一種電池均衡主動(dòng)溫度保護(hù)開關(guān)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及溫度記憶開關(guān)領(lǐng)域，具體涉及一種電池均衡主動(dòng)溫度保護(hù)開關(guān)及其控制方法，該保護(hù)開關(guān)可作為超級(jí)電容、鋰電池及其模塊等領(lǐng)域的物理均衡保護(hù)器的關(guān)鍵零部件。
【背景技術(shù)】
[0002]溫度記憶開關(guān)是一種十分成熟的熱管理保護(hù)開關(guān)器件，在溫度自動(dòng)控制中常常被使用，能夠以溫度變化控制大的觸點(diǎn)電流的導(dǎo)通和切斷，從而起到自動(dòng)控制和保護(hù)的作用，其特點(diǎn)是可靠性極高，充分發(fā)揮形狀記憶金屬的物理特性?，F(xiàn)有溫度記憶開關(guān)已經(jīng)大規(guī)模用于一些常用的家用電器，如電熱水器、電飯煲等，其研究的方向是被動(dòng)溫度保護(hù)，成本低廉。
[0003]然而溫度記憶開關(guān)在能量體產(chǎn)品中如電池組、超級(jí)電容、電網(wǎng)等系統(tǒng)中作為通斷控制器件，在全球尚無(wú)案例。由于電池組充電時(shí)會(huì)出現(xiàn)每支電芯電壓不一致的情況，所以如果當(dāng)其中某支電芯的電壓已經(jīng)充高而又沒(méi)有及時(shí)斷開繼續(xù)充電時(shí)，它的電壓將超過(guò)其所能承受的最高充電電壓值，則該支電芯就會(huì)出現(xiàn)過(guò)充從而導(dǎo)致電池組失效甚至存在安全隱患，但如果斷開的時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，則其余低電壓的電芯就會(huì)因?yàn)闆](méi)有充滿電而影響電池組的使用。
[0004]要做到既安全充滿電又不影響使用容量，并有效平衡電芯之間產(chǎn)生的電壓一致性偏差，這就需要采用一種能量均衡法來(lái)達(dá)到各電芯的電壓在充電完成后基本一致。如果直接使用現(xiàn)有傳統(tǒng)電阻器配合控制電路來(lái)對(duì)電池進(jìn)行放電均衡，則由于溫度過(guò)熱對(duì)于電池的影響很大，甚至涉及安全，所以其均衡能力受到極大的限制，無(wú)法有效應(yīng)用于電池均衡中。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]為了解決傳統(tǒng)能量體均衡管理無(wú)法應(yīng)用在電池均衡中的技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型提供了一種電池均衡主動(dòng)溫度保護(hù)開關(guān)及其控制方法，在對(duì)電池常規(guī)過(guò)充現(xiàn)象進(jìn)行快速有效主動(dòng)保護(hù)的同時(shí)，還能夠充分采集均衡能量對(duì)溫度記憶開關(guān)進(jìn)行主動(dòng)觸發(fā)的均衡保護(hù)模式。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，達(dá)到上述技術(shù)效果，本實(shí)用新型通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
[0007]—種電池均衡主動(dòng)溫度保護(hù)開關(guān)，包括連接在一起的上罩殼和下罩殼，所述上罩殼的兩側(cè)殼體上分別設(shè)置有第一連接點(diǎn)和第二連接點(diǎn)，所述上罩殼內(nèi)設(shè)置有記憶金屬斷路機(jī)構(gòu)，所述下罩殼內(nèi)設(shè)置有若干均衡加熱器，所述上罩殼和所述下罩殼的內(nèi)部通過(guò)一塊橫置的導(dǎo)熱板隔開;所述記憶金屬斷路機(jī)構(gòu)的形變部分貼附在所述導(dǎo)熱板的上表面，所述記憶金屬斷路機(jī)構(gòu)的兩個(gè)觸點(diǎn)的末端分別與所述第一連接點(diǎn)和所述第二連接點(diǎn)相連接;若干個(gè)所述均衡加熱器均勻地貼附在所述導(dǎo)熱板的下表面，每個(gè)所述均衡加熱器上均設(shè)置有兩根用于與電池組電芯正負(fù)極連接的引線，所述引線均從所述下罩殼上引出。
