CN209150260U - 一种锂离子电池胀气变形检测报警装置 - Google Patents

一种锂离子电池胀气变形检测报警装置 Download PDF

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刘振平
王刚庆
吴洋
赵春杰
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Abstract

本实用新型涉及一种锂离子电池胀气变形检测报警装置，包含：电池固定组件，对由多个电池单体依次排列构成的电池模组进行定位固定，并在相邻电池单体之间保留相同的电池间隔；多个力敏电阻，分别对应设置在各个电池间隔内，电池单体胀气变形后接触并挤压力敏电阻，使力敏电阻的阻值随受到的压力而相应变化；采集板，分别与各个力敏电阻通过电路连接，实时采集各个力敏电阻的阻值；控制板，与采集板通过电路连接，对接收到的每个力敏电阻的阻值，判断是否全部处于预先设置的安全阈值范围内，否则由该控制板控制切断电池模组的放电回路。本实用新型能有效提高锂离子电池的安全性和可靠性，延长使用寿命。

Description

一种锂离子电池胀气变形检测报警装置
技术领域
本实用新型涉及一种检测报警装置，具体是指一种对于锂离子电池的胀气变形进行检测报警的装置，属于锂离子电池的技术领域。
背景技术
锂离子电池在实际使用中，时常因为电极材料种类、成膜不稳定、水分控制等原因，导致电池胀气变形。这种现象在软包电池、钛酸锂电池上尤为明显。
目前，在锂离子电池的生产中，通常在电池单体装配成电池模组之前，会先检验电池单体的变形量，并在装配形成电池模组时预留一定的变形余量。但是锂离子电池在使用过程中，其胀气变形是会逐步累加变化的，且在电池单体存在差异时，胀气量会有较大差异。因此，一旦锂离子电池的电池模组内有部分电池单体因异常原因导致其胀气变形量超出预先的设计值，则会引发电池寿命降低的问题，甚至会撑破锂离子电池的壳体，造成漏液腐蚀的危险情况。
基于上述，目前亟需提出一种能够在锂离子电池的使用过程中，对电池的胀气变形情况进行检测报警的装置，从而有效解决现有技术中存在的缺点和限制。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种锂离子电池胀气变形检测报警装置，通过采用力敏电阻实时监控电池单体的胀气变形情况，并实时根据监控数据采取控制预警措施；有效提高锂离子电池的安全性和可靠性，延长使用寿命。
为了达到上述目的，本实用新型提出一种锂离子电池胀气变形检测报警装置，包含：电池固定组件，对由多个电池单体依次排列构成的电池模组进行定位固定，并在相邻电池单体之间保留相同的电池间隔；多个力敏电阻，分别对应设置在各个电池间隔内，电池单体胀气变形后接触并挤压力敏电阻，使力敏电阻的阻值随受到的压力而相应变化；采集板，分别与各个力敏电阻通过电路连接，实时采集各个力敏电阻的阻值；控制板，与采集板通过电路连接，对接收到的每个力敏电阻的阻值，判断是否全部处于预先设置的安全阈值范围内，否则由该控制板控制切断电池模组的放电回路。
所述的电池固定组件包含：拉板，分别设置在电池模组最外侧的两个电池单体的外侧，并与各个电池单体之间固定连接；上盖板，设置在电池模组的上方，且与拉板以及电池模组之间固定连接。
所述的上盖板上开设有多个槽口，每个槽口的位置分别与各个电池间隔的位置对齐，所述的力敏电阻分别对应插入设置在各个槽口中。
所述的力敏电阻设置在电池间隔的中间位置，且与上盖板的槽口之间固定连接。
相邻电池单体之间的电池间隔均为t1，每个力敏电阻的厚度均为t2，每个力敏电阻与电池单体之间的间隙为Δt0＝0.5×(t1-t2)。
当电池单体胀气变形后产生的变形量Δt等于Δt0时，电池单体与力敏电阻接触，力敏电阻阻值为R0。
当电池单体胀气变形后产生的变形量Δt大于Δt0且小于t1时，力敏电阻受到电池单体的挤压，其阻值随所受压力的增大而降低。
当电池单体胀气变形后产生的变形量Δt等于t1或大于t1时，力敏电阻的阻值受压降低至安全阈值R1或以下。
当控制板接收到的所有力敏电阻的阻值中，至少有一个力敏电阻的阻值低于或等于安全阈值R1，由该控制板控制切断所述电池模组的放电回路。
综上所述，本实用新型所述的锂离子电池胀气变形检测报警装置，通过采用力敏电阻实时监控电池单体的胀气变形情况，并实时根据监控数据采取控制预警措施；有效提高锂离子电池的安全性和可靠性，延长使用寿命。
附图说明
图1为本实用新型中的锂离子电池胀气变形检测报警装置的外形结构示意图；
