使用NTC热敏电阻解决锂电池易过热过流的问题
便携式电子产品增长迅速,从手机和MP3播放器到PDA、个人DVD播放器以及较为传统的笔记本电脑,人们开始重新审视消费和专业产品设计的诸多方面。
这种变化在电池技术方面最为明显。用户希望电池能够满足日益复杂的应用需求,因此需要更大的电流、更长的工作时间。同时,对体积小、重量轻产品的需求也十分强劲,电池在任何设备的体积和重量中都占有相当大的比例,因此,制造商非常注意减少其体积和重量。还有一点,就是对快速充电的要求,即减少用户等待充电的时间,最大程度地发挥移动的优点。
锂电池拥有更高的功率密度、更轻的重量和更快的充电速度。因此更受电池制造商的青睐。电池发生故障会导致严重的后果,不仅仅使设备本身无法正常使用,很有可能会引发爆炸火灾等灾难。为电池充电(尤其是高能锂离子电池)设计有效的控制策略,需要有良好的设计以及合适的元件规格。通常可采用某种温度监测方法来提供保护,能够随时跟进温度的变化而迅速反应,硕凯提供热敏电阻NTC就是其中一种简洁有效的解决方案,多规格的热敏电阻NTC能够满足工程师们不同电气和结构设计的要求。
选用热敏电阻NTC时除了考虑器件的合理性价比之外,另外需要重点关注的电气特性是它的阻值。热敏电阻,顾名思义是一种阻值随温度而变化的保护器件,工程师们在选用热敏电阻型号时需要考虑该产品工作温度是否达到了热敏电阻温度极限,只有选对了热敏电阻型号,电路保护才会事半功倍。
电池技术仍将不断发展。但即使是体积更小、寿命更长的新兴锂聚合物技术,也仍需要在控制回路和保护电路中监测温度。因此,成本低、精度高、体积小并且坚固耐用的NTC 类器件即使不被推崇,也仍是此类应用中至关重要的元件。
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采用NTC热敏电阻,采集锂动力电池模组内温度,应考虑哪些因素?
在采用NTC热敏电阻采集锂动力电池模组内的温度时,在选择NTC热敏电阻时应考虑的因素有:
1)NTC热敏电阻外壳应光洁、色泽均匀、无裂缝、无变形、无严重划伤,每批产品(含引出线)的颜色应一致,无任何腐蚀。在每只NTC热敏电阻的外壳表面应有永久性型号、序号。
2)温度范围。根据应用的工作温度范围选择材质不同的NTC热敏电阻,NTC热敏电阻一般由感温头(金属外壳或塑胶外壳)、线材、端子、连接器、环氧树脂或其他填充材料等组成,在选择时要根据不同的工作环境温度来选择不同材质的NTC热敏电阻。
3)精度(整个测量误差±2℃以内)。NTC热敏电阻在整个温度检测范围内线性度好,NTC热敏电阻的特性符合整个参数范围。并要考虑NTC热敏电阻阻值精度对温度检测精度的影响;NTC热敏电阻B常数精度对温度检测精度的影响;NTC热敏电阻热扩散常数C对温度检测精度的影响。
精度NTC热敏电阻一个重要的性能指标,它是关系到整个测量系统测量精度的一个重要环节。NTC热敏电阻的精度越高,其价格越昂贵,因此,NTC热敏电阻的精度只要满足整个测量系统的精度要求就可以。决定NTC热敏电阻精度的因素有:
①NTC热敏电阻本身的误差。NTC热敏电阻的阻值误差、B值误差越小,测量精度越高。
②NTC热敏电阻的感温头与测温对象的接触方式。直接接触的比间接接触的测量精度要高,另外NTC热敏电阻的R-T曲线是非线性的,它不可能保证在很宽的工作温度范围内的精度都是一样的。因此,要想得到较高的测量精度,选定工作场合的中心工作温度点(一般中心工作温度点精度最高,根据R-T曲线的离散性,离中心工作温点越远的温度点,精度误差会逐渐加大)。
4)在测量过程中NTC热敏电阻的响应速度快,达到最接近温度时间要尽量短,不能超过10秒,否则在实用性上达不到效率的要求。不同的应用场合要求NTC热敏电阻的响应速度快慢不一,而不同的材料有不同的导热系数。影响NTC热敏电阻响应速度的因素有:
①NTC热敏电阻芯片的热时间常数。热时间常数小的,响应速度快。
②NTC热敏电阻感温头外壳材质的导热系数,导热系数高的材料热传导性能优良。
③NTC热敏电阻感温头尺寸的大小,感温头尺寸小的,热传导时间会相应短,反应速度会快一点。
④NTC热敏电阻感温头内部填充的导热胶,感温头内填充了导热系数高的导热硅脂的会比没填充\填充了导热系数低的导热硅脂反应速度快。
5)自加热在一定范围内,电阻的选值需要考虑本身的发热,以免本身引起发热。否则NTC热敏电阻自身的发热将影响温度测量,并应具有高的可靠性(冷热冲击性能优越),热时间常数要小(响应速度快)。
6)稳定性,NTC热敏电阻使用一段时间后,其性能保持不变化的能力称为稳定性。影响NTC热敏电阻长期稳定性的因素除NTC热敏电阻芯片的稳定性,可靠性,传感器本身和结构,还有NTC热敏电阻的使用环境。要使NTC热敏电阻具有良好的稳定性,NTC热敏电阻必须要有较强的环境适应能力。NTC热敏电阻稳定性选择要素有:
①选用高可靠的NTC热敏电阻。
②选用结构合理NTC热敏电阻,并要有较强的机械强度。
③针对不同的使用环境,选用不同的填充材质的合理的。
7)寿命:不低于6年,其中含储存期限2年。
8)NTC温度传感器在-55℃~70℃环境中冲击三次,应无机械损伤和任何松脱现象
9)绝缘电阻:大于10MΩ/500V。
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