CN110429326A - 一种自保护式锂电池及其保护方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种自保护式锂电池及其保护方法,包括电芯、外壳;所述电芯的顶面覆盖有第一检测模块,所述第一检测模块包括第一软板、第一拉力传感器以及第一检测单元,所述第一软板贴合覆盖于所述电芯的表面,所述第一软板的一端固定连接外壳的内壁,所述第一软板的另一端牵引连接第一拉力传感器,所述第一软板的内部可拆卸嵌入有多个第一检测单元,所述第一检测单元用以检测所述电芯的温度和漏液量;该发明能够提高检测覆盖面和检测精度;并且软板作为检测单元的安装基础,能够保证检测单元始终与电芯外表面紧密贴合,从而提高温度以及漏液量的检测精度,能够真实反馈出电芯本体的状态。
Description
技术领域
本发明涉及一种自保护式锂电池及其保护方法,属于锂电池生产技术领域。
背景技术
锂离子聚合物电池作为二次电池的代表,广泛应用于手机、平板电脑等便携电子产品;其原因在于利用聚合物串联电池结构,使其仅需要少量液体电解质,因此该类电池并不需要硬质外壳做保护,形状没有限制,其包装体积也可大大减少。
锂电池在工作过程中存在很多安全隐患:
1、电池在工作时容易升温,温度升高的同时气体膨胀,如果不及时处理则容易导致电池报废;
2、锂电池在工作时,电解液可能会泄露,电解液泄露就容易导致电芯内部短路,进而会导致锂电池自燃;
3、锂电池在长期充放电后,会导致锂电池的过度使用,进而容易出现鼓包的情况,如果不及时更换电池,也容易导致***;
然而目前的锂电池内部乏自动防御结构,用户无法准确的了解到电池的工作状态,最终导致***、自燃等安全事故。
发明内容
本发明针对现有技术存在的不足,提供了一种自保护式锂电池及其保护方法,具体技术方案如下:
一种自保护式锂电池,包括电芯、外壳;所述电芯的顶面覆盖有第一检测模块,所述第一检测模块包括第一软板、第一拉力传感器以及第一检测单元,所述第一软板贴合覆盖于所述电芯的表面,所述第一软板的一端固定连接外壳的内壁,所述第一软板的另一端牵引连接第一拉力传感器,所述第一软板的内部可拆卸嵌入有多个第一检测单元,所述第一检测单元用以检测所述电芯的温度和漏液量;
所述电芯的底面覆盖有第二检测模块,所述第二检测模块与所述第一检测模块之间结构相同,所述第一检测模块、第二检测模块均通过数据传输线排电性连接至调控模块,所述调控模块用以调控电芯输出电流的通断。
优选的,所述调控模块包括A/D转换器、微处理器以及开关座,所述数据传输线排电性连接所述A/D转换器,所述A/D转换器的输出端电性连接至所述微处理器,所述微处理器用以计算分析各个检测值;所述微处理器的输出端电性连接开关座,所述开关座用以控制电芯输出电流。
优选的,所述第一软板的表面矩形阵列分布的通孔,每个所述通孔的内部均卡合嵌入有所述第一检测单元。
优选的,所述第一检测单元包括支撑座、温度传感器以及漏液检测传感器,所述支撑座卡合嵌入于通孔内,所述支撑座的内部固定有温度传感器和漏液检测传感器,所述温度传感器和漏液检测传感器均与电芯的表面贴合。
优选的,所述微处理器的输出端电性连接至报警模块,所述报警模块与所述开关座并联。
一种自保护式锂电池的保护方法,包括以下步骤:
S1、数据采集:
拉力传感器检测电芯鼓包高度,温度传感器检测电芯工作温度,漏液检测传感器检测电芯的漏液情况;
S2、数据传输:
采集到的拉力值、温度值以及漏液值以电信号通过数据传输线排实时传输至调控模块;
S3、数据分析调控:
S3.1、A/D转换器将各个电信号统一转变为数字信号;
S3.2、微处理器分析各个检测值状态:
S3.2.1、判断温度值是否达到预警值;
若是,则表示锂电池处于高温状态,微处理器联动报警模块进行报警,提醒用户暂停使用;
报警器工作一段时间后,锂电池仍在工作,则微处理器联动开关座强制关闭锂电池;
若否,则表示锂电池处于正常状态,用户可正常使用;
S3.2.2、判断漏液值是否达到预警值;
