CN203301191U - 一种具有自动断路保护功能的锂离子电池系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种具有自动断路保护功能的锂离子电池系统，包括多个串联在一起的锂离子电池模块，多个锂离子电池模块通过常闭型继电器J与负载相连接；每个锂离子电池模块上包括模块正极和模块负极，每个锂离子电池模块上安装有一个两芯插接件，两芯插接件的一端与模块正极相连接，两芯插接件另一端依次接常闭型行程开关、分压电阻R和所述模块负极；两芯插接件的两端与常闭型继电器J的两个控制端相并联；常闭型行程开关通过一个自动断路保护结构安装在锂离子电池模块内具有的锂离子电池电芯表面。本实用新型公开的锂离子电池系统，其可满足较大电流工作需要，在过充电或者过放电时，及时断开充电回路或放电回路，起到防过充和过放电效果。

Description

一种具有自动断路保护功能的锂离子电池系统

技术领域

 本实用新型涉及电池技术领域，特别是涉及一种具有自动断路保护功能的锂离子电池系统。

背景技术

目前，锂离子电池具有比能量高、循环使用次数多、存储时间长等优点，不仅在便携式电子设备上如移动电话、数码摄像机和手提电脑得到广泛应用，而且也广泛应用于电动汽车、电动自行车以及电动工具等大中型电动设备方面。

对于锂离子电池和锂离子电池组，其在过充的防护上，基本依靠集成电路IC来进行电子线路控制，防过充效果良好，已经得到行业的普遍认可。目前，在电池消费品领域，锂离子电池大多是单个电池的使用，其过充防护需要的IC数量为1个，其成本可以接受，效果可以满足需要。

但是，在锂离子动力电池发展为主流的今后，在电动自行车等场合下，需要将多个电池串联或者并联在一起使用，既要实现高可靠性，又要满足电池连接件的大电流工作需要。目前，现有锂离子电池系统的过充电防护结构整体成本价高，整体系统在振动环境中使用极不稳定，故障率高，导致了锂离子动力电池的高成本及低可靠性，严重制约了锂离子电池在电动自行车领域的大面积推广应用。

因此，目前迫切需要开发出一种技术，其可以满足较大电流工作需要，在锂离子电池过充电或者过放电时，及时断开锂离子电池系统的充电回路或放电回路，实现自动断路保护，起到防过充和防过放电的有效效果，同时降低锂离子电池的生产成本，提高电池产品的可靠性。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的是提供一种具有自动断路保护功能的锂离子电池系统，其可以满足较大电流工作需要，在锂离子电池过充电或者过放电时，及时断开锂离子电池系统的充电回路或放电回路，实现自动断路保护，起到防过充和防过放电的有效效果，同时降低锂离子电池的生产成本，提高电池产品的可靠性，增强用户的电池产品使用感受，有利于提高锂离子电池的市场竞争力，具有重大的生产实践意义。

为此，本实用新型提供了一种具有自动断路保护功能的锂离子电池系统，包括多个串联在一起的锂离子电池模块，所述多个锂离子电池模块通过一个常闭型继电器J与负载相连接；

每个锂离子电池模块上包括有模块正极和模块负极，每个锂离子电池模块上安装有一个两芯插接件，所述两芯插接件的一端与所述模块正极相连接，所述两芯插接件的另一端依次接常闭型行程开关、分压电阻R和所述模块负极；

所述两芯插接件的两端与所述常闭型继电器J的两个控制端相并联；

所述常闭型行程开关通过一个自动断路保护结构安装在所述锂离子电池模块内具有的锂离子电池电芯表面，所述自动断路保护结构为一个在锂离子电池模块体积发生膨胀时能够将常闭型行程开关导通的结构。

其中，所述锂离子电池模块具有多个锂离子电池电芯，所述多个锂离子电池电芯串联和/或并联组合在一起形成锂离子电池组；

所述锂离子电池组的顶部固定放置有一个固定板，所述固定板的左端固定设置有所述常闭型行程开关，所述常闭型行程开关的左端部具有控制键，位于所述控制键左侧下方的固定板上开有一个导向孔，一个导轨的顶端穿过所述导向孔后与所述控制键相挤压接触，所述导轨的底端与所述锂离子电池组的底面固定连接。

其中，所述锂离子电池模块包括模块上盖和模块下壳，所述模块上盖位于所述模块下壳顶部；

所述多个锂离子电池电芯从上到下横向垂直设置在所述模块下壳内。

其中，所述模块上盖的右端前后两侧分别设置有所述模块正极和模块负极，所述常闭型行程开关的背面和右侧面分别具有第一接线端和第二接线端；

所述第一接线端与所述两芯插接件相连接，所述第二接线端与所述分压电阻R相连接。

其中，所述导轨为L型导轨。 

由以上本实用新型提供的技术方案可见，与现有技术相比较，本实用新型提供了一种具有自动断路保护功能的锂离子电池系统，其可以满足较大电流工作需要，在锂离子电池过充电或者过放电时，及时断开锂离子电池系统的充电回路或放电回路，实现自动断路保护，起到防过充和防过放电的有效效果，同时降低锂离子电池的生产成本，提高电池产品的可靠性，增强用户的电池产品使用感受，有利于提高锂离子电池的市场竞争力，具有重大的生产实践意义。

