基于金屬膨脹式記憶開關(guān)保護(hù)器的鋰電池模組的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于金屬膨脹式記憶開關(guān)保護(hù)器的鋰電池模組，包括設(shè)有正、負(fù)極極柱的模組外殼，模組外殼分為左、右腔室，左腔室內(nèi)設(shè)有由4個(gè)鋰電池電芯串聯(lián)而成的電池組，并填充隔溫層，右腔室內(nèi)設(shè)有金屬膨脹式記憶開關(guān)保護(hù)器，電池組的負(fù)極與負(fù)極極柱連接，電池組的正極通過金屬膨脹式記憶開關(guān)保護(hù)器與正極極柱連接，金屬膨脹式記憶開關(guān)保護(hù)器包括5個(gè)電芯監(jiān)測(cè)信號(hào)接收端，并依次連接在4個(gè)鋰電池電芯的正負(fù)極上，模組外殼上設(shè)有緊急手動(dòng)恢復(fù)按鈕。本發(fā)明利用金屬膨脹式記憶開關(guān)保護(hù)器對(duì)鋰電池進(jìn)行模塊化處理，除了可以直接應(yīng)用，也可以進(jìn)行一定范圍的串并聯(lián)應(yīng)用，不但安全可靠而且簡單耐用，徹底顛覆了鋰電池組傳統(tǒng)復(fù)雜的使用方式。
【專利說明】基于金屬膨脹式記憶開關(guān)保護(hù)器的鋰電池模組
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種鋰電池，尤其涉及一種基于金屬膨脹式記憶開關(guān)保護(hù)器的鋰電池模組。
【背景技術(shù)】
[0002]如今，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)，正在逐步替代傳統(tǒng)的鉛酸電池，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，這也是目前鋰離子電池主要的技術(shù)難點(diǎn)之一。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，以保證電池的安全運(yùn)行。
[0003]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)，斷開繼電器、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。
[0004]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，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、M0SFETs、IGBT等開關(guān)器件壽命短、穩(wěn)定性差、抗干擾能力弱、耐高壓能力弱等缺陷，如12V電瓶用的傳統(tǒng)汽車點(diǎn)火的瞬間，峰值電流達(dá)到400A，一般情況下，很難有傳統(tǒng)保護(hù)器能夠承受這種浪涌電流，如MOSFET經(jīng)常被這類浪涌電流沖擊，容易損壞。
[0005]綜上所述，由于現(xiàn)有鋰離子電池的過壓、過溫、過電流保護(hù)裝置存在的缺陷，已經(jīng)嚴(yán)重限制了鋰離子電池在汽車、UPS、電力儲(chǔ)能、野外用電等領(lǐng)域的應(yīng)用和發(fā)展。目前將電池的物理保護(hù)器取代傳統(tǒng)保護(hù)器已成為一個(gè)新的研究方向，本發(fā)明中提及金屬膨脹式記憶開關(guān)保護(hù)器采用形狀記憶合金中的雙金片作為斷路保護(hù)開關(guān)。根據(jù)物體熱漲冷縮原理，熱漲冷縮是物體的共性，但不同物體其熱漲冷縮的程度不一樣。雙金片的兩面是不同物質(zhì)的導(dǎo)體，在變化的溫度下由于兩面導(dǎo)體漲縮程度不一樣從而使雙金片彎曲，碰到設(shè)定的觸點(diǎn)或開關(guān)，使設(shè)定的電路(保護(hù))開始工作。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種安全、可靠、耐用的標(biāo)準(zhǔn)化鋰電池模組，可應(yīng)用于更廣泛的領(lǐng)域。
