CN102195270A

CN102195270A - 软壳锂电池过充与过热报警保护结构

Info

Publication number: CN102195270A
Application number: CN2011101442903A
Authority: CN
Inventors: 张志鹏
Original assignee: WUXI XINWEI BATTERY CO Ltd
Current assignee: WUXI XINWEI BATTERY CO Ltd
Priority date: 2011-05-31
Filing date: 2011-05-31
Publication date: 2011-09-21

Abstract

本发明涉及一种软壳锂电池过充与过热报警保护结构，其包括容置盒及软壳电池芯，软壳电池芯上设有板片，容置盒内的顶端设有用于保护及管理软壳电池芯并与外部充电电源连接的保护及平衡电路板，保护及平衡电路板与软壳电池芯连接；外部充电电源通过保护及平衡电路板与软壳电池芯电连接；所述容置盒内与板片相对应的侧壁上设有推动开关，推动开关与保护及平衡电路板上的关断机构相连；外部充电电源对软壳电池芯过渡充电时，软壳电池芯向推动开关方向膨胀，通过板片触发推动开关，使推动开关向关断机构输出关断信号，关断机构关断软壳电池芯与外部充电电源的连接。本发明结构简单紧凑，安装使用方便，可靠性高，延长使用寿命，降低了使用成本。

Description

软壳锂电池过充与过热报警保护结构

技术领域

本发明涉及一种报警保护结构，尤其是一种软壳锂电池过充与过热报警保护结构，属于软壳锂电池保护的技术领域。

背景技术

随着高端移动载具及移动电子设备的普及，对更轻薄且能量密度更高的软壳锂电池的需求也日益增加。然而上述的锂二次电池若充电过度形成过充电状态，会在正极处生成不稳定的高氧化物，电解液的有机溶剂也会发生分解并产生大量的可燃性气体，电池芯因而发生鼓脹现象及异常发热。如果此时在失去保护情况下继续充电，将导致安全性问题。

现行电池保护技术中，有一种保护结构主要包括异常检测电路及光耦合电路，根据对充电电压的检查结果，调整光耦合电路的阻抗以断开外接电路或保护电池。现行充电电池保护技术中，另有一种结构包括第一保护回路及第二保护回路，第一保护回路含主电路连接及主电流负荷与电池，以及热电耦开关；第二保护回路包含保护电路及加热器，保护电路连接主电路并监测比较电池电压，以及输出信号启动热电耦开关而进行加热。

此外，用于软壳锂电池的过充保护，还有一种是利用电池的鼓胀现象，推动一板片及连接于板片上的切刀，使切刀切断分离一电池极柄而达到断电保护的目的。另外，常使用于硬壳的圆筒形锂电池的则是一种机械式保护装置，于电池过充时借泄压阀的动作，扯断电池的导电柄。

上述各种过充保护装置虽然各有其保护作用，但可能因有些组件及电路经长时间的使用而耗损，影响了可靠性。另外，一般对于电极极柄的强度有一定要求，故切刀式与泄压阀的保护装置也存在分离断电不完全的可能性，且硬壳圆筒形锂电池的泄压阀保护装置亦不适用于软壳锂电池。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种软壳锂电池过充与过热保护结构，其结构简单紧凑，安装使用方便，可靠性高，延长使用寿命，降低了使用成本。

按照本发明提供的技术方案，所述软壳锂电池过充与过热报警保护结构，包括容置盒及位于所述容置盒内的软壳电池芯，所述软壳电池芯上设有板片，容置盒内的顶端设有用于保护及管理软壳电池芯并与外部充电电源连接的保护及平衡电路板，所述保护及平衡电路板与软壳电池芯连接；外部充电电源通过保护及平衡电路板与软壳电池芯电连接；所述容置盒内与板片相对应的侧壁上设有推动开关，所述推动开关与保护及平衡电路板上的关断机构相连；外部充电电源对软壳电池芯过渡充电时，软壳电池芯向推动开关方向膨胀，通过板片触发推动开关，使推动开关向关断机构输出关断信号，关断机构关断软壳电池芯与外部充电电源的连接。

所述板片上设有用于检测软壳电池芯工作温度的温控开关，所述温控开关与保护及平衡电路板上的关断机构相连；软壳电池芯的温度达到温控开关的设定值时，温控开关向关断机构输出关断信号，关断机构关断软壳电池芯与外部充电电源的连接。

所述关断机构包括继电器，所述继电器的线圈与推动开关的输出端相连，继电器的触点分别与外部充电电源及软壳电池芯相连。

所述关断机构包括继电器，所述继电器的线圈与温控开关的输出端相连，继电器的触点分别与外部充电电源及软壳电池芯相连。

所述充电连接板上设有报警装置。所述报警装置包括蜂鸣器及发光二极管。

所述蜂鸣器及发光二极管串联后与三极管的集电极相连，三极管的发射极与电源负极相连，三极管的基极通过电阻与推动开关及温控开关的一端相连，温控开关及推动开关的另一端与蜂鸣器后连接到电源正极。