图2为本实用新型中的锂离子电池胀气变形检测报警装置的内部结构示意图。
具体实施方式
以下结合图1～图2，通过优选实施例对本实用新型的技术内容、构造特征、所达成目的及功效予以详细说明。
如图1和图2所示，为本实用新型提供的锂离子电池胀气变形检测报警装置，包含：电池固定组件，对由多个电池单体4依次排列构成的电池模组进行定位固定，并在相邻电池单体4之间保留相同的电池间隔；多个力敏电阻2，分别对应设置在各个电池间隔内，电池单体胀气变形后接触并挤压力敏电阻使其受压，使力敏电阻的阻值相应变化；采集板5，分别与各个力敏电阻2通过电路连接，实时采集各个力敏电阻2的阻值；控制板6，与采集板5通过电路连接，对接收到的每个力敏电阻2的阻值，判断是否全部处于预先设置的安全阈值范围内，否则由该控制板6控制切断电池模组的放电回路，及时预警并保护。
进一步，所述的电池固定组件包含：拉板3，分别设置在电池模组最外侧的两个电池单体4的外侧，并与各个电池单体4之间固定连接；上盖板1，设置在电池模组的上方，且与拉板3以及电池模组之间固定连接。
所述的拉板3与各个电池单体4之间采用绑带或长螺杆等部件进行固定连接，使得电池单体4依次排列构成电池模组，并且相邻电池单体之间均保留相同的电池间隔。
所述的上盖板1上开设有多个槽口，每个槽口的位置分别与各个电池间隔的位置对齐，所述的力敏电阻2分别对应插入设置在各个槽口中。
所述的力敏电阻2设置在电池间隔的中间位置，且与上盖板1的槽口之间固定连接。
相邻电池单体4之间的电池间隔均为t1，每个力敏电阻2的厚度均为t2，每个力敏电阻2与电池单体4之间的间隙为Δt0，且Δt0＝0.5×(t1-t2)。
其中，所述的电池间隔t1即为预先设置并保留的电池单体间的安全极限间隔，其根据不同类型的锂离子电池在使用过程中的所具有的不同胀气变形量而按实预设，通常由各生产厂家根据自身锂离子电池的实验数据确定。
当电池单体4胀气变形时，其与力敏电阻2之间的间隙将变小，当电池单体4的变形量Δt等于Δt0时，电池单体与力敏电阻2接触，力敏电阻阻值为R0。
当电池单体4的变形量Δt大于Δt0且小于t1时，力敏电阻2因被挤压而受到压力，其阻值随压力增大而降低。
当电池单体4的变形量Δt达到安全极限t1时，力敏电阻2的阻值受压降低至安全阈值R1。
当控制板6接收到的所有力敏电阻2的阻值中，至少有一个力敏电阻2的阻值低于或等于安全阈值R1，由该控制板6控制切断所述电池模组的放电回路，及时预警并保护。
采用本实用新型所述的锂离子电池胀气变形检测报警装置，能够对锂离子电池的胀气变形进行实时检测，具体步骤为：
S1、将所有电池单体4按照安全极限t1的电池间隔进行依次排列，并通过拉板3和上盖板1固定，形成电池模组；
S2、上盖板1上的各个槽口位置与各个电池间隔的位置相对齐；
S3、在每个槽口中插入设置一个力敏电阻2，并将该力敏电阻2与槽口固定连接，使其位于电池间隔的正中间；
S4、将每个力敏电阻2与采集板5通过电路连接，并将采集板5与控制板6通过电路连接；
S5、由采集板5实时采集每个力敏电阻2的当前阻值，并传输至控制板6进行判断分析。
所述的S5中，当电池单体4的变形量Δt达到安全极限t1时，力敏电阻2的阻值受压降低至安全阈值R1；当控制板6接收到的所有力敏电阻2的阻值中，至少有一个力敏电阻2的阻值低于或等于安全阈值R1，由该控制板6控制切断所述电池模组的放电回路，及时预警并保护，找出胀气变形超出安全极限的电池单体，及时进行维护或更换，确保这个锂离子电池的电池模组的安全性和可靠性。
综上所述，本实用新型所述的锂离子电池胀气变形检测报警装置，针对现有技术中锂离子电池在使用过程中的实际胀气变形缺乏实时有效监控的问题，通过采用力敏电阻实时监控电池单体的胀气变形情况，并实时根据监控数据采取控制预警措施。能够有效避免锂离子电池在使用过程中，因电池单体的胀气变形量超出设计预估，而导致的使用寿命降低、以及漏液等安隐患的现象。
尽管本实用新型的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本实用新型的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本实用新型的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本实用新型的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (9)

