CN104051809A - 一种电动车电瓶盒的过热保护技术 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电动车电瓶盒的过热保护技术，包括低温温控开关（001）、高温温控开关（002）、电瓶（003）和二极管（004）等；低温温控开关（001）和二极管（004）并联形成低温温控模块，再和高温温控开关（002）、电瓶（003）串联起来；低温温控模块用来保护电瓶（003）在充电过程中避免的过热损害；高温温控开关（002）用来保护线路短路，致使导线或电瓶（003）瞬间过热造成电动车故障甚至火灾事故的发生。

Description

一种电动车电瓶盒的过热保护技术

技术领域

本发明涉及一种电动车电瓶盒的过热保护技术，属于热保护技术领域，尤其是针对使用电瓶的电动车，同样适用于电动汽车的过热保护。

背景技术

电动车一般是指电动助力车或电动自行车，由于电动车的价格便宜，运行费用低，很受普通工薪家庭的喜爱，在平原地区普及率很高，已经成为人们的主要交通工具。

电动车最大的问题是电瓶，一般一到两年就要更换一次，是电动车使用成本最大的一部分，广大的电动车用户很关注电瓶的问题。

电瓶的充电是电动车使用过程中的一个很重要的事情，电动车电瓶一次充电一般需要几个小时甚至十多小时，让用户时刻关注电瓶充电是不大现实的。

电动车充电器对电瓶进行充电，一般是采用分段充电法：先大电流充电，待电瓶电压达到一定数值时，改为涓流充电，充电功率几瓦到几十瓦之间，以便达到最佳的充电效果。

涓流充电就是用基本恒定的小电流进行充电，在正常情况下，十多个小时可以使电瓶的电量充足。

虽说涓流充电有诸多好处，但在非正常情况下也会造成很严重的后果：在正常时间内，电瓶已经达到充满电的状态，尤其是环境温度较高且情况下，如果因用户忙于其他事情而忘记了切断充电器电源，导致充电时间过长，涓流充电的功率就完全变成了热量，这时若电瓶盒的散热能力小于电瓶的发热能力时，电瓶的温度会不断升高，在电瓶温度升高到一定温度时，电瓶的塑料外壳软化变形，造成电瓶内部的结构变化，就是俗称的“鼓包”现象，轻则造成电瓶容量变小，重则造成电瓶报废，甚至可能引起火灾事故。

另外，电瓶的内部电阻的高低是衡量电瓶质量的一个重要指标，制造商会尽量降低这个内阻以提高电瓶质量。较低的电瓶内阻可以提高电瓶的工作效率，降低电瓶发热量，但这个明显的优点有时也会变成致命的缺点，因为电瓶内阻再低、包括其连接导线电阻几乎是不可能为零的，由于电动车在运行状态下，电瓶、电瓶连接线之间会不停的摩擦碰撞，如果电瓶的正、负极连接导线因此而造成了短路，电瓶会在瞬间产生很大的电流，从而造成火灾事故；电动车、摩托车、汽车等出现的自燃事故几乎都是这种导线短路造成的。

对以上存在问题目前还没有很好的解决办法，只能是通过提高人们的安全意识、加强车辆维护来降低事故的发生率，但要做到杜绝几乎是不可能的。

为了解决以上问题，人们都在努力探索解决之道。本发明就是为了解决这个问题而发明的，与本发明相类似的发明有：“一种用于电动车电池的过热保护器”（专利号：200820163035.7）和“防止电池过热的电动车充电电路”（201320229175.0）。

“一种用于电动车电池的过热保护器”专利是关于热保护元器件结构的发明，不是一个完整的保护方案；是在电瓶盒内利用热敏金属制作一个温控开关，所述的温控开关在电瓶盒内的温度达到一定值时，能够使电瓶的电气回路断开，则电瓶既不能进行充电，也不能进行用电，在夏季高温环境下的可靠性很不稳定，会影响电动车的使用；但电瓶盒内的温度与电瓶的温度、尤其是每只电瓶的温度是有区别的，这就不能较好的对每个电瓶进行保护。

“防止电池过热的电动车充电电路”专利是在电瓶盒内放置温度传感器，并在电瓶盒内添加一根导线来控制充电器的工作状态进行充电保护的，需要同时对充电器和电池盒进行改造，设备成本较高而保护功能单一，且可靠性较低。

发明内容

本发明是为了解决电动车在电瓶充电状态和电瓶供电状态的热保护问题，提出的一套完整解决方案，能达到保护的全面、可靠、稳定，而且成本低，只需改造电池盒内的电气线路，对充电器不作要求，即提高了通用性，也可以作为电动车厂家产品的一个卖点。

本发明采用如下技术方案：

1、采用动作温度稍高于正常环境温度下电瓶（003）充电时产生的最高充电温度（大约在70度左右），作为低温温控开关（001）。

2、采用动作温度低于电瓶（003）塑料外壳的软化温度、高于正常环境温度下电瓶（003）的最高工作温度（大约在150度左右），作为高温温控开关（002）。

3、由于电瓶（003）在电动车运行状态下的温度有可能达到低温温控开关（001）动作温度，切断电瓶（003）的正常供电回路，因此需要配备一只二极管（004），与低温温控开关（001）并联，使低温温控开关（001）不至于影响电动车的正常工作。

