CN107171032A - 一种锂电池组保护系统 - Google Patents

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王海帆
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Abstract

本发明公开了一种锂电池组保护系统，该系统包括保护电路、大功率负载(221)、大功率风扇(222)、振动传感器(311)和信号处理器(312)；其中，保护电路设置在锂电池组外壳(1)外部，其包括内层电路、中层电路和外层电路；内层电路、中层电路和外层电路外部共同并连大功率负载(221)和大功率风扇(222)，以及通过压力触发(321)共同并连的振动传感器(311)和信号处理器(312)。本发明可实现轻度风险、中度风险、危险等三种设定条件下大功率负载及大功率风扇的工作，提前将能量释放，降低电池组安全风险。

Description

一种锂电池组保护系统
技术领域
本发明涉及蓄电池技术领域，具体涉及一种锂电池组保护系统。
背景技术
锂离子电池组一般是由若干锂离子电池采用串联、并联的方式紧密堆积后制备而成，该锂离子电池组在受到挤压或穿刺等滥用情况下,电池内部发生短路，导致电池组内部能量瞬间大量释放，发生热失控，引起着火或爆炸等安全问题。
目前，主要的改善措施包括：一、通过增加锂离子电池组外壳的强度的方式，减少轻微碰撞时锂离子电池内部受挤压或穿刺。二、将锂离子电池组密封，隔绝电池起火过程中需要的外部氧气来源，或是进一步在密封件中增加阻燃剂，电池起火时抑制燃烧。但是对于高速运动过程中发生的动力电池组碰撞，并不能有效减缓外部巨大能量撞击问题。这两种方式均会发生失效，不能有效保证电池的安全。
锂离子电池的安全问题归根结底是锂离子电池的电能和化学能失控。其中电能瞬间释放产生的欧姆热为化学热失控的诱因，有效释放电池内部的能量可以大大增强电池的安全性。
发明内容
本发明的目的在于，解决现有锂离子电池组如何进行主动保护的技术问题。
为实现上述目的，本发明提供了一种锂电池组保护系统，该系统包括保护电路、大功率负载、大功率风扇、振动传感器和信号处理器；其中，保护电路设置在锂电池组外壳1外部，其包括内层电路、中层电路和外层电路；内层电路、中层电路和外层电路外部共同并连大功率负载和大功率风扇，以及通过压力触发共同并连的振动传感器和信号处理器。
进一步的，内层电路包括内层电池组与内层双金属薄膜，内层电池组与内层双金属薄膜依次通过内层触发和低内阻汇流排并连大功率负载和大功率风扇，以及通过压力触发共同并连的振动传感器和信号处理器；中层电路包括中层电池组与中层双金属薄膜，中层电池组与中层双金属薄膜依次通过中层触发和低内阻汇流排并连大功率负载和大功率风扇，以及通过压力触发共同并连的振动传感器和信号处理器；外层电路包括外层电池组与外层双金属薄膜，外层电池组与外层双金属薄膜依次通过外层触发和低内阻汇流排并连大功率负载和大功率风扇，以及通过压力触发共同并连的振动传感器和信号处理器。
本发明不但可以通过控制外层、内层及中层的触发开关，实现轻度风险、中度风险、危险等三种设定条件下大功率负载及大功率风扇的工作，提前将能量释放，降低电池组安全风险；还可以通过能量逐级释放，发生外部滥用情况时可以主动控制不同程度的电池组功能状态，除非在极端状态下电池电量完全释放，其它情况下电池组不会立即完全失效，仍能保留部分系统功能，利于救助。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种锂电池组保护系统结构示意图；
图2为图1所示锂电池组保护系统电路原理图。
附图中：1、电池组外壳，1111、内层电池组，1112、内层双金属薄膜，1211、中层电池组，1212、中层双金属薄膜，1311、外层电池组，1312、外层双金属薄膜，21、低内阻汇流排，221、大功率负载，222、大功率风扇，311、振动传感器，312、信号处理器，321、压力触发，322、内层触发，323、中层触发，324、外层触发。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以具体实施例做进一步的解释说明，实施例并不构成对本发明实施例的限定。
如图1和图2所示，该锂电池组保护系统包括保护电路、大功率负载221、大功率风扇222、振动传感器311和信号处理器312；其中，保护电路设置在锂电池组外壳1外部，其包括内层电路、中层电路和外层电路；内层电路、中层电路和外层电路外部共同并连大功率负载221和大功率风扇222，以及通过压力触发321共同并连的振动传感器311和信号处理器312。大功率负载221可用于控制释能的速度，避免产生电池瞬间短路的大电流，大功率风扇222可用于散热。
内层电路包括内层电池组1111与内层双金属薄膜1112，内层电池组1111与内层双金属薄膜1112依次通过内层触发322和低内阻汇流排21并连大功率负载221和大功率风扇222，以及通过压力触发321共同并连的振动传感器311和信号处理器312。
中层电路包括中层电池组1211与中层双金属薄膜1212，中层电池组1211与中层双金属薄膜1212依次通过中层触发323和低内阻汇流排21并连大功率负载221和大功率风扇222，以及通过压力触发321共同并连的振动传感器311和信号处理器312。
外层电路包括外层电池组1311与外层双金属薄膜1312，外层电池组1311与外层双金属薄膜1312依次通过外层触发324和低内阻汇流排21并连大功率负载221和大功率风扇222，以及通过压力触发321共同并连的振动传感器311和信号处理器312。低内阻电流排21可用于降低锂电池组内部大电流经过时产生的热，避免高温对电池造成不可逆的损坏。
在一个例子中，当外层双金属膜1312受到挤压或刺穿时，与之相连的外层触发器324触发，外层电池组1311与大功率负载221和大功率风扇222电路导通，瞬间通过大功率工作电流将外层电池组的能量释放出来，大功率风扇222既消耗了外层电池组1311的能量同时也对大功率负载221工作时产生的热量起到冷却的作用。
在实际应用中，当包含本发明实施例锂电池组保护系统的交通工具，如电动汽车、自行车受到剧烈撞击时，振动传感器311的信号将传给信号处理器312，信号处理器312将判定振动程度对电池组的风险大小，当振动程度指标达到第一级轻度风险时，与之相连的外层触发器324触发，外层电池组1311与大功率负载221和大功率风扇222电路导通，瞬间通过大功率工作电流将外层电池组1311的能量释放出来，大功率风扇222既消耗了外层电池组1311的能量同时也对大功率负载221工作时产生的热量起到冷却的作用。
本发明实施例不但可以通过信号处理器控制外层、内层及中层的触发开关，实现轻度风险、中度风险、危险等三种设定条件下大功率负载及大功率风扇的工作，提前将能量释放，降低电池组安全风险；还可以通过能量逐级释放，发生外部滥用情况时可以主动控制不同程度的电池组功能状态，除非在极端状态下电池电量完全释放，其它情况下电池组不会立即完全失效，仍能保留部分系统功能，利于救助。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应当视为在本发明的保护范围之内。
以上对本发明进行了详细介绍，并结合具体实施例对本发明做了进一步阐述，必须指出，以上实施例的说明不用于限制而只是用于帮助理解本发明的核心思想，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，对本发明进行的任何改进以及与本产品等同的替代方案，也属于本发明权利要求的保护范围内。

