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NTC熱敏電阻溫度傳感器提供鋰離子電池安全性

來源: 作者: 發布日期:2020-10-16

 NTC熱敏電阻溫度傳感器是鋰離子電池充電和安全性的關鍵組成部分。它們提供了在充電周期內將鋰離子電池保持在非常佳狀態所需的關鍵溫度數據。充電過程中對溫度的精心管理可延長電池壽命,并避免鋰離子電池固有的危害。qtu金屬管浮子流量計_金屬轉子流量計_玻璃管轉子流量計 - 淮安市三暢儀表有限公司

 
鋰離子電池為綠色能源供電
由于重量輕,能量密度高,鋰離子電池僅用于消費類電子產品。鋰離子電池現在正在大功率應用中替代鉛酸電池,例如儲能系統(ESS),光伏太陽能(PV)和電動汽車(PEV)。與以前的電池技術不同,鋰離子電池在部分充電或放電后不會形成“記憶”,并且可以完全放電數百次而不會降低性能。這使得它們特別適合綠色能源應用。
鋰離子電池–太陽能家用儲能
給鋰離子電池充電
該電池大學圖表說明鋰離子電池充電的四個不同的階段。它顯示了整個充電周期中的電流和電壓關系
 
1.預充電   電流保持恒定,同時允許電壓上升到非常大設定點。
 
2.飽和   電壓保持在非常大設置點,隨著時間的流逝,充電電流會減小。
 
3.就緒   當充電電流下降到電池額定輸出電流的3%時,將關閉充電電壓。
 
4.充值充電   僅當電池長時間處于待機狀態時,才需要此階段。
 
電荷平衡雖然不是四個充電階段之一,但對于安全高效地使用多節鋰離子電池來說是必需的。也稱為充電均衡,它可以確保在充電過程中每個電池與其他電池保持同步。
鋰離子電池充電需要電壓和電流限制
極限電壓和電流
充電電流受到限制,并且在預充電階段允許充電電壓上升。非常大充電電流主要由電池的安培小時額定值確定。隨著充電的進行,取決于特定的鋰離子電池化學性質,增加的電壓被限制在每個電池單元4.1V和4.3V之間的預定設定點。
 
較早的鎳基電池要求每節電池限制為4.1V,而鈷,錳和鋁電池類型不能超過每節電池4.2V。非常高容量的鋰離子電池每個電池只能充電至4.3V。
 
在飽和階段,電壓保持在這些預充電非常大設置點。充電電流首先緩慢減小,然后迅速減小。當充電電流降至電池安培小時額定值的3%時,充電終止并準備使用電池。
 
打頂費與trick流充電不同。鋰離子電池在閑置時可以很好地保持充電,內部放電很少,但是可能需要在較長時間后“補足”。不推薦流充電。
 
為確保穩定性,在充電過程中會仔細控制電壓和電流。其中,控制充電電壓對于管理電池溫度非常為重要。
 
 
 
監控電池溫度
電池溫度過低會降低充電速度,而電池溫度過高則會造成危險。保持正確的充電溫度范圍具有增加電池壽命預期的額外好處。
 
鋰離子電池通常在充電所需的2-3個小時內溫度會升高5°C(9°F)。該溫度升高是正常現象,并且是由于在充電周期中發生化學反應而引起的。為避免危險,在充電過程中電池不得超過10°C(18°F)。
 
在充電周期中,電池周圍環境中的環境溫度對電池溫度有很大影響。充電的化學反應產生的熱量起著增加電池初始溫度的作用。充電期間鋰離子電池的非常佳溫度范圍很窄,在10°C至30°C(41°F至86°F)之間。快速充電雖然可以接受,但要求電池溫度不超過45°C(113°F)。在45°C(113°F)以上的溫度下充電會降低電池性能。
鋰離子電池充電需要仔細的溫度控制以避免危險
過熱危險
無論是由于過電流,過電壓,高環境溫度還是這些因素的任意組合所引起的過熱,都可能導致熱失控。這是一種危險情況,可能導致電池起火,甚至發生災難性爆炸。為避免熱失控,不能超過安全電池的非常高溫度。
 
必須小心遵守安全充電的溫度上限。 電池爆炸閾值溫度變化很大,具體取決于特定的鋰離子電池化學性質:
 
130°C至150°C(266°F至302°F)–鈷酸鋰,主要用于消費類電子產品
170°C至180°C(338°F至356°F)–鋰鎳錳鈷氧化物,廣泛用于車輛
250°C(482°FF)–鋰離子錳氧化物,在電池供電的手動工具中很流行
如果要避免潛在的災難,必須在達到這些溫度之前完全關閉電池充電電壓。
 
 
 
鋰離子充電控制器
已經開發出用于安全有效的鋰離子電池充電的解決方案。精確控制充電電流,電壓以及對電池溫度的管理,要求鋰離子電池充電器采用復雜的電子控制電路。這些控制器利用預定的設定點和算法動態調整充電電壓。這樣可以在整個充電周期內將電池溫度保持在既定的安全范圍內。
 
這些模數控制器通常稱為ADC,采用溫度傳感器,物理安裝在鋰離子電池上,可為控制器提供溫度數據。使用此反饋,控制器可以補償電池溫度過高或過低,環境溫度過高的情況,并且在電池達到臨界高溫時將完全停止充電。
 
在大功率應用中,充電控制器需要在鋰離子電池上安裝多個溫度傳感器。至少一個傳感器監視電池的每個單元。NTC熱敏電阻是向ADC提供溫度反饋的首選傳感器。充電控制器根據控制器的類型和電池中電池的數量單獨或共同監視電池的溫度。
 
NTC熱敏電阻傳感器直接與電池主體接觸即可獲得必要的溫度讀數。或者,將溫度傳感器安裝在電池的電氣端子上以獲得電池溫度。
 
 
 
溫度傳感器的選擇
作為鋰離子電池充電的重要組成部分,選擇正確的電池溫度傳感器也至關重要。選擇傳感器時應考慮:
 
精度–關鍵溫度測量所需的嚴格公差
可靠性–隨時間推移保證的規格和穩定的特性
響應速度快–熱時間常數低,可提供及時的控制器反饋
耐用性–優質的零件和精確的制造確保了可靠的使用壽命
 
 
 為鋰離子電池選擇NTC熱敏電阻溫度傳感器可能需要其他注意事項:
 
在整個電池的預期工作溫度范圍內,公差不超過5%,以確保正確的測量
電池的環境和結構決定了傳感器是嵌入式,觸點安裝還是需要外殼
適當的外殼可以提供簡單而牢固的安裝,有效的導熱并防止物理損壞
傳感器外殼和熱敏電阻輸出之間的高壓隔離確保安全性和操作完整性
 
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