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4常見問題
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由于全球手機有數億只,要達到安全,安全防護的失敗率必須低于一億分之一。由于,電路板的故障率一般都遠高于一億分之一。因此,電池系統設計時,必須有兩道以上的安全防線。常見的錯誤設計是用充電器(adaptor)直接去充電池組。這樣將過充的防護重任,完全交給電池組上的保護板。雖然保護板的故障率不高,但是,即使故障率低到百萬分之一,機率上全球還是天天都會有爆炸事故發生。電池系統如能對過充、過放、過電流都分別提供兩道安全防護,每道防護的失敗率如果是萬分之一,兩道防護就可以將失敗率降到一億分之一。

常見的電池充電系統方塊圖如下,包含充電器及電池組兩大部分。①充電器又包含適配器(Adaptor)及充電控制器兩部分。適配器將交流電轉為直流電,充電控制器則限制直流電的最大電流及最高電壓。②電池組包含保護板及電池芯兩大部分,以及一個PTC來限定最大電流。適配器交流變直流作用:電控制器限流限壓。充電器作用:保護板過充、過放、過流等防護。

電池組作用:限流片。電池芯以手機電池系統為例,過充防護系統利用充電器輸出電壓設定在4.2V左右,來達到第一層防護,這樣就算電池組上的保護板失效,電池也不會被過充而發生危險。第二道防護是保護板上的過充防護功能,一般設定為4.3V。這樣,保護板平常不必負責切斷充電電流,只有當充電器電壓異常偏高時,才需要動作。過電流防護則是由保護板及限流片來負責,這也是兩道防護,防止過電流及外部短路。由于過放電只會發生在電子產品被使用的過程。因此,一般設計是由該電

子產品的線路板來提供第一道防護,電池組上的保護板則提供第二道防護。當電子產品偵測到供電電壓低于3.0V時,應該自動關機。如果該產品設計時未設計這項功能,則保護板會在電壓低到2.4V時,關閉放電回路。

總論:電池系統設計時,必須對過充、過放、與過電流分別提供兩道電子防護。把保護板拿掉后充電,如果電池會爆炸就代表設計不良。上述方法雖然提供了兩道防護,但是由于消費者在充電器壞掉后,常會買非原廠充電器來充電,而充電器業者,基于成本考慮,常將充電控制器拿掉,來降低成本。結果,劣幣驅逐良幣,市面上出現了許多劣質充電器。這使得過充防護失去了第一道也是最重要的一道防線。而過充又是造成電池爆炸的最重要因素,因此,劣質充電器可以稱得上是電池爆炸事件的元兇。當然,并非所有的電池系統都采用如上圖的方案。在有些情況下,電池組內也會有充電控制器的設計。

例如:許多筆記型計算機的外加電池棒,就有充電控制器。這是因為筆記型計算機一般都將充電控制器做在計算機內,只給消費者一個適配器。因此,筆記型計算機的外加電池組,就必須有一個充電控制器,才能確保外加電池組在使用適配器充電時的安全。另外,使用汽車點煙器充電的產品,有時也會將充電控制器做在電池組內。

最后的防線:如果電子的防護措施都失敗了,最后的一道防線,就要由電芯來提供了。電芯的安全層級,可依據電芯能否通過外部短路和過充來大略區分等級。由于,電池爆炸前,如果內部有鋰原子堆積在材料表面,爆炸威力會更大。而且,過充的防護常因消費者使用劣質充電器而只剩一道防線,因此,電芯抗過充能力比抗外部短路的能力更重要。鋁殼電芯與鋼殼電芯安全性比較,鋁殼具有很高的安全優勢。


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