CN203013868U - 一种可充电热失控保护的电动自行车锂电池模块 - Google Patents

一种可充电热失控保护的电动自行车锂电池模块 Download PDF

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张敏
田启友
单标
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Abstract

本实用新型公开了一种可充电热失控保护的电动自行车锂电池模块,包括有锂离子电芯组(4),所述锂离子电芯组(4)由多个串联在一起的锂离子电芯组成;所述锂离子电芯组(4)的两端分别连接有一个充放电正极端子(1)和一个充放电负极端子(2);所述锂离子电芯组(4)与至少一个串联支路相并联,每个所述串联支路由至少一个常开型温度开关(3)和至少一个功率电阻(5)组成。本实用新型公开的一种可充电热失控保护的电动自行车锂电池模块,其可以有效提升电动自行车锂离子电池在使用过程中的安全性和可靠性,延长锂离子电池的使用寿命,同时可以降低电动自行车锂离子电池的生产成本,从而具有广泛的市场应用前景,具有重大生产实践意义。

Description

—种可充电热失控保护的电动自行车锂电池模块
技术领域
[0001] 本实用新型涉及电池技术领域,特别是涉及一种可充电热失控保护的电动自行车锂电池模块。
背景技术
[0002] 锂离子电池具有高工作电压、高比能量、循环寿命长、无环境污染等优点,作为能将电能和化学能相互转化的二次化学电源,被视为电力储能系统的热门候选技术之一。自诞生以来,其应用领域不断扩大,获得迅速的发展。目前,不仅在移动式通讯设备和便携式电子设备上得到广泛应用,而且也广泛应用于电动工具、电动自行车以及电动汽车等大型电动设备方面,因此,目前对锂离子电池的安全性能要求越来越高,如何提高电池安全性能是目前各大电池厂家研究的主要方向。
[0003] 但是,随着电动自行车的普及,本应成为自行车电源主力的锂离子电池却存在着较大问题,严重制约着其大规模普及。由于能量较高,锂离子电池的安全性成为其应用的主要瓶颈之一。传统上,电动自行车用锂离子电池使用保护电路板防止因为滥用造成的安全失控问题发生,但是,这样同时存在着成本过高、工艺复杂、可靠性差和难以维修等问题,而且在保护电路板失效的情况下,电动自行车用锂离子电池极易发生热失控现象,影响到电动自行车的使用安全,甚至影响到用户的人身安全。
[0004] 因此,目前迫切需要开发出一种技术,其可以有效提升电动自行车锂离子电池在使用过程中的安全性和可靠性,延长锂离子电池的使用寿命,同时可以降低电动自行车锂离子电池的生产成本。
实用新型内容
[0005] 有鉴于此,本实用新型的目的是提供一种可充电热失控保护的电动自行车锂电池模块,其可以有效提升电动自行车锂离子电池在使用过程中的安全性和可靠性,延长锂离子电池的使用寿命,同时可以降低电动自行车锂离子电池的生产成本,从而具有广泛的市场应用前景,具有重大的生产实践意义。
[0006] 为此,本实用新型提供了 一种可充电热失控保护的电动自行车锂电池模块,包括有锂离子电芯组,所述锂离子电芯组由多个串联在一起的锂离子电芯组成;
[0007] 所述锂离子电芯组的两端分别连接有一个充放电正极端子和一个充放电负极端子;
[0008] 所述锂离子电芯组与至少一个串联支路相并联,每个所述串联支路由至少一个常开型温度开关和至少一个功率电阻组成。
[0009] 其中,所述常开型温度开关粘贴在所述锂离子电芯组上。
[0010] 其中,所述常开型温度开关粘贴在所述锂离子电芯组的正极耳或者四周边缘部位上。
[0011] 其中,所述锂离子电芯组中的每个锂离子电芯分别与一个所述串联支路相并联。[0012] 其中,所述常开型温度开关粘贴在所述锂离子电芯的正极耳或者四周边缘部位上。
[0013] 其中,所述常开型温度开关上面覆盖有隔热部件。
[0014] 由以上本实用新型提供的技术方案可见,与现有技术相比较,本实用新型提供了一种可充电热失控保护的电动自行车锂电池模块,其可以有效提升电动自行车锂离子电池在使用过程中的安全性和可靠性,延长锂离子电池的使用寿命,同时可以降低电动自行车锂离子电池的生产成本,从而具有广泛的市场应用前景,具有重大的生产实践意义。
[0015] 此外,本实用新型还可以充分利用电池能量,避免电池在放电过程中自耗严重,显著提升电动自行车的有效行驶里程。
附图说明
[0016] 图1为本实用新型提供的一种可充电热失控保护的电动自行车锂电池模块实施例一的电路结构示意简图;
[0017] 图2为本实用新型提供的一种可充电热失控保护的电动自行车锂电池模块实施例二的电路结构示意简图;
[0018] 图中,I为充放电正极端子,2为充放电负极端子,3为常开型温度开关,4为锂离子电芯组,5为功率电阻。
具体实施方式
[0019] 为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案,下面结合附图和实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。
