新的電路保護(hù)方法將“智能激活”用于高倍率放電鋰離子電池應(yīng)用

　　電池保護(hù)新方法

　　由于鋰離子(Li-ion)電池技術(shù)的發(fā)展，更小、更輕和更大功率的鋰離子電池現(xiàn)在可以取代先前用于高倍率放電電池應(yīng)用的鎳鎘(Nickel Cadmium)或鉛酸(Lead Acid)電池。這種發(fā)展趨勢(shì)導(dǎo)致更多的大功率應(yīng)用轉(zhuǎn)向鋰離子電池技術(shù)。從而引發(fā)了對(duì)更穩(wěn)健的電路保護(hù)解決方案的需求，以期幫助確保終端產(chǎn)品中的電池安全性。

　　當(dāng)前，很少有電路保護(hù)解決方案用于高倍率放電鋰離子電池應(yīng)用，比如電動(dòng)工具、電動(dòng)自行車(E-bike)、輕型電動(dòng)汽車(Light Electric Vehicle，LEV)和備用電源應(yīng)用。此外，傳統(tǒng)電路保護(hù)技術(shù)往往是比較大型、復(fù)雜或昂貴的。

　　通過(guò)提供具有成本效益的節(jié)省空間的電路保護(hù)器件，金屬混合PPTC(MHP)技術(shù)能夠迎合鋰離子電池組市場(chǎng)的設(shè)計(jì)趨勢(shì)。通過(guò)并聯(lián)連接雙金屬片保護(hù)器與聚合物正溫度系數(shù)(Polymeric Positive Temperature Coefficient，PPTC)器件，MHP器件提供了可重置的過(guò)流保護(hù)功能，同時(shí)在較大電流下，還可利用PPTC器件的低電阻來(lái)幫助防止雙金屬片保護(hù)器中產(chǎn)生電弧。

　　核心設(shè)計(jì)概念

　　在MHP器件正常工作期間，由于具有低接觸電阻，電流通過(guò)雙金屬片觸點(diǎn)，在異常情況下，比如電動(dòng)工具轉(zhuǎn)子卡住時(shí)，電路中會(huì)產(chǎn)生很高的電流，導(dǎo)致雙金屬片觸點(diǎn)打開(kāi)，其接觸電阻增加。此時(shí)電流將通過(guò)電阻較低的PPTC器件流過(guò)，幫助抑制觸點(diǎn)之間電弧的產(chǎn)生，同時(shí)又加熱雙金屬片，使其保持在打開(kāi)狀態(tài)和鎖定位置。　　

 

　　如圖1所示，MHP器件的激活步驟包括：

　　(1)在正常狀態(tài)下，由于雙金屬片接觸電阻很小，大部分電流通過(guò)雙金屬片流過(guò)。

　　(2)當(dāng)觸點(diǎn)打開(kāi)時(shí)，接觸電阻快速增加。如果接觸電阻比PPTC器件的電阻高，大部分電流就會(huì)通過(guò)PPTC器件流過(guò)，因而沒(méi)有電流或很少有電流流經(jīng)觸點(diǎn)，因此抑制了觸點(diǎn)之間電弧的產(chǎn)生。當(dāng)電流分流至PPTC器件時(shí)，它的電阻快速增加到比接觸電阻高出許多的水平，PPTC器件的溫度升高。

　　(3)觸點(diǎn)打開(kāi)之后，PPTC器件開(kāi)始對(duì)雙金屬片加熱，并使其保持打開(kāi)狀態(tài)，直到過(guò)流事件結(jié)束或電源關(guān)閉。

　　(4)PPTC器件的電阻要遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于陶瓷PTC器件，這意味著即使觸點(diǎn)只打開(kāi)一小部分，接觸電阻只是略有上升，電流也會(huì)被分流至PPTC器件，從而幫助防止觸點(diǎn)產(chǎn)生電弧。通常，在室溫下陶瓷PTC器件和聚合物PTC器件之間的電阻差異在百倍(×10²)范圍內(nèi)，因而當(dāng)電阻較高的陶瓷PTC器件與雙金屬片并聯(lián)組合時(shí)，在抑制較大電流的電弧放電方面不如聚合物MHP器件有效。