[0007]為實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，達(dá)到上述技術(shù)效果，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn): 一種基于金屬膨脹式記憶開關(guān)保護(hù)器的鋰電池模組，包括一模組外殼，所述模組外殼內(nèi)部分為左腔室和右腔室，所述左腔室內(nèi)設(shè)置有由4個(gè)12V的鋰電池電芯串聯(lián)而成的電池組，所述電池組與所述左腔室之間填充有隔溫層，所述右腔室內(nèi)設(shè)有一個(gè)金屬膨脹式記憶開關(guān)保護(hù)器，位于所述左腔室上方的所述模組外殼上設(shè)置有負(fù)極極柱，位于右腔室上方的所述模組外殼上設(shè)置有正極極柱，所述電池組的負(fù)極與所述負(fù)極極柱連接，所述電池組的正極與所述金屬膨脹式記憶開關(guān)保護(hù)器的輸入端連接，所述金屬膨脹式記憶開關(guān)保護(hù)器的輸出端與所述正極極柱連接，所述金屬膨脹式記憶開關(guān)保護(hù)器包括5個(gè)電芯監(jiān)測(cè)信號(hào)接收端，所述的5個(gè)電芯監(jiān)測(cè)信號(hào)接收端依次連接在所述的4個(gè)鋰電池電芯的正負(fù)極上，進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，所述模組外殼上設(shè)置有一個(gè)緊急手動(dòng)恢復(fù)按鈕，所述緊急手動(dòng)恢復(fù)按鈕與所述金屬膨脹式記憶開關(guān)保護(hù)器連接。
[0008]進(jìn)一步的，所述金屬膨脹式記憶開關(guān)保護(hù)器由開關(guān)組件、2個(gè)陶瓷加熱器以及電芯監(jiān)測(cè)與電熱控制模塊組成；所述開關(guān)組件包括一開關(guān)外殼，所述開關(guān)外殼內(nèi)部設(shè)置有一鋁導(dǎo)熱板及一記憶合金開關(guān)，所述記憶合金開關(guān)由動(dòng)觸端和靜觸端構(gòu)成，所述動(dòng)觸端由雙金片制成，所述動(dòng)觸端與所述靜觸端的開閉由所述開關(guān)外殼內(nèi)的溫度決定；所述的兩個(gè)陶瓷加熱器的加熱端與所述鋁導(dǎo)熱板緊密接觸，所述電芯監(jiān)測(cè)與電熱控制模塊上包括5個(gè)電芯監(jiān)測(cè)信號(hào)接收端和2個(gè)加熱信號(hào)輸出端，所述的2個(gè)加熱信號(hào)輸出端分別與所述的兩個(gè)陶瓷加熱器電連接，所述的5個(gè)電芯監(jiān)測(cè)信號(hào)接收端依次與所述的4個(gè)鋰電池電芯的正負(fù)極電連接；所述記憶合金開關(guān)的一端與所述正極極柱連接，另一端與所述電池組的正極連接，應(yīng)用中所述正、負(fù)極極柱直接接負(fù)載形成回路；所述金屬膨脹式記憶開關(guān)保護(hù)器為最后屏障，在極端條件下關(guān)斷電池進(jìn)行徹底保護(hù)。
[0009]進(jìn)一步的，所述模組外殼采用阻燃材料。
[0010]進(jìn)一步的，所述的2個(gè)陶瓷加熱器中，一個(gè)為主加熱器，另一個(gè)為輔助加熱器。
[0011]進(jìn)一步的，電芯監(jiān)測(cè)與電熱控制模塊還可以通過采集所述鋰電池電芯或所述鋰電池模組的均衡電流進(jìn)行過充抑制，充電時(shí)，抑制電流產(chǎn)生，對(duì)電池進(jìn)行均衡修復(fù)；極端的異常充電會(huì)最終觸發(fā)記憶開關(guān)進(jìn)行徹底保護(hù)，自恢復(fù)后視電池修復(fù)情況，直到修復(fù)完成，記憶開關(guān)會(huì)恢復(fù)讓電池進(jìn)入正常工作。
[0012]進(jìn)一步的，所述電芯監(jiān)測(cè)與電熱控制模塊上包括2個(gè)通信接口，所述通信接口可以為光電耦合器信號(hào)接口、RS232接口或485接口等，均可以實(shí)現(xiàn)所述鋰電池模組在串并聯(lián)中和其他模組通信，同時(shí)也可以和充電器、控制器進(jìn)行聯(lián)動(dòng)通信，甚至可以和智能負(fù)載進(jìn)行通信，傳輸信號(hào)，顯示電池狀態(tài)，電芯狀態(tài)，用于大型串并聯(lián)的智能監(jiān)控，提升精確控制能力。
[0013]進(jìn)一步的，所述動(dòng)觸端和所述靜觸端表層鍍銀。
[0014]進(jìn)一步的，所述的鋰電池模組為12V的標(biāo)準(zhǔn)化模塊，可實(shí)現(xiàn)多個(gè)所述的鋰電池模組的串并聯(lián)使用，徹底擯棄傳統(tǒng)復(fù)雜電子BMS。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
