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為避免因使用不當(dāng)造成電池過放電或者過充電,在鋰電池內(nèi)設(shè)有三重保護(hù)機(jī)構(gòu)。一是采用開關(guān)元件,當(dāng)電池內(nèi)的溫度上升時(shí),它的阻值隨之上升,當(dāng)溫度過高時(shí),會(huì)自動(dòng)停止供電;二是選擇適當(dāng)?shù)母舭宀牧?,在溫度上升到一定?shù)值時(shí),自動(dòng)溶解掉隔板上的微米級(jí)微孔,從而使鋰離子不能通過,電池內(nèi)部反應(yīng)停止;三是設(shè)置安全閥(就是電池頂部的放氣孔),電池內(nèi)部壓力上升到一定數(shù)值時(shí),安全閥自動(dòng)打開,保證電池的使用安全性。
有時(shí),電池本身雖然有安全控制措施,但是因?yàn)槟承┰蛟斐煽刂剖ъ`,缺少安全閥或者氣體來不及通過安全閥釋放,電池內(nèi)壓便會(huì)急劇上升而引起暴炸。
鋰電池保護(hù)電路的設(shè)計(jì)是十分重要的。但是鋰電池保護(hù)電路會(huì)增加電池能量的額外損耗,減少電池的應(yīng)用時(shí)間,這就要求鋰電池保護(hù)電路要能在高的精度下實(shí)現(xiàn)低功耗。一款鋰電池保護(hù)芯片除了要能完成過充電保護(hù)、過放電保護(hù)和過電流保護(hù)等基本功能外,還要滿足以下要求——這也是本文所設(shè)計(jì)芯片的目標(biāo)。
(1)超低功耗。鋰電池保護(hù)電路在工作時(shí),其消耗的功耗就是電池的損耗。因此,我們要把鋰電池保護(hù)電路的功耗降到較低。
(2)高的精準(zhǔn)檢測(cè)電壓。為了使鋰電池保護(hù)電路對(duì)于電池的不同工作狀態(tài)做出正確的響應(yīng),保護(hù)電路必須能精準(zhǔn)的檢測(cè)出過充保護(hù)電壓、過放保護(hù)電壓等電壓參數(shù)。
(3)大電壓范圍下正確工作。由于鋰電池保護(hù)電路的供電電壓為電池電壓,而電池電壓可在較大范圍內(nèi)浮動(dòng),故要求鋰電池保護(hù)電路在該電壓范圍內(nèi)能正確地工作。
鋰電池保護(hù)電路需要具有以下功能:
(1)如果充電電壓超過電池允許的較大值,能夠提供電池放電回路。
(2)如果放電電壓低于電池允許的較小值,能夠提供電池充電回路。則切斷電池與外部電路的連接,并且則切斷電池與外部電路的連接,并且
(3)如果電池的充、放電電流大于極限值,則切斷電池與外部電路的連接。
(4)當(dāng)電池回復(fù)正常狀態(tài)后,保護(hù)電路應(yīng)能相應(yīng)的解除保護(hù)狀態(tài),使電池能夠繼續(xù)正常工作。
鋰電池組常見的散熱方法:結(jié)構(gòu)上做隔離,加鋰電池電芯支架在動(dòng)力鋰電池組PACK中,都會(huì)加入電芯支架,作為隔離,其作用是為了隔離電池,也是為了給鋰電池組散熱。目前的鋰電池組電芯支架,以18650電芯為例,支架的中心距離有19mm和19.5mm的,這兩種電芯支架較為常用,19.5mm間距的支架會(huì)比19mm的支架散熱更好,因?yàn)殡娦局g隔離的更遠(yuǎn)了,1mm以上的隔離,才是圓柱型鋰電池電芯的安全距離。