若是,则表示锂电池电解液泄露,微处理器联动开关座强制关闭锂电池;
若否,则表示锂电池处于正常状态,用户可正常使用;
S3.2.3、判断拉力值是否达到预警值;
若是,则表示锂电池鼓包严重,微处理器联动开关座强制关闭锂电池;
若否,则表示锂电池处于正常状态,用户可正常使用。
优选的,在S3.2中,S3.2.1、S3.2.2以及S3.2.3之间同步并列运行。
本发明的有益效果:
1、软板能够保证电芯无论哪个部分鼓起,均可带动软板发生形变,提高检测覆盖面和检测精度;并且软板作为检测单元的安装基础,能够保证检测单元始终与电芯外表面紧密贴合,从而提高温度以及漏液量的检测精度,能够真实反馈出电芯本体的状态;
2、检测单元设有多个,能够实现对于电芯表面的多点检测,提高检测效果;能够一次性对温度、鼓包状态以及漏液状态进行监测,极大的保证了使用安全性;
3、检测单元与软板可拆卸连接用以实现当锂电池报废无法使用时,可快速无损拆下第一检测单元进行回收再用。
附图说明
图1为本发明所示的自保护式锂电池结构示意图;
图2为本发明所示的第一检测模块、电芯以及第二检测模块分布结构示意图;
图3为本发明所示的第一检测单元结构示意图;
图4为本发明所示的自保护式锂电池工作***示意图;
图5为本发明所示的自保护式锂电池保护方法流程示意图。
附图标记:1、电芯,2、外壳,3、第一检测模块,31、第一软板,32、第一拉力传感器,33、第一检测单元,331、支撑座,332、温度传感器,333、漏液检测传感器,4、数据传输线排,5、第二检测模块,51、第二软板,52、第二拉力传感器,53、第二检测单元,6、调控模块,61、A/D转换器,62、微处理器,63、开关座,7、报警模块。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
一种自保护式锂电池,包括电芯1、外壳2;所述电芯1的顶面覆盖有第一检测模块3,所述第一检测模块3包括第一软板31、第一拉力传感器32以及第一检测单元33,所述第一软板31贴合覆盖于所述电芯1的表面,第一软板31贴合在电芯表面能够对电芯的鼓包程度进行实时检测,当电池鼓包时,第一软板31也会跟随被上下鼓起,第一软板31始终与电芯表面贴合;
第一软板31完全覆盖电芯,用以保证电芯无论哪个部分鼓起,均可带动第一软板31发生形变,提高检测覆盖面和检测精度;
所述第一软板31的一端固定连接外壳2的内壁,所述第一软板31的另一端牵引连接第一拉力传感器32,第一软板31被电芯鼓起发生形变时,其对第一拉力传感器32的拉力也会发生变化,进而通过第一拉力传感器32便可量化电芯的鼓包值,实现对于鼓包状态的实时精准监测,监测效果更为精准;
所述第一软板31的内部可拆卸嵌入有多个第一检测单元33,所述第一检测单元33用以检测所述电芯1的温度和漏液量;第一软板31作为第一检测单元33的安装基础,能够保证第一检测单元3均能够与电芯外表面紧密贴合,从而提高温度以及漏液量的检测精度,能够真实反馈出电芯本体的状态,并且由于第一软板31可跟随电芯鼓包而发生形变,各个第一检测单元33也会跟随运动,实现即使电芯发生鼓包,各个第一检测单元33也会与电芯的表面贴合;第一检测单元33设有多个,能够实现对于电芯表面的多点检测,提高检测效果;
第一检测单元33与第一软板31可拆卸连接用以实现当锂电池报废无法使用时,可快速无损拆下第一检测单元33进行回收再用;
所述电芯1的底面覆盖有第二检测模块5,所述第二检测模块5与所述第一检测模块3之间结构相同,第二检测模块5与第一检测模块3的功能结构均相同,第二检测模块5用以对电芯的底面进行温度、鼓包状态以及漏液量进行检测;
所述第一检测模块3、第二检测模块5均通过数据传输线排4电性连接至调控模块6,所述调控模块6用以调控电芯输出电流的通断;调控模块6依据第一检测模块3、第二检测模块5传输来的数据进行实时判断;
