后,器件設計始終能保持接觸,證明該設計能承受較大的沖擊/振動。
圖12顯示了一個條件為“1500克沖擊/1000個周期”的測試,器件的電流負荷為1安。該測試的沖擊或振動方向與圖11一樣,即沿觸點打開方向。從圖12中我們可以看出,器件在1500克沖擊/振動條件下沒有出現電源被切斷的情況。圖13顯示了一個條件為“3000克沖擊/3個周期”的測試,裝置電流負荷為1安;沖擊/振動方向與圖12一樣。從圖13可以看出,在該測試條件下也沒有出現電流被切斷的情況。
掉落測試結果:
1,500gx1,000個周期/無負荷無電阻變化
1,500gx1,000個周期/1A負荷無電流切斷
3,000gx3個周期/1A負荷無電流切斷
4.4 減少占用空間,節(jié)約成本
與常用電路保護裝置相比,將MHP器件用于無線電動工具電池組可減少占用空間,節(jié)約成本(見圖14a和14b)。MHP器件可用一個價格較低的N通道FET代替兩個價格較高的P通道FET(僅用于充電控制)。另一個節(jié)約成本的潛在方法是將IC移動到應用的系統(tǒng)(工具)側,用MHP器件在電池組中提供過度放電保護/短路保護,以達到以后可能出臺的鋰電池電動工具應用法規(guī)要求。
5 MHP器件規(guī)格
表1列出了MHP30器件的規(guī)格。MHP30器件的最大額定值為36VDC/100A,在100A(@25°C)條件下的跳閘時間為5秒。該裝置的工作電流為30A,初始電阻不到2mohm,低于常見雙金屬保護器的初始電阻(通常為3-4mohm)。
表1: MHP30 參考值
MHP30在50A條件下的跳閘時間為25秒+/-5秒。該跳閘時間長短剛好,它既可防止電池組因過度放電而出現過熱條件,又不會因頻繁跳閘給電動工具操作員帶來不便。
在100A條件下的跳閘時間是在異常條件下(比如電動工具轉子卡?。殡姵亟M提供保護的最關鍵參數。在這種情況下,跳閘時間不應長于5秒,恢復時間(向工具重新供電所需的時間)不應長于30秒——該時間也是既能方便用戶,又能防止電池過熱的最佳選擇。
圖15顯示了MHP器件的形狀和大小。該MHP器件的額定工作電流為30A,同等大小的常用雙金屬保護器的額定電流只有15A。此外,器件的一側為扁角,適合安裝在電池組的標準18毫米直徑鋰電池單元之間。
6 結論
外形緊湊,安裝方便的MHP30器件利用PPTC器件的低電阻抑制高電流電弧放電,能在超過30VDC的額定條件下提供30A+工作電流。MHP器件能在苛刻條件下提供可復位電路保護,為電池組設計者和生產商提供了一種優(yōu)化空間,節(jié)約成本,達到未來電池安全要求的有效方法。
MHP器件技術可通過配置用于各種應用,目前正在開發(fā)適用于更高電壓(最高可達400VDC)和工作電流(60A)的裝置。下一步設計考慮包括用于無線電動工具、電動自行車、電動速可達、輕型電動汽車、備用電源應用及非電池應用(比如電機保護)的鋰電池組電池保護。
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