详细介绍罗姆的锂离子电池监控LSI"ML5245"

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特斯拉(Tesla)汽车与其他大多数电动车、电动自行车、电动滑板车、电动堆高机,以及电动工具一样,都使用锂离子电池作为储能介质。通常,它们使用由数个电池和电池管理系统所组成的电池组,电池管理系统可确保电池保持在指定的工作参数范围内工作。为了达成此一目的,要能够非常精确地测量充电电流和放电电流、电池电压和温度。至于也被称为是“用火焰通风(venting with flame)”的热失控(thermal runaway),温度是决定性因素。
 
  锂离子电池的工作温度范围很窄,在+15~+45℃之间。电池单元的功能安全、使用寿命和循环稳定性,以及电池和整个电动车或电动工具系统的功能安全,在很大程度上取决于是否能把电池单元维持在参数范围内。如果温度超过临界水平,便会发生热失控。
 
何谓热失控?
 
  锂离子电池的热失控会引发停不下来的连锁反应,温度在几毫秒内迅速上升,电池中储存的能量突然被释放,因而产生大约400℃的高温,使得电池变成气体,从而造成几乎不能以常规方式扑灭的火灾。热失控的风险从温度在60℃时开始,而在100℃时变得非常关键,电池实际会在何时着火,则要视具体的情况而定。
 
  锂离子电池的热失控如何产生?导致锂离子电池发生热失控的几项因素如下:
 
  • 内部短路:由于事故或类似的机械冲击,例如如果工具从很高的地方跌落下来,导致电池变形,材料会渗入电池并引发内部短路。
  • 外部短路:电池单元变形,引起外部短路。
  • 电池过度充电超过数据表中所规定的最大电压,例如为了增加电动车的续航里程而过度充电。视过度充电的程度,电池可能会永久损坏,或使电池的使用寿命缩短。
  • 电池充电或放电时的电流过大,例如快速充电时。
 
如何降低风险?
 
  为了把热失控的风险降至最低,必须确保电池的机械和热稳定性。这项要求可藉由对电池单元和电池组的适当监控机制来达成。
 
电池单元
 
  电池单元的监控至关重要。由于骨牌效应,如果一个电池单元发生热失控,随后就会扩及到其他电池单元、整个电池,乃至于整台电动车或整个电动工具。圆柱形18650锂离子电池具有出色的机械和热力学性能:
  • 它们的金属外壳使其坚固耐用,并且可用作散热器。
  • 缠绕结构可将阳极和阴极分开多次,从而提高安全性。
由于热失控会在极短的时间内被触发,而后无法停止,因此,除了全面的热力学技术外,快速和精确的测量对于锂离子电池结构也是非常关键。罗姆半导体提供的传感器产品,在理想情况下,在每个电池单元上会有三个温度传感器,建议每个电池单元至少使用一个传感器,每个电池组至少使用一个或两个传感器。
 
 
锂离子电池监控LSI"ML5245"
 
全球知名半导体制造商ROHM集团旗下蓝碧石半导体开发出支持13节串联电池的锂离子电池监控LSI"ML5245",非常适用于市场日益扩大的电动自行车、电动平衡车及电动购物车等LEV的锂离子电池组。
 
ML5245是支持多达13节串联电池、无需微控制器控制的独立型电池监控LSI。由于无需专业且耗时耗力的微控制器程序开发,从而使电池组的开发更容易,有助于缩短客户的产品开发周期。另外,在电池监控LSI的基本功能基础上,还增加温度检测功能、充放电用FET (NMOS-FET) 的过热防止功能、放电用FET的强制OFF功能、电池电压读取功能四大功能,不仅具备电池监控功能,更加入外围电路的功能,进一步提高了系统的可靠性以及电池组的安全性。不仅如此,影响长期存放时电量消耗的关断时消耗电流仅为0.1μA。
 
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产品特点
 
1. 采用独立型设计,使锂离子电池组的开发更容易
2. 搭载多种功能,使锂离子电池组的安全性更高
3. 关断时的消耗电流低
 
 
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