作为上述技术方案的改进,所述调控模块6包括A/D转换器61、微处理器62以及开关座63,所述数据传输线排4电性连接所述A/D转换器61,所述A/D转换器61的输出端电性连接至所述微处理器62,所述微处理器62用以计算分析各个检测值;所述微处理器62的输出端电性连接开关座63,所述开关座63用以控制电芯1输出电流;微处理器62可对输送来的各个数据进行运算分析,开关座63为电芯1电流输出的中间电气元件;
作为上述技术方案的改进,所述第一软板31的表面矩形阵列分布的通孔,每个所述通孔的内部均卡合嵌入有所述第一检测单元33;卡合嵌入的方式可使得第一检测单元33的安装拆卸更为简便。
作为上述技术方案的改进,所述第一检测单元33包括支撑座331、温度传感器332以及漏液检测传感器333,所述支撑座331卡合嵌入于通孔内,所述支撑座331的内部固定有温度传感器332和漏液检测传感器333,所述温度传感器332和漏液检测传感器333均与电芯1的表面贴合;温度传感器332用以对电芯各个点的温度进行检测,漏液检测传感器333用以对电芯中电解液的泄露状态进行检测。
作为上述技术方案的改进,所述微处理器62的输出端电性连接至报警模块7,所述报警模块7与所述开关座63并联;报警模块7用以在温度值到达一定值后进行预警,提醒用户及时停止使用设备。
如图1所示,图1为本发明所示的自保护式锂电池结构示意图;
第二检测模块5包括第二软板51、第二拉力传感器52,第一软板、第二拉力传感器52与第一软板31、第一拉力传感器32的结构功能均相同;
第二软板51、第一软板31对称贴合于电芯1的顶面和底面;第一软板31、第二软板51的右端固定连接外壳2的内部,第一软板31、第二软板51的左端分别通过细绳牵引连接第一拉力传感器32、第二拉力传感器52;
数据传输线排4用以汇总各个温度、拉力以及漏液量的数值;
如图2所示,图2为本发明所示的第一检测模块、电芯以及第二检测模块分布结构示意图;
第二检测模块5包括第二检测单元53,第二检测单元53的结构与第一检测单元33的结构相同,第二检测单元53、第一检测单元33均呈矩形阵列分布,各个检测单元之间相互间隔设置,能够保证软板正常弯曲;
在实施时:第一检测模块3、第二检测模块4内部的各个传感器同步工作;拉力传感器对电池的鼓包数值进行检测;温度传感器对电芯各个点的温度进行检测;漏液检测传感器检测电芯外表面是否有液体,进而判断电芯是否有电解液发生泄漏;
各个检测到的数值通过数据传输线排4集中汇集并输送至A/D转换器61,转换为数字信号后,微处理器62中的三种计算分析单元进行运算,其中漏液分析单元对输入来的液体数值进行判断,方式为将各个数值与预警数值作比对;温度分析单元将输入来的温度数值一一与预警数值比对;鼓包分析单元将输入来的拉力数值一一与预警数值比对;
在比对中当温度达到预警值、而其他两个数值均正常时,则微处理器发送控制信号至报警模块和处理器内置的定时模块,报警模块对用户进行5min倒计时报警,提醒用户暂停使用,在报警的同时,温度数据也在不断输入,当温度下降时,则停止报警、定时器归0;当定时结束时,温度依然处于预警状态时,则微处理器输出控制信号至开关座,使得开关座断开电流,强制关闭设备;
当漏液值或鼓包值中的一个达到预警值时,则微处理器便会立即联动开关座断开电芯,从而强制用户更换电池,避免发生***。
一种自保护式锂电池的保护方法,包括以下步骤:
S1、数据采集:
拉力传感器检测电芯鼓包高度,温度传感器检测电芯工作温度,漏液检测传感器检测电芯的漏液情况;
S2、数据传输:
采集到的拉力值、温度值以及漏液值以电信号通过数据传输线排实时传输至调控模块;
S3、数据分析调控:
S3.1、A/D转换器将各个电信号统一转变为数字信号;
S3.2、微处理器分析各个检测值状态:
S3.2.1、S3.2.2以及S3.2.3之间同步并列运行:
S3.2.1、判断温度值是否达到预警值;
若是,则表示锂电池处于高温状态,微处理器联动报警模块进行报警,提醒用户暂停使用;
报警器工作一段时间后,锂电池仍在工作,则微处理器联动开关座强制关闭锂电池;通过报警提醒的方式,来提醒用户主动暂停使用,起到缓冲效果;
