[实用新型]一种防止过电压对锂电池充电的保护器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种对锂电池充电过程的多功能保护器件，尤其是在电池充电时对过电压、过充、浪涌保护的器件。

背景技术

锂电池具有体积小、能量密度高、无记忆效应、循环寿命高、高节电压高、自放电率低等优点，被越来越广泛地应用于各类最先进的电子装置中

电动车、电动工具等移动式电能工作设备的锂电池组由多节单体的锂电池电芯通过串并联组成，多节串联可以提高输出电压，多节并联可以提高电池组的容量。如36V/10AH的锂电池组，采用18650电芯，容量为2000mAH，需要采用50只电池单体，10只串联，再并联5组。如果要48V电压或更高的容量，则电池单体数量也要相应的增加。

锂电池组在过热、过充/过放电流、过电压充电、过度振动、过度挤压等滥用条件下可能导致电池寿命缩短以致损坏，甚至会发生着火、爆炸等事件，为了解决锂电池组的安全难题，电动车都装有电池管理系统BMS，监控电池电压，电流和温度等信息，确保电池的安全使用。由于BMS属于主动控制系统，其本身也有故障和失效的可能，万一BMS系统失效，锂电池系统也应该保证安全，则就需要对锂电池组进行二次保护。

由于使用者对锂电池的知识并不了解，在充电时常有异常现象，如拿错充电器、或者充电器的质量出现问题，导致充电电压异常，如电压过高时仍强行充电的话，就会形成过电压充电，导致火灾产生。

于是，就需要在锂电池组内部置入一个可以防止过电压充电的保护器件，对锂电池组起着二次保护的作用。

本专利涉及一种新型的被动保护元件，能有效的解决锂电池组异常高电压充电导致电池的过热燃烧危险。

实用新型内容

一种防止过电压对锂电池充电的保护器，采用二只串联着的轴状温度保险丝，且串联于电路的正极回路中，而将线绕电阻的一端连接着两只温度保险丝的联接点，另一端与TVS管串联、由TVS管的另一端连接着电路的负极。

设置了一具有两个通孔的空心瓷管、两个通孔中各安装一只所述的轴状温度保险丝、且两只温度保险丝在瓷管一端之外连接在一起形成串联电路后将锂电池正极与充电电源的正极连接起来；所述瓷管的外表面设置所述的线绕电阻R，线绕电阻R的一端与两只温度保险丝的连接点相连、另一端连接着一只瞬态电压抑制器(TVS管)，TVS管的另一端则连接着锂电池的负极。

所述保护器，设置一外壳将瞬态电压抑制器(TVS管、两只轴状温度保险丝、空心瓷管和线绕电阻集成为一体。

所述保护器，在空心瓷管上装配温度保险丝后，填充了助熔断剂，然后用环氧树脂封口后固化。

所述保护器设置的空心瓷管制成4或4以上成对设置的空腔，用于容纳相应数量的温度保险丝，并均分成两组，每组温度保险丝并联，并联后两组温度保险丝再串联于锂电池的正极电路中。

所述保护器外壳是一个扁平的形状，外壳的左半部分是单通孔，用于容纳薄片式电阻，右半部分是双通孔，用于安装两只温度保险丝。

所述保护器，在双通孔的内壁之间分别涂上助熔断剂，在两个通孔的两端及大通孔中的薄片电阻的空余部分用环氧树脂密封。

本专利的核心部件为轴状温度保险丝(thermal cutoff、thermal fuse、thermallink)简称TCO，利用温度保险丝在接受到过高温度时断开以切断电路的基本动作来作为核心部件，且串联在锂电池的正极回路中，为了达到主动控制功能，需对温度保险丝进行主动加热，因此在轴状温度保险丝的陶瓷外壳上缠绕上电阻丝，即形成线绕电阻的功能，这样只要对线绕电阻通电即可加热温度保险丝至断开，以切断电路。

瞬态电压抑制器(Transient Voltage Suppressor)简称TVS，是一种二极管形式的高效能保护器件。当TVS二极管的两极受到反向瞬态高能量冲击时，它能以10-12纳秒量级的速度，将其两极间的高阻抗变为低阻抗，使两极间的电压箝位于一个预定值，有效地保护电子线路中的精密元器件，免受各种浪涌脉冲的损坏。由于它具有响应时间快、瞬态功率大、漏电流低、击穿电压偏差小、箝位电压较易控制、无损坏极限、体积小等优点。于是，可以利用TVS管的以上特性，将TVS管的嵌位电压设定为锂电池的安全充电电压的最高值，并将TVS管与所述线绕电阻串联然后一起并联在锂电池的充电回路中，TVS管感应锂电池充电中的充电电压、当充电电压超过TVS管的嵌位电压，TVS管将导通，于是所述线绕电阻通电发热并传递给所述线绕电阻的基体空心瓷管内的温度保险丝，使其达到熔断温度并切断充电电路，杜绝了过电压充电导致的安全事故的发生。