CN208835218U - 一种基于阻断式ptc动态管理模型的电芯 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于阻断式PTC动态管理模型的电芯，由电芯本体、阻断式PTC、电压采集芯片和加热电阻组成，所述阻断式PTC与所述电芯本体串联，构成充放电电路，所述电压采集芯片的一端与所述电芯本体连接，所述电压采集芯片的另一端与所述加热电阻连接，所述加热电阻贴覆在所述阻断式PTC的表面。本实用新型提供了一种基于电芯级别的动态管理模型，通过将均衡保护和PTC阻断保护合二为一，对电芯进行一体化设计，可有效解决大型电芯在充电时的动态一致性差异、过电流以及过电压的问题，实现电芯生产和安全保护同步，也大大提高了锂电池电芯的使用寿命。
Description
技术领域
本实用新型属于锂电池电芯技术领域，具体涉及一种基于阻断式PTC动态管理模型的电芯。
背景技术
锂电池作为本世纪最重要的能源载体，是新能源技术不可或缺的产品。自从动力锂电池进入市场以来，随着技术的发展，其倍率能力及能量密度正在飞速地提高，但锂电池的安全管理却没有随之取得突破性的进步，始终存在以下两大难题：
1、安全性，由于锂电池在过充的情况下存在安全隐患，因此如今的锂电池的管理和保护依然离不开电子开关，虽然电子开关的灵敏度较高，但电子开关的控制技术十分复杂，成本又较高，这也是制约锂电池标准化推广的主要原因之一。
2、一致性，由于锂电池的电芯技术及工艺特点决定了其每支电芯不可能做到完全一致，因此导致了锂电池理论和其应用的不可调和。锂电池的一致性差异可以由多种原因引起，如材料一致性差异、内阻一致性差异、温度一致性差异或者工艺一致性差异等等，这也是传统锂电池循环寿命快速衰减的根本原因。
实用新型内容
针对上述现有技术存在的问题，本实用新型提供了一种基于阻断式PTC动态管理模型的电芯，可有效解决大型电芯在充电时的动态一致性差异，过电流和过电压的问题。
为达到上述技术目的及效果，本实用新型通过以下技术方案实现：
一种基于阻断式PTC动态管理模型的电芯，由电芯本体、阻断式PTC、电压采集芯片和加热电阻组成，所述阻断式PTC与所述电芯本体串联，构成充放电电路，所述电压采集芯片的一端与所述电芯本体连接，所述电压采集芯片的另一端与所述加热电阻连接，所述加热电阻贴覆在所述阻断式PTC的表面。
进一步的，所述电芯本体的正极端扣置有一个散热罩，所述阻断式PTC、所述电压采集芯片和所述加热电阻均设置在所述散热罩内；所述散热罩与所述电芯本体接触的部分采用绝缘材料，所述散热罩未与所述电芯本体接触的部分采用导体材料；所述阻断式PTC的一端与所述电芯本体的正极连接，所述阻断式PTC的另一端与所述散热罩的导体部分连接，所述散热罩的导体部分作为所述电芯的正极。
进一步的，所述散热罩的导体部分与所述阻断式PTC贴合，作为所述阻断式PTC的散热片。
进一步的，所述电芯本体为18650锂电池电芯。
进一步的，所述电压采集芯片控制所述加热电阻工作的启动电压值为4.2V；即，当所述电芯本体的电压≥4.2V时，所述加热电阻开始加热，当所述电芯本体的电压＜4.2V时，所述加热电阻停止加热。
进一步的，所述加热电阻工作时的均衡电流为200~500mA。
进一步的，所述阻断式PTC的增阻电压值为所述电芯本体满电压值的95%。
本实用新型的工作原理如下：
预先通过所述电压采集芯片设定所述加热电阻的工作电压值，即设定过充保护电压为4.2V，同时设定所述阻断式PTC的增阻温度点，即设定其居里点为在所述电芯本体充电至95%时所受到的加热温度。
当所述电芯本体开始充电时，所述电压采集芯片对所述电芯本体的电压进行实时监控。随着充电的持续进行，所述电芯本体的电压随之逐渐升高，当所述所述电压采集芯片检测到所述电芯本体的电压值高于过充保护电压4.2V时，所述电压采集芯片随即控制所述加热电阻开始工作，所述加热电阻通过所述电压采集芯片从所述电芯本体中获得均衡电流，对所述电芯本体进行过电压保护。
