CN114188196A - 拉力限流保险器及锂电池模组 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及拉力限流保险器及锂电池模组，包括导电连接片，所述导电连接片两端设置有固定脚位，所述导电连接片两端连接有电源总线，所述连接片中部通过间隔孔分隔为第一中断位和第二中断位，所述第一中断位拱起的高度低于所述第二中断位拱起的高度，所述导电连接片至少夹持一个锂离子电芯，所述锂离子电芯的输出总线连接所述电源总线。本发明通过两级限流，保证锂电池在安全范围内工作，避免产生事故。
Description
技术领域
本发明涉及锂电池模组系统技术领域，尤其是指一种拉力限流保险器及锂电池模组。
背景技术
目前，锂电池模组由于具有较高的工作电压和能量密度，同时又具有无污染以及环境友好等特点而被广泛关注和使用，并且已经逐步在电动自行车、电动汽车、储能等领域开始广泛发展并应用。但是锂电池模组的不安全特性和繁琐制作流程决定了锂电池模组内部存在较多的安全隐患。
锂电池本身的材料决定了它不能被过充、过放、过流、短路及超高温充放电，当电池过度充电时，电解液在正电极分解，金属锂可在负电极沉淀。结果是，电池特性下降并存在过热或燃烧的危险。另外，在过度充电期间，同时进行的电化学反应可造成各种发热反应，负电极的固体电解液界面层分解并释放出气体，使电池膨胀并使电池的内部状态不稳定，导致电池破坏或爆炸。
现有技术中通常采用保护电路的方式对锂电池模组进行充放电保护，但会造成控制复杂、成本增加的问题，很难与锂电池模组管理系统进行优化融合。
发明内容
为此，本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术中锂电池模组安全可靠性不高的缺陷。提供一种拉力限流保险器及锂电池模组，通过保险器中中断机构的设置，实现锂电池模组的限流保护功能，提高锂电池模组的安全性，避免造成重大事故。
为解决上述技术问题，本发明提供了拉力限流保险器，包括导电连接片，所述导电连接片两端设置有固定脚位，所述导电连接片两端连接有电源总线，所述连接片中部通过间隔孔分隔为第一中断位和第二中断位，所述第一中断位拱起的高度低于所述第二中断位拱起的高度。
在本发明的一个实施例中，所述第一中断位和第二中断位的截面积通过所述第一中断位和第二中断位两侧形成的相对的缺口而减小。
在本发明的一个实施例中，所述第一中断位和第二中断位的截面积通过所述第一中断位和第二中断位两个表面形成的相对的沟槽而减小。
在本发明的一个实施例中，所述第一中断位和第二中断位的截面积通过使所述第一中断位和第二中断位的厚度小于所述固定脚位的厚度而减小。
在本发明的一个实施例中，所述第一中断位和第二中断位的截面积通过在所述第一中断位和第二中断位上形成截面孔而减小。
在本发明的一个实施例中，所述导电连接片上连接有温度传感器。
在本发明的一个实施例中，所述导电连接片包括从外向内依次设置的外绝缘层、导电基层和内绝缘层，所述内绝缘层为高分子粘接绝缘层，所述电源总线与所述导电基层相接。
在本发明的一个实施例中，所述固定脚位为所述导电连接片向所述第一中断位和第二中断位拱起方向的反向弯折形成。
锂电池模组，包括上述的拉力限流保险器以及通过串联或者并联连接的若干锂离子电芯，所述导电连接片至少夹持一个锂离子电芯，所述锂离子电芯的输出总线连接所述电源总线。
在本发明的一个实施例中，所述锂离子电芯为方形电芯。
本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：
本发明所述的拉力限流器通过两级限流，保证锂电池在安全范围内工作，避免产生事故；
本发明所述的锂电池模组，通过采用两级限流的拉力限流器，保证能够被充分利用，同时提高了安全性。
附图说明
为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中
图1是本发明整体结构示意图；
图2是本发明导电连接片实施例一结构示意图；
图3是本发明导电连接片实施例二结构示意图；
图4是本发明导电连接片实施例三结构示意图；
图5是本发明导电连接片实施例四结构示意图；
图6是本发明导电连接片实施例五结构示意图；
图7是本发明图2中A区结构放大图；
图8是本发明的锂电池模组示意图。
说明书附图标记说明：10、拉力限流保险器；11、导电连接片；111、外绝缘层；112、导电基层；113、内绝缘层；12、电源总线；13、固定脚位；14、第一中断位；15、第二中断位；16、缺口；17、沟槽；18、截面孔；19、温度传感器；
20、锂电池模组；21、锂离子电芯。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