1、本發(fā)明的鋰電池模組采用了金屬膨脹式記憶開關(guān)保護(hù)器，當(dāng)鋰離子電池在遇到短路會(huì)迅速切斷鋰電池模組的充放電路，當(dāng)過充電等異常情況時(shí)，電池先抑制過充并修復(fù)電池，當(dāng)電池抑制已經(jīng)無作用或電池根本性過充損壞，將直接切斷鋰電池充放電路，從而避免了因鋰電池電芯劇烈升溫，而引起的爆炸、燃燒等惡性事故，以保證電池的安全運(yùn)行。[0016]2、本發(fā)明的鋰電池模組采用傳統(tǒng)鉛酸電池的設(shè)計(jì)應(yīng)用構(gòu)思，實(shí)際裝入鋰電池電芯，并增加了智能監(jiān)控，采用的是先抑制后觸發(fā)的原理。當(dāng)鋰電池模組發(fā)生過充或過放時(shí)，金屬膨脹式記憶開關(guān)保護(hù)器中的電芯監(jiān)測(cè)和電熱控制模塊首先使用電池組中電壓較高的電芯驅(qū)動(dòng)陶瓷加熱器工作，加熱開關(guān)組件，均衡電池組的電流，直接抑制過充或過放的發(fā)生；當(dāng)陶瓷加熱器持續(xù)給開關(guān)組件加熱，溫度達(dá)到設(shè)定溫度值時(shí)，直接出發(fā)記憶合金開關(guān)，斷開電路，保護(hù)鋰電池的安全，這一點(diǎn)也是完全區(qū)別于傳統(tǒng)鋰電池直接觸發(fā)保護(hù)的方式。
[0017]3、本發(fā)明的電芯監(jiān)測(cè)與電熱控制模塊還可以通過采集鋰電池電芯或鋰電池模組的均衡電流進(jìn)行過充抑制；充電時(shí)，抑制電流產(chǎn)生，對(duì)電池進(jìn)行均衡修復(fù)，其均衡電流范圍大效果好，可以達(dá)到1-60A，比傳統(tǒng)被動(dòng)均衡30mA的電流高出很多，效果提升100多倍；極端的異常充電會(huì)最終觸發(fā)記憶開關(guān)進(jìn)行徹底保護(hù)，自恢復(fù)后視電池修復(fù)情況，直到修復(fù)完成，記憶開關(guān)會(huì)恢復(fù)讓電池進(jìn)入正常工作。
[0018]4、本發(fā)明的鋰電池模組將金屬膨脹式記憶開關(guān)保護(hù)器與串聯(lián)的電芯分開空間安裝，抑制電流作用在另外空間的金屬膨脹式記憶開關(guān)保護(hù)器。使鋰電池模組的使用性能大幅提高，克服傳統(tǒng)電池組熱管理非常復(fù)雜的難題。
[0019]5、本發(fā)明采用的金屬膨脹式記憶開關(guān)保護(hù)器利用形狀記憶合金作為斷路保護(hù)開關(guān)，簡化傳統(tǒng)鋰離子電池復(fù)雜的保護(hù)系統(tǒng)，形狀記憶合金具有抗干擾、抗高壓能力、被動(dòng)過流能力強(qiáng)的特性，克服了電子半導(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，耐過流能力差等缺陷，提高了短路保護(hù)開關(guān)的可靠性，有效解決鋰離子電池的安全性問題。
[0020]6、本發(fā)明將鋰電池模塊化處理，制成12V的標(biāo)準(zhǔn)電池模塊，除了可以直接應(yīng)用，也可以進(jìn)行一定范圍的任意串并聯(lián)應(yīng)用，并且無需外加總成電池管理系統(tǒng)。如兩個(gè)12V 40Ah的電池模塊可直接串聯(lián)成24V 40Ah的電池組，也可以并聯(lián)成為12V 80Ah的電池組，其應(yīng)用變得非常簡單，徹底顛覆了鋰電池組傳統(tǒng)復(fù)雜的使用方式。
[0021 ] 7、本發(fā)明摒棄了傳統(tǒng)的鋰電池應(yīng)用模式，將電池保護(hù)直接做在每個(gè)獨(dú)立的電池模塊中，利用金屬結(jié)構(gòu)的弱阻抗性，直接作用在限定電壓的鋰離子電池模塊上，將能量限定在有限封閉的空間，全面提高安全性和可靠性，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，將安全性和使用簡單性合為一體。
[0022]8、目前動(dòng)力鋰電池在需要串并聯(lián)使用中，管理非常復(fù)雜，往往一套動(dòng)力鋰電池組系統(tǒng)成本占到總成本50%以上，采用本發(fā)明的技術(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]9、現(xiàn)有鋰電池組在成組過程中，控制觸點(diǎn)非常多，而本發(fā)明的鋰電池模組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，鋰電池模組可以做到像傳統(tǒng)電池一樣使用，實(shí)測(cè)記憶合金的開合壽命達(dá)到12萬次。通過本發(fā)明鋰電池模組的加入，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]上述說明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段，并可依照說明書的內(nèi)容予以實(shí)施，以下以本發(fā)明的較佳實(shí)施例并配合附圖詳細(xì)說明如后。本發(fā)明的【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】
