CN114583413A - 一种基于温度熔断器防止锂电池包爆燃的装置及其方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基于温度熔断器防止锂电池包爆燃的装置及其方法，单体锂电池的温度小于温度熔断器预先设定的温度值，单体锂电池正常工作；当单体锂电池的温度快速上升，并达到了温度熔断器预先设定的温度值时，温度熔断器就会迅速断开，将该单体锂电池与并联电池组负级母线割断，单体锂电池与并联电池组负级母线割断后自动退出，这样除了电池包容量降低，并不影响电池包的整体使用。通过本发明，可使锂电池包具备预防爆燃的能力，使得锂电池更加安全可靠，可很好解决锂电池发生爆燃的问题。

Description

一种基于温度熔断器防止锂电池包爆燃的装置及其方法
技术领域
本发明涉及一种基于温度熔断器防止锂电池包爆燃的装置及其方法，属于锂电池技术领域。
背景技术
由于单体锂电池的电压和容量有限，在实际应用中都需要进行串并联组合成锂电池包，以获得更高的电压和容量，才能满足设备的实际供电需求。从锂电池包连接的可靠性以及电压不一致性发展趋势和性能影响的角度分析，先并联后串联连接方式优于先串联后并联连接方式。所以目前的锂电池包几乎均采用先并后串的方式，而这种方式又不利于对电池包内的各个单体锂电池进行检测和管理，这也增加了电池包保护板的设计难度，使得保护板电路复杂成本居高高不下。因此目前大多廉价的锂电池包并未采用预防爆燃的措施，一般只是采用较为简单的电压电流监控和温度保护措施，因此这类并不具备锂电池包的防爆燃能力。
锂电池的爆燃原因很多，锂电池中长期形成结晶会导致短路，这时电芯急剧放电，会产生大量的热，烧坏隔膜导致电池故障，由于电池内部的短路，使得电池本身就变成一个阻值非常小的电阻器，这样在同一并连的电池组中，正常工作的电池将会对故障电池进行放电，由于这个电阻的阻值非常小，因此它所吸收的电流也就非常大，从而产生很高的热量，这些热量将会影响到整个电池包内的所有单体锂电池，电池包内的温度会迅速升高，最终导致锂电池包爆燃，这也是锂电池爆燃的最主要因素。
目前锂电池的防爆燃措施基本是，1、在电池的材料和生产工艺上采用较为严格的品控。2、规范用电设备的安全管控。3、给每节单体锂电池配置一套电源管理模块，在发现异常时关闭故障单体锂电池。4、加强锂电池过充、过放及使用智能化管理。
为了预防锂电池爆燃需对电池包内的所有单体锂电池进行监控，所以每个单体锂电池均需有一套电池管理系统，使得电池包的保护系统非常复杂，成本居高不下。
发明内容
本发明的目的针对现有技术中存在的不足，为了防止锂电池爆燃的发生，提供一种基于温度熔断器防止锂电池包爆燃的装置及其方法。
本发明是通过以下技术方案实现：一种基于温度熔断器防止锂电池包爆燃的装置，特征在于：包括若干并联电池组，若干并联电池组串联连接形成电池包；
所述并联电池组包括并联电池组正级母线、并联电池组负级母线、若干单体锂电池，每个单体锂电池的锂电池正级均与并联电池组正级母线电连接，每个单体锂电池的锂电池负级连接有温度熔断器，温度熔断器一端与锂电池负级电连接，另一端与并联电池组负级母线电连接，使得每个单体锂电池的锂电池负级经温度熔断器连接并联电池组负级母线；若干单体锂电池并联连接；
所述电池包内各并联电池组的并联电池组正级母线均与前一级并联电池组的并联电池组负级母线电连接，从而形成串联结构；
所述电池包的两端分别设有电池包正级输出端、电池包负级输出端，还设有温度开关，温度开关的一端与最前一级的并联电池组正级母线电连接，另一端连接电池包正级输出端；电池包内的最末一级并联电池组负级母线连接电池包负级输出端。
所述温度开关的开关温度设置为低于温度熔断器的熔断温度。
所述单体锂电池的外壳是单体锂电池的锂电池负级。
一种基于温度熔断器防止锂电池包爆燃的方法，特征在于：单体锂电池的温度小于温度熔断器预先设定的温度值，单体锂电池正常工作；
当单体锂电池的温度快速上升，并达到了温度熔断器预先设定的温度值时，温度熔断器就会迅速断开，将该单体锂电池与并联电池组负级母线割断，单体锂电池与并联电池组负级母线割断后自动退出，这样除了电池包容量降低，并不影响电池包的整体使用。
所述单体锂电池的外壳是单体锂电池的锂电池负级，因此锂电池负级能较快的将单体锂电池的电芯温度反应出来，温度熔断器及时的做熔断处理，同时减小环境温度对温度熔断器的影响。
为防止电池包在使用过程中意外过热，而导致电池包内的单体锂电池连接的温度熔断器熔断，造成整个电池包损坏，在电池包内的最前一级并联电池组正级母线与电池包正级输出端之间加一个温度开关，温度开关的开关温度设置为低于温度熔断器的熔断温度，当电池包意外过热时，达到温度开关设定的温度时，温度开关就会关断电池包正级输出端，从而保护单体锂电池的温度熔断器不被意外熔断。