低温温控开关（001）串联连接在电瓶组的电气回路中，所述的低温温控开关（001）紧贴电瓶（003）的外壳，可以准确检测对应的电瓶（003）温度，当电瓶（003）温度达到低温温控开关（001）的动作温度时，低温温控开关（001）即断开电瓶（003）的充电回路，待电瓶（003）温度降低到一定数值时，再开始充电；由于二极管（004）是与低温温控开关（001）并联形成一个低温温控模块，所述的低温温控模块内任何一只低温温控开关（001）断开后，所述的低温温控模块就形成了单向导电性，所述的单向导电性使电气回路中的电瓶（003）只能向电瓶盒外供电，而外部不能向电瓶盒内的电瓶（003）充电。

高温温控开关（002）也是串联连接在电瓶组的电气回路中的，所述的高温温控开关（002）紧贴电瓶（003）的外壳，可以准确检测对应的电瓶（003）温度，当电瓶温度达到高温温控开关（002）的动作温度时，高温温控开关（002）即断开电瓶（003）的电气回路，电瓶既不能进行充电、也不能向外部供电，可以避免电瓶（003）短路出现过热而导致导线或电瓶（003）瞬间过热造成电动车故障甚至火灾事故的发生，待电瓶（003）温度降低到一定数值时，高温温控开关（002）恢复原状，电瓶（003）的电气回路又进入正常状态。

不论电动车在运行状态或是充电状态，高温温控开关（002）在电瓶（003）温度过高时都可以断开电瓶组的电气回路，避免造成事故；低温温控开关（001）保护电瓶（003）以免过充电引起的过热“鼓包”现象对电瓶（003）造成损害；二极管（004）可以避免电动车运行状态下，由于电瓶（003）的正常温升引起的低温温控开关（001）的非正常保护动作，造成的对电动车正常工作的影响。

本发明与现有技术相比具有明显的优势：1、不会出现因过充电引起的电瓶（003）“鼓包”现象而造成电瓶（003）报废；2、不会出现因连接导线磨损短路而造成火灾事故；3、保护电瓶（003）不出现过热现象，延长电瓶（003）寿命；4、减轻了用户的负担，不必时时刻刻操心电动车的充电操作。

附图说明

图1为方案一电路原理图；图2为方案二电路原理图；图3为单感温面的温控开关示意图；图4为双感温面的温控开关示意图；图5为方案一的实物组装示意图； 001-低温温控开关，002-高温温控开关，003-电瓶，004-二极管，005-正电极，006-负电极，007-温控开关引线一，008-温控开关引线二，009-温控开关上感温面，010-温控开关下感温面。

具体实施方式

如图所示，对现有的电动车电瓶盒进行改造、或者重新设计，需要在现有的电瓶电气回路中增加低温温控开关（001）、高温温控开关（002）、二极管（004）等电气元器件。

低温温控开关（001）和高温温控开关（002）可以采用同一类型的常闭型KSD301温控开关；KSD301是采用热双金属片制成的碟形元件作感温元件，利用碟形元件在温度作用下产生瞬间跳动的原理，使触头迅速动作，引起外部的温控开关引线一（007）和温控开关引线二（008）接通或断开，达到控制电路开关的目的；KSD301可以在0~240度范围内提供系列的动作温度产品，方便灵活使用。

温控开关的温度感测面有单面和双面，单感温面的温控开关只能有一面能够感测温度，双感温面的温控开关可以有两个面感测温度，其两个感温面有一个达到动作温度即可引起温控开关触头的动作。

对于单感温面的温控开关，低温温控开关（001）和高温温控开关（002）分别放置在被保护的电瓶的底部，以便温控开关上感温面（009）能够更准确地感测电瓶的温度。

对于双感温面的温控开关，低温温控开关（001）和高温温控开关（002）分别放置在被保护的层叠放置的两只电瓶中间，以便温控开关上感温面（009）和下感温面（010）能够更准确地感测两只电瓶的温度。

以目前普遍使用的48V电动车为例，电瓶盒内的电瓶组一般包含4只电瓶（003），低温温控开关（001）和高温温控开关（002）一般成对配置，且一般不多于电瓶（003）的数量；二极管（004）一般不多于低温温控开关（001）的数量，通常配备一只即可。

在电瓶盒内，低温温控开关（001）、高温温控开关（002）、二极管（004）和电瓶（003）形成一个电气回路；低温温控开关（001）、高温温控开关（002）和二极管（004）是围绕着电瓶（003）设计制作的，是用来保护电瓶（003）正常工作的。