所述软壳电池芯上设有电连接的极柄。所述极柄包括正极电柄及负极电柄。所述板片是由铝镁合金或塑料材料制成的硬质板。

本发明的优点：容置盒内设有软壳电池芯，软壳电池芯上设有板片，容置盒内与板片相应的侧壁上设有推动开关，且板片上设有温控开关；温控开关与推动开关与继电器的线圈相连，软壳电池芯通过继电器的触点、保护及平衡电路板与外部充电电源相连；当软壳电池芯形成过充电时，软壳电池芯通过板片推动触发推动开，使推动开关输出关断信号，改变继电器触点的状态；同时，当软壳电池芯的温度达到设定温度后，温控开关输出关断信号，同样改变继电器触点的状态，达到断开外部充电电源与软壳电池芯的连接；同时，通过蜂鸣器与发光二极管进行报警指示，避免了软壳电池芯过充与过热情况的危险，结构简单紧凑，安装使用方便，可靠性高，延长使用寿命，降低了使用成本。

附图说明

图1为现有软壳锂电池的结构示意图。

图2为本发明的结构示意图。

图3为本发明推动开关的局部放大图。

图4为本发明软壳锂电池充电膨胀后的状态图。

图5为图4中A的局部放大图。

图6为本发明的连接框图。

图7为本发明报警装置的连接原理图。

具体实施方式

下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图2~图8所示：本发明包括容置盒1、板片2、软壳电池芯3、极柄4、蜂鸣器5、发光二极管LED、保护及平衡电路板7、温控开关8、推动开关9、报警装置10、继电器11、充电回路12及关断机构。

如图2、图4和图7所示：所述容置盒1内设有软壳电池芯3；软壳电池芯3上设有极柄4，所述极柄4包括正极柄及负极柄。容置盒1内的顶端设有保护及平衡电路板7，软壳电池芯3通过保护及平衡电路板7与外部充电电源相连，外部充电电源向锂电池进行充电；外部充电电源与保护及平衡电路板7、软壳电池芯3充电时形成充电回路12；当外部电源对软壳电池芯3过充时，软壳电池芯3就会向外膨胀，影响软壳锂电池的充电安全，此时需要通过继电器11或其他设备关断充电回路12。软壳电池芯3上设有板片2，所述板片2是由铝镁合金或塑料制成的硬质板。保护及平衡电路板7可以采用德龙微电技术有限公司生产的电路板。

为了达到软壳电池芯3的充电安全，容置盒1内设有推动开关9，所述推动开关9位于容置盒1内与软壳电池芯3对应于设置板片2相对应的侧壁上，推动开关9固定在容置盒1的侧壁上，且推动开关9通过连接线与保护及平衡电路板7及关断机构相连。具体地，关断机构采用继电器11，通过继电器11触点的动作来关断软壳电池芯3与外部充电电源的连接。当有外部推力触发推动开关9后，推动开关9向外输出相应的关断信号。推动开关9与继电器11的线圈相连，继电器11的触点将外部充电电源与软壳电池芯3相连，当推动开关9向继电器3输出关断信号后，继电器11的触点带电，使继电器11的常闭触点断开，达到将外部充电电源与软壳电池芯3断开的目的，避免了外部充电电源对软壳电池芯3的过渡充电。

如图5和图6所示：当软壳电池芯3过渡充电时，就会向安装推动开关9一侧的方向膨胀，当软壳电池芯3膨胀到一定程度后，软壳电池芯3就会推动并触发推动开关9，使推动开关9输出关断信号。

为了避免软壳电池芯3过热，在板片2上设有温控开关8，所述温控开关8的输出端通过连接线与保护及平衡电路板7及上述关断机构相连；温控开关8的输出端与继电器11的线圈相连，温控开关8用于判断软壳电池芯3的工作温度。当软壳电池芯3的温度达到温控开关8的设定温度时，温控开关8向继电器11输出关断信号，使继电器11的线圈带电，从而使继电器11的常闭触点断开，断开外部充电电源与软壳电池芯3的连接。

如图7和图8所示：为了能够指示软壳电池芯3的过热与过充过程，充电连接板7上设有报警装置10，所述报警装置10包括蜂鸣器5及发光二极管6，所述蜂鸣器5与发光二极管6串联后与三极管VT的集电极相连，三极管VT的发射机与电源负极端相连，三极管VT的基极通过电阻R与推动开关9及温控开关8的一端相连，温控开关8与推动开关9的另一端与蜂鸣器5对应于与发光二极管6相连的另一端相连。蜂鸣器5对应于与温控开关8、推动开关9相连的一端与电源正极相连，所述电源为整个报警装置提供工作电源。当温控开关8与推动开关9向继电器11输出关断信号时，温控开关8与推动开关9的关断信号同时通过电阻R驱动三极管VT，使三极管VT导通，当三极管VT导通后，蜂鸣器5、发光二极管6及三极管VT组成的报警装置10形成通路，此时，蜂鸣器5蜂鸣报警，同时发光二极管6点亮指示，能够便于观察处理。

