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大电流放电锂离子电池的保护新方案

大电流放电锂离子电池的保护新方案

点击数:7916 次   录入时间:03-04 11:46:43   整理:http://www.55dianzi.com   电池技术

  a 由于电流路径极短,所以器件的电阻非常低;

  b 只有接触点才会产生热量,从而可以通过热控制器件实施准确的热激活;

  c 它使MHP器件相对于额定参数相当的其他断路装置而言可以更加紧凑。

  图6:用于综合MHP器件的双闭合/双断开触点设计为方便比较,图7显示了标准的双金属触点。

标准双金属保护器触点

  从图7可以看出,触点仅位于一个位置上,所以它的耐压能力不如MHP器件。

  4.2 提高耐冲击/耐振动能力

  图8显示了MHP器件的具体设计优势,这种设计使MHP器件能提供更长的使用寿命,能承受较大的振动和冲击,可用于高电流应用的苛刻工作环境。

混合PPTC/双金属保护器 MHP 器件截面图

  典型的电动工具在使用时通常会承受较大的振动和冲击。

  为达到此类要求,MHP器件的触点之间需要足够的接触压力。标准的保护装置通常通过强力弹簧让移动接触臂与固定触点保持接触。但是,在较大的冲击或振动条件下,弹簧(即使是强力弹簧)产生的压力通常达不到保持触点接触所需的压力。

  倒钩(确保振动和冲击条件下的稳定接触)为解决这一问题,MHP器件将设计重点放在双金属盘上,因为没有热触点的双金属盘有足够的强度保持稳定。此外,我们还给移动接触臂增加了一个倒钩,以增加双金属盘提供的接触压力。移动接触臂通过装置另一侧的插销固定。在接触点上增加一个倒钩可减少移动臂的转动,在两个触点上产生更大的向下压力。MHP器件经过了1000次冲击和1500次掉落测试,未出现故障;此外还通过了三次3000克冲击测试。

  4.3 跳闸周期测试

  图9显示了MHP器件的电阻/温度曲线。器件的打开和闭合温度可通过选择具有不同打开和闭合温度的双金属进行定制。



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电阻/温度曲线图

  图10显示了MHP30器件如何通过500多个跳闸周期测试。DC36V/100A(额定)条件下的周期寿命

图10:DC36V/100A(额定)条件下的周期寿命

  图11显示了器件电阻的耐振动/冲击能力,器件在1500克的振动/冲击条件下进行了1000个周期的振动/冲击测试。沿触点打开方向对器件应用冲击或振动力后,器件设计始终能保持接触,证明该设计能承受较大的冲击/振动。

耐振动/冲击测试 – 无负荷、1500 克/1000个周期

  图12显示了一个条件为“1500克冲击/1000个周期”的测试,器件的电流负荷为1安。该测试的冲击或振动方向与图11一样,即沿触点打开方向。从图12中我们可以看出,器件在1500克冲击/振动条件下没有出现电源被切断的情况。图13显示了一个条件为“3000克冲击/3个周期”的测试,装置电流负荷为1安;冲击/振动方向与图12一样。从图13可以看出,在该测试条件下也没有出现电流被切断的情况。

1500 克掉落测试,负荷 1 A和3000 克掉落测试,负荷 1A

  掉落测试结果:

  1,500gx1,000个周期/无负荷无电阻变化

  1,500gx1,000个周期/1A负荷无电流切断

  3,000gx3个周期/1A负荷无电流切断

  4.4 减少占用空间,节约成本

  与常用电路保护装置相比,将MHP器件用于无线电动工具电池组可减少占用空间,节约成本(见图14a和14b)。MHP器件可用一个价格较低的N通道FET代替两个价格较高的P通道FET(仅用于充电控制)。另一个节约成本的潜在方法是将IC移动到应用的系统(工具)侧,用MHP器件在电池组中提供过度放电保护/短路保护,以达到以后可能出台的锂电池电动工具应用法规要求。

典型的电动工具锂电池保护电路和MHP 器件电动工具锂电流保护电路建议

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