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锂电池定制的设计规范

来源:www.myxboxone.com 发布时间:2017年06月02日
 

锂电池定制的设计规范

由于全球手机有数亿只,要达到安全,安全防护的失败率必须低于一亿分之一。由于,电路板的故障率一般都远高于一亿分之一。因此,锂电池定制系统设计时,必须有两道以上的安全防线。常见的错误设计是用充电器(adaptor)直接去充电池组。这样将过充的防护重任,完全交给电池组上的保护板。虽然保护板的故障率不高,但是,即使故障率低到百万分之一,机率上全球还是天天都会有爆炸事故发生。

锂电池定制的系统如能对过充、过放、过电流都分别提供两道安全防护,每道防护的失败率如果是万分之一,两道防护就可以将失败率降到一亿分之一。常见的电池充电系统方块图如下,包含充电器及电池组两大部分。充电器又包含适配器(Adaptor)及充电控制器两部分。适配器将交流电转为直流电,充电控制器则限制直流电的最大电流及最高电压。电池组包含保护板及电池芯两大部分,以及一个PTC来限定最大电流。

五、文字方块: 适配器交流变直流文字方块: 充电控制器限流限压文字方块: 充电器文字方块: 保护板过充、过放过流等防护文字方块: 电池组文字方块: 限流片文字方块: 电池芯以手机电池系统为例,过充防护系利用充电器输出电压设定在4。2V左右,来达到第一层防护,这样就算电池组上的保护板失效,电池也不会被过充而发生危险。第二道防护是保护板上的过充防护功能,一般设定为4.3V。这样,保护板平常不必负责切断充电电流,只有当充电器电压异常偏高时,才需要动作。过电流防护则是由保护板及限流片来负责,这也是两道防护,防止过电流及外部短路。由于过放电只会发生在电子产品被使用的过程。因此,一般设计是由该电子产品的线路板来提供第一到防护,电池组上的保护板则提供第二道防护。当电子产品侦测到供电电压低于3.0V时,应该自动关机。如果该产品设计时未设计这项功能,则保护板会在电压低到2.4V时,关闭放电回路。

总之,电池系统设计时,必须对过充、过放、与过电流分别提供两道电子防护。其中保护板是第二道防护。把保护板拿掉后充电,如果电池会爆炸就代表设计不良。

上述方法虽然提供了两道防护,但是由于消费者在充电器坏掉后,常会买非原厂充电器来充电,而充电器业者,基于成本考虑,常将充电控制器拿掉,来降低成本。结果,劣币驱逐良币,市面上出现了许多劣质充电器。这使得过充防护失去了第一道也是最重要的一道防线。而过充又是造成电池爆炸的最重要因素,因此,劣质充电器可以称得上是电池爆炸事件的元凶。

当然,并非所有的电池系统都采用如上图的方案。在有些情况下,电池组内也会有充电控制器的设计。例如:许多笔记型计算机的外加电池棒,就有充电控制器。这是因为笔记型计算机一般都将充电控制器做在计算机内,只给消费者一个适配器。因此,笔记型计算机的外加电池组,就必须有一个充电控制器,才能确保外加电池组在使用适配器充电时的安全。另外,使用汽车点烟器充电的产品,有时也会将充电控制器做在电池组内。

最后的防线

如果电子的防护措施都失败了,最后的一道防线,就要由电芯来提供了。电芯的安全层级,可依据电芯能否通过外部短路和过充来大略区分等级。由于,电池爆炸前,如果内部有锂原子堆积在材料表面,爆炸威力会更大。而且,过充的防护常因消费者使用劣质充电器而只剩一道防线,因此,电芯抗过充能力比抗外部短路的能力更重要。

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