鉅大LARGE | 點擊量:1392次 | 2020年12月15日
鋰離子電池防爆系統設計規范
設計規范
由于世界上有數以億計的手機,安全防護的失敗率必須低于1億分之一才安全。因為電路板的故障率一般遠遠高于一億分之一。因此,電池系統的設計,必須有兩條以上的安全線。一個常見的設計錯誤是將充電器(適配器)直接用于充電池組。這使得過充的保護完全在電池組的保護板上。雖然防護板的故障率不高,但是,即使故障率低到百萬分之一,世界上每天都會發生爆炸事故的概率。假如電池系統能供應過充、過放電和過流兩種安全保護,每一種保護的故障率為萬分之一,通過兩種保護,故障率可降低到一億分之一。電池充電系統的一般框圖如下圖所示,包括充電器和電池組。充電器還包括適配器和充電控制器。適配器將ac轉換成dc,充電控制器限制dc的最大電流和電壓。電池組包含一個保護面板和一個電池,以及一個PTC來限制最大電流。
以手機電池系統為例。過充保護系統利用充電器的輸出電壓設置在4.2v左右來實現第一層保護,這樣即使電池上的保護板失效,電池也不會發生過充和危險。第二種保護是保護板上的過充保護功能,一般設置在4.3v。這樣,保護板通常不負責切斷充電電流,只有當充電器電壓異常高時,才要動作。過流保護由保護板和限流器組成,同時也是防止過流和外部短路的兩個屏蔽。因為過放電只會發生在電子產品使用的過程中。因此,一般的設計是電子產品的電路板供應第一保護,而電池組上的保護板供應第二保護。當電子產品檢測到電源電壓低于3.0v時,應自動關機。若產品設計時未考慮此功能,則當電壓降至2.4v時,保護板將關閉放電電路。
簡而言之,電池系統必須設計成能供應兩個電子屏蔽來防止過充、過放電和過電流。防護板為第二防護。拆下防護罩并沖鋒。假如電池爆炸,這是一個糟糕的設計。
雖然以上方法供應了兩種保護,但由于消費者在充電器壞了,經常購買原廠充電器來充電,而充電器廠家,基于成本考慮,經常拆卸充電控制器來降低成本。結果,壞錢驅逐了好錢,市場上有很多壞充電器。這就消除了第一道也是最重要的一道防線,使其免于過度充電。而過充是導致電池爆炸的最重要因素,因此劣質充電器可以說是電池爆炸的罪魁禍首。
當然,并不是所有的電池系統都采用上述方法。在某些情況下,電池組也有充電控制器設計。例如,許多筆記本電腦的電池棒上都有一個充電控制器。這是因為筆記本電腦通常內置了充電控制器,消費者只能使用一個適配器。因此,筆記本電腦的外部電池組必須有一個充電控制器,以確保使用適配器充電時外部電池組是安全的。此外,汽車點煙器使用的充電產品,有時也會在充電控制器中制成電池組。
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