若否,则表示锂电池处于正常状态,用户可正常使用;
S3.2.2、判断漏液值是否达到预警值;
若是,则表示锂电池电解液泄露,微处理器联动开关座强制关闭锂电池;
若否,则表示锂电池处于正常状态,用户可正常使用;
S3.2.3、判断拉力值是否达到预警值;
若是,则表示锂电池鼓包严重,微处理器联动开关座强制关闭锂电池;
若否,则表示锂电池处于正常状态,用户可正常使用。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种自保护式锂电池,包括电芯、外壳;其特征在于:所述电芯的顶面覆盖有第一检测模块,所述第一检测模块包括第一软板、第一拉力传感器以及第一检测单元,所述第一软板贴合覆盖于所述电芯的表面,所述第一软板的一端固定连接外壳的内壁,所述第一软板的另一端牵引连接第一拉力传感器,所述第一软板的内部可拆卸嵌入有多个第一检测单元,所述第一检测单元用以检测所述电芯的温度和漏液量;
所述电芯的底面覆盖有第二检测模块,所述第二检测模块与所述第一检测模块之间结构相同,所述第一检测模块、第二检测模块均通过数据传输线排电性连接至调控模块,所述调控模块用以调控电芯输出电流的通断。
2.根据权利要求1所述的一种自保护式锂电池,其特征在于:所述调控模块包括A/D转换器、微处理器以及开关座,所述数据传输线排电性连接所述A/D转换器,所述A/D转换器的输出端电性连接至所述微处理器,所述微处理器用以计算分析各个检测值;所述微处理器的输出端电性连接开关座,所述开关座用以控制电芯输出电流。
3.根据权利要求2所述的一种自保护式锂电池,其特征在于:所述第一软板的表面矩形阵列分布的通孔,每个所述通孔的内部均卡合嵌入有所述第一检测单元。
4.根据权利要求3所述的一种自保护式锂电池,其特征在于:所述第一检测单元包括支撑座、温度传感器以及漏液检测传感器,所述支撑座卡合嵌入于通孔内,所述支撑座的内部固定有温度传感器和漏液检测传感器,所述温度传感器和漏液检测传感器均与电芯的表面贴合。
5.根据权利要求2-4中的任意一项所述的一种自保护式锂电池,其特征在于:所述微处理器的输出端电性连接至报警模块,所述报警模块与所述开关座并联。
6.一种自保护式锂电池的保护方法,其特征在于:应用上述权利要求5所述的一种自保护式锂电池,包括以下步骤:
S1、数据采集:
拉力传感器检测电芯鼓包高度,温度传感器检测电芯工作温度,漏液检测传感器检测电芯的漏液情况;
S2、数据传输:
采集到的拉力值、温度值以及漏液值以电信号通过数据传输线排实时传输至调控模块;
S3、数据分析调控:
S3.1、A/D转换器将各个电信号统一转变为数字信号;
S3.2、微处理器分析各个检测值状态:
S3.2.1、判断温度值是否达到预警值;
若是,则表示锂电池处于高温状态,微处理器联动报警模块进行报警,提醒用户暂停使用;
报警器工作一段时间后,锂电池仍在工作,则微处理器联动开关座强制关闭锂电池;
若否,则表示锂电池处于正常状态,用户可正常使用;
S3.2.2、判断漏液值是否达到预警值;
若是,则表示锂电池电解液泄露,微处理器联动开关座强制关闭锂电池;
若否,则表示锂电池处于正常状态,用户可正常使用;
S3.2.3、判断拉力值是否达到预警值;
若是,则表示锂电池鼓包严重,微处理器联动开关座强制关闭锂电池;
若否,则表示锂电池处于正常状态,用户可正常使用。
7.根据权利要求6所述的一种自保护式锂电池的保护方法,其特征在于:在S3.2中,S3.2.1、S3.2.2以及S3.2.3之间同步并列运行。
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CN201910540623.0A CN110429326B (zh) | 2019-06-21 | 2019-06-21 | 一种自保护式锂电池及其保护方法 |
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