新的電路保護方法將“智能激活”用于高倍率放電鋰離子電池應用

　　電池保護新方法

　　由于鋰離子(Li-ion)電池技術的發展，更小、更輕和更大功率的鋰離子電池現在可以取代先前用于高倍率放電電池應用的鎳鎘(Nickel Cadmium)或鉛酸(Lead Acid)電池。這種發展趨勢導致更多的大功率應用轉向鋰離子電池技術。從而引發了對更穩健的電路保護解決方案的需求，以期幫助確保終端產品中的電池安全性。

　　當前，很少有電路保護解決方案用于高倍率放電鋰離子電池應用，比如電動工具、電動自行車(E-bike)、輕型電動汽車(Light Electric Vehicle，LEV)和備用電源應用。此外，傳統電路保護技術往往是比較大型、復雜或昂貴的。

　　通過提供具有成本效益的節省空間的電路保護器件，金屬混合PPTC(MHP)技術能夠迎合鋰離子電池組市場的設計趨勢。通過并聯連接雙金屬片保護器與聚合物正溫度系數(Polymeric Positive Temperature Coefficient，PPTC)器件，MHP器件提供了可重置的過流保護功能，同時在較大電流下，還可利用PPTC器件的低電阻來幫助防止雙金屬片保護器中產生電弧。

　　核心設計概念

　　在MHP器件正常工作期間，由于具有低接觸電阻，電流通過雙金屬片觸點，在異常情況下，比如電動工具轉子卡住時，電路中會產生很高的電流，導致雙金屬片觸點打開，其接觸電阻增加。此時電流將通過電阻較低的PPTC器件流過，幫助抑制觸點之間電弧的產生，同時又加熱雙金屬片，使其保持在打開狀態和鎖定位置。　　

 

　　如圖1所示，MHP器件的激活步驟包括：

　　(1)在正常狀態下，由于雙金屬片接觸電阻很小，大部分電流通過雙金屬片流過。

　　(2)當觸點打開時，接觸電阻快速增加。如果接觸電阻比PPTC器件的電阻高，大部分電流就會通過PPTC器件流過，因而沒有電流或很少有電流流經觸點，因此抑制了觸點之間電弧的產生。當電流分流至PPTC器件時，它的電阻快速增加到比接觸電阻高出許多的水平，PPTC器件的溫度升高。

　　(3)觸點打開之后，PPTC器件開始對雙金屬片加熱，并使其保持打開狀態，直到過流事件結束或電源關閉。

　　(4)PPTC器件的電阻要遠遠低于陶瓷PTC器件，這意味著即使觸點只打開一小部分，接觸電阻只是略有上升，電流也會被分流至PPTC器件，從而幫助防止觸點產生電弧。通常，在室溫下陶瓷PTC器件和聚合物PTC器件之間的電阻差異在百倍(×10²)范圍內，因而當電阻較高的陶瓷PTC器件與雙金屬片并聯組合時，在抑制較大電流的電弧放電方面不如聚合物MHP器件有效。