一种锂电池过热保护系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了锂电池过热保护系统，包括控制电路，采集单元包括锂电池主体、锂电池电极、导热层、第一电极、热敏电阻片、第二电极、保护层和绝缘层，导热层与锂电池主体连接，第一电极与导热层连接，绝缘层和热敏电阻片与第一电极连接，第二电极与绝缘层、热敏电阻片连接，保护层与第二电极连接，熔断单元包括基座、悬臂梁和磁感应线圈，悬臂梁的一端与基座上表面连接，悬臂梁的另一端设置有金属块，磁感应线圈位于基座上并与悬臂梁相对设置，金属块与磁感应线圈正对设置，熔断单元包括位于悬臂梁下方的熔断部、第三电极和第四电极。本发明专利技术还公开了锂电池过热保护方法，使熔断部完全被打断，不会出现藕断丝连的现象，彻底抑制锂电温度的上升。上升。上升。

【技术实现步骤摘要】
一种锂电池过热保护系统及方法


[0001]本专利技术涉及电力电子
，尤其涉及一种锂电池过热保护系统及方法。

技术介绍

[0002]随着电子科技的快速发展，市场对中小型锂离子电池的需求日益增大，特别是高能量比、长循环寿命、高可靠性的锂离子电池，越来越受到消费市场的青睐。
[0003]对于中小型锂离子电池来说，实际使用中，由于外部电路短路或应用环境发生变化，从而导致电池内部温度升高，电池发热量剧增，极易引起整个电池的热失控，从而发生着火甚至爆炸，因此，如果锂电池没有合理的热保护系统，会存在严重的安全隐患。
[0004]目前的锂电池热保护系统，均无法合理检测电池本身热量，只能通过电池输出的电压/电流信号来判断，滞后性强，也有一些通过物理熔断结构来强行使外部电路断路，但由于传统熔断结构金属熔断有很大的随机性，特别是当电路突然急剧变化，金属熔断结构可能出现“藕断丝连”的效果，无法有效使得外部电路短路，也就无法实现对锂电池有效的热保护。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术提供一种实现对锂电池有效地过热保护、安全性高的锂电池过热保护系统及方法，来解决上述存在的技术问题，具体采用以下技术方案来实现。
[0006]第一方面，本专利技术提供了一种锂电池过热保护系统，包括：
[0007]控制电路；
[0008]采集单元，与所述控制电路连接，所述采集单元包括锂电池主体、锂电池电极、导热层、第一电极、热敏电阻片、第二电极、保护层和绝缘层，所述锂电池电极位于所述锂电池主体的上表面，所述导热层与所述锂电池主体连接，所述第一电极与所述导热层连接，所述绝缘层间隔排列在所述热敏电阻片之间，所述绝缘层和所述热敏电阻片与所述第一电极连接，所述第二电极与所述绝缘层、所述热敏电阻片连接，所述保护层与所述第二电极连接；
[0009]熔断单元，与所述控制电路连接，所述熔断单元包括基座、悬臂梁和磁感应线圈，所述悬臂梁的一端与所述基座的上表面连接，所述悬臂梁的另一端设置有金属块，所述磁感应线圈位于所述基座上并与所述悬臂梁相对设置，所述金属块与所述磁感应线圈正对设置，所述熔断单元还包括位于所述悬臂梁下方的熔断部、第三电极和第四电极，所述熔断部位于所述第三电极和所述第四电极之间；
[0010]其中，所述采集单元用于实时采集锂电池的热状况并反馈至所述控制电路，所述控制电路根据所述热状况控制所述熔断单元断开所述锂电池与外部设备的连接。
[0011]作为上述技术方案的进一步改进，所述第一电极和所述第二电极采用铝或铜的金属材料。
[0012]作为上述技术方案的进一步改进，所述热敏电阻片为正温度系数热敏电阻，采用钛酸钡基材料，居里点温度为80～200℃之间。
[0013]作为上述技术方案的进一步改进，所述导热层采用导热硅胶或石墨垫片的导热材料。
[0014]作为上述技术方案的进一步改进，所述保护层采用耐高温塑料或陶瓷，所述绝缘层采用导热硅胶的导热绝缘材料。
[0015]作为上述技术方案的进一步改进，所述熔断部采用低熔点的金属丝，当所述控制电路接收到所述采集单元采集的电流变化时，在所述第三电极和所述第四电极之间加入熔断电流使所述熔断部熔断。
[0016]作为上述技术方案的进一步改进，所述悬臂梁采用氮化硅，所述金属块采用铁或镍或钴，所述磁感应线圈用于通电产生磁场并吸引所述金属块沿所述基座方向运动。
[0017]作为上述技术方案的进一步改进，所述磁感应线圈包括第五电极、金属绕组和第六电极，所述第五电极和所述第六电极分别连接所述金属绕组的两端。
