鋰電池系統(tǒng)技術(shù)瓶頸及安全性保障分析

　　鋰電池系統(tǒng)存在哪些技術(shù)瓶頸?

　　對于鋰離子電池技術(shù)方面，還有很多地方需要進一步完善，查勇談到主要有三點：

　　其一，充放電狀態(tài)。當(dāng)充放電狀態(tài)在一定范圍內(nèi)時電池才能安全可靠地運行，高放電和過充電會降低鋰離子電池的效率和壽命，理想的荷電狀態(tài)為最大充電量的20%至90%左右;

　　其二，安全電池工作電壓。保持電池電壓在最低2 V和最高4.2 V之間，過高的電池電壓會導(dǎo)致過多的電流流動，在最壞的情況下，短路會破壞電池;

　　其三，熱管理。溫度控制尤為重要，因為過高的溫度可能會在負極過程中導(dǎo)致一種聯(lián)鎖反應(yīng)，從而導(dǎo)致因可能的電極短路以及可燃氣體從有機溶劑(電解液)中除氣而發(fā)生危險情況。

　　要使電池工作在可靠和安全的狀態(tài)，就必須管理電池的充、放電狀態(tài)，及監(jiān)管電池的安全工作電壓，目前大多采用的是主動均衡和被動均衡技術(shù)。查勇補充到，對于保護器件保險絲而言，小體積，高電壓仍是一個技術(shù)難點。

　　安全性方面該如何把控?

　　鋰離子電池需要通過電池管理系統(tǒng)進行仔細監(jiān)測和調(diào)節(jié)，對電池管理系統(tǒng)本身進行保護是保證這一重要的系統(tǒng)在所有情況下(組裝、保養(yǎng)、正常操作)安全可靠。

　　在短路情況下，會在電力線上引起強大的電流。查勇表示，針對這樣的情況，推薦使用具有較高分?jǐn)嗄芰Φ谋ｋU絲的合適的熔斷技術(shù)，如力特公司的0HEV系列。電池管理系統(tǒng)通常通過高阻抗感應(yīng)線連接，因此短路電流會顯著降低，允許使用電子保險絲，電當(dāng)然壓高低要求取決于電池結(jié)構(gòu)。

　　針對電池保護，力特保險絲和TVS二極管保護具有很大的優(yōu)勢：

　　1) 作為全球保護器件的領(lǐng)導(dǎo)者，力特提供全系列的保護器件，包括Fuse、PPTC TVS Diode、TVS Diode Array，同時提供不同的保護方案;

　　2) 所有器件滿足AEC-Q101和AEC-Q200汽車認證;

　　3) LAB 能針對客戶提供多樣的測試需求。

　　查勇指出，隨著越來越多的汽車應(yīng)用(如電池傳感器線路保護)依賴電子保險絲，在目前汽車中使用的電子保險絲沒有定義官方標(biāo)準(zhǔn)的情況下，力特根據(jù) AEC-Q200 準(zhǔn)則制定了一項測試計劃，對保險絲在汽車應(yīng)用的適用性和可靠性進行測試，這項測試計劃包含18項測試。

　　例如1000小時高溫高濕測試、1000循環(huán)溫度沖擊測試、特殊機械沖擊及振動測試等，所用的樣本量也有更加嚴(yán)格的要求。“只是一次測試做到了還不夠，如何保證每批貨都通過這個測試?整個質(zhì)量控制體系才能保證高品質(zhì)的一致性和持續(xù)性，這是某些廠商所不具備的，需要特別注意。”

　　另外，力特不斷在汽車應(yīng)用電子保險絲的合格范圍內(nèi)提供更多的產(chǎn)品。對于直流濾波電容和IGBT的保護，過去使用的是齊納二極管，但是它們無法提供與 TVS 二極管相同的優(yōu)勢，如快速響應(yīng)、更高的浪涌能力和更高的可靠性。

　　比如，車載充電器通過CAN 總線與其他系統(tǒng)進行通信，在密集的汽車環(huán)境中，CAN 線路會遭受ESD或其他汽車系統(tǒng)通過耦合或傳導(dǎo)而引起的其他瞬變所導(dǎo)致的過電壓應(yīng)力。對此，查勇表示，針對CAN總線開發(fā)出了專用的保護器件，SM24CANA和SM24CANB. 其不僅具有ESD能力，還有一定的抗浪涌能力，同樣也滿足AEC-Q101汽車認證。

　　不難發(fā)現(xiàn)，鋰電池系統(tǒng)是由若干單節(jié)電池組成的，架構(gòu)都比較復(fù)雜，是整個系統(tǒng)能否可靠工作的關(guān)鍵所在，也極易受到靜電、開關(guān)功率負載、感應(yīng)浪涌、過負載、短路等過電流和過電壓得威脅，因此精心選擇和正確放置保護元器件進行過電壓和短路保護尤為重要。

　　最后，查勇表示，大力發(fā)展新能源汽車已成為各國共識，世界主要國家如美國、中國、日本、德國、韓國、英國等都紛紛建立了自己宏偉的新能源汽車產(chǎn)業(yè)規(guī)劃。新能源汽車的安全性問題，一直是汽車產(chǎn)業(yè)的重點工作之一，在展望新能源汽車快速發(fā)展的同時，我們須認識到，穩(wěn)定、高效、安全、可靠的電池管理系統(tǒng)產(chǎn)品，是保障電動汽車的正常運行的關(guān)鍵，只有這樣新能源汽車才能擁有可持續(xù)發(fā)展的未來。