軟殼鋰電池過充與過熱報警保護結構的製作方法

2023-04-23 15:13:26 3

專利名稱：軟殼鋰電池過充與過熱報警保護結構的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種報警保護結構，尤其是一種軟殼鋰電池過充與過熱報警保護結構，屬於軟殼鋰電池保護的技術領域。
背景技術：
隨著高端移動載具及移動電子設備的普及，對更輕薄且能量密度更高的軟殼鋰電池的需求也日益增加。然而上述的鋰二次電池若充電過度形成過充電狀態，會在正極處生成不穩定的高氧化物，電解液的有機溶劑也會發生分解並產生大量的可燃性氣體，電池芯因而發生鼓脹現象及異常發熱。如果此時在失去保護情況下繼續充電，將導致安全性問題。現行電池保護技術中，有一種保護結構主要包括異常檢測電路及光耦合電路，根據對充電電壓的檢查結果，調整光耦合電路的阻抗以斷開外接電路或保護電池。現行充電電池保護技術中，另有一種結構包括第一保護迴路及第二保護迴路，第一保護迴路含主電路連接及主電流負荷與電池，以及熱電耦開關；第二保護迴路包含保護電路及加熱器，保護電路連接主電路並監測比較電池電壓，以及輸出信號啟動熱電耦開關而進行加熱。此外，用於軟殼鋰電池的過充保護，還有一種是利用電池的鼓脹現象，推動一板片及連接於板片上的切刀，使切刀切斷分離一電池極柄而達到斷電保護的目的。另外，常使用於硬殼的圓筒形鋰電池的則是一種機械式保護裝置，於電池過充時借洩壓閥的動作，扯斷電池的導電柄。上述各種過充保護裝置雖然各有其保護作用，但可能因有些組件及電路經長時間的使用而耗損，影響了可靠性。另外，一般對於電極極柄的強度有一定要求，故切刀式與洩壓閥的保護裝置也存在分離斷電不完全的可能性，且硬殼圓筒形鋰電池的洩壓閥保護裝置亦不適用於軟殼鋰電池。

發明內容
本發明的目的是克服現有技術中存在的不足，提供一種軟殼鋰電池過充與過熱保護結構，其結構簡單緊湊，安裝使用方便，可靠性高，延長使用壽命，降低了使用成本。按照本發明提供的技術方案，所述軟殼鋰電池過充與過熱報警保護結構，包括容置盒及位於所述容置盒內的軟殼電池芯，所述軟殼電池芯上設有板片，容置盒內的頂端設有用於保護及管理軟殼電池芯並與外部充電電源連接的保護及平衡電路板，所述保護及平衡電路板與軟殼電池芯連接；外部充電電源通過保護及平衡電路板與軟殼電池芯電連接； 所述容置盒內與板片相對應的側壁上設有推動開關，所述推動開關與保護及平衡電路板上的關斷機構相連；外部充電電源對軟殼電池芯過渡充電時，軟殼電池芯向推動開關方向膨脹，通過板片觸發推動開關，使推動開關向關斷機構輸出關斷信號，關斷機構關斷軟殼電池芯與外部充電電源的連接。所述板片上設有用於檢測軟殼電池芯工作溫度的溫控開關，所述溫控開關與保護及平衡電路板上的關斷機構相連；軟殼電池芯的溫度達到溫控開關的設定值時，溫控開關向關斷機構輸出關斷信號，關斷機構關斷軟殼電池芯與外部充電電源的連接。所述關斷機構包括繼電器，所述繼電器的線圈與推動開關的輸出端相連，繼電器的觸點分別與外部充電電源及軟殼電池芯相連。所述關斷機構包括繼電器，所述繼電器的線圈與溫控開關的輸出端相連，繼電器的觸點分別與外部充電電源及軟殼電池芯相連。所述充電連接板上設有報警裝置。所述報警裝置包括蜂鳴器及發光二極體。