参照图1所示，为本发明的拉力限流保险器10实施例一示意图。本发明的拉力限流保险器10与锂电池的正极输出总线相连，或者与锂电池的负极输出总线相连，将锂电池的电流引出，因此包括能够导电的导电连接片11，所述导电连接片11两端连接有电源总线12。所述导电连接片11两端设置有固定脚位13，所述连接片中部通过间隔孔分隔为第一中断位14和第二中断位15，所述第一中断位14拱起的高度低于所述第二中断位15拱起的高度。
导电连接片11两端的固定脚位13插在锂电池中锂离子电芯21的两侧，即导电连接片11卡住锂离子电芯21，当锂离子电芯21膨胀时，由于固定脚位13的限制，导电连接片11中部被向两端拉伸。由于锂离子电芯21在小范围内的膨胀是允许的，所以第一中断位14和第二中断位15设计为拱形，随着导电连接片11被不断拉伸，拱起的第一中断位14和第二中断位15逐渐被拉直，使导电连接片11长度增加，但不影响导电连接片11的导电连接。当锂离子电芯21持续膨胀，超过第一极限膨胀尺寸，此时锂电池仍可以使用，但需要提高对该状态锂电池的注意；在锂离子电芯21继续膨胀，超过第二极限膨胀尺寸，此时锂电池十分危险，不应继续使用，需要直接切断与外部电连接。因此本实施例中设置第一中断位14和第二中断位15这两个中断位，两个中断位的拱起高度不同，从而两个中断位能够对应不同的膨胀尺寸。本实施例中，当锂离子电池膨胀20％-30％时，达到第一极限膨胀尺寸，当锂离子电池膨胀35％-45％时，达到第二极限膨胀尺寸。当锂离子电芯21超过第一极限膨胀尺寸，第一中断位14被拉长绷直并被拉断，由于第一中断位14拱起的高度低于第二中断位15，因此，此时第二中断位15仍处于拱起状态。导电连接片11由原来的第一中断位14和第二中断位15两条连接，变为由第二中断位15一侧连接，导电连接片11的电阻变大，从而起到了限流作用，触发物理上的初级限流保护。同时通过导电连接片11的电流变化，即可以判断锂离子电芯21的膨胀程度。在第一中断位14断开进行限流后，若锂离子电芯21继续膨胀，则第二中断位15被拉直、拉断，锂电池直接断电，从而切断外部电连接，避免电芯在极端情况下膨胀导致的起火爆炸。
进一步的，中断位还可以根据需要设置有多个，每个中断位拱起的高度不同，以对应不同的膨胀程度。但优选的，设置两个中断位分别对应膨胀程度提醒和断路已经可以满足使用需求。
进一步的，为使得导电连接片11能够随着锂离子电芯21的膨胀而被拉伸，因此导电连接片11需要通过固定脚位13卡住锂离子电芯21，本实施例中为了保证对锂离子电芯21的夹持，同时方便安装导电连接片11，所述固定脚位13为导电连接片11两端向所述第一中断位14和第二中断位15拱起方向的反向弯折形成。两固定脚位13相对，锂离子电芯21夹持在两固定脚位13之间。两固定脚位13之间可以夹持一个电芯，也可以夹持多个电芯。本实施例中，为保证导电连接片11连接的稳定，同时能够准确反应锂离子电芯21的膨胀程度，设置两固定脚位13之间夹持有两个锂离子电芯21。
参照图2所示，由于第一中断位14和第二中断位15相对导电连接片11两端具有减小的截面积，在导电连接片11过分拉伸的情况下能够造成断开。根据这个实施例，为了减小第一中断位14和第二中断位15的截面积，在第一中断位14和第二中断位15两侧形成的相对处形成缺口16。缺口16的形状可以为图2所示的弧形，也可以是三角形，两三角形的顶角相对。
参照图3所示的导电连接片11的另一实施例示意图，第一中断位14和第二中断位15具有在第一中断位14和第二中断位15两个表面上形成的相对的沟槽17，使第一中断位14和第二中断位15在沟槽17位置的截面积减小。
参照图4所示，通过在第一中断位14和第二中断位15两边的相对处形成缺口16和在对应缺口16位置的两个表面上形成相对的沟槽17，使第一中断位14和第二中断位15的截面积减小。
参照图5所示，通过使导电连接片11的第一中断位14和第二中断位15薄于其他部分，例如导电连接片11两端的固定脚，从而减小第一中断位14和第二中断位15的截面积，以便第一中断位14和第二中断位15能够断开。
参照图6所示，通过在第一中断位14和第二中断位15上形成截面孔18可以减少第一中断位14和第二中断位15的截面积。截面孔18的尺寸和形状可以任意设置。
为了使导电连接片11上的第一中断位14和第二中断位15能够在锂离子电芯21的不同膨胀程度下分别断开，第一中断位14和第二中断位15的截面积也可以通过上述方式以外的其他形式来减小。
