CN2798321Y

CN2798321Y - 一种安全的一次锂电池

Info

Publication number: CN2798321Y
Application number: CN 200520053300
Authority: CN
Inventors: 刘金成; 沈立新
Original assignee: HUIZHOU YIWEI POWER SUPPLY SCIENCE AND TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: Eve Energy Co Ltd
Priority date: 2005-01-10
Filing date: 2005-01-10
Publication date: 2006-07-19
Anticipated expiration: 2015-01-10

Abstract

本实用新型涉及电池领域，具体涉及一种提高安全性及电性能的电池。本实用新型的安全电池上连接有具侦测及控制功能的电子线路保护板，使得一次锂电池具有防止短路；防止电流瞬间增大；防止过放电；不降低电池输出电压的功能；在特定条件下提供旁路功能，并且具有电子线路板设计简单、尺寸小，电子线路保护板的位置、形状可以随着应用变化等优点。本实用新型可用于锂/亚硫酰氯(Li/SOCl₂)、锂/硫酰氯(Li/SO₂Cl₂)、锂/二氧化硫(Li/SO₂)、锂/二氧化锰(Li/MnO₂)等一次锂电池体系。

Description

一种安全的一次锂电池

技术领域

本实用新型涉及电池领域，具体涉及一种提高安全性及电性能的电池。

背景技术

锂亚硫酰氯电池，以下简称锂亚电池，使用期长达10年以上是比能量最高的电池体系，对这类电池性能的可靠性、安全性要求非常高。此类电池存在以下几个缺憾：1、在短路的条件下，电池的内压及温度同时升高，不仅是电池容易提前失效而且有极大的安全隐患，例如爆炸；2、在外电路电流突然过大的情况下，电池的内压及温度同时升高，也存在有很大的安全隐患，例如爆炸；3、在过放电的条件下，电池的内压过高，电池有鼓底甚至爆炸的可能；4、在增加防止反充电的二极管后，电池的输出电压会有一定程度的下降。

现有的解决方案无一例外采用简单的电子器件，实现单一的功能。仅仅是部分解决了锂亚电池的问题。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种安装有经过特定设计的电子线路板的电池，该电路板不是一个简单的电子元器件。本实用新型使得一次锂电池通过一块具有智能控制特征的电子线路板来实施对外部的供电，彻底解决技术背景中提到的四条缺点。用户在使用电池的时候有更高的安全性。

本实用新型的有益效果是通过下述方案实现的：

本实用新型的安全电池上连接有具侦测及控制功能的电子线路板，电池通过该电子线路板实施对外部供电。

上述电子线路板并联在电池的正负极之间。

上述电子线路板是由用于对各监测器信号进行分析、判断并且输出控制信号的主控制器，用于监测电池两端电压的电压监测器、用于监测回路电流的电流监测器、控制开关、过流保险丝组成，主控制器与控制开关串联；过流保险丝串联于正极的输出端；电压监测器并联于电池两端，并有一信号线连接到主控制器内；电流监测器并联于主控制器和控制开关两端。

上述控制开关包括回路低损耗Mos开关和用于对回路低损耗Mos开关实施控制的控制器，两者串联。

上述电子线路板上设有旁路低损耗Mos开关，并联于输出的两端，并有一信号线与主控制器相连。

上述电子线路板安装于电池的顶部、底部或侧面内，可以放在电池壳体内部或者外部，电池假盖内部或外部、电池包装的内部或外部，可以做成任意形状，以及尽可能小的尺寸，使得电池在不影响外形尺寸以及外观的情况下完成这一技术改进。外电路通过输出线路来完成，可以采用插头等形式。

上述电池是锂/亚硫酰氯、锂/硫酰氯、锂/二氧化硫、锂/二氧化锰的一次锂电池体系。

通过这一线路板的增加可以实现下列功能：1、防止一次锂电池短路；2、防止电流超过限定的安全电流；3、防止电池过放电；4、防止外电路对电池反充电；5、在必要的条件下还可以实现旁路功能。

本实用新型与现有技术相比具有如下优点：

1、通过在电池上连接一块专门的电子线路保护板，可同时实现防止一次锂电池短路造成的隐患；防止电流过大造成的安全问题；防止由于过放电引起的爆炸；防止外电路对电池反充电；在多电池组合等情况下还可以实现旁路功能等其中一项或多项功能；在必要的条件下还可以用来实现上述功能中的一项或多项功能；

