鋰離子電池保護(hù)器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種鋰離子電池保護(hù)器，包括使用形狀記憶合金制成的斷路保護(hù)開關(guān)，所述斷路保護(hù)開關(guān)包括兩側(cè)的兩個(gè)觸點(diǎn)；還包括監(jiān)測(cè)和電熱控制電路以及陶瓷加熱器，所述監(jiān)測(cè)和電熱控制電路一端連接鋰離子電池組，另一端連接所述陶瓷加熱器，所述陶瓷加熱器設(shè)置于所述斷路保護(hù)開關(guān)一側(cè)。常溫下，兩側(cè)的觸點(diǎn)相接觸；達(dá)到記憶溫度時(shí)，兩側(cè)的觸點(diǎn)分離。本實(shí)用新型利用形狀記憶合金的記憶性，抗干擾、抗高壓能力、被動(dòng)過流能力。簡(jiǎn)化鋰離子電池復(fù)雜的保護(hù)系統(tǒng)，將電池模塊化處理，克服了電子半導(dǎo)體開關(guān)（如MOSFET）目前的存在的壽命短、穩(wěn)定性差、抗干擾能力弱、耐高壓能力弱、過流能力差等缺陷，有效解決鋰離子電池的安全性問題。
【專利說明】鋰離子電池保護(hù)器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種鋰離子電池保護(hù)器，尤其涉及一種使用形狀記憶合金的鋰離子電池保護(hù)器。
【背景技術(shù)】
[0002]動(dòng)力鋰離子電池越來越廣泛的應(yīng)用到各種設(shè)備當(dāng)中，包括汽車、UPS、電力儲(chǔ)能、野外用電。其具有容量大，體積小的優(yōu)點(diǎn)，是目前電池市場(chǎng)的主流。但是，鋰離子電池在遇到短路、過充電等異常情況時(shí)，容易引起電池劇烈升溫，此時(shí)如果沒有保護(hù)措施，就會(huì)發(fā)生爆炸、燃燒等惡性事故。所以，鋰離子電池必須強(qiáng)制安裝過壓、過溫、過電流保護(hù)裝置。
[0003]用二次鋰離子電池替代傳統(tǒng)的鉛酸電池的主要技術(shù)難點(diǎn)之一是需要為二次鋰離子電池加裝過流、過充和過放等保護(hù)電路以保證電池的安全運(yùn)行。
[0004]在手機(jī)、電動(dòng)工具等應(yīng)用領(lǐng)域是采用專用電路檢測(cè)電池的電壓、充放電電流等相關(guān)參數(shù)。當(dāng)這些參數(shù)超過限定值時(shí)，繼電器、MOSFETs、IGBT等開關(guān)器件從而切斷電池的充放電回路，電池停止充放電，以被保證電池的安全運(yùn)行。斷開繼電器、MOSFETs等開關(guān)器件雖然應(yīng)用靈活，動(dòng)作迅速，但由于外圍控制和驅(qū)動(dòng)電路復(fù)雜，導(dǎo)致系統(tǒng)的整體可靠性較低，且MOSFETs、IGBT等半導(dǎo)體器件存在抗干擾能力差、耐電流沖擊能力差等問題；而繼電器則有動(dòng)作遲緩、驅(qū)動(dòng)電流大、器件體積龐大等缺陷。現(xiàn)有鋰離子電池組在成組過程中，控制點(diǎn)非常多，動(dòng)力鋰離子電池在需要串并聯(lián)使用中，管理非常復(fù)雜，往往一套電池組系統(tǒng)，保護(hù)系統(tǒng)的成本占到總成本一半以上。另一方面，目前的電子半導(dǎo)體開關(guān)(如M0SFET)存在的壽命短、穩(wěn)定性差、抗干擾能力弱、耐高壓能力弱等缺陷。
[0005]在電動(dòng)工具、電動(dòng)自行車、小型儲(chǔ)能等應(yīng)用領(lǐng)域由于必須使用一定數(shù)量的電芯進(jìn)行串并聯(lián)才能達(dá)到應(yīng)用所要求的電壓與容量，但上述繼電器、M0SFET、IGBT等開關(guān)器件的缺陷極大地限制了它們?cè)谶@類領(lǐng)域的應(yīng)用。
[0006]因此設(shè)計(jì)制造一種體積小巧、外圍控制電路簡(jiǎn)單、工作穩(wěn)定可靠、耐過流能力，可以在一定范圍串并聯(lián)的可控開關(guān)組件，對(duì)于電動(dòng)工具、電動(dòng)自行車、小型儲(chǔ)能等應(yīng)用領(lǐng)域就變得極為重要。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0007]本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的以上問題，提供一種鋰離子電池保護(hù)器，采用了形狀記憶合金作為斷路保護(hù)開關(guān)，簡(jiǎn)化主動(dòng)電子電路的觸發(fā)，提高可靠性、抗干擾性、耐壓能力、耐過流能力。
