リチウム電池の溶融保護

リチウムイオン二次電池の使用中、過充電、過放電、および過電流はすべて、電池の耐用年数、性能、および安全性に影響を与えます。充電式バッテリーのヒューズは、IC制御ループと組み合わせた二次過電流保護として効果的に監視され、バッテリーの損傷を防ぎます。

近年、家電製品の小型化・普及に伴い、リチウムイオン二次電池は、小型軽量、高出力電圧、安定した放電電圧、長期保存というメリットがあり、リチウムイオンを使用するようになりました。電化製品用の二次電池が急上昇します。

リチウムイオン二次電池は、電池に保護線を配置し、過充電、過放電、オーバーフロー、または不適切な使用による損傷から電池を効果的に保護できるリチウム電池（充電式二次電池）の1つです。ヒューズは、過電流保護装置として、リチウムイオン二次電池の充電または放電中の大電流および短絡によって引き起こされる電池の損傷を保護することができます。

この保護ループは、2つのMOSFETと制御IC、およびいくつかの抵抗素子で構成されています。制御ICは、バッテリ電圧の監視と2つのMOSFETゲートの制御を担当します。 MOSFETは回路内のスイッチとして機能し、充電ループと放電ループのスイッチとオフをそれぞれ制御します。ヒューズは、ヒューズの二次保護として機能します。 C2は遅延コンデンサです。この回路には、過充電保護、過放電保護、過電流保護、および短絡保護の機能があります。

通常の作業条件

通常の充電および放電では、制御ICの高レベルのC0およびD0フィートが回路内で制御され、V1およびV2がすべてオンになります。充電電流は入力+から流入し、ヒューズを介してバッテリーを充電し、V1とV2の後に入力から流出します。通常の放電中、電流は入力-およびV2とV1を通ってバッテリーの負極に流れ、その電流の方向は充電電流の方向と反対になります。 V1、V2の導通抵抗Rds（ON）が最小であるため、この状態での消費電流はμAであり、損失は小さい。

過充電保護

バッテリーは充電初期に定電流で充電され、充電時間の延長とともにバッテリー電圧が上昇します。バッテリ電圧が過充電検出電圧に達することをICが検出すると（この値は制御ICによって決定されます）、C0フットがGaodianyaから低電圧に変更され、充電を制御するMOSFETゲートが極端にオフになります。つまり、V2はパイロットからスイッチまでオフになって充電ループを遮断するため、充電器はバッテリーを充電から保護できません。過充電検出は、パルス充電およびノイズによるエラーアクションに対応します。遅延時間を設定する必要があります。遅延時間はC2によって決定され、通常は約1秒に設定されます。

過放電保護

過放電保護は、バッテリー電圧が低くなると負荷の放電を停止します。バッテリーが負荷を放電するとき、その電圧は放電プロセスとともに徐々に減少します。バッテリー電圧が過放電テスト電圧を下回ると、その容量は完全に放電されています。バッテリーが放電し続けると、バッテリーに恒久的な損傷を与える可能性があります。したがって、制御ICがバッテリ電圧が過放電点検出電圧よりも低いことを検出すると、制御ICのD0フットがGaodianyaから低電圧に変化し、V1がスイッチからオフ回路にオフになります。放電ループを遮断すると、バッテリーは放電を継続できなくなります。保護的な役割を果たします。バッテリ電圧を過放電テスト電圧より低くすることができなくなったため、制御ICは最小限の電流を消費する必要があります。過放電検出は、パルス充電やノイズによるエラー動作に対応しており、設定が必要な遅延時間は通常約100msです。

過電流保護と短絡保護

過電流保護は、大電流が消費されると負荷の放電を停止します。この機能の目的は、バッテリーとMOSFETを保護して、動作条件下でのバッテリーの安全性を確保することです。通常の放電プロセスでは、オン抵抗によって2つのMOSFETの両端に電圧降下が発生するため、電流は2つのMOSFETを通過します。この電圧値U = I * [R1ds + R2ds]で、電源が入ったV1とV2は抵抗器、つまりR1dsとR2dsと見なされます。これは、電流が急増したときに、負荷によって何らかの理由でループ電流が増加する異常が発生した場合です。電圧も制御ICによって決定された電圧値まで増加するように、制御ICのD0ピンは高電圧から低電圧に急速に変化します。 V1をオフにして放電ループを遮断すると、ループ電流がゼロになります。設定が必要な遅延時間は通常約13msです。電圧が制御ICによって決定された電圧値まで上昇すると（ICが負荷が短絡していると判断したとき）、V1はオンからオフになり、その動作原理は過電流保護と同様です。短絡保護の遅延時間は通常7μs未満です。事故が発生した場合に電流が増加し続けると、ヒューズは過電流時に二次保護を提供し、回路内の制御ICとMOSFETへの恒久的な損傷を回避します。

上記は、リチウムイオン二次電池の保護回路の動作原理を詳細に説明しています。 ICとMOSFETの制御に加えて、回路には重要なコンポーネント、つまりヒューズがあり、回路で2次オーバーフロー保護の役割を果たします。その抵抗は非常に小さく、回路で消費されるエネルギーはごくわずかであるため、これが多くの電池メーカーがPTCポリマー（内部抵抗が大きすぎる）を新しい積層多層セラミックチップヒューズに交換することを検討する主な理由になっています。

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