低温温控模块：所述的低温温控模块包含有低温温控开关（001）和二极管（004）；所述的二极管（004）的数量可以和低温温控开关（001）一样多，则一只二极管（004）和一只低温温控开关（001）并联在一起形成一只低温温控模块，所述的低温温控模块可以灵活的串联方式连接在所述的电气回路中；所述的二极管（004）也可以只有一只，则所有的低温温控开关（001）在电气上直接形成一条串联支路，所述的串联支路再与所述的二极管（004）并联形成低温温控模块。

所述的低温温控模块作为一个整体起作用，所述的低温温控模块内任何一只低温温控开关（001）动作后，断开电瓶（003）的充电回路，就使所述的低温温控模块形成单向导电性，所述的单向导电性使所述的电气回路中的电瓶（003）只能向电瓶盒外供电，而外部不能向电瓶盒内的电瓶（003）充电。

低温温控开关（001）和高温温控开关（002）一般采用相同类型的常闭型温控开关，具体放置位置也基本相同。

所述的高温温控开关（002）也可以配置不同的数量，各自以串联的方式连接在所述的电气回路中，配备多只高温温控开关（002）时，可以有不同的电气连接组合方式：

方案一、低温温控开关（001）和高温温控开关（002）是采用单感温面的温控开关，分别与电瓶（003）的数量一样多，一只高温温控开关（002）和一只电瓶（003）串联形成一组高温温控电瓶组；多组高温温控电瓶组、低温温控模块再以串联的方式直接连接在一起；高温温控开关（002）放置在控制的对应电瓶（003）底部。

方案二、低温温控开关（001）和高温温控开关（002）是采用单感温面的温控开关，分别与电瓶（003）的数量一样多，多只高温温控开关（002）和多只电瓶（003）分别以串联的方式各自连接在一起，形成高温温控开关组和电瓶组；高温温控开关组、电瓶组、低温温控模块三部分再以串联的方式直接连接在一起；每只电瓶（003）底部放置一只高温温控开关（002）。

方案三、低温温控开关（001）和高温温控开关（002）是采用双感温面的温控开关，分别是电瓶（003）数量的一半，一只高温温控开关（002）和两只电瓶（003）串联形成一组高温温控电瓶组；多组高温温控电瓶组、低温温控模块再以串联的方式直接连接在一起；低温温控开关（001）和高温温控开关（002）分别放置在控制的两只电瓶（003）的中间。

方案四、低温温控开关（001）和高温温控开关（002）的配置数量可以比电瓶数量少，但完成最基本的功能至少应配置一只低温温控开关（001）和一只二极管（004）。连接方式和放置位置的原则同前三个方案，

上述具体实施方式是具体的实施例，不表示本发明只有这样的实施方式。

Claims (8)

1.一种电动车电瓶盒的过热保护技术，包括低温温控开关（001）、高温温控开关（002）、电瓶（003）和二极管（004），其特征在于：在充电过程中，所述的电瓶（003）温度升高到低温温控开关（001）的动作温度时，切断充电电流，待电瓶（003）温度降低到一定数值时再开始充电；在任何状况下，所述的电瓶（003）温度升高到高温温控开关（002）的动作温度时，高温温控开关（002）即断开电瓶（003）的电气回路，待电瓶（003）温度降低到一定数值时，高温温控开关（002）恢复原状，电瓶（003）的电气回路又进入正常状态。

2.基于权利1的电动车电瓶盒的过热保护技术，其特征在于：所述的低温温控开关（001）和所述的二极管（004）是并联在一起形成低温温控模块，所述的低温温控模块、所述的高温温控开关（002）和所述的电瓶（003）是串联在一起的。

3.基于权利2的电动车电瓶盒的过热保护技术，其特征在于：所述的低温温控开关（001）和所述的高温温控开关（002）是单感温面的温控开关，分别放置在被保护的电瓶（003）的底部。

4.基于权利2的电动车电瓶盒的过热保护技术，其特征在于：所述的低温温控开关（001）和所述的高温温控开关（002）是双感温面的温控开关，分别放置在被保护的层叠放置的两只电瓶（003）中间。

5.基于权利2的电动车电瓶盒的过热保护技术，其特征在于：所述的低温温控模块包含多个所述的低温温控开关（001），所述的低温温控开关（001）以串联的方式直接连接在一起形成一条串联支路，所述的串联支路再与所述的二极管（004）并联。

6.基于权利2的电动车电瓶盒的过热保护技术，其特征在于：所述的高温温控开关（002）有多个，以串联的方式直接连接在一起。

7.基于权利2的电动车电瓶盒的过热保护技术，其特征在于：所述的高温温控开关（002）和所述的电瓶（003）的数量一样多，所述的高温温控开关（002）和所述的电瓶（003）各一只，串联起来形成一个高温温控电瓶组，多个所述的高温温控电瓶组再以串联的方式连接在一起。

8.基于权利2的电动车电瓶盒的过热保护技术，其特征在于：所述的电瓶（003）在使用过程中，电瓶（003）温度升高到低温温控开关（001）的动作温度时，电瓶（003）可以通过二极管（004）支路正常工作。