所述蜂鳴器及發光二極體串聯後與三極體的集電極相連，三極體的發射極與電源負極相連，三極體的基極通過電阻與推動開關及溫控開關的一端相連，溫控開關及推動開關的另一端與蜂鳴器後連接到電源正極。所述軟殼電池芯上設有電連接的極柄。所述極柄包括正極電柄及負極電柄。所述板片是由鋁鎂合金或塑料材料製成的硬質板。本發明的優點容置盒內設有軟殼電池芯，軟殼電池芯上設有板片，容置盒內與板片相應的側壁上設有推動開關，且板片上設有溫控開關；溫控開關與推動開關與繼電器的線圈相連，軟殼電池芯通過繼電器的觸點、保護及平衡電路板與外部充電電源相連；當軟殼電池芯形成過充電時，軟殼電池芯通過板片推動觸發推動開，使推動開關輸出關斷信號，改變繼電器觸點的狀態；同時，當軟殼電池芯的溫度達到設定溫度後，溫控開關輸出關斷信號，同樣改變繼電器觸點的狀態，達到斷開外部充電電源與軟殼電池芯的連接；同時，通過蜂鳴器與發光二極體進行報警指示，避免了軟殼電池芯過充與過熱情況的危險，結構簡單緊湊，安裝使用方便，可靠性高，延長使用壽命，降低了使用成本。


圖1為現有軟殼鋰電池的結構示意圖。圖2為本發明的結構示意圖。圖3為本發明推動開關的局部放大圖。圖4為本發明軟殼鋰電池充電膨脹後的狀態圖。圖5為圖4中A的局部放大圖。圖6為本發明的連接框圖。圖7為本發明報警裝置的連接原理圖。
具體實施例方式下面結合具體附圖和實施例對本發明作進一步說明。如圖2 圖8所示本發明包括容置盒1、板片2、軟殼電池芯3、極柄4、蜂鳴器5、 發光二極體LED、保護及平衡電路板7、溫控開關8、推動開關9、報警裝置10、繼電器11、充電迴路12及關斷機構。如圖2、圖4和圖7所示所述容置盒1內設有軟殼電池芯3 ；軟殼電池芯3上設有極柄4，所述極柄4包括正極柄及負極柄。容置盒1內的頂端設有保護及平衡電路板7，軟殼電池芯3通過保護及平衡電路板7與外部充電電源相連，外部充電電源向鋰電池進行充電；外部充電電源與保護及平衡電路板7、軟殼電池芯3充電時形成充電迴路12 ；當外部電源對軟殼電池芯3過充時，軟殼電池芯3就會向外膨脹，影響軟殼鋰電池的充電安全，此時需要通過繼電器11或其他設備關斷充電迴路12。軟殼電池芯3上設有板片2，所述板片2是由鋁鎂合金或塑料製成的硬質板。保護及平衡電路板7可以採用德龍微電技術有限公司生產的電路板。為了達到軟殼電池芯3的充電安全，容置盒1內設有推動開關9，所述推動開關9 位於容置盒1內與軟殼電池芯3對應於設置板片2相對應的側壁上，推動開關9固定在容置盒1的側壁上，且推動開關9通過連接線與保護及平衡電路板7及關斷機構相連。具體地，關斷機構採用繼電器11，通過繼電器11觸點的動作來關斷軟殼電池芯3與外部充電電源的連接。當有外部推力觸發推動開關9後，推動開關9向外輸出相應的關斷信號。推動開關9與繼電器11的線圈相連，繼電器11的觸點將外部充電電源與軟殼電池芯3相連，當推動開關9向繼電器3輸出關斷信號後，繼電器11的觸點帶電，使繼電器11的常閉觸點斷開，達到將外部充電電源與軟殼電池芯3斷開的目的，避免了外部充電電源對軟殼電池芯3 的過渡充電。如圖5和圖6所示當軟殼電池芯3過渡充電時，就會向安裝推動開關9 一側的方向膨脹，當軟殼電池芯3膨脹到一定程度後，軟殼電池芯3就會推動並觸發推動開關9，使推動開關9輸出關斷信號。為了避免軟殼電池芯3過熱，在板片2上設有溫控開關8，所述溫控開關8的輸出端通過連接線與保護及平衡電路板7及上述關斷機構相連；溫控開關8的輸出端與繼電器 11的線圈相連，溫控開關8用於判斷軟殼電池芯3的工作溫度。