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電動車鋰電池中使用 Thermistor熱敏電阻溫度傳感器的作用

01/29 07:47
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在充電電池中使用熱敏電阻溫度傳感器,是為確保電池保持最佳性能和安全、為穩(wěn)定監(jiān)控充電電池組的溫度、是為安 全保駕護航!

熱敏電阻器(Thermistor)是一種電阻值對溫度極為靈敏的半導體元件,溫度系數(shù)可分為正溫度系數(shù)熱敏電阻PTC和負溫度系數(shù)熱敏電阻NTC。

NTC熱敏電阻用于溫度測量,溫度控制,溫度補償?shù)?,稱為溫度傳感器。

PTC熱敏電阻用于溫度的測量與控制,還可用作加熱元件,同時起到“開關(guān)”的作用,兼有靈敏元件,加熱器和開關(guān)三種功能,稱為“熱敏開關(guān)”。

NTC熱敏電阻指負溫度系數(shù),是指著溫度的升高,其阻值明顯減小,又簡稱為NTC。利用該特性,NTC元件在小家電中常用于軟啟動和自動檢測及控制電路等。

PTC熱敏電阻指正溫度系數(shù),是指著溫度的升高,其阻值明顯增大,又簡稱為PTC。利用該特性,正溫度系數(shù)熱敏電阻多用于自動控制電路。

鋰離子電池對“過充電”十分敏感。當充電至電池兩端電壓過高時,會增加電池漏液、冒煙、燃燒、爆裂的危險,并且這類危險往往劇烈。過充電可能由充電失控、電極錯誤或使用不正確的充電器造成。

保護電路的任務(wù)

這是針對電池可能出現(xiàn)的各種故障,對電池充放電狀態(tài)的參數(shù)進行監(jiān)控,以保證電池壽命和效能,使電池以及外部設(shè)備免受損壞。

電池中NTC熱敏電阻功能主要如下:

1、可以保證電池的設(shè)計循環(huán)壽命

2、電池可以更加經(jīng)濟有效的充電。

3、熱敏電阻進行精確的溫度測量是顯示電池剩余時間的重要輔助元件。

△ 應(yīng)用 NTC 熱敏電阻器的溫度檢測的二次電池和充電器的電路實例

電池通常采用由電池保護專用集成 IC 和金屬氧化物場效應(yīng)管組成的一次保護電路。保護IC 通過監(jiān)測電池兩端電壓以及放電電流來控制FET 的導通或關(guān)斷,防止過充電、短路、過放電等故障。

早期的電池采用保險絲或雙金屬片等作為在過流、短路、超溫時的二次保護裝置。但由于電池過流等故障往往是暫時性的,并不意味著電池的永久性損壞,保險絲不可恢復的缺點使電池制造商的質(zhì)量保證成本增加;而雙金屬片雖然可以自恢復,但是會不停地動作/恢復,會導致觸點早期疲勞磨損進而粘連從而失去保護作用,另外雙金屬片對于便攜式設(shè)備對電池體積和重量方面的苛刻要求而言,體積和重量都較大。

針對以上問題,有以下的解決方案:

過充電保護:

按照GB/T18287-2000 對鋰離子電池過充電保護的要求,以兩種情況進行過充電測試:

①電池沒有保護電路;

②僅僅安裝電池保護專用PTC 保護。

期間監(jiān)測電池電壓和表面溫度,能夠觀察到不帶PTC 保護的電池在過充電時表面溫度最高可達到接近120℃,最終會漏液或起火、爆炸;而裝有PTC(硅熱敏線性電阻)的電池其表面溫度不會超過80°C

短路保護

電池在外部短路時,電流可達15A 以上,一般情況下,功率場效應(yīng)管的極限工作參數(shù)會被輕易超過;另外,短路時保護IC的工作狀態(tài)不可能保持穩(wěn)定。以上問題都導致電池短路保護功能不夠完善。

PTC 可以在MOS 管被擊穿之前提供保護,確保電池的循環(huán)壽命,降低制造商的質(zhì)量保證成本。

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