[发明专利]一种锂电池过热保护系统及方法

说明书

本发明公开了锂电池过热保护系统，包括控制电路，采集单元包括锂电池主体、锂电池电极、导热层、第一电极、热敏电阻片、第二电极、保护层和绝缘层，导热层与锂电池主体连接，第一电极与导热层连接，绝缘层和热敏电阻片与第一电极连接，第二电极与绝缘层、热敏电阻片连接，保护层与第二电极连接，熔断单元包括基座、悬臂梁和磁感应线圈，悬臂梁的一端与基座上表面连接，悬臂梁的另一端设置有金属块，磁感应线圈位于基座上并与悬臂梁相对设置，金属块与磁感应线圈正对设置，熔断单元包括位于悬臂梁下方的熔断部、第三电极和第四电极。本发明还公开了锂电池过热保护方法，使熔断部完全被打断，不会出现藕断丝连的现象，彻底抑制锂电温度的上升。

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，尤其涉及一种锂电池过热保护系统及方法。

背景技术

随着电子科技的快速发展，市场对中小型锂离子电池的需求日益增大，特别是高能量比、长循环寿命、高可靠性的锂离子电池，越来越受到消费市场的青睐。

对于中小型锂离子电池来说，实际使用中，由于外部电路短路或应用环境发生变化，从而导致电池内部温度升高，电池发热量剧增，极易引起整个电池的热失控，从而发生着火甚至爆炸，因此，如果锂电池没有合理的热保护系统，会存在严重的安全隐患。

目前的锂电池热保护系统，均无法合理检测电池本身热量，只能通过电池输出的电压/电流信号来判断，滞后性强，也有一些通过物理熔断结构来强行使外部电路断路，但由于传统熔断结构金属熔断有很大的随机性，特别是当电路突然急剧变化，金属熔断结构可能出现“藕断丝连”的效果，无法有效使得外部电路短路，也就无法实现对锂电池有效的热保护。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种实现对锂电池有效地过热保护、安全性高的锂电池过热保护系统及方法，来解决上述存在的技术问题，具体采用以下技术方案来实现。

第一方面，本发明提供了一种锂电池过热保护系统，包括：

控制电路；

采集单元，与所述控制电路连接，所述采集单元包括锂电池主体、锂电池电极、导热层、第一电极、热敏电阻片、第二电极、保护层和绝缘层，所述锂电池电极位于所述锂电池主体的上表面，所述导热层与所述锂电池主体连接，所述第一电极与所述导热层连接，所述绝缘层间隔排列在所述热敏电阻片之间，所述绝缘层和所述热敏电阻片与所述第一电极连接，所述第二电极与所述绝缘层、所述热敏电阻片连接，所述保护层与所述第二电极连接；

熔断单元，与所述控制电路连接，所述熔断单元包括基座、悬臂梁和磁感应线圈，所述悬臂梁的一端与所述基座的上表面连接，所述悬臂梁的另一端设置有金属块，所述磁感应线圈位于所述基座上并与所述悬臂梁相对设置，所述金属块与所述磁感应线圈正对设置，所述熔断单元还包括位于所述悬臂梁下方的熔断部、第三电极和第四电极，所述熔断部位于所述第三电极和所述第四电极之间；

其中，所述采集单元用于实时采集锂电池的热状况并反馈至所述控制电路，所述控制电路根据所述热状况控制所述熔断单元断开所述锂电池与外部设备的连接。

作为上述技术方案的进一步改进，所述第一电极和所述第二电极采用铝或铜的金属材料。

作为上述技术方案的进一步改进，所述热敏电阻片为正温度系数热敏电阻，采用钛酸钡基材料，居里点温度为80～200℃之间。

作为上述技术方案的进一步改进，所述导热层采用导热硅胶或石墨垫片的导热材料。

作为上述技术方案的进一步改进，所述保护层采用耐高温塑料或陶瓷，所述绝缘层采用导热硅胶的导热绝缘材料。

作为上述技术方案的进一步改进，所述熔断部采用低熔点的金属丝，当所述控制电路接收到所述采集单元采集的电流变化时，在所述第三电极和所述第四电极之间加入熔断电流使所述熔断部熔断。