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锂电池可复位电路保护设计新理念

2021-03-09 ryder

高倍率放电锂电池使用市场的快速上升创造了对高性价比电路保护器件的需求,这些器件在30V直流电压用途下可以供应30A+的保持电流。为满足这种需求,一种将双金属保护器和ppTC(聚合物正温度系数)器件并行连接的混合型器件已被研发出来。由此出现的MHp(metalhybridppTC,金属混合ppTC)器件可供应一种可复位过流保护功能,同时还可利用ppTC器件的低阻抗特性来戒备双金属保护器在更高电流下出现电弧放电。


图1显示的是30A额定保持电流MHp器件的形状和尺寸,这与典型的额定电流仅为15A的双金属保护器的尺寸是相同的。此外,该器件其中的一面采用平角设计,这样它可很紧凑地安装在电池包各个标准18毫米直径的锂电池之间。


图1MHp器件的形状和尺寸


使用


MHp电路保护器件为电池包设计师和制造商们供应了一种可以优化空间、降低成本和加强安全性的办法,该器件技术可针对各种不同的使用进行配置。具备更高电压和保持电流的器件现正在开发之中,将来的设计考虑因素包括用于无绳电动工具,电动自行车、电动摩托车、轻型电动车(LEVs)、备用电源使用中的锂电池包中的电池保护,以及诸如电动机保护等非电池使用。


设计理念


探测数据显示一个典型双金属保护器和聚合物pTC集成在一起时,比如polySwitchRXEF050器件,要怎么样能够为陶瓷pTC和双金属保护器组合供应类似的闭锁优点,同时在更高的电流下供应额外的消弧功能。


由于双金属触点的低接触阻抗,在正常操作下电流会流经双金属触点。当出现诸如电动工具转子锁定这样的异常事件时,电路中就会出现更高的电流,使双金属触点打开,其接触电阻也随之升高。此时,电流就会分流到具备更低阻抗的ppTC器件上,同时也加热双金属,使其打开并保持在锁定的状态,从而有助于戒备各触点之间电弧的出现。请参考图2。


图2常用的双通/双断接触设计


更小接触面积和更低阻抗


如图3所示,为了缩减器件尺寸,MHp器件采用一种被称为双通(double-make)或双断(double-break)的设计作为接触方式,。与典型的双金属保护器相比,该技术可供应如下几个优势:由于电流流通路径非常短,所以该器件具有非常低的阻抗;惟有在接触点才能出现热量,可以使用热控制从而取得精确热激活;它促使了小型保护器件的使用。

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