攜式電源中的安全考慮

在錯誤的條件下使用錯誤的電池會造成故障和爆炸。仔細的設計就會戒備電池破碎和爆炸等意外，減少有害的電化學反響應失誤帶來的風險。鋰電池具有很多優于其他可充電電池的特性，包括高能量密度、重量輕、生命周期長、容量保持特性好、環境溫度適應范圍大和電流忍耐能力強，等等。鋰電池對環境的適應能力比其他化學電池要強，但是大容量的特點則意味著電池包非得要設計得更加安全。

圖1安全設計可戒備很多事故

使用概況選擇鋰電池包的一個緊要步驟就是全面描述設備的“真切使用概況”。舉例來說，不同設備的溫度極限會導致相同的電池出現不同的表現結果。電池的使用概況包括以下一些參數，如工作電壓范圍、電流占空比、環境和工作溫度、周期性行為、充電和運行時間、頻率以及充放電周期的次數。在設計和開發過程中，電池加工商的說明書不會蘊含這種具體信息。惟有知道所有的參數后，電池包才能無縫地集成到便攜式設備中。最好的電池設計應包括一個冗余保護電路，即在主電路失靈的情況下，輔助電路也能發揮用途。這樣，電池只會在一種情況下失靈，即所有的電路都同時發生故障。

電池包的部件智能電池包除了蘊含多個保護電路和熱傳感器外，還具有高級智能功能。這種電池包通常會蘊含一個通信部件，其可對充放電次數進行計量，還蘊含一個燃料計來追蹤每個工作周期的剩余時間和報告電池的安全狀況。基于電壓的燃料計緊要依賴周期性的電壓測量來知道電池容量。這個方法有其局限，因為它只能估計相對容量和給出超標信息。一線式辦法可通過測量輸入電流的總量來計算電池容量。此辦法要微解決器的協同，通過連接在電池負終端和地之間的感應電阻來監控電壓降，以此來判定電池的充放電活動。兩線或庫侖式計量辦法，可在電池使用過程中來進行絕對容量評估。兩線式辦法中最常見的協議是I2C和SMBus。一旦電池包組裝完畢后，多數燃料計就要完成“學習循環”過程，以使電池能記住哪部分是空的和哪部分是滿的，然后就能正確地設置燃料計。但最先進的燃料計即使不要學習周期，也能達到99％的準確性，它們往往使用在關鍵使用中。聰明的電池系統是許多先進手持設備的緊要選擇。它們的先進特性準許最終使用者能智能地管理設備和戒備故障或封閉。

圖2由微解決器控制的充電狀態

保護性測量對鋰電池內部的安全測量要依賴熱關斷隔離器，它能分離陽極和陰極物質，并使用一種材料來確保內部電阻在電池溫度超過關斷點時能夠新增。此外，電池的認證程序也是非常有用的。當帶有微小控制器的電池同嵌入在主設備中的解決器相通信后，電池包就會啟動認證程序。這種認證不僅能保護由不當使用電池包造成的故障，還能戒備使用反向系統程序來剽竊電池專利的行為。關于電池中使用的材料也要進行監控，因為電池包中的重金屬非得要得到限制。歐洲的RoHS指令暫時不適用于電池，一些設備目前是通過歐洲電池指令91/157/EEC來管理的，其包括了將電池進行回收的要求。

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