[0008]進(jìn)一步的，所述上罩殼與所述下罩殼的內(nèi)部為一密閉空腔，所述密閉空腔為真空環(huán)境或非氧化氣體環(huán)境。
[0009]進(jìn)一步的，對(duì)所述記憶金屬斷路機(jī)構(gòu)的兩個(gè)觸點(diǎn)進(jìn)行鍍銀。
[0010]進(jìn)一步的，所述上罩殼與所述下罩殼均采用隔熱材料。
[0011 ]進(jìn)一步的，所述均衡加熱器為加熱電阻、PTC或NTC。
[0012]進(jìn)一步的，所述記憶金屬斷路機(jī)構(gòu)由第一常閉觸點(diǎn)、第一活動(dòng)觸點(diǎn)、絕緣頂桿和溫度記憶金屬片組成，所述溫度記憶金屬片貼附在所述導(dǎo)熱板的上表面，所述第一常閉觸點(diǎn)的末端與所述第一連接點(diǎn)固定連接，所述第一活動(dòng)觸點(diǎn)的末端通過(guò)彈簧與所述第二連接點(diǎn)活動(dòng)鏈接，所述絕緣頂桿的上端與所述第一活動(dòng)觸點(diǎn)的中部相抵，其下端與所述溫度記憶金屬片的形變處相抵；當(dāng)所述溫度記憶金屬片處于常態(tài)時(shí)，所述第一活動(dòng)觸點(diǎn)的前端與所述第一常閉觸點(diǎn)的前端相接觸，當(dāng)所述溫度記憶金屬片發(fā)生形變后，所述第一活動(dòng)觸點(diǎn)的前端經(jīng)所述絕緣頂桿的帶動(dòng)與所述第一常閉觸點(diǎn)的前端分離。
[0013]進(jìn)一步的，所述記憶金屬斷路機(jī)構(gòu)由第二常閉觸點(diǎn)、第二活動(dòng)觸點(diǎn)和導(dǎo)熱塊組成，所述導(dǎo)熱塊貼附在所述導(dǎo)熱板的上表面，所述第二常閉觸點(diǎn)的末端與所述第一連接點(diǎn)固定連接，所述第二活動(dòng)觸點(diǎn)的末端與所述第二連接點(diǎn)的末端與所述第二連接點(diǎn)固定鏈接，所述第二活動(dòng)觸點(diǎn)為溫度記憶金屬材質(zhì)，所述第二活動(dòng)觸點(diǎn)的下部與所述導(dǎo)熱塊接觸；當(dāng)所述第二活動(dòng)觸點(diǎn)處于常態(tài)時(shí)，所述第二活動(dòng)觸點(diǎn)的前端與所述第二常閉觸點(diǎn)的前端相接觸，當(dāng)所述第二活動(dòng)觸點(diǎn)發(fā)生形變后，所述第二活動(dòng)觸點(diǎn)的前端與所述第二常閉觸點(diǎn)的前端分離。
[0014]本實(shí)用新型的控制方法包括以下步驟:
[0015]步驟1)將所述電池均衡主動(dòng)溫度保護(hù)開關(guān)連接在電池組的充電電路中；將所述第一連接點(diǎn)與充電器的一端連接，將所述充電器的另一端與所述電池組的一極連接，所述第二連接點(diǎn)與所述電池組的另一極連接；
[0016]步驟2)將每個(gè)所述均衡加熱器的兩根引線分別與所述電池組中對(duì)應(yīng)電芯的正負(fù)極連接，并在其中的一根引線上串聯(lián)一個(gè)繼電器和管理芯片；
[0017]步驟3)設(shè)定所述電池均衡主動(dòng)溫度保護(hù)開關(guān)的變形溫度值;設(shè)定所述管理芯片開啟所述均衡加熱器的啟動(dòng)電壓值；
[0018]步驟4)在所述電池組進(jìn)行充電時(shí)，所述管理芯片對(duì)所述電池組中的各支所述電芯的電壓進(jìn)行實(shí)時(shí)采集；
[0019]步驟5)當(dāng)某一支或某幾支所述電芯的電壓升到啟動(dòng)電壓值時(shí)，對(duì)應(yīng)的那個(gè)所述管理芯片就會(huì)啟動(dòng)所屬那個(gè)所述均衡加熱器，對(duì)所述電池組進(jìn)行均衡，所述均衡加熱器產(chǎn)生的熱量通過(guò)所述導(dǎo)熱板散去；