[0008]為實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，達(dá)到上述技術(shù)效果，本實(shí)用新型通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
[0009]一種鋰離子電池保護(hù)器，包括使用形狀記憶合金制成的斷路保護(hù)開關(guān)，所述斷路保護(hù)開關(guān)包括兩側(cè)的兩個(gè)觸點(diǎn)；還包括監(jiān)測(cè)和電熱控制電路以及陶瓷加熱器，所述監(jiān)測(cè)和電熱控制電路一端連接鋰離子電池組，另一端連接所述陶瓷加熱器，所述陶瓷加熱器設(shè)置于所述斷路保護(hù)開關(guān)一側(cè)。常溫下，兩側(cè)的觸點(diǎn)相接觸；達(dá)到記憶溫度時(shí)，兩側(cè)的觸點(diǎn)分離。[0010]優(yōu)選的，所述斷路保護(hù)開關(guān)由動(dòng)觸端和靜觸端構(gòu)成，所述動(dòng)觸端由記憶合金制成；常溫下，所述動(dòng)觸端與所述靜觸端相接觸；達(dá)到記憶溫度時(shí)，所述動(dòng)觸端恢復(fù)記憶形狀，與所述靜觸端分離。
[0011]優(yōu)選的，所述斷路保護(hù)開關(guān)由動(dòng)觸端、靜觸端和彈片構(gòu)成，所述彈片由記憶合金制成；常溫下，所述彈片擠壓所述動(dòng)觸端使其與所述靜觸端相接觸；達(dá)到記憶溫度時(shí)，所述彈片恢復(fù)記憶形狀，釋放所述動(dòng)觸端，動(dòng)觸端與所述靜觸端分離。
[0012]優(yōu)選的，所述觸點(diǎn)表層鍍銀。
[0013]優(yōu)選的，所述監(jiān)測(cè)和電熱控制電路監(jiān)測(cè)到需要斷開保護(hù)的參數(shù)時(shí)，所述監(jiān)測(cè)和電熱控制電路控制陶瓷加熱器開始加熱，使一側(cè)的斷路保護(hù)開關(guān)達(dá)到記憶溫度。
[0014]優(yōu)選的，所述監(jiān)測(cè)和電熱控制電路監(jiān)測(cè)到需要斷開保護(hù)的參數(shù)時(shí)，所述監(jiān)測(cè)和電熱控制電路使用所述鋰離子電池組中電壓較高的電芯驅(qū)動(dòng)陶瓷加熱器開始加熱，使一側(cè)的斷路保護(hù)開關(guān)達(dá)到記憶溫度。
[0015]優(yōu)選的，所述斷路保護(hù)開關(guān)固定在鋁制的底座上，所述底座下方設(shè)置有所述陶瓷加熱器以及所述監(jiān)測(cè)和電熱控制電路。
[0016]進(jìn)一步的，所述斷路保護(hù)開關(guān)、所述底座、所述陶瓷加熱器及所述監(jiān)測(cè)和電熱控制電路放置于外殼內(nèi)。
[0017]本實(shí)用新型的有益效果是:
[0018]1、利用形狀記憶合金的記憶性，抗干擾、抗高壓能力、被動(dòng)過流能力。簡(jiǎn)化鋰離子電池復(fù)雜的保護(hù)系統(tǒng)，將電池模塊化處理，克服了電子半導(dǎo)體開關(guān)GnMOSFET)目前的存在的壽命短、穩(wěn)定性差、抗干擾能力弱、耐高壓能力弱，耐過流能力差等缺陷。有效解決鋰離子電池的安全性問題。
[0019]2、利用金屬結(jié)構(gòu)弱阻抗性，直接作用在限定電壓的鋰離子電池模塊上，真正意義上實(shí)現(xiàn)鋰離子電池模塊化下的任意串并聯(lián)使用。將安全性和使用簡(jiǎn)單性合為一體。
[0020]3、采用表層鍍銀結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)滅弧，保證形變過程中的有效斷路。
[0021]4、在記憶形狀合金觸發(fā)時(shí)，需要從電池輸出小電流，監(jiān)測(cè)和電熱控制電路中設(shè)有電流觸發(fā)機(jī)構(gòu)，可以將鋰離子電池組電壓最高的電芯率先輸出，主動(dòng)解決電池的一致性偏差問題。
[0022]5、目前動(dòng)力鋰電池組系統(tǒng)成本占到總成本50%以上，用該技術(shù)可以直接將動(dòng)力鋰離子電池系統(tǒng)現(xiàn)有成本減少超過40 %。
