一種大電流放電鋰離子電池的保護(hù)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(jìn)行了1000個周期的振動/沖擊測試。沿觸點(diǎn)打開方向?qū)ζ骷?yīng)用沖擊或振動力后，器件設(shè)計(jì)始終能保持接觸，證明該設(shè)計(jì)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(fù)荷為1安。該測試的沖擊或振動方向與圖11一樣，即沿觸點(diǎn)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(xiàn)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(fù)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(xiàn)電流被切斷的情況。

　　掉落測試結(jié)果：

　　1,500gx1,000個周期/無負(fù)荷無電阻變化

　　1,500gx1,000個周期/1A負(fù)荷無電流切斷

　　3,000gx3個周期/1A負(fù)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(hù)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(yīng)用的系統(tǒng)（工具）側(cè)，用MHP器件在電池組中提供過度放電保護(hù)/短路保護(hù)，以達(dá)到以后可能出臺的鋰電池電動工具應(yīng)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(hù)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(xiàn)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(zhuǎn)子卡?。殡姵亟M提供保護(hù)的最關(guān)鍵參數(shù)。在這種情況下，跳閘時間不應(yīng)長于5秒，恢復(fù)時間（向工具重新供電所需的時間）不應(yīng)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(hù)器的額定電流只有15A。此外，器件的一側(cè)為扁角，適合安裝在電池組的標(biāo)準(zhǔn)18毫米直徑鋰電池單元之間。

　　6 結(jié)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(fù)位電路保護(hù)，為電池組設(shè)計(jì)者和生產(chǎn)商提供了一種優(yōu)化空間，節(jié)約成本，達(dá)到未來電池安全要求的有效方法。

　　MHP器件技術(shù)可通過配置用于各種應(yīng)用，目前正在開發(fā)適用于更高電壓（最高可達(dá)400VDC）和工作電流（60A）的裝置。下一步設(shè)計(jì)考慮包括用于無線電動工具、電動自行車、電動速可達(dá)、輕型電動汽車、備用電源應(yīng)用及非電池應(yīng)用（比如電機(jī)保護(hù)）的鋰電池組電池保護(hù)。