锂电池二次保护技术详解

网友投稿 550 2023-12-23


充放电保护电路关键元件——?Mosfet也有一定比率的短路失效,如果锂电池产量并不大,那么这个效果就不会体现出来但是锂电池的需求量非常大,仅2017年上半年全球小型锂电池出货量就达100亿颗那么在这么巨大的出货量面前,即使 1ppm的概率风险,那也是平均有1000次/年的危险事件可能发生。

锂电池二次保护技术详解

所以在主保护电路之外,再加一个二次保护,进一步降低风险  主流方案:  在二次保护的方案中,目前 常用的保护方案有以下几种,  普通保险丝的.  PTC等温度形保险丝等多种元件  三端保险丝(SCP)  双IC方案  高度集成四合一方案  一般二次保护都是选这五种方案,  方案介绍  用了PTC就不用三端保险丝(SCP),用了三端保险丝(SCP)就不用PTC,保护器件是相互竞争关系,就好像不同的等位基因争夺染色体上同一个位置一样。

但是由于各种保护元件并非是全面胜出,所以形成了多种元件并存的局面,满足各种不同的应用需求  但是随着智能手机快速普及,出现了快速充电的需求,手机的充电电流越来越大,目前已经有多个标准如OPPO Vooc标准,高通的QC4.0标准,MTK的P 3.0的标准横出于世。

在快速充电的情况下,在前30分钟内的电流会很大,最高会达到6A左右  在手机快速充电前30分钟的大电流冲击下,伴随着发热和温升,将改变锂电池的二次保护元件的竞争局面,面临的是充电电流越来越快,单纯的过电流保护以及PTC已经不能满足快充的保护需求,取而代之的将是合作模式:一次保护MOS+二次保护SCP(俗称SCP方案),以及 一次保护MOS+二次MOS(俗称双mos方案)。

  MOS+PTC可以互补温度保护和过流保护PTC具有温度保护功能,但是由于温度折减比率比较高,所以选择规格比较大,相对过电流保护能力就弱了一些,而且PTC动作速度较慢,且整个Pack阻抗比较高  MOS+保险丝(fuse)不能满足过压需求,但是温度折减比率也非常低,所以可以选择比较小的电流规格,相对过流保护能力强,无过压功能。

  MOS+二次MOS(俗称双mos方案)可满足过压需求,但是Mos的阻抗会随着温度的升高而发生偏大,Mosfet也有一定比率的短路失效,设计起来相对来说比较麻烦一下,而且Mos可重复的使用,站在安全角度来说有一定风险。

  MOS+二次保护SCP(俗称SCP方案)可满足过压以及过流的保护需求,而且但是温度折减比率也非常低,阻抗比较小,损耗的功率也比较小,设计起来也比较简单,而且动作速度快得多,相对保护机制比较安全  认证实现  上述的二次保护方案在市场上都有应用,各种应用都有自身的特性,然而在在认证方面,仅靠单一元件比较难通过UL2054的全部测试,因为每个元件都有一些优点和不足。

  第一,常用的PTC因为充电电流很大,为了保证在快速充电而温升很高的情况下不动作,选择的规格必然会到1206 6A/7A选择如此大的规格,锂电池在通过UL2054的LPS测试时就会碰到困难,因为很难在60秒内将电流限制在8A以下。

  第二,常用的保险丝 (fuse)优点是对于温度不敏感,可以选择5A规格,≤5A规格保险丝极有利于锂电池通过UL2054 的LPS测试;但是因为本身对于温度不敏感,不具备过温过压保护功能,所以比较难通过UL2054的6V/1C和6v2C的滥充测试项目。

  后面两种方案相对UL来说认证比较好过,功能也比较齐全,而且在保护机制上来说安全性也比较好,唯一缺陷是成本相对来说会比较高,性能方面对锂电池的安全性又加了一重保险,进一步大幅降低风险系数免责声明:本文来源:[中国传动网]的所有文字、图片、音视和视频文件,版权均为中国传动网(www.chuandong.com)独家所有。

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