[0020] 参见图1,本实用新型提供了一种可充电热失控保护的电动自行车锂电池模块,包括有锂离子电芯组4,所述锂离子电芯组4由多个串联在一起的锂离子电芯组成。
[0021] 在本实用新型中,所述锂离子电芯组4的两端分别连接有一个充放电正极端子I和一个充放电负极端子2,外部电动自行车的充电器通过充放电正极端子I和充放电负极端子2对本实用新型的电池模块进行充电;电动自行车的控制器通过充放电正极端子I和充放电负极端子2对本实用新型的电池模块进行放电。
[0022] 在本实用新型中,所述锂离子电芯组4与至少一个串联支路相并联,每个所述串联支路由至少一个常开型温度开关3和至少一个功率电阻5组成。也就是说,所述串联支路的数量不限于一个,可以根据用户的需要,设置为任意多个。
[0023] 在本实用新型中,具体实现上,所述常开型温度开关3粘贴在所述锂离子电芯组4的正极耳或者四周边缘部位上,用于感应所述锂离子电芯组4在运行过程中产生的热量,当电池模块因为过充电过热而达到预设温度时,该常开型温度开关3将自动闭合连通,电池模块的充放电正极端子I和充放电负极端子2将通过功率电阻5放电,从而可以有效地降低过充电压和电池能量,从而进一步降低电池温度,避免热失控现象发生,最终避免出现火灾等安全事故。
[0024] 具体实现上,所述常开型温度开关3具体可以通过导热胶层粘贴在所述锂离子电芯的正极耳或者边缘部位上。
[0025] 需要说明的是,所述温度开关为常开型,从而当电池模块处于正常温度下时,无论电池模块处于充电或放电状态,电流不经过该常开型温度开关和功率电阻,由至少一个常开型温度开关3和至少一个功率电阻5组成的串联支路处于断开不工作状态,这样能够有效减少常开型温度开关3和至少一个功率电阻5的功率,同时也能够有效地减少常开型温度开关3和至少一个功率电阻5所造成的能量消耗,使得本实用新型提供的电动自行车锂电池模块在放电状态下容量不过多自耗。
[0026] 在本实用新型中,具体实现上,所述常开型温度开关3执行闭合连通动作的预设温度为60〜80摄氏度。
[0027] 为了减少外界的热干扰,提高常开型温度开关3的性能,所述常开型温度开关3上面覆盖有隔热部件,所述隔热部件为采用陶瓷隔热材料制成的部件,具体可以为硅酸铝类用陶瓷隔热材料制成的部件。具体实现上,所述隔热部件优选为采用氧化铝或氧化硅制成的部件,例如可以为隔热膜。
[0028] 还需要说明的是,在本实用新型中,所述锂离子电芯组4中的每个锂离子电芯,其阴极的材质包括锂锰氧化物、锂镍锰钴氧化物和磷酸铁鋰中的一种或者多种。同时,所述锂离子电芯的隔膜材质可以为陶瓷类隔膜、聚烯烃类隔膜或由陶瓷类和聚烯烃类组成的复合物隔膜。
[0029] 具体实现上,所述陶瓷类隔膜可以包括氧化铝、氧化硅、氧化锆和氧化钛中的一种或多种,以及包括粘接剂。所述聚烯烃类隔膜可以为聚丙烯隔膜、聚乙烯隔膜或聚丙烯和聚乙烯复合物隔膜。
[0030] 参见图2,对于本实用新型提供的一种可充电热失控保护的电动自行车锂电池模块,具体实现上,需要说明的是,所述锂离子电芯组4中的每个锂离子电芯还可以分别与一个所述串联支路相并联,所述串联支路由一个常开型温度开关3和一个功率电阻5组成。因此,无论电池模块处于充电或放电状态,电流不经过该常开型温度开关和功率电阻,由至少一个常开型温度开关3和至少一个功率电阻5组成的串联支路处于断开不工作状态。
[0031] 对于图2,所述常开型温度开关3粘贴在所述锂离子电芯的正极耳或者四周边缘部位上,外部电动自行车的充电器通过充放电正极端子I和充放电负极端子2对本实用新型的电池模块进行充电;电动自行车的控制器通过充放电正极端子I和充放电负极端子2对本实用新型的电池模块进行放电。
[0032] 需要说明的是,对于锂离子电池,其在严重过充电情况下,将处于高度不安全状态,甚至会燃烧和爆炸。根据锂离子电池过充电反应机理,过程中会产生活性物质的分解和电解液的氧化分解,会产生较多的热量。随热量积累,当温度升高到100度以上时,电池会以较大的几率产生热失控,进而燃烧或爆炸。因此,本实用新型针对的是电动自行车的动力锂离子电池,其阴极活性物质选择稳定性较高的锂锰氧化物、锂镍锰钴氧化物和磷酸铁鋰中的一种或者多种。
[0033] 对于本实用新型,其目的在于解决电动自行车用锂离子电池热失控问题,代替传统锂离子电池使用的高成本复杂保护线路,有效提升电池使用过程中可靠性。本实用新型的目的还在于充分利用电池能量,避免在放电过程中自耗严重,提升电动自行车有效行驶里程。
[0034] 综上所述,与现有技术相比较,本实用新型提供了一种可充电热失控保护的电动自行车锂电池模块,其可以有效提升电动自行车锂离子电池在使用过程中的安全性和可靠性,延长锂离子电池的使用寿命,同时可以降低电动自行车锂离子电池的生产成本,从而具有广泛的市场应用前景,具有重大的生产实践意义。
[0035] 此外,本实用新型还可以充分利用电池能量,避免电池在放电过程中自耗严重,显著提升电动自行车的有效行驶里程。
[0036] 以上所述仅是本实用新型的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本实用新型原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (6)

