一种大电流放电锂离子电池的保护新方案

　　图10显示了MHP30器件如何通过500多个跳闸周期测试。

图10:DC36V/100A（额定）条件下的周期寿命

　　图11显示了器件电阻的耐振动/冲击能力，器件在1500克的振动/冲击条件下进行了1000个周期的振动/冲击测试。沿触点打开方向对器件应用冲击或振动力后，器件设计始终能保持接触，证明该设计能承受较大的冲击/振动。

　　图12显示了一个条件为“1500克冲击/1000个周期”的测试，器件的电流负荷为1安。该测试的冲击或振动方向与图11一样，即沿触点打开方向。从图12中我们可以看出，器件在1500克冲击/振动条件下没有出现电源被切断的情况。图13显示了一个条件为“3000克冲击/3个周期”的测试，装置电流负荷为1安；冲击/振动方向与图12一样。从图13可以看出，在该测试条件下也没有出现电流被切断的情况。

　　掉落测试结果：

　　1,500gx1,000个周期/无负荷无电阻变化

　　1,500gx1,000个周期/1A负荷无电流切断

　　3,000gx3个周期/1A负荷无电流切断

　　4.4 减少占用空间，节约成本

　　与常用电路保护装置相比，将MHP器件用于无线电动工具电池组可减少占用空间，节约成本（见图14a和14b）。MHP器件可用一个价格较低的N通道FET代替两个价格较高的P通道FET（仅用于充电控制）。另一个节约成本的潜在方法是将IC移动到应用的系统（工具）侧，用MHP器件在电池组中提供过度放电保护/短路保护，以达到以后可能出台的锂电池电动工具应用法规要求。

　　5 MHP器件规格

　　表1列出了MHP30器件的规格。MHP30器件的最大额定值为36VDC/100A，在100A（@25°C）条件下的跳闸时间为5秒。该装置的工作电流为30A，初始电阻不到2mohm，低于常见双金属保护器的初始电阻（通常为3-4mohm）。

表1: MHP30 参考值

　　MHP30在50A条件下的跳闸时间为25秒+/-5秒。该跳闸时间长短刚好，它既可防止电池组因过度放电而出现过热条件，又不会因频繁跳闸给电动工具操作员带来不便。

　　在100A条件下的跳闸时间是在异常条件下（比如电动工具转子卡住）为电池组提供保护的最关键参数。在这种情况下，跳闸时间不应长于5秒，恢复时间（向工具重新供电所需的时间）不应长于30秒——该时间也是既能方便用户，又能防止电池过热的最佳选择。

　　图15显示了MHP器件的形状和大小。该MHP器件的额定工作电流为30A，同等大小的常用双金属保护器的额定电流只有15A。此外，器件的一侧为扁角，适合安装在电池组的标准18毫米直径锂电池单元之间。

　　6 结论

　　外形紧凑，安装方便的MHP30器件利用PPTC器件的低电阻抑制高电流电弧放电，能在超过30VDC的额定条件下提供30A+工作电流。MHP器件能在苛刻条件下提供可复位电路保护，为电池组设计者和生产商提供了一种优化空间，节约成本，达到未来电池安全要求的有效方法。

　　MHP器件技术可通过配置用于各种应用，目前正在开发适用于更高电压（最高可达400VDC）和工作电流（60A）的装置。下一步设计考虑包括用于无线电动工具、电动自行车、电动速可达、轻型电动汽车、备用电源应用及非电池应用（比如电机保护）的锂电池组电池保护。