當軟殼電池芯3的溫度達到溫控開關8的設定溫度時，溫控開關8向繼電器11輸出關斷信號，使繼電器11的線圈帶電，從而使繼電器11的常閉觸點斷開，斷開外部充電電源與軟殼電池芯3的連接。如圖7和圖8所示為了能夠指示軟殼電池芯3的過熱與過充過程，充電連接板7 上設有報警裝置10，所述報警裝置10包括蜂鳴器5及發光二極體6，所述蜂鳴器5與發光二極體6串聯後與三極體VT的集電極相連，三極體VT的發射機與電源負極端相連，三極體 VT的基極通過電阻R與推動開關9及溫控開關8的一端相連，溫控開關8與推動開關9的另一端與蜂鳴器5對應於與發光二極體6相連的另一端相連。蜂鳴器5對應於與溫控開關 8、推動開關9相連的一端與電源正極相連，所述電源為整個報警裝置提供工作電源。當溫控開關8與推動開關9向繼電器11輸出關斷信號時，溫控開關8與推動開關9的關斷信號同時通過電阻R驅動三極體VT，使三極體VT導通，當三極體VT導通後，蜂鳴器5、發光二極體6及三極體VT組成的報警裝置10形成通路，此時，蜂鳴器5蜂鳴報警，同時發光二極體 6點亮指示，能夠便於觀察處理。如圖2 圖8所示使用時，外部充電電源通過繼電器11的觸點、保護及平衡電路板7與軟殼電池芯3相連，用於對軟殼電池芯3進行充電。繼電器11的線圈與推動開關9 及溫控開關8的輸出端相連，推動開關9與溫控開關8分別與報警裝置10相連。工作時， 外部充電電源對軟殼電池芯3進行充電；當外部充電電源對軟殼電池芯3充電超過軟殼電池芯3的容量達到過渡充電時，軟殼電池芯3開始向推動開關9的方向膨脹，直至軟殼電池芯3觸發推動開關9輸出相應的關斷信號。當推動開關9輸出關斷信號後，推動開關9使繼電器11的線圈帶電，使繼電器11的常閉觸點斷開，斷開軟殼電池芯3與外部充電電源的連接，從而有效保護軟殼電池芯3。同時，若軟殼電池芯3的充電或工作溫度達到溫控開關 8的設定溫度時，溫控開關8輸出關斷信號，通過繼電器11關斷外部充電電源與軟殼電池芯 3的連接，並通過蜂鳴器5及發光二極體6進行報警指示，安全可靠。
本發明容置盒1內設有軟殼電池芯3，軟殼電池芯3上設有板片2，容置盒1內與板片2相應的側壁上設有推動開關9，且板片2上設有溫控開關8 ；溫控開關8與推動開關 9與繼電器11的線圈相連，軟殼電池芯3通過繼電器11的觸點、保護及平衡電路板7與外部充電電源相連；當軟殼電池芯3形成過充電時，軟殼電池芯3通過板片2推動觸發推動開 9，使推動開關9輸出關斷信號，改變繼電器11觸點的狀態；同時，當軟殼電池芯3的溫度達到設定溫度後，溫控開關8輸出關斷信號，同樣改變繼電器11觸點的狀態，達到斷開外部充電電源與軟殼電池芯3的連接；同時，通過蜂鳴器5與發光二極體6進行報警指示，避免了軟殼電池芯3過充與過熱情況的危險，結構簡單緊湊，安裝使用方便，可靠性高，延長使用壽命，降低了使用成本。
權利要求
1.一種軟殼鋰電池過充與過熱報警保護結構，包括容置盒(1)及位於所述容置盒(1) 內的軟殼電池芯(3)，所述軟殼電池芯(3)上設有板片(2)，容置盒(1)內的頂端設有用於保護及管理軟殼電池芯(3)並與外部充電電源連接的保護及平衡電路板(7)，所述保護及平衡電路板(7)與軟殼電池芯(3)連接；外部充電電源通過保護及平衡電路板(7)與軟殼電池芯(3)電連接；其特徵是所述容置盒(1)內與板片(2)相對應的側壁上設有推動開關(9)， 所述推動開關(9)與保護及平衡電路板(7)上的關斷機構相連；外部充電電源對軟殼電池芯(3)過渡充電時，軟殼電池芯(3)向推動開關(9)方向膨脹，通過板片(2)觸發推動開關 (9)，使推動開關(9)向關斷機構輸出關斷信號，關斷機構關斷軟殼電池芯(3)與外部充電電源的連接。