1.一种可充电热失控保护的电动自行车锂电池模块,其特征在于,包括有锂离子电芯组(4),所述锂离子电芯组(4)由多个串联在一起的锂离子电芯组成; 所述锂离子电芯组(4)的两端分别连接有一个充放电正极端子(I)和一个充放电负极端子(2); 所述锂离子电芯组(4)与至少一个串联支路相并联,每个所述串联支路由至少一个常开型温度开关(3)和至少一个功率电阻(5)组成。
2.如权利要求1所述的电动自行车锂电池模块,其特征在于,所述常开型温度开关(3)粘贴在所述锂离子电芯组(4)上。
3.如权利要求2所述的电动自行车锂电池模块,其特征在于,所述常开型温度开关(3)粘贴在所述锂离子电芯组(4)的正极耳或者四周边缘部位上。
4.如权利要求1所述的电动自行车锂电池模块,其特征在于,所述锂离子电芯组(4)中的每个锂离子电芯分别与一个所述串联支路相并联。
5.如权利要求4所述的电动自行车锂电池模块,其特征在于,所述常开型温度开关(3)粘贴在所述锂离子电芯的正极耳或者四周边缘部位上。
6.如权利要求1至5中任一项所述的电动自行车锂电池模块,其特征在于,所述常开型温度开关(3)上面覆盖有隔热部件。
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