附图说明

图1为本实用新型提供的一种具有自动断路保护功能的锂离子电池系统的结构示意图；

图2为本实用新型提供的一种具有自动断路保护功能的锂离子电池系统中，具有自动断路保护结构的任意一个锂离子电池模块一种实施例的结构示意图；

图中：1为模块下壳，2为锂离子电池电芯，3为导轨，4为导向孔，5为常闭型行程开关，6为第一接线端，8为模块上盖，9为模块正极，10为模块负极，11为固定板，12为第二接线端，13为控制键，100为锂离子电池模块，200为负载，300为两芯插接件。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面结合附图和实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。

参见图1，本实用新型提供了一种具有自动断路保护功能的锂离子电池系统，其包括多个串联在一起的锂离子电池模块100，所述多个锂离子电池模块100通过一个常闭型继电器J与一个负载200相连接，用于为负载200提供工作用电以及由外部电源进行充电。

参见图1，每个锂离子电池模块100上包括有模块正极9和模块负极10，每个锂离子电池模块100上安装有一个两芯插接件300，所述两芯插接件300作为每个锂离子电池模块100的控制端，所述两芯插接件300的一端直接与所述模块正极9相连接，所述两芯插接件300的另一端依次接常闭型行程开关5、分压电阻R和所述模块负极10。

在本实用新型中，参见图1，所述两芯插接件300的两端与所述常闭型继电器J的两个控制端相并联。

在本实用新型中，所述常闭型行程开关5通过一个自动断路保护结构安装在所述锂离子电池模块100内具有的锂离子电池表面，所述自动断路保护结构为一个在锂离子电池模块体积发生膨胀时能够将常闭型行程开关5导通的结构，从而使得锂离子电池模块100内具有的锂离子电池表面因为发生过充电或者过放电而体积膨胀时，可以及时断开充电回路和放电，起到防过充和防过放电的有效效果。

对于本实用新型，需要说明的是，对于本实用新型，由于锂离子电池系统由多个锂离子电池模块100串联使用，常闭型继电器J的控制端与每个锂离子电池模块100的控制端（即两芯插接件300的两端）并联在一起使用。当任意一个锂离子电池模块100内的锂离子电池发生过充电或者过放电时，由于常闭型行程开关5具有自动断路保护结构，都可以使得常闭型行程开关5导通，从而与分压电阻R、两芯插接件300一起控制常闭型继电器J的两个控制端形成回路，常闭型继电器J开始工作而处于断开状态，从而使得锂离子电池系统的整个充电或放电主回路切断，使得锂离子电池系统的整个充电或放电回路不能够继续充电或放电，避免了锂离子电池由于过度充电或过放电而造成的电池泄露、爆炸、起火等安全事故，从而提高了电池组使用的安全性。

还需要说明的是，由于方形锂离子电芯在过充电的条件下，体积会急剧膨胀，本实用新型就是充分利用方形锂离子电芯的这个特性来实现的。由于电动摩托车，电动工具等大功率电器，在工作过程中电流较高，能够达到80~100A左右，传统的控制类器件根本没法满足如此之大的电流，在此情况下只能选用继电器作为通断的开关使用，由于常开型继电器在导通时有自耗，对电池组的能量有损耗，为解决这一问题，本实用新型选用常闭型继电器，只有在意外的情况下，控制端才能形成回路，将继电器断开，保证电池组的安全。

下面结合一个具体实施例，来说明图1所示本实用新型锂离子电池模块中的常闭型行程开关5具有的一种自动断路保护结构。

一并参见图1、图2，对于本实用新型提供的一种具有自动断路保护功能的锂离子电池系统，对于其中任意一个锂离子电池模块100，其包括模块上盖8和模块下壳1，所述模块上盖8位于所述模块下壳1顶部，在正常使用状态下，所述模块上盖8和模块下壳1粘接在一起。

在本实用新型中，所述模块下壳1为顶部开口的、中空壳体。所述模块下壳1内从上到下横向垂直设置有多个方形的锂离子电池电芯2，所述多个锂离子电池电芯2串联和/或并联组合在一起形成锂离子电池组。

在本实用新型中，参见图2，所述模块上盖8的右端前后两侧分别设置有所述模块正极9和模块负极10，所述模块正极9和模块负极10分别为所述锂离子电池系统的正极和负极，从而为外部用电设备（如电动自行车）提供工作用电以及由外部电源进行充电。

在本实用新型中，所述锂离子电池组的顶部固定放置有一个固定板11，所述固定板11的左端固定设置有所述常闭型行程开关5，所述常闭型行程开关5的左端部具有控制键13。

所述常闭型行程开关5的背面和右侧面分别具有第一接线端6和第二接线端12，所述第一接线端6与所述两芯插接件300相连接，所述第二接线端12与所述分压电阻R相连接。

参见图2，位于所述控制键13左侧下方的固定板11上开有一个导向孔4，一个导轨3的顶端穿过所述导向孔4后与所述控制键13相挤压接触，所述导轨3的顶端可以将所述控制键13压入到常闭型行程开关5内，使得所述常闭型行程开关5的第一接线端6和第二接线端12相导通，所述导轨3的底端与所述锂离子电池组的底面固定连接。