2、电子线路板设计简单，成本低廉；

3、添加的保护板尺寸很小，不会使电池的尺寸过大；

4、添加的电子线路板可以有很小的电压降，不会影响电池的电性能。

附图说明

图1本实用新型的基本原理图；

图2现有技术为解决电流过大的电路图；

图3现有技术为解决串联电池过放电的电路图；

图4本实用新型的实施例1的模块图；

图5本实用新型的实施例1的逻辑运算图；

图6本实用新型的实施例1的电子线路图；

图7本实用新型的实施例2的模块图；

图8本实用新型的实施例2的逻辑运算图；

图9本实用新型的实施例2的电子线路图；

图10为本实用新型的电池与电子线路板的位置关系图；

图11为本实用新型的电池与电子线路板的位置关系图；

图12为本实用新型的电池与电子线路板的位置关系图。

图中：电池1，电子线路保护板2，电池正极引线3，电池负极引线4，线路板正极引线5，线路板负极引线6，热敏电阻7，外电路的负载8，二极管9。

具体实施方式

针对现有技术的几种缺点的存在，部分电池厂商为防止电流过大造成的危险，在电路中串联热敏电阻如图2电路图中所示锂亚电池1、热敏电阻7(例如高分子PTC热敏电阻)、外电路的负载8，在锂亚电池的正极或者是负极的线路上串联一个热敏电阻7，这样当外电路的负载8过小，导致电路短路或者电流突然过大时，热敏电阻7的电阻值会突然变得很大，起到限流、保护电池的作用。当电流变小以后，热敏电阻7的阻值再次恢复，电池1就可以恢复向外部供电。由于热敏电阻7有一定的电压降大约0.15伏，所以电池1的对外工作电压就会降低0.15伏。

也有将图2中的热敏电阻7改用为熔断保险丝，当电流增大保险丝出现一次性破环，电池虽不再存在危险。但是电池会由于保险丝一次性的熔断无法恢复向外部供电。

为防止在串联电池组中电池的强制性过放电，部分厂商采用图3的方式来保护过放电，当图3中的某一节电池电能快要消耗完以后，整个电路的电流将不再通过这一节电池，而是通过与该节电池并联的二极管9，这样就保证了电池不会被过放电。

实施例1：

本实用新型的安全电池上并联有一块带有侦测及控制功能的电子线路板，如图1所示，使得一次锂电池通过一块电子线路板来实施对外部的供电。如图10所示，电子线路保护板2安装在电池1的顶部，其上设有线路板正极引线5和线路板负极引线6，分别连接电池1的电池正极引线3和电池负极引线4上。

图4是该电子线路板的模块图实现如下功能：1.防止一次锂电短路；2.防止电流过大；3.防止过放电；4.防止外电路对电池反充电；5.在过放电的情况下还可以实现旁路功能。

电子线路板由模块A、B、C、D、E、F、G组成，模块A为用于对各监测器信号进行分析、判断并且输出控制信号的主控制器。模块B为用于监测电池两端电压，检测结果送主控制器的高精度电压监测器。模块C为用于监测回路电流，检测结果送主控制器的高精度电流监测器。模块D为对模块E实施控制的控制器。模块E为回路低损耗Mos开关。F为旁路低损耗Mos开关。G为过流保险丝。其中，模块A、D、E串联；模块B并联于电池两端；C分别并联于模块A、E的两端；模块B、C各有一信号线连接到模块A内；F并联于输出的两段，并有一信号线与A相连；G串联到正极的输出端。

电子线路板的逻辑运算如图5所示。一次锂电池进行放电的时候，模块C侦测系统是否短路，将侦测结果发送模块A，若短路则延迟320us，发出控制信号至模块D，使其发出控制信号控制模块E的Mos管关断，切断回路，若模块C侦测到短路解除，发送信号到模块A，模块A通过模块D发送信号控制模块E的Mos管打开，回路自恢复，模块C继续侦侧系统是否短路；模块C通过信号线把信号传至模块A，侦测负载电流是否大于或等于3A，若是则延迟9ms，发出控制信号至模块D，使其发出控制信号控制模块E的Mos管关断，切断回路，若负载电流小于3A，发送信号到模块A，模块A通过模块D发送信号控制模块E的Mos管打开，回路自恢复，模块C继续侦侧电流是否大于或等于3A；模块B通过信号线把信号传至模块A，侦测电池电压是否小于或等于2.5V，若是则延迟144ms，发出控制信号至模块D，使其发出控制信号控制模块E的Mos管关断，切断回路，并同时打开模块F的Mos管旁路接通，若负载电压大于2.5V，发送信号到模块A，模块A发送信号至控制模块E的Mos管打开，并同时关闭F的Mos管，回路自恢复，模块B继续侦侧电池电压是否小于或等于2.5V。以上所侦测的情况皆为否时，电池许可放电。

与此同时，模块C还可检测电池输出端是否是充电，若是模块A控制模块E的Mos管关断，切断回路，禁止充电。

当外电路发生不可预测的意外时，将会熔断模块G保险丝确保电池不发生其他意外。

为实现此功能的电子线路如图6所示。

实施例2：

本实用新型通过对电池并联一块带有侦测及控制功能的电子线路板，使得一次锂电池通过一块电子线路板来实施对外部的供电。如图10所示，电子线路保护板2安装在电池1的顶部，其上设有线路板正极引线5和线路板负极引线6，分别连接电池1的电池正极引线3和电池负极引线4上。