进一步的，参照图1所示，在第一中断位14中断后，触发了物理上的初级限流保护。但在该情况下，锂电池的充放电并未结束，且锂电池工作过程中，由于锂离子电芯21内阻的存在，电能与化学能之间一部分互相转化，还有一部分转变为热能和其他能量，随着热能的释放，锂电池的温度升高，锂电池中的电解液在高温情况下会发生分解，放出二氧化碳等气体。因此在第一中断位14中断后，虽然锂电池暂未膨胀到极限状态，但若其温度过高，仍存在非常大的爆炸风险。故本实施例中在所述导电连接片11上还连接有温度传感器19。在初级限流的情况下，使用温度传感器19反馈锂电池的温度信号，系统软件根据反馈的温度信号判断锂电池是否处于安全情况，若处于安全情况，则继续进行充放电，若处于非安装状况，则系统对锂电池的后续使用工况进行限制，大大提高了锂电池使用的安全性。
参照图7所示，导电连接片11卡住锂离子电芯21，锂电池的输出总线通过与电源总线12连接进行导电，为防止导电连接片11与锂离子电芯21的接触部分导电，造成锂电池短路，所述导电连接片11包括从外向内依次设置的外绝缘层111、导电基层112和内绝缘层113，所述内绝缘层113为高分子粘接绝缘层，所述电源总线12与所述导电基层112相接。导电连接片11卡住锂离子电芯21后，由于导电连接片11与锂离子电芯21接触的部分均有绝缘层隔离，因此可以保证导电连接片11不会与锂离子电芯21直接导电。确保限流保险器使用的安全性。同时高分子粘接绝缘层使得固定脚位13粘接固定于锂离子电芯21左右，在锂电池膨胀时固定脚位13不会滑脱，给拉力限流保险器10变形提供作用力，使得拉力限流保险器10作出相应的相应。
参照图8所示，为本发明的锂电池模组20，包括上述的拉力限流保险器10以及通过串联或者并联连接的若干锂离子电芯21，所述导电连接片11至少夹持一个锂离子电芯21，所述锂离子电芯21的输出总线连接所述电源总线12。由于导电连接片11对锂离子电芯21的夹持，当锂离子电芯21膨胀，夹持锂离子电芯21的导电连接片11随之拉伸变形，随着第一中断位14断开，锂电池模组20被初级限流保护，同时锂电池模组20的状态需要被重点监测。
在设置温度传感器19的情况下，第一中断位14断开时，温度传感器19反馈锂电池模组20温度信号，若温度处于安全范围内，则锂电池模组20可以继续使用，若温度不处于安全范围，则控制系统直接对锂电池模组20的后续工况进行限制。
若第一中断位14断开后，锂电池模组20继续工作，且持续膨胀，则第二中断位15断开，拉力限流保险器10完全断开，即锂电池与外部的电连接直接断开，锂电池不再工作，防止锂电池膨胀爆炸。
本实施例中，由于导电连接片11夹持锂离子电芯21，为保证夹持的稳定，拉力限流保险器10优选的应用于锂离子电芯21为方形电芯的情况下。因此方形电芯的表面为平面，导电连接片11能够卡接的更加稳固。圆形电芯的表面为弧面，不便于固定导电连接片11。优选的，导电连接片11卡在方形电芯的端部，因为端部的变形更加敏感，当然导电连接片11也可以卡在方形电芯的侧面，但侧面的变形较小，可以调整导电连接片11的变形程度。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
Claims (10)
1.拉力限流保险器，其特征在于：包括导电连接片，所述导电连接片两端设置有固定脚位，所述导电连接片两端连接有电源总线，所述连接片中部通过间隔孔分隔为第一中断位和第二中断位，所述第一中断位拱起的高度低于所述第二中断位拱起的高度。
2.根据权利要求1所述的拉力限流保险器，其特征在于：所述第一中断位和第二中断位的截面积通过所述第一中断位和第二中断位两侧形成的相对的缺口而减小。
3.根据权利要求1或2所述的拉力限流保险器，其特征在于：所述第一中断位和第二中断位的截面积通过所述第一中断位和第二中断位两个表面形成的相对的沟槽而减小。
4.根据权利要求1所述的拉力限流保险器，其特征在于：所述第一中断位和第二中断位的截面积通过使所述第一中断位和第二中断位的厚度小于所述固定脚位的厚度而减小。
5.根据权利要求1所述的拉力限流保险器，其特征在于：所述第一中断位和第二中断位的截面积通过在所述第一中断位和第二中断位上形成截面孔而减小。
6.根据权利要求1所述的拉力限流保险器，其特征在于：所述导电连接片上连接有温度传感器。
7.根据权利要求1所述的拉力限流保险器，其特征在于：所述导电连接片包括从外向内依次设置的外绝缘层、导电基层和内绝缘层，所述内绝缘层为高分子粘接绝缘层，所述电源总线与所述导电基层相接。
8.根据权利要求1所述的拉力限流保险器，其特征在于：所述固定脚位为所述导电连接片向所述第一中断位和第二中断位拱起方向的反向弯折形成。
9.锂电池模组，其特征在于：包括如权利要求1-8任一项所述的拉力限流保险器以及通过串联或者并联连接的若干锂离子电芯，所述导电连接片至少夹持一个锂离子电芯，所述锂离子电芯的输出总线连接所述电源总线。
10.根据权利要求9所述的锂电池模组，其特征在于：所述锂离子电芯为方形电芯。
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