Claims (2)

1.一种锂电池组保护系统，其特征在于，包括保护电路、大功率负载(221)、大功率风扇(222)、振动传感器(311)和信号处理器(312)；其中，所述保护电路设置在所述锂电池组外壳(1)外部，其包括内层电路、中层电路和外层电路；所述内层电路、中层电路和外层电路外部共同并连所述大功率负载(221)和所述大功率风扇(222)，以及通过压力触发321共同并连的振动传感器(311)和信号处理器(312)。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，
所述内层电路包括内层电池组(1111)与内层双金属薄膜(1112)，所述内层电池组(1111)与内层双金属薄膜(1112)依次通过内层触发(322)和低内阻汇流排(21)并连所述大功率负载(221)和所述大功率风扇(222)，以及通过压力触发(321)共同并连的振动传感器(311)和信号处理器(312)；
所述中层电路包括中层电池组(1211)与中层双金属薄膜(1212)，所述中层电池组(1211)与所述中层双金属薄膜(1212)依次通过中层触发(323)和低内阻汇流排(21)并连所述大功率负载(221)和所述大功率风扇(222)，以及通过压力触发(321)共同并连的振动传感器(311)和信号处理器(312)；
所述外层电路包括外层电池组(1311)与外层双金属薄膜(1312)，所述外层电池组(1311)与所述外层双金属薄膜(1312)依次通过外层触发(324)和低内阻汇流排(21)并连所述大功率负载(221)和所述大功率风扇(222)，以及通过压力触发321共同并连的振动传感器(311)和信号处理器(312)。
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