[0020]步驟6)當(dāng)某一支或某幾支所述電芯的電壓持續(xù)升高，從而導(dǎo)致所述導(dǎo)熱板自身的溫度也持續(xù)升高，當(dāng)所述導(dǎo)熱板的溫度達(dá)到形變溫度值時(shí)，所述電池均衡主動(dòng)溫度保護(hù)開關(guān)內(nèi)的溫度記憶金屬立即發(fā)生形變，使得所述電池均衡主動(dòng)溫度保護(hù)開關(guān)內(nèi)相接觸的兩個(gè)觸點(diǎn)斷開，所述電池組隨即停止充電，此時(shí)所述均衡加熱器繼續(xù)對(duì)過(guò)充的所述電芯進(jìn)行均衡；
[0021]步驟7)充電停止后，隨著均衡繼續(xù)進(jìn)行，當(dāng)每支所述電芯的電壓均恢復(fù)到啟動(dòng)電壓值以下時(shí)，所述管理芯片關(guān)閉所述均衡加熱器，當(dāng)所述導(dǎo)熱板的溫度降低到形變溫度值以下后，所述電池均衡主動(dòng)溫度保護(hù)開關(guān)內(nèi)的溫度記憶金屬形狀復(fù)原，充電電路導(dǎo)通，所述電池組繼續(xù)充電；上述步驟4-7周而復(fù)始，循環(huán)往復(fù)。
[0022]本實(shí)用新型屬于儲(chǔ)能體產(chǎn)品新型管理模式的關(guān)鍵器件，其標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)達(dá)到工業(yè)級(jí)及以上，具備長(zhǎng)壽命能力和大電流分?jǐn)嗄芰?。本?shí)用新型的機(jī)理是采用閉環(huán)設(shè)計(jì)，充分利用其本身的功耗來(lái)平衡多余的能量，這樣就實(shí)現(xiàn)了溫度記憶開關(guān)的一種智能應(yīng)用技術(shù)。本實(shí)用新型在充分發(fā)揮特制記憶金屬斷路機(jī)構(gòu)的高電壓分?jǐn)嗄芰Φ耐瑫r(shí)，結(jié)合高效發(fā)熱傳熱器件的高能耗輸入，有效對(duì)電池、超級(jí)電容等儲(chǔ)能體進(jìn)行有效快速均衡，保障儲(chǔ)能體的安全性和一致性，提升儲(chǔ)能體的使用壽命以及工作效率。
[0023]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是:
[0024]1、本實(shí)用新型的保護(hù)開關(guān)區(qū)別于傳統(tǒng)的溫度記憶開關(guān)，其內(nèi)部包含記憶金屬斷路機(jī)構(gòu)和高效發(fā)熱傳熱器件，既可作為物理繼電器控制使用，又可作為電池放電均衡器使用，實(shí)現(xiàn)了一個(gè)開關(guān)兩種功能的同時(shí)應(yīng)用。
[0025]2、由于本實(shí)用新型的保護(hù)開關(guān)包含高效發(fā)熱傳熱器件，既可快速對(duì)電池進(jìn)行放電均衡，又可以通過(guò)導(dǎo)熱板快速散熱，特別適合運(yùn)用于大規(guī)模單體或者模塊電池串并聯(lián)的電池系統(tǒng)。
[0026]3、本實(shí)用新型的保護(hù)開關(guān)的內(nèi)部實(shí)現(xiàn)真空環(huán)境或非氧化氣體環(huán)境，記憶金屬斷路機(jī)構(gòu)的觸點(diǎn)還進(jìn)行了鍍銀處理，使得本實(shí)用新型的保護(hù)開關(guān)具有有效滅弧的能力，提升了本保護(hù)開關(guān)的高電壓控制能力，常態(tài)耐壓能力達(dá)到800V以上，可作為高壓保護(hù)器件，以保障儲(chǔ)能體持續(xù)能量輸出。
[0027]上述說(shuō)明僅是本實(shí)用新型技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本實(shí)用新型的技術(shù)手段，并可依照說(shuō)明書的內(nèi)容予以實(shí)施，以下以本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例并配合附圖詳細(xì)說(shuō)明如后。本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】由以下實(shí)施例及其附圖詳細(xì)給出。
【附圖說(shuō)明】
