一種鋰電池組保護系統的製作方法

2023-11-30 01:29:46 2

本發明涉及蓄電池技術領域，具體涉及一種鋰電池組保護系統。

背景技術：

鋰離子電池組一般是由若干鋰離子電池採用串聯、並聯的方式緊密堆積後製備而成，該鋰離子電池組在受到擠壓或穿刺等濫用情況下,電池內部發生短路，導致電池組內部能量瞬間大量釋放，發生熱失控，引起著火或爆炸等安全問題。

目前，主要的改善措施包括：一、通過增加鋰離子電池組外殼的強度的方式，減少輕微碰撞時鋰離子電池內部受擠壓或穿刺。二、將鋰離子電池組密封，隔絕電池起火過程中需要的外部氧氣來源，或是進一步在密封件中增加阻燃劑，電池起火時抑制燃燒。但是對於高速運動過程中發生的動力電池組碰撞，並不能有效減緩外部巨大能量撞擊問題。這兩種方式均會發生失效，不能有效保證電池的安全。

鋰離子電池的安全問題歸根結底是鋰離子電池的電能和化學能失控。其中電能瞬間釋放產生的歐姆熱為化學熱失控的誘因，有效釋放電池內部的能量可以大大增強電池的安全性。

技術實現要素：

本發明的目的在於，解決現有鋰離子電池組如何進行主動保護的技術問題。

為實現上述目的，本發明提供了一種鋰電池組保護系統，該系統包括保護電路、大功率負載、大功率風扇、振動傳感器和信號處理器；其中，保護電路設置在鋰電池組外殼1外部，其包括內層電路、中層電路和外層電路；內層電路、中層電路和外層電路外部共同並連大功率負載和大功率風扇，以及通過壓力觸發共同並連的振動傳感器和信號處理器。

進一步的，內層電路包括內層電池組與內層雙金屬薄膜，內層電池組與內層雙金屬薄膜依次通過內層觸發和低內阻匯流排並連大功率負載和大功率風扇，以及通過壓力觸發共同並連的振動傳感器和信號處理器；中層電路包括中層電池組與中層雙金屬薄膜，中層電池組與中層雙金屬薄膜依次通過中層觸發和低內阻匯流排並連大功率負載和大功率風扇，以及通過壓力觸發共同並連的振動傳感器和信號處理器；外層電路包括外層電池組與外層雙金屬薄膜，外層電池組與外層雙金屬薄膜依次通過外層觸發和低內阻匯流排並連大功率負載和大功率風扇，以及通過壓力觸發共同並連的振動傳感器和信號處理器。

本發明不但可以通過控制外層、內層及中層的觸發開關，實現輕度風險、中度風險、危險等三種設定條件下大功率負載及大功率風扇的工作，提前將能量釋放，降低電池組安全風險；還可以通過能量逐級釋放，發生外部濫用情況時可以主動控制不同程度的電池組功能狀態，除非在極端狀態下電池電量完全釋放，其它情況下電池組不會立即完全失效，仍能保留部分系統功能，利於救助。

附圖說明

圖1為本發明實施例提供的一種鋰電池組保護系統結構示意圖；

圖2為圖1所示鋰電池組保護系統電路原理圖。

附圖中：1、電池組外殼，1111、內層電池組，1112、內層雙金屬薄膜，1211、中層電池組，1212、中層雙金屬薄膜，1311、外層電池組，1312、外層雙金屬薄膜，21、低內阻匯流排，221、大功率負載，222、大功率風扇，311、振動傳感器，312、信號處理器，321、壓力觸發，322、內層觸發，323、中層觸發，324、外層觸發。

具體實施方式

為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。

為便於對本發明實施例的理解，下面將結合附圖以具體實施例做進一步的解釋說明，實施例並不構成對本發明實施例的限定。

如圖1和圖2所示，該鋰電池組保護系統包括保護電路、大功率負載221、大功率風扇222、振動傳感器311和信號處理器312；其中，保護電路設置在鋰電池組外殼1外部，其包括內層電路、中層電路和外層電路；內層電路、中層電路和外層電路外部共同並連大功率負載221和大功率風扇222，以及通過壓力觸發321共同並連的振動傳感器311和信號處理器312。大功率負載221可用於控制釋能的速度，避免產生電池瞬間短路的大電流，大功率風扇222可用於散熱。

內層電路包括內層電池組1111與內層雙金屬薄膜1112，內層電池組1111與內層雙金屬薄膜1112依次通過內層觸發322和低內阻匯流排21並連大功率負載221和大功率風扇222，以及通過壓力觸發321共同並連的振動傳感器311和信號處理器312。

中層電路包括中層電池組1211與中層雙金屬薄膜1212，中層電池組1211與中層雙金屬薄膜1212依次通過中層觸發323和低內阻匯流排21並連大功率負載221和大功率風扇222，以及通過壓力觸發321共同並連的振動傳感器311和信號處理器312。

外層電路包括外層電池組1311與外層雙金屬薄膜1312，外層電池組1311與外層雙金屬薄膜1312依次通過外層觸發324和低內阻匯流排21並連大功率負載221和大功率風扇222，以及通過壓力觸發321共同並連的振動傳感器311和信號處理器312。低內阻電流排21可用於降低鋰電池組內部大電流經過時產生的熱，避免高溫對電池造成不可逆的損壞。

在一個例子中，當外層雙金屬膜1312受到擠壓或刺穿時，與之相連的外層觸發器324觸發，外層電池組1311與大功率負載221和大功率風扇222電路導通，瞬間通過大功率工作電流將外層電池組的能量釋放出來，大功率風扇222既消耗了外層電池組1311的能量同時也對大功率負載221工作時產生的熱量起到冷卻的作用。

在實際應用中，當包含本發明實施例鋰電池組保護系統的交通工具，如電動汽車、自行車受到劇烈撞擊時，振動傳感器311的信號將傳給信號處理器312，信號處理器312將判定振動程度對電池組的風險大小，當振動程度指標達到第一級輕度風險時，與之相連的外層觸發器324觸發，外層電池組1311與大功率負載221和大功率風扇222電路導通，瞬間通過大功率工作電流將外層電池組1311的能量釋放出來，大功率風扇222既消耗了外層電池組1311的能量同時也對大功率負載221工作時產生的熱量起到冷卻的作用。

本發明實施例不但可以通過信號處理器控制外層、內層及中層的觸發開關，實現輕度風險、中度風險、危險等三種設定條件下大功率負載及大功率風扇的工作，提前將能量釋放，降低電池組安全風險；還可以通過能量逐級釋放，發生外部濫用情況時可以主動控制不同程度的電池組功能狀態，除非在極端狀態下電池電量完全釋放，其它情況下電池組不會立即完全失效，仍能保留部分系統功能，利於救助。

以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對於本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明技術原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應當視為在本發明的保護範圍之內。

以上對本發明進行了詳細介紹，並結合具體實施例對本發明做了進一步闡述，必須指出，以上實施例的說明不用於限制而只是用於幫助理解本發明的核心思想，對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，對本發明進行的任何改進以及與本產品等同的替代方案，也屬於本發明權利要求的保護範圍內。