[0025]此處所說明的附圖用來提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中:
圖1為本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為本發(fā)明的電路原理不意圖；
圖3為常溫下記憶合金開關(guān)的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4為記憶溫度下記憶合金開關(guān)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]圖中標(biāo)號(hào)說明:1、模組外殼；2、鋰電池電芯；3、隔溫層；4、金屬膨脹式記憶開關(guān)保護(hù)器；5、負(fù)極極柱；6、正極極柱；7、緊急手動(dòng)恢復(fù)按鈕；41、開關(guān)組件；42、陶瓷加熱器；43、電芯監(jiān)測(cè)與電熱控制模塊；411、開關(guān)外殼；412、招導(dǎo)熱板；413、記憶合金開關(guān)；4131、動(dòng)觸端；4132、靜觸端；431、電芯監(jiān)測(cè)信號(hào)接收端；432、加熱信號(hào)輸出端；433、通信接口。
【具體實(shí)施方式】
[0027]下面將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例，來詳細(xì)說明本發(fā)明。
[0028]參見圖1所示，一種基于金屬膨脹式記憶開關(guān)保護(hù)器的鋰電池模組，包括一采用阻燃材料的模組外殼1，所述模組外殼I內(nèi)部分為左腔室和右腔室，所述左腔室內(nèi)設(shè)置有由4個(gè)12V的鋰電池電芯2串聯(lián)而成的電池組，所述電池組與所述左腔室之間填充有隔溫層3，所述右腔室內(nèi)設(shè)有一個(gè)金屬膨脹式記憶開關(guān)保護(hù)器4，位于所述左腔室上方的所述模組外殼I上設(shè)置有負(fù)極極柱5,位于右腔室上方的所述模組外殼I上設(shè)置有正極極柱6,所述電池組的負(fù)極與所述負(fù)極極柱5連接，所述電池組的正極與所述金屬膨脹式記憶開關(guān)保護(hù)器4的輸入端連接，所述金屬膨脹式記憶開關(guān)保護(hù)器4的輸出端與所述正極極柱6連接，所述金屬膨脹式記憶開關(guān)保護(hù)器4包括5個(gè)電芯監(jiān)測(cè)信號(hào)接收端431，所述的5個(gè)電芯監(jiān)測(cè)信號(hào)接收端431依次連接在所述的4個(gè)鋰電池電芯2的正負(fù)極上，進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，所述模組外殼I上設(shè)置有一個(gè)緊急手動(dòng)恢復(fù)按鈕7，所述緊急手動(dòng)恢復(fù)按鈕7與所述金屬膨脹式記憶開關(guān)保護(hù)器4連接，應(yīng)用中所述正、負(fù)極極柱6，5直接接負(fù)載形成回路；所述金屬膨脹式記憶開關(guān)保護(hù)器4為最后屏障，在極端條件下關(guān)斷電池進(jìn)行徹底保護(hù)。
[0029]進(jìn)一步的，參見圖2所示，所述金屬膨脹式記憶開關(guān)保護(hù)器4由開關(guān)組件41、2個(gè)陶瓷加熱器42以及電芯監(jiān)測(cè)與電熱控制模塊43組成。
[0030]所述開關(guān)組件41包括一開關(guān)外殼411,所述開關(guān)外殼411內(nèi)部設(shè)置有一招導(dǎo)熱板412及一記憶合金開關(guān)413 ;所述記憶合金開關(guān)413由動(dòng)觸端4131和靜觸端4132構(gòu)成，所述動(dòng)觸端4131由雙金片制成，所述動(dòng)觸端4131與所述靜觸端4132的開閉由所述開關(guān)外殼4101內(nèi)的溫度決定，并且分別在所述動(dòng)觸端4131和所述靜觸端4132表層鍍銀，實(shí)現(xiàn)滅弧，保證形變過程中的有效斷路。參見圖3所示，常溫下，所述動(dòng)觸端4131與所述靜觸端4132相接觸，參見圖4所示，達(dá)到記憶溫度時(shí)，所述動(dòng)觸端4131的雙金片由于其物理特性，恢復(fù)記憶形狀，與所述靜觸端4132分離。