[0023]6、該產(chǎn)品原則上只控制單一模塊的8個(gè)可控點(diǎn)，分別獨(dú)立在模塊中，這樣可靠性非常高，實(shí)測(cè)記憶合金的開合壽命達(dá)到12萬次。通過該產(chǎn)品的加入，未來鋰離子電池可以做到像傳統(tǒng)電池一樣使用，簡(jiǎn)化用戶的使用所帶來的經(jīng)濟(jì)效應(yīng)非常巨大，減少大量的社會(huì)成本，對(duì)于動(dòng)力鋰離子電池在汽車、UPS、電力儲(chǔ)能、野外用電等方面帶來實(shí)際意義的全面推廣效應(yīng)。
[0024]7、模塊化的鋰離子電池，將有限的電池能量封閉在有限的空間，安全性全面提高?？捎行Э刂埔虍惓?dǎo)致的電池安全事故在可控范圍內(nèi)。
[0025]上述說明僅是本實(shí)用新型技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本實(shí)用新型的技術(shù)手段，并可依照說明書的內(nèi)容予以實(shí)施，以下以本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例并配合附圖詳細(xì)說明如后。本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】由以下實(shí)施例及其附圖詳細(xì)給出?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0026]此處所說明的附圖用來提供對(duì)本實(shí)用新型的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分，本實(shí)用新型的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本實(shí)用新型，并不構(gòu)成對(duì)本實(shí)用新型的不當(dāng)限定。在附圖中:
[0027]圖1常溫下一種實(shí)施例觸點(diǎn)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖2記憶溫度下一種實(shí)施例觸點(diǎn)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖3常溫下另一種實(shí)施例觸點(diǎn)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖4記憶溫度下另一種實(shí)施例觸點(diǎn)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031 ] 圖5控制電路與加熱器連接關(guān)系示意圖；
[0032]圖6整體爆炸視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0033]下面將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例，來詳細(xì)說明本實(shí)用新型。
[0034]一種鋰離子電池保護(hù)器，包括使用形狀記憶合金制成的斷路保護(hù)開關(guān)10，優(yōu)選的采用鎳鈦合金制成。所述斷路保護(hù)開關(guān)10包括兩側(cè)的兩個(gè)觸點(diǎn)。常溫下，兩側(cè)的觸點(diǎn)相接觸。達(dá)到記憶溫度時(shí)，兩側(cè)的觸點(diǎn)分離。
[0035]參照?qǐng)D1所示，結(jié)合本實(shí)用新型的一種實(shí)施例來看，所述斷路保護(hù)開關(guān)10由動(dòng)觸端101和靜觸端102構(gòu)成，所述動(dòng)觸端101由記憶合金制成。常溫下，所述動(dòng)觸端101與所述靜觸端102相接觸。參照?qǐng)D2所示，達(dá)到記憶溫度時(shí)，所述動(dòng)觸端101恢復(fù)記憶形狀，與所述靜觸端102分離。
[0036]參照?qǐng)D3所示，結(jié)合本實(shí)用新型的另一種實(shí)施例來看，所述斷路保護(hù)開關(guān)10由動(dòng)觸端101、靜觸端102和彈片103構(gòu)成，所述彈片103由記憶合金制成。常溫下，所述彈片103擠壓所述動(dòng)觸端101使其與所述靜觸端102相接觸。參照?qǐng)D4所示，達(dá)到記憶溫度時(shí)，所述彈片103恢復(fù)記憶形狀，釋放所述動(dòng)觸端101，動(dòng)觸端101與所述靜觸端102分離。
