一种锂离子电池电芯保护装置的制作方法

本实用新型涉及一种电池技术领域，具体地说，特别涉及一种锂离子电池电芯保护装置。

背景技术：

锂离子电池具有比能量高、安全性能好、低污染等优点，已经取得越来越广泛的应用，不仅仅应用在一些普通的电子通讯领域，还逐渐在动力和储能领域得到应用。方形锂离子电池是锂离子电池的一个重要分支，由于方形电池具有体积利用率高、组合方便等优点，在各个领域都占有很大的应用比例。锂离子电池在充放电过程中电池的内部存在一定的压力(经验数据0.3～0.6MPa)，在相同的压力下，受力面积越大，电池壳壁的变形越严重。引起电池膨胀的重要原因：化成时形成SEI的过程中产生气体，电池内气压升高，由于方形电池平面结构耐压能力差，因此造成壳体变形；充电时电极材料晶格参数发生变化，造成电极膨胀，电极膨胀力作用于壳体，造成电池壳体变形；高温贮存时，少量电液分解及由于温度效应气体压力增大，造成电池壳体变形。在以上三个原因中电极膨胀而引起的壳体膨胀是最主要原因。方形电池的鼓胀问题是一个通病，特别是大容量方形锂离子电池更为严重，电池鼓胀会造成电池的内阻增加、局部的电液枯竭甚至壳体破裂，严重地影响了电池的安全性及循环寿命。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，公开了一种锂离子电池电芯保护装置，其采用加强筋结构提高壳体的抗拉伸强度，可以有效抑制电池的鼓胀变形，采用压力传感器可以有效防止电芯的受力变形。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种锂离子电池电芯保护装置，包括壳体、负极柱、正极柱、报警灯、压力传感器和控制器；所述壳体采用不锈钢材料制作而成，所述壳体左侧面和右侧面上都设有凹槽，所述壳体正面上设有鱼鳞状凸起，所述壳体正面上设有窗口且窗口位于凸起正下方，所述负极柱固定安装在壳体的顶面上，所述正极柱固定安装在壳体的顶面上，所述压力传感器安装在壳体内，所述报警灯安装在壳体的安装孔里，所述控制器安装在壳体内且控制器靠近壳体底部，所述壳体内壁上设有加强筋。

作为本实用新型的一种优选实施方式，所述控制器由电压与电流信号采样模块、电压与电流采样信号调理电路、单片机和信号处理模块组成，所述电压 与电流信号采样模块与电压与电流采样信号调理电路连接，所述电压与电流采样信号调理电路和信号处理模块都与单片机连接，所述压力传感器与信号处理模块连接，所述报警灯与单片机连接。

作为本实用新型的一种优选实施方式，所述壳体上安装有蜂鸣器。

作为本实用新型的一种优选实施方式，所述壳体上安装有温度传感器。

本实用新型的工作原理为：通过在电芯壳体内安装压力传感器检测电池电芯受力情况，当压力超过一定的范围时，报警灯就会报警提示用户出现异常情况，应及时处理；采用分布式数据检测的方式采集电压以及电流数据，利用扫描方式快速完成电池各模块电压的数据采集；采用分段恒压和恒流的充电方式，但是，在锂电池充电后期，为了保证电池安全性及其寿命，必须采用恒压充电。电池在放电过程中当剩余电量低于一定值时，虽然仍可以使用，但锂电池的温度会急剧升高，对电池的损伤非常大，大大降低了锂电池的使用寿命。因此，当控制器检测到剩余电量低于一定值时，就会断开电池电芯连接以保护电池电芯。

本实用新型与现有技术相比具有以下优点：

本实用新型公开的一种锂离子电池电芯保护装置，采用加强筋结构提高壳体的抗拉伸强度，可以有效抑制电池的鼓胀变形；采用压力传感器可以有效防止电芯的受力变形；采用控制器可以有效的提高电池电芯的使用寿命。

附图说明

图1为本实用新型的一种具体实施方式的结构示意图；

图2为本实用新型的一种具体实施方式A-A的结构剖示图；

图3为本实用新型的一种具体实施方式控制器的电路结构图；

图4为本实用新型的一种具体实施方式电压和电流采样信号调理电路的电路图；

图5为本实用新型的一种具体实施方式电池电芯剩余电量的计算流程图。附图标记说明：

1：壳体，2：负极柱，3：正极柱，4：报警灯，5：压力传感器，6：控制器；

11：加强筋；

61：电压与电流信号采样模块，62：电压与电流采样信号调理电路，63：单片机，64：信号处理模块。

具体实施方式

下面结合附图及实施例描述本实用新型具体实施方式：

需要说明的是，本说明书所附图中示意的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。

同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。

如图1～图5所示，其示出了本实用新型的具体实施方式；如图所示，本实用新型公开的一种锂离子电池电芯保护装置，包括壳体1、负极柱2、正极柱3、报警灯4、压力传感器5和控制器6；所述壳体1采用不锈钢材料制作而成，所述壳体1左侧面和右侧面上都设有凹槽，所述壳体1正面上设有鱼鳞状凸起，所述壳体1正面上设有窗口且窗口位于凸起正下方，所述负极柱2固定安装在壳体1的顶面上，所述正极柱3固定安装在壳体1的顶面上，所述压力传感器5安装在壳体1内，所述报警灯4安装在壳体1的安装孔里，所述控制器6安装在壳体1内且控制器6靠近壳体1底部，所述壳体1内壁上设有加强筋11。

优选的，所述控制器6由电压与电流信号采样模块61、电压与电流采样信号调理电路62、单片机63和信号处理模块64组成，所述电压与电流信号采样模块61与电压与电流采样信号调理电路62连接，所述电压与电流采样信号调理电路62和信号处理模块64都与单片机63连接，所述压力传感器5与信号处理模块64连接，所述报警灯4与单片机63连接。

优选的，所述壳体1上安装有蜂鸣器。

采用复合剩余电量预测法，即把安时法、开路电压法和卡尔曼滤波法3种方法结合起来，如图5所示。

首先，由开路电压法测出电池的初始容量，然后用安时法和卡尔曼滤波法计算动态的电池剩余容量，并比较两种方法的结果，对电池的实际容量进行校正，以达到准确预测的目的。当电池电芯剩余电量低于一定值时，控制器就会及时提醒用户充电，提高电池的使用寿命。

上面结合附图对本实用新型优选实施方式作了详细说明，但是本实用新型不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在 不脱离本实用新型宗旨的前提下做出各种变化。

不脱离本实用新型的构思和范围可以做出许多其他改变和改型。应当理解，本实用新型不限于特定的实施方式，本实用新型的范围由所附权利要求限定。