2.根據權利要求1所述的軟殼鋰電池過充與過熱報警保護結構，其特徵是所述板片 (2)上設有用於檢測軟殼電池芯(3)工作溫度的溫控開關(8)，所述溫控開關(8)與保護及平衡電路板(7)上的關斷機構相連；軟殼電池芯(3)的溫度達到溫控開關(8)的設定值時， 溫控開關(8)向關斷機構輸出關斷信號，關斷機構關斷軟殼電池芯(3)與外部充電電源的連接。
3.根據權利要求1所述的軟殼鋰電池過充與過熱報警保護結構，其特徵是所述關斷機構包括繼電器(11)，所述繼電器(11)的線圈與推動開關(9)的輸出端相連，繼電器(11) 的觸點分別與外部充電電源及軟殼電池芯(3 )相連。
4.根據權利要求2所述的軟殼鋰電池過充與過熱報警保護結構，其特徵是所述關斷機構包括繼電器(11)，所述繼電器(11)的線圈與溫控開關(8)的輸出端相連，繼電器(11) 的觸點分別與外部充電電源及軟殼電池芯(3 )相連。
5.根據權利要求1或2所述的軟殼鋰電池過充與過熱報警保護結構，其特徵是所述充電連接板(7 )上設有報警裝置(10 )。
6.根據權利要求3所述的軟殼鋰電池過充與過熱報警保護結構，其特徵是所述報警裝置(10)包括蜂鳴器(5)及發光二極體(6)。
7.根據權利要求4所述的軟殼鋰電池過充與過熱報警保護結構，其特徵是所述蜂鳴器(5)及發光二極體(6)串聯後與三極體(VT)的集電極相連，三極體(VT)的發射極與電源負極相連，三極體(VT)的基極通過電阻(R)與推動開關(9)及溫控開關(8)的一端相連，溫控開關(8)及推動開關(9)的另一端與蜂鳴器(5)後連接到電源正極。
8.根據權利要求1所述的軟殼鋰電池過充與過熱報警保護結構，其特徵是所述軟殼電池芯(3 )上設有電連接的極柄(4 )。
9.根據權利要求6所述的軟殼鋰電池過充與過熱報警保護結構，其特徵是所述極柄 (4)包括正極電柄及負極電柄。
10.根據權利要求1所述的軟殼鋰電池過充與過熱報警保護結構，其特徵是所述板片 (2)是由鋁鎂合金或塑料材料製成的硬質板。
全文摘要
本發明涉及一種軟殼鋰電池過充與過熱報警保護結構，其包括容置盒及軟殼電池芯，軟殼電池芯上設有板片，容置盒內的頂端設有用於保護及管理軟殼電池芯並與外部充電電源連接的保護及平衡電路板，保護及平衡電路板與軟殼電池芯連接；外部充電電源通過保護及平衡電路板與軟殼電池芯電連接；所述容置盒內與板片相對應的側壁上設有推動開關，推動開關與保護及平衡電路板上的關斷機構相連；外部充電電源對軟殼電池芯過渡充電時，軟殼電池芯向推動開關方向膨脹，通過板片觸發推動開關，使推動開關向關斷機構輸出關斷信號，關斷機構關斷軟殼電池芯與外部充電電源的連接。本發明結構簡單緊湊，安裝使用方便，可靠性高，延長使用壽命，降低了使用成本。
文檔編號H02H3/04GK102195270SQ201110144290
公開日2011年9月21日 申請日期2011年5月31日 優先權日2011年5月31日
發明者張志鵬 申請人:無錫新緯電池有限公司