[0037]再進(jìn)一步結(jié)合本實(shí)用新型的實(shí)際使用情況來看，所述觸點(diǎn)表層鍍銀，實(shí)現(xiàn)滅弧，保證形變過程中的有效斷路。
[0038]參照?qǐng)D5所示，進(jìn)一步來看，還包括監(jiān)測(cè)和電熱控制電路20以及陶瓷加熱器30，所述監(jiān)測(cè)和電熱控制電路20 —端連接鋰離子電池組40，另一端連接所述陶瓷加熱器30，所述陶瓷加熱器30設(shè)置于所述斷路保護(hù)開關(guān)10 —側(cè)。
[0039]陶瓷加熱器30分為主陶瓷加熱器PTC和輔助陶瓷加熱器NTC。主陶瓷加熱器PTC其特點(diǎn)為當(dāng)溫度不斷升高，其內(nèi)阻增加。與NTC配合可以保持一個(gè)相對(duì)恒定的安培級(jí)負(fù)載。其采集整組模塊12v左右的電壓進(jìn)行工作，過程中可以有效抑制整組電池充電時(shí)電壓因過充而快速升高。當(dāng)多組模塊串聯(lián)工作時(shí)，抑制動(dòng)作可以將高電壓模塊處于等待中，低電壓模塊電壓升到與高電壓模塊接近是總電壓到達(dá)。這是模塊隨意串并聯(lián)的基礎(chǔ)，模塊化后的電池組可以簡(jiǎn)化大量的監(jiān)控成本，并提高應(yīng)用的可靠性和安全性。
[0040]輔助陶瓷加熱器為NTC、其特點(diǎn)為當(dāng)溫度不斷升高，其內(nèi)阻不斷減少，該器件除了為記憶合金開關(guān)提供輔助熱量外，過程中實(shí)際上采集4串模塊電池中電壓最高的電芯進(jìn)行放電，工作中可以平衡成組模塊電池的一致性(目前國內(nèi)電芯的水平來看，一般在電池使用I年后由于自放電的微小差異會(huì)引起群組中電芯一致性下降，性能下降)，保持電池狀態(tài)穩(wěn)定。
[0041]進(jìn)一步結(jié)合本實(shí)用新型的實(shí)際使用情況來看，所述監(jiān)測(cè)和電熱控制電路20監(jiān)測(cè)到需要斷開保護(hù)的參數(shù)時(shí)，所述監(jiān)測(cè)和電熱控制電路20控制陶瓷加熱器30開始加熱，使一側(cè)的斷路保護(hù)開關(guān)10達(dá)到記憶溫度。
[0042]結(jié)合本實(shí)用新型一較佳的實(shí)施方式來看，所述監(jiān)測(cè)和電熱控制電路20監(jiān)測(cè)到需要斷開保護(hù)的參數(shù)時(shí)，所述監(jiān)測(cè)和電熱控制電路20使用所述鋰離子電池組40中電壓較高的電芯驅(qū)動(dòng)陶瓷加熱器30開始加熱，使一側(cè)的斷路保護(hù)開關(guān)10達(dá)到記憶溫度，主動(dòng)解決電池的一致性偏差問題。
[0043]參照?qǐng)D6所示，為了防止外界環(huán)境的干擾，所述斷路保護(hù)開關(guān)10固定在鋁制的底座50上，所述底座50下方設(shè)置有所述陶瓷加熱器30以及所述監(jiān)測(cè)和電熱控制電路20。所述斷路保護(hù)開關(guān)10、所述底座50、所述陶瓷加熱器30及所述監(jiān)測(cè)和電熱控制電路20放置于外殼I內(nèi)。
[0044]通過上述的文字表述并結(jié)合附圖可以看出，采用本實(shí)用新型后，利用形狀記憶合金的記憶性，抗干擾、抗高壓能力、被動(dòng)過流能力。簡(jiǎn)化鋰離子電池復(fù)雜的保護(hù)系統(tǒng)，將電池模塊化處理，克服了電子半導(dǎo)體開關(guān)(如M0SFET)目前的存在的壽命短、穩(wěn)定性差、抗干擾能力弱、耐高壓能力弱等缺陷。有效解決鋰離子電池的安全性問題。
[0045]利用金屬結(jié)構(gòu)弱阻抗性，直接作用在限定電壓的鋰離子電池模塊上，真正意義上實(shí)現(xiàn)鋰離子電池模塊化下的任意串并聯(lián)使用。將安全性和使用簡(jiǎn)單性合為一體。
[0046]用該技術(shù)可以直接將動(dòng)力鋰離子電池現(xiàn)有成本減少超過40%。
[0047]該產(chǎn)品原則上只控制單一模塊的8個(gè)可控點(diǎn)，分別獨(dú)立在模塊中，這樣可靠性非常高，實(shí)測(cè)記憶合金的開合壽命達(dá)到12萬次。通過該產(chǎn)品的加入，未來鋰離子電池可以做到像傳統(tǒng)電池一樣使用，簡(jiǎn)化用戶的使用所帶來的經(jīng)濟(jì)效應(yīng)非常巨大，減少大量的社會(huì)成本，對(duì)于動(dòng)力鋰離子電池在汽車、UPS、電力儲(chǔ)能、野外用電等方面帶來實(shí)際意義的全面推廣效應(yīng)。
