Page 36 - 能量採集技術開啟醫療應用新局

DESIGN FEATURES
圖1:不帶電池周邊裝置的熱鎖元件。 (資料來源:RUAG Ammotec)
圖2:嵌入於電池系統中的熱鎖。 (資料來源:RUAG Ammotec) 圖3:熱鎖元件在閾值溫度設置為93°C時的觸發行為。(資料來源:RUAG Ammotec)
技術，可防止損壞的系統以不受控 制的方式被重新開機。
無二的，它不是由電流或電壓觸發 的。相反地，被監控的環境條件用 於確保在電子安全架構發生故障 時保護主系統。諸如市售熔斷器 的低額定電流和半導體元件相對 較高的成本等限制因素，對熱鎖 的設計有重大影響，因此，設計的 目標在於使電池系統的發展更加 安全且經濟實惠。
達到如98°C的溫度值時，可以觀 察到溫度曲線的斜率發生變化， 這是由於熱鎖元件內部壓力伴隨 著溫度升高而增加。在如8.3秒的 持續時間後，可以看到電流突然下 降(紅色矩形訊號)，這意味著導體 已斷開連接，從而防止充電電池進 一步過熱。
這裡的重點是防止電池電氣應 用中的過熱，目的是保護整個系統 並最終保護使用者免受上述損害。
圖2所示熱鎖的旋轉式對稱設 計，使充電電池組製造商在開發過 程中輕鬆地為初級系統增加額外 的安全層。由於該單元被密封在內 部，因此很容易地就能在自動化的 電池裝配線上進行處理，從而確保 製造過程中一致的工作流程。
此外，必須特別強調在低溫範 圍內作為重要考慮因素的閾值。它 可以從大約60°C的溫度開始配置 為±2K的精度，具體取決於整合 商的特定應用場景。基本版已經 允許高達40A的額定電流。此外， 該應用在尺寸、溫度範圍和電流 方面具有可擴展性，在需求分析後 可與整合商達成一致。
與標稱觸發溫度(93°C)的偏 差可以如此解釋:此處顯示的加 熱速率是有意選擇的，僅用於實 驗目的，且高於實際情況。另一個 決定性因素是熱橋的設計，它對與 溫度相關的行為有顯著影響。從圖 中還可以看出，在導體斷開後並達 到本文一開始討論的安全系統狀 態之前，溫度值會在短時間內持續 急劇上升，這段時間是熱鎖元件的 冷卻時間。
從系統整合商的試驗環境得到 的初步印象能夠看出這種應用具有 看門狗(watchdog)特性，它會一 直密切關注環境以及硬體/軟體架 構。重要的是熱鎖技術是完全自主 運行的，不需要單獨的電源。但是， 也可以選擇整合透過電脈衝或前述 電池管理系統進行的額外控制。
圖3顯示熱鎖技術的特性觸發 行為。閾值溫度的配置以及熱橋設 計的細節都與具體應用參數相關 的，依賴於加熱速率並與底層應 用同步執行。
只有對元件級設計進行精細 調整以確保盡可能長使用壽命時， 才能充份利用電氣化帶來的好處。 熱鎖技術等安全級的主動整合，使 得儲能系統的設計及其壽命週期的 可持續性成為可能，並為可持續能 源產業的成功設定正確方向。
熱鎖vs.熱熔斷
熱鎖技術必須與傳統的熱熔 斷器(熔絲)明顯區分開來。雖然熱 熔斷器在各種應用中發揮著重要 作用，但熱鎖在某種意義上是獨一
黑色顯示的溫度曲線描繪由 紅色顯示的電流引起所需保護的 電池單元表面溫度逐漸升高。當
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