1.一种锂离子电池胀气变形检测报警装置，其特征在于，包含：
电池固定组件，对由多个电池单体依次排列构成的电池模组进行定位固定，并在相邻电池单体之间保留相同的电池间隔；
多个力敏电阻，分别对应设置在各个电池间隔内，电池单体胀气变形后接触并挤压力敏电阻，使力敏电阻的阻值随受到的压力而相应变化；
采集板，分别与各个力敏电阻通过电路连接，实时采集各个力敏电阻的阻值；
控制板，与采集板通过电路连接，对接收到的每个力敏电阻的阻值，判断是否全部处于预先设置的安全阈值范围内，否则由该控制板控制切断电池模组的放电回路。
2.如权利要求1所述的锂离子电池胀气变形检测报警装置，其特征在于，所述的电池固定组件包含：
拉板，分别设置在电池模组最外侧的两个电池单体的外侧，并与各个电池单体之间固定连接；
上盖板，设置在电池模组的上方，且与拉板以及电池模组之间固定连接。
3.如权利要求2所述的锂离子电池胀气变形检测报警装置，其特征在于，所述的上盖板上开设有多个槽口，每个槽口的位置分别与各个电池间隔的位置对齐，所述的力敏电阻分别对应插入设置在各个槽口中。
4.如权利要求3所述的锂离子电池胀气变形检测报警装置，其特征在于，所述的力敏电阻设置在电池间隔的中间位置，且与上盖板的槽口之间固定连接。
5.如权利要求4所述的锂离子电池胀气变形检测报警装置，其特征在于，相邻电池单体之间的电池间隔均为t1，每个力敏电阻的厚度均为t2，每个力敏电阻与电池单体之间的间隙为Δt0＝0.5×(t1-t2)。
6.如权利要求5所述的锂离子电池胀气变形检测报警装置，其特征在于，当电池单体胀气变形后产生的变形量Δt等于Δt0时，电池单体与力敏电阻接触，力敏电阻阻值为R0。
7.如权利要求6所述的锂离子电池胀气变形检测报警装置，其特征在于，当电池单体胀气变形后产生的变形量Δt大于Δt0且小于t1时，力敏电阻受到电池单体的挤压，其阻值随所受压力的增大而降低。
8.如权利要求7所述的锂离子电池胀气变形检测报警装置，其特征在于，当电池单体胀气变形后产生的变形量Δt等于t1或大于t1时，力敏电阻的阻值受压降低至安全阈值R1或以下。
9.如权利要求8所述的锂离子电池胀气变形检测报警装置，其特征在于，当控制板接收到的所有力敏电阻的阻值中，至少有一个力敏电阻的阻值低于或等于安全阈值R1，由该控制板控制切断所述电池模组的放电回路。
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