[0048]模塊化的鋰離子電池，將有限的電池能量封閉在有限的空間，安全性全面提高?？捎行Э刂埔虍惓?dǎo)致的電池安全事故在可控范圍內(nèi)。
[0049]以上所述僅為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本實(shí)用新型，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本實(shí)用新型可以有各種更改和變化。凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種鋰離子電池保護(hù)器，其特征在于:包括使用形狀記憶合金制成的斷路保護(hù)開關(guān)(10)，所述斷路保護(hù)開關(guān)(10)包括兩側(cè)的兩個(gè)觸點(diǎn)；還包括監(jiān)測(cè)和電熱控制電路(20)以及陶瓷加熱器(30)，所述監(jiān)測(cè)和電熱控制電路(20) —端連接鋰離子電池組(40)，另一端連接所述陶瓷加熱器(30)，所述陶瓷加熱器(30)設(shè)置于所述斷路保護(hù)開關(guān)(10) —側(cè)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子電池保護(hù)器，其特征在于:所述斷路保護(hù)開關(guān)(10)由動(dòng)觸端(101)和靜觸端(102)構(gòu)成,所述動(dòng)觸端(101)由記憶合金制成,所述動(dòng)觸端(101)與所述靜觸端(102)相接觸。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子電池保護(hù)器，其特征在于:所述斷路保護(hù)開關(guān)(10)由動(dòng)觸端(101)、靜觸端(102)和彈片(103)構(gòu)成，所述彈片(103)由記憶合金制成，所述彈片(103)擠壓所述動(dòng)觸端(101)使其與所述靜觸端(102)相接觸。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任意一項(xiàng)所述的鋰離子電池保護(hù)器，其特征在于:所述觸點(diǎn)表層鍍銀。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子電池保護(hù)器，其特征在于:所述監(jiān)測(cè)和電熱控制電路(20)監(jiān)測(cè)到需要斷開保護(hù)的參數(shù)時(shí)，所述監(jiān)測(cè)和電熱控制電路(20)控制陶瓷加熱器(30)開始加熱，使一側(cè)的斷路保護(hù)開關(guān)(10)達(dá)到記憶溫度。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子電池保護(hù)器，其特征在于:所述監(jiān)測(cè)和電熱控制電路(20)監(jiān)測(cè)到需要斷開保護(hù)的參數(shù)時(shí)，所述監(jiān)測(cè)和電熱控制電路(20)使用所述鋰離子電池組(40)中電壓較高的電芯驅(qū)動(dòng)陶瓷加熱器(30)開始加熱，使一側(cè)的斷路保護(hù)開關(guān)(10)達(dá)到記憶溫度。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子電池保護(hù)器，其特征在于:所述斷路保護(hù)開關(guān)(10)固定在鋁制的底座(50)上，所述底座(50)下方設(shè)置有所述陶瓷加熱器(30)以及所述監(jiān)測(cè)和電熱控制電路(20)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的鋰離子電池保護(hù)器，其特征在于:所述斷路保護(hù)開關(guān)(10)、所述底座(50)、所述陶瓷加熱器(30)及所述監(jiān)測(cè)和電熱控制電路(20)放置于外殼(I)內(nèi)。
【文檔編號(hào)】H02H7/18GK203787945SQ201320850456
【公開日】2014年8月20日 申請(qǐng)日期:2013年12月20日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月20日
【發(fā)明者】樊朝暉, 瞿洪桂, 賈尚碧 申請(qǐng)人:中投仙能科技（蘇州）有限公司