[0018]第二方面，本专利技术还提供了一种锂电池过热保护方法，包括：
[0019]所述采集单元采集所述锂电池的热状况，并将所述热状况反馈至所述控制电路；
[0020]所述控制电路根据所述热状况判断所述锂电池的温度超过预设温度时，所述采集单元中的热敏电阻片的电阻升高，所述第一电极和所述第二电极之间的电流减小，在所述第三电极和所述第四电极加入熔断电流使所述熔断部熔断，同时，所述控制电路控制所述熔断单元中的磁感应线圈产生磁场吸引所述悬臂梁的金属块，使所述悬臂梁向下运动，以使所述锂电池与外部设备断开连接。
[0021]相对于现有技术，本专利技术提供的一种锂电池过热保护系统及方法，具有以下有益效果：
[0022]通过将控制电路连接在采集单元与熔断单元之间，采集单元用于采集锂电池的热状况。并实时反馈给控制电路，控制电路根据热状况判断锂电池的温度超过预设温度时，采集单元中的热敏电阻片的电阻升高，第一电极和第二电极之间的电流减小，在第三电极和第四电极加入熔断电流使熔断部熔断，同时，控制电路控制熔断单元中的磁感应线圈产生磁场吸引所述悬臂梁的金属块，使悬臂梁向下运动，保证熔断单元的熔断部的完全被打断，以使锂电池与外部设备断开连接，从而起到对锂电池的过热保护功能，保证熔断单元的熔断部的完全被打断，不会出现藕断丝连的现象，也使第三电极和第四电极之间彻底断开，保证电路断路，从而彻底抑制锂电池温度的上升。
附图说明
[0023]为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0024]图1为本专利技术实施例提供的锂电池过热保护系统的结构框图；
[0025]图2为本专利技术实施例提供的采集单元的俯视图；
[0026]图3为本专利技术实施例提供的采集单元的AA
’
的剖面图；
[0027]图4为本专利技术实施例提供的熔断单元的结构示意图；
[0028]图5为本专利技术实施例提供的熔断部的结构示意图；
[0029]图6为本专利技术实施例提供的悬臂梁的结构示意图；
[0030]图7为本专利技术实施例提供的磁感应线圈的俯视图；
[0031]图8为本专利技术实施例提供的锂电池过热保护方法的流程图。
[0032]主要元件符号说明：
[0033]10
‑
锂电池过热保护系统；20
‑
控制电路；100
‑
采集单元；101
‑
锂电池电极；102
‑
锂电池主体；103
‑
导热层；104
‑
第一电极；105
‑
热敏电阻片；106
‑
第二电极；107
‑
保护层；108
‑
绝缘层；200
‑
熔断单元；201
‑
基座；202
‑
悬臂梁；203
‑
磁感应线圈；204
‑
金属块；205
‑
第三电极；206
‑
熔断部；207
‑
第四电极；208
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锂电池过热保护系统，其特征在于，包括：控制电路；采集单元，与所述控制电路连接，所述采集单元包括锂电池主体、锂电池电极、导热层、第一电极、热敏电阻片、第二电极、保护层和绝缘层，所述锂电池电极位于所述锂电池主体的上表面，所述导热层与所述锂电池主体连接，所述第一电极与所述导热层连接，所述绝缘层间隔排列在所述热敏电阻片之间，所述绝缘层和所述热敏电阻片与所述第一电极连接，所述第二电极与所述绝缘层、所述热敏电阻片连接，所述保护层与所述第二电极连接；熔断单元，与所述控制电路连接，所述熔断单元包括基座、悬臂梁和磁感应线圈，所述悬臂梁的一端与所述基座的上表面连接，所述悬臂梁的另一端设置有金属块，所述磁感应线圈位于所述基座上并与所述悬臂梁相对设置，所述金属块与所述磁感应线圈正对设置，所述熔断单元还包括位于所述悬臂梁下方的熔断部、第三电极和第四电极，所述熔断部位于所述第三电极和所述第四电极之间；其中，所述采集单元用于实时采集锂电池的热状况并反馈至所述控制电路，所述控制电路根据所述热状况控制所述熔断单元断开所述锂电池与外部设备的连接。2.根据权利要求1所述的锂电池过热保护系统，其特征在于，所述第一电极和所述第二电极采用铝或铜的金属材料。3.根据权利要求1所述的锂电池过热保护系统，其特征在于，所述热敏电阻片为正温度系数热敏电阻，采用钛酸钡基材料，居里点温度为80～200℃之间。4.根据权利要求1所述的锂电池过热保护系统，...

【专利技术属性】
技术研发人员：梅礼光，陈勇，李胜，
申请(专利权)人：深圳市优瑞特检测技术有限公司，
类型：发明
国别省市：