[0031]進(jìn)一步的，所述的鋰電池模組為12V的標(biāo)準(zhǔn)化模塊，除了可以直接應(yīng)用，也可以進(jìn)行一定范圍的任意串并聯(lián)應(yīng)用，并且無需外加總成電池管理系統(tǒng)，徹底擯棄傳統(tǒng)復(fù)雜電子BMS0如兩個(gè)12V 40Ah的電池模塊可直接串聯(lián)成24V 40Ah的電池組，也可以并聯(lián)成為12V80Ah的電池組，其應(yīng)用變得非常簡單，徹底顛覆了鋰電池組傳統(tǒng)復(fù)雜的使用方式。
[0032]所述的2個(gè)陶瓷加熱器42的加熱端與所述鋁導(dǎo)熱板412緊密接觸，所述電芯監(jiān)測(cè)與電熱控制模塊43上包括5個(gè)電芯監(jiān)測(cè)信號(hào)接收端431、2個(gè)加熱信號(hào)輸出端432和2個(gè)通信接口 433，所述的2個(gè)加熱信號(hào)輸出端432分別與所述的2個(gè)陶瓷加熱器42電連接，所述的5個(gè)電芯監(jiān)測(cè)信號(hào)接收端431依次與所述的4個(gè)鋰電池電芯2的正負(fù)極電連接；所述記憶合金開關(guān)413的一端與所述正極極柱6連接，另一端與所述電池組的正極連接。
[0033]進(jìn)一步的，所述電芯監(jiān)測(cè)與電熱控制模塊43上的2個(gè)通信接口 433可以為光電耦合器信號(hào)接口、RS232接口或485接口等，均可以實(shí)現(xiàn)所述鋰電池模組在串并聯(lián)中和其他模組通信，同時(shí)也可以和充電器、控制器進(jìn)行聯(lián)動(dòng)通信，甚至可以和智能負(fù)載進(jìn)行通信，傳輸信號(hào)，顯示電池狀態(tài)，電芯狀態(tài)，用于大型串并聯(lián)的智能監(jiān)控，提升精確控制能力。
[0034]所述的2個(gè)陶瓷加熱器，其中一個(gè)為主加熱器PTC，另一個(gè)為輔助加熱器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化大量的監(jiān)控成本，并提高應(yīng)用的可靠性和安全性。
[0035]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，工作中可以平衡成電池組模的一致性(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。
[0036]本發(fā)明采用傳統(tǒng)鉛酸電池的設(shè)計(jì)應(yīng)用構(gòu)思，實(shí)際裝入鋰電池電芯，并增加了智能監(jiān)控。鉛酸電池的安全除了來源于本身材料外重點(diǎn)是在快充滿電的時(shí)候，其內(nèi)阻會(huì)大幅增力口，直接限制了電池過充電的發(fā)生，實(shí)現(xiàn)模組間逐漸均衡。而本發(fā)明的鋰電池模組采用的是先抑制后觸發(fā)的原理，當(dāng)鋰電池充電進(jìn)入過充的環(huán)節(jié)，電芯監(jiān)測(cè)和熱電控制模塊產(chǎn)生一個(gè)安培級(jí)的觸發(fā)電流促使陶瓷加熱器工作，為開關(guān)組件封閉加熱，直接抑制過充的發(fā)生，這是第一個(gè)動(dòng)作。隨后因陶瓷加熱器的逐漸升溫達(dá)到設(shè)計(jì)值，直接觸發(fā)記憶合金開關(guān)保護(hù)，停止充電而保護(hù)鋰電池的安全，這一點(diǎn)也完全區(qū)別于傳統(tǒng)的鋰電池直接觸發(fā)保護(hù)的方式。
[0037]以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種基于金屬膨脹式記憶開關(guān)保護(hù)器的鋰電池模組，其特征在于:包括一模組外殼(I )，所述模組外殼(I)內(nèi)部分為左腔室和右腔室，所述左腔室內(nèi)設(shè)置有由4個(gè)12V的鋰電池電芯(2)串聯(lián)而成的電池組，所述電池組與所述左腔室之間填充有隔溫層(3)，所述右腔室內(nèi)設(shè)有一個(gè)金屬膨脹式記憶開關(guān)保護(hù)器(4)，位于所述左腔室上方的所述模組外殼(I)上設(shè)置有負(fù)極極柱(5)，位于右腔室上方的所述模組外殼(I)上設(shè)置有正極極柱(6)，所述電池組的負(fù)極與所述負(fù)極極柱(5)連接，所述電池組的正極與所述金屬膨脹式記憶開關(guān)保護(hù)器(4)的輸入端連接，所述金屬膨脹式記憶開關(guān)保護(hù)器(4)的輸出端與所述正極極柱(6)連接，所述金屬膨脹式記憶開關(guān)保護(hù)器(4)包括5個(gè)電芯監(jiān)測(cè)信號(hào)接收端(431)，所述的5個(gè)電芯監(jiān)測(cè)信號(hào)接收端(431)依次連接在所述的4個(gè)鋰電池電芯(2)的正負(fù)極上，進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，所述模組外殼(I)上設(shè)置有一個(gè)緊急手動(dòng)恢復(fù)按鈕(7)，所述緊急手動(dòng)恢復(fù)按鈕(7)與所述金屬膨脹式記憶開關(guān)保護(hù)器(4)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于金屬膨脹式記憶開關(guān)保護(hù)器的鋰電池模組，其特征在于:所述金屬膨脹式記憶開關(guān)保護(hù)器(4)由開關(guān)組件(41)、2個(gè)陶瓷加熱器(42)以及電芯監(jiān)測(cè)與電熱控制模塊(43)組成；所述開關(guān)組件(41)包括一開關(guān)外殼(411)，所述開關(guān)外殼(411)內(nèi)部設(shè)置有一鋁導(dǎo)熱板(412)及一記憶合金開關(guān)(413)，所述記憶合金開關(guān)(413)由動(dòng)觸端(4131)和靜觸端(4132 )構(gòu)成，所述動(dòng)觸端(4131)由雙金片制成，所述動(dòng)觸端(4131)與所述靜觸端(4132)的開閉由所述開關(guān)外殼(411)內(nèi)的溫度決定；所述的兩個(gè)陶瓷加熱器(42)的加熱端與所述鋁導(dǎo)熱板(4102)緊密接觸，所述電芯監(jiān)測(cè)與電熱控制模塊(43)上包括5個(gè)電芯監(jiān)測(cè)信號(hào)接收端(431)和2個(gè)加熱信號(hào)輸出端(432)，所述的2個(gè)加熱信號(hào)輸出端(432)分別與所述的兩個(gè)陶瓷加熱器(42)電連接，所述的5個(gè)電芯監(jiān)測(cè)信號(hào)接收端(431)依次與所述的4個(gè)鋰電池電芯(2)的正負(fù)極電連接；所述記憶合金開關(guān)(413)的一端與所述正極極柱(6)連接，另一端與所述電池組的正極連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于金屬膨脹式記憶開關(guān)保護(hù)器的鋰電池模組，其特征在于:所述模組外殼(I)采用阻燃材料。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于金屬膨脹式記憶開關(guān)保護(hù)器的鋰電池模組，其特征在于:所述的2個(gè)陶瓷加熱器(42)中，一個(gè)為主加熱器，另一個(gè)為輔助加熱器。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于金屬膨脹式記憶開關(guān)保護(hù)器的鋰電池模組，其特征在于:所述電芯監(jiān)測(cè)與電熱控制模塊(43)上包括2個(gè)通信接口(433)，所述通信接口(433)為光電耦合器信號(hào)接口、RS232接口或485接口光電耦合器信號(hào)接口中的任意一種。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于金屬膨脹式記憶開關(guān)保護(hù)器的鋰電池模組，其特征在于:所述動(dòng)觸端(4131)和所述靜觸端(4132)表層鍍銀。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任意一項(xiàng)所述的基于金屬膨脹式記憶開關(guān)保護(hù)器的鋰電池模組，其特征在于:所述的鋰電池模組為12V的標(biāo)準(zhǔn)化模塊，可實(shí)現(xiàn)多個(gè)所述的鋰電池模組的串并聯(lián)使用。
【文檔編號(hào)】H01M2/34GK103985834SQ201410230213
【公開日】2014年8月13日 申請(qǐng)日期:2014年5月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月28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