[0028]此處所說(shuō)明的附圖用來(lái)提供對(duì)本實(shí)用新型的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分，本實(shí)用新型的示意性實(shí)施例及其說(shuō)明用于解釋本實(shí)用新型，并不構(gòu)成對(duì)本實(shí)用新型的不當(dāng)限定。在附圖中:
[0029]圖1為本實(shí)用新型第一實(shí)施例接觸時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖2為本實(shí)用新型第一實(shí)施例斷開時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031 ]圖3為本實(shí)用新型第二實(shí)施例接觸時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032]圖4為本實(shí)用新型第二實(shí)施例接觸時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0033]圖5為本實(shí)用新型第一實(shí)施例與充電器、電池組的電路連接圖；
[0034]圖6為本實(shí)用新型第二實(shí)施例與充電器、電池組的電路連接圖。
[0035]圖中標(biāo)號(hào)說(shuō)明:1、上罩殼；2、下罩殼；3、第一連接點(diǎn)；4、第二連接點(diǎn)；5、均衡加熱器;6、導(dǎo)熱板;7、電芯;8、引線;9、第一常閉觸點(diǎn)；10、第一活動(dòng)觸點(diǎn)；11、絕緣頂桿；12、溫度記憶金屬片；13、第二常閉觸點(diǎn)；14、第二活動(dòng)觸點(diǎn)；15、導(dǎo)熱塊；16、充電器；17、繼電器；18、管理芯片；19、彈簧。
【具體實(shí)施方式】
[0036]下面將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例，來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本實(shí)用新型。
[0037]實(shí)施例1
[0038]參見圖1、2所示，一種電池均衡主動(dòng)溫度保護(hù)開關(guān)，包括連接在一起的上罩殼1和下罩殼2，所述上罩殼1與所述下罩殼2均采用隔熱材料，其內(nèi)部為一密閉空腔，所述密閉空腔為真空環(huán)境或非氧化氣體環(huán)境;所述上罩殼1的兩側(cè)殼體上分別設(shè)置有第一連接點(diǎn)3和第二連接點(diǎn)4，所述上罩殼1內(nèi)設(shè)置有記憶金屬斷路機(jī)構(gòu)，所述下罩殼2內(nèi)設(shè)置有若干均衡加熱器5(加熱電阻、PTC或NTC)，所述上罩殼1和所述下罩殼2的內(nèi)部通過(guò)一塊橫置的導(dǎo)熱板6隔開；
[0039 ]所述記憶金屬斷路機(jī)構(gòu)由第一常閉觸點(diǎn)9、第一活動(dòng)觸點(diǎn)10、絕緣頂桿11和溫度記憶金屬片12組成，所述第一活動(dòng)觸點(diǎn)10和所述第一常閉觸點(diǎn)9均進(jìn)行鍍銀處理，所述溫度記憶金屬片12貼附在所述導(dǎo)熱板6的上表面，所述第一常閉觸點(diǎn)9的末端與所述第一連接點(diǎn)3固定連接，所述第一活動(dòng)觸點(diǎn)10的末端通過(guò)彈簧19與所述第二連接點(diǎn)4活動(dòng)鏈接，所述絕緣頂桿11的上端與所述第一活動(dòng)觸點(diǎn)10的中部相抵，其下端與所述溫度記憶金屬片12的形變處相抵;若干個(gè)所述均衡加熱器5均勻地貼附在所述導(dǎo)熱板6的下表面，每個(gè)所述均衡加熱器5上均設(shè)置有兩根用于與電池組電芯7正負(fù)極連接的引線8，所述引線8均從所述下罩殼2上引出；
[0040]當(dāng)所述溫度記憶金屬片12處于常態(tài)時(shí)，所述第一活動(dòng)觸點(diǎn)10的前端與所述第一常閉觸點(diǎn)9的前端相接觸，當(dāng)所述溫度記憶