如图2~图8所示：使用时，外部充电电源通过继电器11的触点、保护及平衡电路板7与软壳电池芯3相连，用于对软壳电池芯3进行充电。继电器11的线圈与推动开关9及温控开关8的输出端相连，推动开关9与温控开关8分别与报警装置10相连。工作时，外部充电电源对软壳电池芯3进行充电；当外部充电电源对软壳电池芯3充电超过软壳电池芯3的容量达到过渡充电时，软壳电池芯3开始向推动开关9的方向膨胀，直至软壳电池芯3触发推动开关9输出相应的关断信号。当推动开关9输出关断信号后，推动开关9使继电器11的线圈带电，使继电器11的常闭触点断开，断开软壳电池芯3与外部充电电源的连接，从而有效保护软壳电池芯3。同时，若软壳电池芯3的充电或工作温度达到温控开关8的设定温度时，温控开关8输出关断信号，通过继电器11关断外部充电电源与软壳电池芯3的连接，并通过蜂鸣器5及发光二极管6进行报警指示，安全可靠。

本发明容置盒1内设有软壳电池芯3，软壳电池芯3上设有板片2，容置盒1内与板片2相应的侧壁上设有推动开关9，且板片2上设有温控开关8；温控开关8与推动开关9与继电器11的线圈相连，软壳电池芯3通过继电器11的触点、保护及平衡电路板7与外部充电电源相连；当软壳电池芯3形成过充电时，软壳电池芯3通过板片2推动触发推动开9，使推动开关9输出关断信号，改变继电器11触点的状态；同时，当软壳电池芯3的温度达到设定温度后，温控开关8输出关断信号，同样改变继电器11触点的状态，达到断开外部充电电源与软壳电池芯3的连接；同时，通过蜂鸣器5与发光二极管6进行报警指示，避免了软壳电池芯3过充与过热情况的危险，结构简单紧凑，安装使用方便，可靠性高，延长使用寿命，降低了使用成本。

Claims

1. 一种软壳锂电池过充与过热报警保护结构，包括容置盒（1）及位于所述容置盒（1）内的软壳电池芯（3），所述软壳电池芯（3）上设有板片（2），容置盒（1）内的顶端设有用于保护及管理软壳电池芯（3）并与外部充电电源连接的保护及平衡电路板（7），所述保护及平衡电路板（7）与软壳电池芯（3）连接；外部充电电源通过保护及平衡电路板（7）与软壳电池芯（3）电连接；其特征是：所述容置盒（1）内与板片（2）相对应的侧壁上设有推动开关（9），所述推动开关（9）与保护及平衡电路板（7）上的关断机构相连；外部充电电源对软壳电池芯（3）过渡充电时，软壳电池芯（3）向推动开关（9）方向膨胀，通过板片（2）触发推动开关（9），使推动开关（9）向关断机构输出关断信号，关断机构关断软壳电池芯（3）与外部充电电源的连接。

2.根据权利要求1所述的软壳锂电池过充与过热报警保护结构，其特征是：所述板片（2）上设有用于检测软壳电池芯（3）工作温度的温控开关（8），所述温控开关（8）与保护及平衡电路板（7）上的关断机构相连；软壳电池芯（3）的温度达到温控开关（8）的设定值时，温控开关（8）向关断机构输出关断信号，关断机构关断软壳电池芯（3）与外部充电电源的连接。

3.根据权利要求1所述的软壳锂电池过充与过热报警保护结构，其特征是：所述关断机构包括继电器（11），所述继电器（11）的线圈与推动开关（9）的输出端相连，继电器（11）的触点分别与外部充电电源及软壳电池芯（3）相连。

4.根据权利要求2所述的软壳锂电池过充与过热报警保护结构，其特征是：所述关断机构包括继电器（11），所述继电器（11）的线圈与温控开关（8）的输出端相连，继电器（11）的触点分别与外部充电电源及软壳电池芯（3）相连。

5.根据权利要求1或2所述的软壳锂电池过充与过热报警保护结构，其特征是：所述充电连接板（7）上设有报警装置（10）。

6.根据权利要求3所述的软壳锂电池过充与过热报警保护结构，其特征是：所述报警装置（10）包括蜂鸣器（5）及发光二极管（6）。

7.根据权利要求4所述的软壳锂电池过充与过热报警保护结构，其特征是：所述蜂鸣器（5）及发光二极管（6）串联后与三极管（VT）的集电极相连，三极管（VT）的发射极与电源负极相连，三极管（VT）的基极通过电阻（R）与推动开关（9）及温控开关（8）的一端相连，温控开关（8）及推动开关（9）的另一端与蜂鸣器（5）后连接到电源正极。

8.根据权利要求1所述的软壳锂电池过充与过热报警保护结构，其特征是：所述软壳电池芯（3）上设有电连接的极柄（4）。

9.根据权利要求6所述的软壳锂电池过充与过热报警保护结构，其特征是：所述极柄（4）包括正极电柄及负极电柄。

10.根据权利要求1所述的软壳锂电池过充与过热报警保护结构，其特征是：所述板片（2）是由铝镁合金或塑料材料制成的硬质板。