本发明结构合理、使用方便，通过本发明，提供的一种基于温度熔断器防止锂电池包爆燃的装置及其方法，锂电池包中由若干个单体锂电池，通过先并后串联的方式组成，包括单体锂电池、锂电池正级、锂电池负级、温度熔断器、温度开关、并联电池组、并联电池组正级母线、并联电池组负级母线、电池包正级输出端、电池包负级输出端。并联电池组由若干个单体锂电池构成，所有单体锂电池的锂电池正级与并联电池组正级母线电连接，所有单体锂电池的锂电池负级分别与对应的温度熔断器的一端电连接，所有温度熔断器的另一端与并联电池组负级母线电连接。温度开关的一端与最前一级的并联电池组正级母线电连接，温度开关的另一端连接电池包正级输出端。电池包内各并联电池组的并联电池组正级母线均需与前一级并联电池组的并联电池组负级母线电连接，从而形成串联结构。电池包内的最末一个并联电池组负级母线为电池包负级输出端。
通过在锂电池包内的每个单体锂电池的负极上装置一个温度熔断器，检测单体锂电池的温度高低来判断是否存在爆燃的可能，如果检测到单体锂电池的温度快速上升,并达到了温度熔断器预先设定的温度值时，温度熔断器就会迅速断开，将该单体锂电池与并联电池组负极母线割断，单体锂电池与并联电池组负极母线割断后自动退出，这样除了容量降低，并不影响电池包的整体使用。温度熔断器装置于单体锂电池的负极上的好处在于，由于单体锂电池的外壳是电池的负极，因此负极外壳能较快的将电芯温度反应出来，温度熔断器也可及时的做熔断处理，同时可减小环境温度对温度熔断器的影响。
为防止电池包在使用过程中意外过热，而导致电池包内的单体锂电池温度熔断器熔断，造成整个电池包损坏，因此在电池包内的首个并联电池组正级母线与电池包正级输出端之间加一个温度开关，开关温度设置为低于温度熔断器的熔断温度，当电池包意外过热时，温度开关就会关断电池包正级输出端，从而保护单体锂电池温度熔断器不被意外熔断。
本发明与现有锂电池防爆燃技术相比，其显著优点：
（1）利用温度熔断器对故障单体电池与电池组母线做割断处理，有效阻断故障单体电池对电池包带来的爆燃威胁。
（2）通过温度开关来保障电池包因过充、过放使电池包发热而导致温度熔断器被熔断的现象。
（3）每个单体电池均是独立的温度熔断器，这样可使每个电池均具备在出现故障时，可与电池组母线割断。
（4）在不影响整个电池包性能的情况下，可降低爆燃预防成本。
附图说明
图1为本发明的温度熔断器与单体锂电池构示意图；
图2为本发明的电池包内部结构示意图；
图中：1单体锂电池、2锂电池正级、3锂电池负级、4温度熔断器、5温度开关、6并联电池组、7并联电池组正级母线、8并联电池组负级母线、9电池包、10电池包正级输出端、11电池包负级输出端。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步的说明。
一种基于温度熔断器防止锂电池包爆燃的装置，包括若干并联电池组6，若干并联电池组6串联连接形成电池包9。并联电池组6包括并联电池组正级母线7、并联电池组负级母线8、若干单体锂电池1，每个单体锂电池1的锂电池正级2均与并联电池组正级母线7电连接，每个单体锂电池1的锂电池负级3连接有温度熔断器4，温度熔断器4一端与锂电池负级3电连接，另一端与并联电池组负级母线8电连接，使得每个单体锂电池1的锂电池负级3经温度熔断器4连接并联电池组负级母线8；若干单体锂电池1并联连接。
电池包9内各并联电池组6的并联电池组正级母线7均与前一级并联电池组6的并联电池组负级母线8电连接，从而形成串联结构；电池包9的两端分别设置电池包正级输出端10、电池包负级输出端11，还设置有温度开关5，温度开关5的一端与最前一级的并联电池组正级母线7电连接，另一端连接电池包正级输出端10；电池包9内的最末一级并联电池组负级母线8连接电池包负级输出端11。温度开关5的开关温度设置为低于温度熔断器4的熔断温度。
使用时，单体锂电池1的温度小于温度熔断器4预先设定的温度值，单体锂电池1正常工作；当单体锂电池1的温度快速上升，并达到了温度熔断器4预先设定的温度值时，温度熔断器4就会迅速断开，将该单体锂电池1与并联电池组负级母线8割断，单体锂电池1与并联电池组负级母线8割断后自动退出，这样除了电池包9容量降低，并不影响电池包9的整体使用。单体锂电池1的外壳是单体锂电池1的锂电池负级3，因此锂电池负级3能较快的将单体锂电池1的电芯温度反应出来，温度熔断器4及时的做熔断处理，同时减小环境温度对温度熔断器4的影响。