所述加热电阻在进行均衡的同时，也将其产生的热量持续传到给与之贴合的所述阻断式PTC。当所述电芯本体的电压达到满电压的95%时，所述阻断式PTC的温度对应升高到居里点，其内阻急剧增大，从而开始抑制充电电流，对所述电芯本体进行过电流保护。
此时，所述电芯本体的充电电流小于所述加热电阻的均衡电流，所述电芯本体的电压将随之降低。当所述电压采集芯片检测到所述电芯本体的电压下降至过充保护电压4.2V以下时，所述电压采集芯片随即控制所述加热电阻停止工作。
当所述加热电阻停止加热后，所述阻断式PTC也随之逐渐降温，当所述阻断式PTC的温度降低至居里点以下时，所述阻断式PTC的内阻又急速消失，从而消除了对充电电流的抑制，所述电芯本体可以继续正常充电。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下：
本实用新型提供了一种基于电芯级别的动态管理模型，通过将均衡保护和PTC阻断保护合二为一，对电芯进行一体化设计，可有效解决大型电芯在充电时的动态一致性差异、过电流以及过电压的问题，实现电芯生产和安全保护同步，也大大提高了锂电池电芯的使用寿命。
上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本实用新型的较佳实施例并配合附图详细说明如后。本实用新型的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：
图1为本实用新型的电路原理图；
图2为本实用新型一种实施例的结构示意图；
图3为本实用新型另一种实施例的结构示意图。
具体实施方式
下面将参考附图并结合实施例，来详细说明本实用新型。
参见图1所示，一种基于阻断式PTC动态管理模型的电芯，由电芯本体1、阻断式PTC2、电压采集芯片3和加热电阻4组成，所述阻断式PTC2与所述电芯本体1串联，构成充放电电路，所述电压采集芯片3的一端与所述电芯本体1连接，所述电压采集芯片3的另一端与所述加热电阻4连接，所述加热电阻4贴覆在所述阻断式PTC2的表面。
参见图2所示，以方型的锂电池电芯为例，所述电芯本体1的正极通过所述阻断式PTC2与正极极柱连接，所述电芯本体1的负极直接与负极极柱连接，所述电压采集芯片3和所述加热电阻4均设置在所述电芯本体1的上端面，且均位于正、负极极柱之间；所述电压采集芯片3的一端与所述电芯本体1连接，所述电压采集芯片3的另一端与所述加热电阻4连接，所述加热电阻4贴覆在所述阻断式PTC2的一个侧面。
参见图3所示，以圆柱型的18650锂电池电芯为例，所述电芯本体1的正极端扣置有一个散热罩5，所述阻断式PTC2、所述加热电阻4和所述电压采集芯片3由上至下依次叠加在所述散热罩5内；所述散热罩5与所述电芯本体1接触的部分采用绝缘材料，所述散热罩5未与所述电芯本体接触的部分采用导体材料；所述电压采集芯片3的一端与所述电芯本体1连接，所述电压采集芯片3的另一端与所述加热电阻4连接，所述阻断式PTC2的一端与所述电芯本体1的正极连接，所述阻断式PTC2的另一端与所述散热罩5的导体部分连接，所述散热罩5的导体部分作为所述电芯的正极；所述阻断式PTC2还与所述散热罩5的顶部下表面贴合，用于散热。
进一步的，所述电压采集芯片3控制所述加热电阻4工作的启动电压值为4.2V；即，当所述电芯本体1的电压≥4.2V时，所述加热电阻4开始加热，当所述电芯本体1的电压＜4.2V时，所述加热电阻4停止加热。
进一步的，所述加热电阻4工作时的均衡电流为200~500mA。
进一步的，所述阻断式PTC2的增阻电压值为所述电芯本体1满电压值的95%。
本实用新型的工作原理如下：
预先通过所述电压采集芯片3设定所述加热电阻4的工作电压值，即设定过充保护电压为4.2V，同时设定所述阻断式PTC2的增阻温度点，即设定其居里点为在所述电芯本体1充电至95%时所受到的加热温度。
当所述电芯本体1开始充电时，所述电压采集芯片3对所述电芯本体1的电压进行实时监控。随着充电的持续进行，所述电芯本体1的电压随之逐渐升高，当所述所述电压采集芯片3检测到所述电芯本体1的电压值高于过充保护电压4.2V时，所述电压采集芯片3随即控制所述加热电阻4开始工作，所述加热电阻4通过所述电压采集芯片3从所述电芯本体1中获得均衡电流，对所述电芯本体1进行过电压保护。
