[發明專利]基于金屬膨脹式記憶開關保護器的鋰電池模組

有效

• 申請號: 201410230213.3
• 申請日: 2014-05-28
• 公開（公告）號: CN103985834A
• 公開（公告）日: 2014-08-13
• 發明（設計）人: 樊朝暉;瞿洪桂;賈尚碧
• 申請（專利權）人: 中投仙能科技（蘇州）有限公司
• 主分類號: H01M2/34
• 分類號: H01M2/34;H02H7/18
• 代理公司: 上海申新律師事務所 31272
• 代理人: 劉懿

技術領域

本發明涉及一種鋰電池，尤其涉及一種基于金屬膨脹式記憶開關保護器的鋰電池模組。

背景技術

如今，動力鋰離子電池越來越廣泛的應用到各種設備當中，包括汽車、UPS、電力儲能、野外用電。其具有容量大，體積小的優點，正在逐步替代傳統的鉛酸電池，是目前電池市場的主流。但是，鋰離子電池在遇到短路、過充電等異常情況時，容易引起電池劇烈升溫，此時如果沒有保護措施，就會發生爆炸、燃燒等惡性事故，這也是目前鋰離子電池主要的技術難點之一。所以，鋰離子電池必須強制安裝過壓、過溫、過電流保護裝置，以保證電池的安全運行。

在手機、電動工具等應用領域是采用專用電路檢測電池的電壓、充放電電流等相關參數。當這些參數超過限定值時，斷開繼電器、MOSFETs、IGBT等開關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行。斷開繼電器、MOSFETs等開關器件雖然應用靈活，動作迅速，但由于外圍控制和驅動電路復雜，導致系統的整體可靠性較低，且MOSFETs、IGBT等半導體器件存在抗干擾能力差、耐電流沖擊能力差等問題；而繼電器則有動作遲緩、驅動電流大、器件體積龐大等缺陷。

現有鋰離子電池組在成組過程中，控制點非常多，動力鋰離子電池在需要串并聯使用中，管理非常復雜，往往一套電池組系統，保護系統的成本占到總成本一半以上。另一方面，在電動工具、電動自行車、小型儲能等應用領域由于必須使用一定數量的電芯進行串并聯才能達到應用所要求的電壓與容量，但上述繼電器、MOSFETs、IGBT等開關器件壽命短、穩定性差、抗干擾能力弱、耐高壓能力弱等缺陷，如12V電瓶用的傳統汽車點火的瞬間，峰值電流達到400A，一般情況下，很難有傳統保護器能夠承受這種浪涌電流，如MOSFET經常被這類浪涌電流沖擊，容易損壞。

綜上所述，由于現有鋰離子電池的過壓、過溫、過電流保護裝置存在的缺陷，已經嚴重限制了鋰離子電池在汽車、UPS、電力儲能、野外用電等領域的應用和發展。目前將電池的物理保護器取代傳統保護器已成為一個新的研究方向，本發明中提及金屬膨脹式記憶開關保護器采用形狀記憶合金中的雙金片作為斷路保護開關。根據物體熱漲冷縮原理，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的導體，在變化的溫度下由于兩面導體漲縮程度不一樣從而使雙金片彎曲，碰到設定的觸點或開關，使設定的電路（保護）開始工作。

發明內容

為克服現有技術存在的缺陷，本發明的目的在于提供一種安全、可靠、耐用的標準化鋰電池模組，可應用于更廣泛的領域。

為實現上述技術目的，達到上述技術效果，本發明通過以下技術方案實現：

????一種基于金屬膨脹式記憶開關保護器的鋰電池模組，包括一模組外殼，所述模組外殼內部分為左腔室和右腔室，所述左腔室內設置有由4個12V的鋰電池電芯串聯而成的電池組，所述電池組與所述左腔室之間填充有隔溫層，所述右腔室內設有一個金屬膨脹式記憶開關保護器，位于所述左腔室上方的所述模組外殼上設置有負極極柱，位于右腔室上方的所述模組外殼上設置有正極極柱，所述電池組的負極與所述負極極柱連接，所述電池組的正極與所述金屬膨脹式記憶開關保護器的輸入端連接，所述金屬膨脹式記憶開關保護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保護器包括5個電芯監測信號接收端，所述的5個電芯監測信號接收端依次連接在所述的4個鋰電池電芯的正負極上，進行實時監測，所述模組外殼上設置有一個緊急手動恢復按鈕，所述緊急手動恢復按鈕與所述金屬膨脹式記憶開關保護器連接。

進一步的，所述金屬膨脹式記憶開關保護器由開關組件、2個陶瓷加熱器以及電芯監測與電熱控制模塊組成；所述開關組件包括一開關外殼，所述開關外殼內部設置有一鋁導熱板及一記憶合金開關，所述記憶合金開關由動觸端和靜觸端構成，所述動觸端由雙金片制成，所述動觸端與所述靜觸端的開閉由所述開關外殼內的溫度決定；所述的兩個陶瓷加熱器的加熱端與所述鋁導熱板緊密接觸，所述電芯監測與電熱控制模塊上包括5個電芯監測信號接收端和2個加熱信號輸出端，所述的2個加熱信號輸出端分別與所述的兩個陶瓷加熱器電連接，所述的5個電芯監測信號接收端依次與所述的4個鋰電池電芯的正負極電連接；所述記憶合金開關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，應用中所述正、負極極柱直接接負載形成回路；所述金屬膨脹式記憶開關保護器為最后屏障，在極端條件下關斷電池進行徹底保護。

????進一步的，所述模組外殼采用阻燃材料。

進一步的，所述的2個陶瓷加熱器中，一個為主加熱器，另一個為輔助加熱器。