具体实现上，所述导轨3优选为L型导轨。需要说明的是，所述导轨3不限于L型导轨，根据用户的生产需要和具体电池组的形状，还可以是其他的形状结构。

需要说明的是，对于本实用新型，由于锂离子电池系统由多个锂离子电池模块100串联使用，常闭型继电器J的控制端与每个锂离子电池模块100的控制端并联在一起使用。当由多个锂离子电池电芯2组成的锂离子电池组在任意一个锂离子电池模块100的模块下壳1发生过充电或者过放电时，锂离子电池组将会体积膨胀，从而推动位于其顶部固定的固定板11不断向上移动，此时，导轨3由于其底端固定连接锂离子电池组的底面而不能向上移动。

当锂离子电池组继续膨胀，固定板11的位置将不断向上移动，这将导致导轨3与常闭型行程开关5的控制键13的相接触部分面积越来越小，当固定板11向上移动到一定高度时，固定板11上常闭型行程开关5的控制键13的最下沿将会超过Ｌ型的导轨3的最上沿，使得控制键13脱离导轨3的挤压，控制键13从常闭型行程开关5内弹出，进而常闭型行程开关5导通，从而与分压电阻R、两芯插接件300一起控制常闭型继电器J的两个控制端形成回路，常闭型继电器J开始工作而处于断开状态，从而使得锂离子电池系统的整个充电或放电主回路切断，使得锂离子电池系统的整个充电或放电回路不能够继续充电或放电，避免了锂离子电池由于过度充电或过放电而造成的电池泄露、爆炸、起火等安全事故，从而提高了电池组使用的安全性。

因此，对于本实用新型提供的锂离子电池系统，其在结构上无需使用过充电保护集成电路IC，通过科学设计自动断路保护的结构，即可在锂离子电池发生过充电或者过放电时，及时断开充电回路和放电，起到防过充和防过放电的有效效果。

综上所述，与现有技术相比较，本实用新型提供的一种具有自动断路保护功能的锂离子电池系统，其可以满足较大电流工作需要，在锂离子电池过充电或者过放电时，及时断开锂离子电池系统的充电回路或放电回路，实现自动断路保护，起到防过充和防过放电的有效效果，同时降低锂离子电池的生产成本，提高电池产品的可靠性，增强用户的电池产品使用感受，有利于提高锂离子电池的市场竞争力，具有重大的生产实践意义。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (5)

1.一种具有自动断路保护功能的锂离子电池系统，其特征在于，包括多个串联在一起的锂离子电池模块（100），所述多个锂离子电池模块（100）通过一个常闭型继电器J与负载（200）相连接；

每个锂离子电池模块（100）上包括有模块正极（9）和模块负极（10），每个锂离子电池模块（100）上安装有一个两芯插接件（300），所述两芯插接件（300）的一端与所述模块正极（9）相连接，所述两芯插接件（300）的另一端依次接常闭型行程开关（5）、分压电阻R和所述模块负极（10）；

所述两芯插接件（300）的两端与所述常闭型继电器J的两个控制端相并联；

所述常闭型行程开关（5）通过一个自动断路保护结构安装在所述锂离子电池模块（100）内具有的锂离子电池电芯表面，所述自动断路保护结构为一个在锂离子电池模块体积发生膨胀时能够将常闭型行程开关（5）导通的结构。

2.如权利要求1所述的锂离子电池系统，其特征在于，所述锂离子电池模块（100）具有多个锂离子电池电芯（2），所述多个锂离子电池电芯（2）串联和/或并联组合在一起形成锂离子电池组；

所述锂离子电池组的顶部固定放置有一个固定板（11），所述固定板（11）的左端固定设置有所述常闭型行程开关（5），所述常闭型行程开关（5）的左端部具有控制键（13），位于所述控制键（13）左侧下方的固定板（11）上开有一个导向孔（4），一个导轨（3）的顶端穿过所述导向孔（4）后与所述控制键（13）相挤压接触，所述导轨（3）的底端与所述锂离子电池组的底面固定连接。

3.如权利要求2所述的锂离子电池系统，其特征在于，所述锂离子电池模块（100）包括模块上盖（8）和模块下壳（1），所述模块上盖（8）位于所述模块下壳（1）顶部；

所述多个锂离子电池电芯（2）从上到下横向垂直设置在所述模块下壳（1）内。

4.如权利要求3所述的锂离子电池系统，其特征在于，所述模块上盖（8）的右端前后两侧分别设置有所述模块正极（9）和模块负极（10），所述常闭型行程开关（5）的背面和右侧面分别具有第一接线端（6）和第二接线端（12）；

所述第一接线端（6）与所述两芯插接件（300）相连接，所述第二接线端（12）与所述分压电阻R相连接。

5.如权利要求2所述的锂离子电池系统，其特征在于，所述导轨（3）为L型导轨。

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