所述加热电阻4在进行均衡的同时，也将其产生的热量持续传到给与之贴合的所述阻断式PTC2。当所述电芯本体1的电压达到满电压的95%时，所述阻断式PTC2的温度对应升高到居里点，其内阻急剧增大，从而开始抑制充电电流，对所述电芯本体1进行过电流保护。
此时，所述电芯本体1的充电电流小于所述加热电阻4的均衡电流，所述电芯本体1的电压将随之降低。当所述电压采集芯片3检测到所述电芯本体1的电压下降至过充保护电压4.2V以下时，所述电压采集芯片3随即控制所述加热电阻4停止工作。
当所述加热电阻4停止加热后，所述阻断式PTC2也随之逐渐降温，当所述阻断式PTC2的温度降低至居里点60℃以下时，所述阻断式PTC2的内阻又急速消失，从而消除了对充电电流的抑制，所述电芯本体1可以继续正常充电。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种基于阻断式PTC动态管理模型的电芯，其特征在于：由电芯本体（1）、阻断式PTC（2）、电压采集芯片（3）和加热电阻（4）组成，所述阻断式PTC（2）与所述电芯本体（1）串联，构成充放电电路，所述电压采集芯片（3）的一端与所述电芯本体（1）连接，所述电压采集芯片（3）的另一端与所述加热电阻（4）连接，所述加热电阻（4）贴覆在所述阻断式PTC（2）的表面。
2.根据权利要求1所述的基于阻断式PTC动态管理模型的电芯，其特征在于：所述电芯本体（1）的正极端扣置有一个散热罩（5），所述阻断式PTC（2）、所述电压采集芯片（3）和所述加热电阻（4）均设置在所述散热罩（5）内；所述散热罩（5）与所述电芯本体（1）接触的部分采用绝缘材料，所述散热罩（5）未与所述电芯本体（1）接触的部分采用导体材料；所述阻断式PTC（2）的一端与所述电芯本体（1）的正极连接，所述阻断式PTC（2）的另一端与所述散热罩（5）的导体部分连接，所述散热罩（5）的导体部分作为所述电芯的正极。
3.根据权利要求2所述的基于阻断式PTC动态管理模型的电芯，其特征在于：所述散热罩（5）的导体部分与所述阻断式PTC（2）贴合，作为所述阻断式PTC（2）的散热片。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的基于阻断式PTC动态管理模型的电芯，其特征在于：所述电芯本体（1）为18650锂电池电芯。
5.根据权利要求4所述的基于阻断式PTC动态管理模型的电芯，其特征在于：所述电压采集芯片（3）控制所述加热电阻（4）工作的启动电压值为4.2V；即，当所述电芯本体（1）的电压≥4.2V时，所述加热电阻（4）开始加热，当所述电芯本体（1）的电压＜4.2V时，所述加热电阻（4）停止加热。
6.根据权利要求4所述的基于阻断式PTC动态管理模型的电芯，其特征在于：所述加热电阻（4）工作时的均衡电流为200~500mA。
7.根据权利要求4所述的基于阻断式PTC动态管理模型的电芯，其特征在于：所述阻断式PTC（2）的增阻电压值为所述电芯本体（1）满电压值的95%。
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Assignee: Zhiyi New Energy Development Co.,Ltd. Assignor: Fan Chaohui Contract record no.: X2021990000816 Denomination of utility model: A cell based on blocking PTC dynamic management model Granted publication date: 20190507 License type: Exclusive License Record date: 20211224 |
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