图7是该电子线路板的模块图，实现如下功能：1.防止一次锂电短路；2.防止电流过大；3.防止过放电；4.防止外电路对电池反充电。

电子线路板由模块A、B、C、D、E、F组成，模块A为用于对各监测器信号进行分析、判断并且输出控制信号的主控制器。模块B为用于监测电池两端电压，检测结果送主控制器的高精度电压监测器。模块C为用于监测回路电流，检测结果送主控制器的高精度电流监测器。模块D为对模块E实施控制的控制器。模块E为回路低损耗Mos开关。F为过流保险丝。其中模块A、D、E串联；模块B并联于电池两端；C分别并联于模块A、E的两端；模块B、C各有一信号线连接到模块A内；F串联到正极的输出端。

电子线路板的逻辑运算如图8所示。一次锂电池进行放电的时候，模块C侦测系统是否短路，将侦测结果发送模块A，若短路则延迟320us，发出控制信号至模块D，使其发出控制信号控制模块E的Mos管关断，切断回路，若模块C侦测到短路解除，发送信号到模块A，模块A通过模块D发送信号控制模块E的Mos管打开，回路自恢复，模块C继续侦侧系统是否短路；模块C通过信号线把信号传至模块A，侦测负载电流是否大于或等于3A，若是，则延迟9ms，发出控制信号至模块D，使其发出控制信号控制模块E的Mos管关断，切断回路，若负载电流小于3A，发送信号到模块A，模块A通过模块D发送信号控制模块E的Mos管打开，回路自恢复，模块C继续侦侧电流是否大于或等于3A；模块B通过信号线把信号传至模块A，侦测电池电压是否小于或等于2.5V，若是则延迟144ms，发出控制信号至模块D，使其发出控制信号控制模块E的Mos管关断，切断回路，若负载电压大于2.5V，发送信号到模块A，模块A发送信号至控制模块E的Mos管打开，回路自恢复，模块B继续侦侧电池电压是否小于或等于2.5V。以上所侦测的情况皆为否时，电池许可放电。

与此同时，模块C还可检测电池输出端是否是充电，若是，模块A控制模块E的Mos管关断，切断回路，禁止充电。

当外电路发生不可预测的意外时，将会熔断模块F保险丝确保电池不发生其他意外。

为实现此功能的电子线路如图9所示。

实施例3：

例如为满足特定的使用情况，需要功能如下：1.防止一次锂电短路造成的隐患；2.防止电流过大造成的安全问题；3.防止过放电。

完全采用实例2中的模块与电子线路图，仅仅调整IC的内部设置就可以完成去掉充电功能的变化。

实施例4：

例如为满足特定的使用情况，需要功能如下：1.防止一次锂电短路造成的隐患；2.防止电流过大造成的安全问题；3.防止过放电；4.在过放电的情况下还可以实现旁路功能。

完全采用实例1中的模块与电子线路图，仅仅调整IC的内部设置就可以完成去掉充电功能的变化。

实施例5：

电池连接的电子线路包括板结构和功能与实施例1相同，所不同的是电子线路保护板2安装在电池1的侧面，如图11所示。

实施例6：

电池连接的电子线路包括板结构和功能与实施例1相同，所不同的是电子线路保护板2安装在电池1的底部，如图12所示。

Claims

1、一种安全的一次锂电池，其特征在于电池上连接具有侦测及控制功能的电子线路板，电池通过该电子线路板实施对外部供电。

2、根据权利要求1所述的一种安全的一次锂电池，其特征在于所述电子线路板并联在电池正负极之间。

3、根据权利要求1或2所述的一种安全的一次锂电池，其特征在于所述电子线路板是由用于对各监测器信号进行分析、判断并且输出控制信号的主控制器，用于监测电池两端电压的电压监测器、用于监测回路电流的电流监测器、控制开关、过流保险丝组成，主控制器与控制开关串联；过流保险丝串联于电池正极的输出端；电压监测器并联于电池两端，并有一信号线连接到主控制器；电流监测器并联于主控制器和控制开关两端。

4、根据权利要求3所述的一种安全的一次锂电池，其特征在于所述控制开关包括回路低损耗Mos开关和用于回路低损耗Mos开关对实施控制的控制器，两者串联。

5、根据权利要求3所述的一种安全的一次锂电池，其特征在于所述电子线路板上设有旁路低损耗Mos开关，并联于输出的两端，并有一信号线与主控制器相连。

6、根据权利要求1或2所述的一种安全的一次锂电池，其特征在于所述电子线路板安装于电池的顶部、底部或侧面内，可以放在电池壳体内部或者外部，电池假盖内部或外部、电池包装的内部或外部。

7、根据权利要求1所述的一种安全的一次锂电池，其特征在于所述电池是锂/亚硫酰氯、锂/硫酰氯、锂/二氧化硫、锂/二氧化锰的一次锂电池体系。