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详解动力锂离子电池组保护研究现状

来源:锂离子电池   2020-10-21    点击量:
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锂离子【基本信息中文名称:锂离子英文名称:LITHIUM ION CHROMATOGRAPHY STANDARD别名:皮萨草更多名称:Pisa grassCAS号:17341-24-1分子式:Li分子量:6.9405系统编号CAS号:17341-24-1...】电池的安全性归根结底取决于锂离子电池【锂离子电池:是一种二次电池(充电电池),它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。】材料的热稳定性【热稳定性,英文表述为 thermal stability。】,单体电池的不一致性使得动力锂离子电池并、串联成组使用时,其热稳定性问题尤为突出。由于锂离子电池材料特性决定了其对过热更为敏感,使得对锂离子电池使用的保护电路研究尤为重要。

针对动力锂离子电池组使用的保护问题,目前在电池产品设计和应用控制方面采取了一些措施。根据对电池耐过充性能的分析,发现电池正极材料耐过充性能越强相应电池耐过充性能就会越强,因此,为了提高锂离子电池的耐过充性能,一方面,在电池产品设计过程中使用PTC[B8]、Vent/CID等安全装置、采用耐过充的正极材料B9.40]、采用热封闭隔离膜、采用具有PTC效应的电极[4]、采用电压敏感隔离膜

[42]或者添加过充添加剂[434]。令一方面,为了防止锂离子电池过度充放电,保证电池的使用安全性,在实际应用中,单只电池及电池组均加载保护电路,并使用专用充电管理系统。各大半导体公司也纷纷推出了锂离子电池保护集成管理芯片,如TI公司【德州仪器 (Texas Instruments),简称TI,是全球领先的半导体公司,为现实世界的信号处理提供创新的数字信号处理(DSP)及模拟器件技术。】的bq77910、凹凸科技【凹凸科技(O2Micro)是美国凹凸电子在华子公司的正式注册名称,包括凹凸科技(武汉)有限公司、凹凸科技(北京)有限公司、凹凸科技(深圳)有限公司、凹凸科技(成都)有限公司、凹凸科技(中国)有限公司五大分支。】的OZ890等。该方法直接、有效,但并非万无一失。尤其是关于高压电动汽车使用场合,例如比亚迪公司即将推出的名为秦的第二代双模电动汽车,电压等级已高达500V,电池数目多大几百只,而任一节单体电池的管理失控都有可能带来严重的安全问题。

另外,单体电池管理电路的能耗问题也逐渐成为电池保护要考虑的问题。针对单体电池管理电路存在的能耗问题,在单体电池管理电路中对单体电池电压、温度等参数检测上进行了低功耗设计。然而,当电池组带载过重输出大电流,或是电池放置太久漏电使电池电压很低(低于2.65V)时,此时并联在电池两端的单体电池管理电路仍将消耗电池电能,尤其是关于长期搁置不使用的电动汽车而言,此时并联在电池两端的单体电池管理电路将对电池组过度放电,直至将内部的单体电池放电至损坏状态。目前国内外单体电池管理电路在单体电池过度放电时的自动掉电设计研究甚少,大多数电池管理方法是在电池组处于欠压时,通过继电器自动掉电。然而该方法存在的缺点是可靠性不高、能耗大。为此,需设计一种自动切除掉电电路,该电路可做到当检测到单体电池处于欠压时,将单体电池管理电路从单体电池两端切除。

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