重要提示 : 为锂电池组选择三端保险丝

三端保险丝的作用在于保护锂离子(Li-ion)电池组,使其免于潜在的损坏以及危险的过电流和过充电情形。此产品为安全元器件,可以保护组件、设备和人员,以避免火灾和触电等危险。

过电流保护可以通过使用电流保险丝或三端保险丝来实现。电流保险丝用于防止过电流。另一方面,电池管理系统(BMS)中使用三端保险丝作为二次保护元件。如果在使用设备时发生过电流,三端保险丝会断开以切断电路。在过充电情况下,二次保护IC会激活MOS管(场效应管,或简称FET),进而触发加热器动作以熔断保险丝合金部分。

1. 设置您的优先级。

对于电子设备、可充电式电动工具、以及电动车等来说,安全是重中之重。为此,对高度可靠的三端保险丝的需求日益提升。这些组件的作用在于保护锂离子电池,使其免于潜在的损坏以及危险的过电流和过充电情形。同时,就可加工性而言,表面贴装设计亦不可或缺。

2. 了解您的应用。

应用不同,所需的保护程度亦不相同。特别是锂电池,需要特殊保护。通过控制电路,使它们的电压、电流和温度保持在工作范围之内。例如,在可充电电动/园艺工具行业中,电池组会涉及到高电流,这必须加以考虑。

锂离子电池组通常由电池单元和电池管理系统(BMS)组成。先进的电池管理系统(BMS)包括一次和二次保护电路以及一个保护电池的保险丝。

一次保护IC测量电池的电压以及流入和流出电池的电流。如果这些指标中的任何一个超出规定范围,一次保护IC会向FET发送信号以关闭电路。如果一次保护IC失效,二次保护设备(例如三端保险丝)会收到来自二次电池保护IC的过充电信号,将保险丝合金熔断,切断电路。或者在发生过电流情形时断开电路。

三端保险丝的设计和功能是为了保护锂离子电池,使其免于潜在的损坏以及危险的过电流和过充电情形。如果在使用设备时发生过电流,保险丝会断开以切断电路。一旦出现过充电情形,FET会激活,进而启动保险丝内置加热器,熔断金属合金,断开电路。

3. 过电流保护。

三端保险丝
三端保险丝(例如SCHOTT SEFUSE®三端保险丝)内置一个保险丝元件(金属合金),一旦出现过电流情形,该元件会断开以切断电路。

无论任何电气系统,最基本的要求都是为产品和设备提供适当的过电流保护。过电流保护设备的作用是保护电路,当电流会导致产品温度过高或者存在危险时,断开设备。

如果在使用设备时发生过电流,保险丝会断开以切断电路。过电流有两种类型:过载和短路,过载是指电流超出电路的设计容量。

 

4. 考虑过充电问题。

三端保险丝
一旦出现过充电情形,FET会激活,进而启动保险丝内置加热器,熔断金属合金并断开电路。

过充电会严重缩短电池使用寿命,并且存在潜在危险。它会导致过热,并可能由于电解液泄漏而导致爆炸。因此,电池制造商需要通过合适的安全系统来防止出现此类情形。

保险丝设备中的过充电保护会在必要时断开电源,以防止电池过充电。一旦发生过充电,二次保护IC会检测受影响的电池单元的电压升高情况,并激活外部FET。FET开启热元件,随后触发保险丝动作并切断电路。

5. 了解安全标准。

锂离子电池需要满足许多安全标准,电路设计师必须对此予以考虑。例如,锂离子电池的IEC标准要求在失效一个保护设备的情况下进行外部短路测试(单一故障条件)。此外,可充电电动工具的IEC标准有如下要求:在异常条件下的锂离子电池充电测试期间,如果电池单元的电压不符合要求的规格,则应永久禁用充电系统。在这两种情况下,增加一个二次保护设备可以满足这些要求,而三端保险丝是满足这些要求的理想选择。

6. 随时了解电池单元的最新进展。

研究人员会持续研发锂离子的电池技术,以期研制出安全且能量密度更高的电池单元。最近的研发成果使得最新的锂离子电池有了显著改进,可以使用更高的充电电流,而且不会导致内部温度升高。不过,依旧存在过充电风险,因此仍需要二次保护设备(例如三端保险丝)。

March 1st, 2021

联系

肖特(日本)株式会社
TF部门
植田 友成 / Tomonari Ueda

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