为防止电池包9在使用过程中意外过热，而导致电池包9内的单体锂电池1连接的温度熔断器4熔断，造成整个电池包9损坏，在电池包9内的最前一级并联电池组正级母线7与电池包正级输出端10之间加一个温度开关5，温度开关5的开关温度设置为低于温度熔断器4的熔断温度，当电池包9意外过热时，达到温度开关5设定的温度时，温度开关5就会关断电池包正级输出端10，从而保护单体锂电池1的温度熔断器4不被意外熔断。
如图1、2所示：
一种基于温度熔断器防止锂电池包爆燃的装置，一个锂电池包中由若干个单体锂电池，通过先并后串联的方式组成，本发明整体装置包括单体锂电池1、锂电池正级2、锂电池负级3、温度熔断器4、温度开关5、并联电池组6、并联电池组正级母线7、并联电池组负级母线8、电池包9、电池包正级输出端10、电池包负级输出端11。并联电池组6由若干个单体锂电池够成，所有单体锂电池1的锂电池正级2与并联电池组正级母线7电连接，所有单体锂电池1的锂电池负级3分别与所对应的温度熔断器4的一端电连接，所有温度熔断器4的另一端与并联电池组负级母线8电连接，从而使单体锂电池1形成并联电池组6结构。所述温度开关5的一端与最前一级的并联电池组正级母线7电连接，温度开关5的另一端连接电池包正级输出端10。所述电池包9内各并联电池组6的并联电池组正级母线7需与前一级并联电池组6的并联电池组负级母线8电连接，从而使电池包9内各并联电池组6形成串联结构。电池包内的最末一个并联电池组负级母线8连接电池包负级输出端11。
通过本发明，可使锂电池包具备预防爆燃的能力，使得锂电池更加安全可靠，可很好解决锂电池发生爆燃的问题，也使得锂电池预防爆燃装置更简单维护更简便，同时具备很高的性价比。

Claims (6)

1.一种基于温度熔断器防止锂电池包爆燃的装置，特征在于：包括若干并联电池组（6），若干并联电池组（6）串联连接形成电池包（9）；
所述并联电池组（6）包括并联电池组正级母线（7）、并联电池组负级母线（8）、若干单体锂电池（1），每个单体锂电池（1）的锂电池正级（2）均与并联电池组正级母线（7）电连接，每个单体锂电池（1）的锂电池负级（3）连接有温度熔断器（4），温度熔断器（4）一端与锂电池负级（3）电连接，另一端与并联电池组负级母线（8）电连接，使得每个单体锂电池（1）的锂电池负级（3）经温度熔断器（4）连接并联电池组负级母线（8）；若干单体锂电池（1）并联连接；
所述电池包（9）内各并联电池组（6）的并联电池组正级母线（7）均与前一级并联电池组（6）的并联电池组负级母线（8）电连接，从而形成串联结构；
所述电池包（9）的两端分别设有电池包正级输出端（10）、电池包负级输出端（11），还设有温度开关（5），温度开关（5）的一端与最前一级的并联电池组正级母线（7）电连接，另一端连接电池包正级输出端（10）；电池包（9）内的最末一级并联电池组负级母线（8）连接电池包负级输出端（11）。
2.根据权利要求1所述的一种基于温度熔断器防止锂电池包爆燃的装置，特征在于：所述温度开关（5）的开关温度设置为低于温度熔断器（4）的熔断温度。
3.根据权利要求1所述的一种基于温度熔断器防止锂电池包爆燃的装置，特征在于：所述单体锂电池（1）的外壳是单体锂电池（1）的锂电池负级（3）。
4. 利用权利要求1所述的一种基于温度熔断器防止锂电池包爆燃的装置防止锂电池包爆燃的方法，特征在于： 单体锂电池（1）的温度小于温度熔断器（4）预先设定的温度值，单体锂电池（1）正常工作；
当单体锂电池（1）的温度快速上升，并达到了温度熔断器（4）预先设定的温度值时，温度熔断器（4）就会迅速断开，将该单体锂电池（1）与并联电池组负级母线（8）割断，单体锂电池（1）与并联电池组负级母线（8）割断后自动退出，这样除了电池包（9）容量降低，并不影响电池包（9）的整体使用。
5.根据权利要求4所述的方法，特征在于：所述单体锂电池（1）的外壳是单体锂电池（1）的锂电池负级（3），因此锂电池负级（3）能较快的将单体锂电池（1）的电芯温度反应出来，温度熔断器（4）及时的做熔断处理，同时减小环境温度对温度熔断器（4）的影响。
6.根据权利要求4所述的方法，特征在于：为防止电池包（9）在使用过程中意外过热，而导致电池包（9）内的单体锂电池（1）连接的温度熔断器（4）熔断，造成整个电池包（9）损坏，在电池包（9）内的最前一级并联电池组正级母线（7）与电池包正级输出端（10）之间加一个温度开关（5），温度开关（5）的开关温度设置为低于温度熔断器（4）的熔断温度，当电池包（9）意外过热时，达到温度开关（5）设定的温度时，温度开关（5）就会关断电池包正级输出端（10），从而保护单体锂电池（1）的温度熔断器（4）不被意外熔断。
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