一种电芯或电芯单元的过热保护装置及电池系统的制作方法

本技术属于电池保护领域，具体地涉及一种电芯或电芯单元的过充或接触不良等导致的过热危险所需的过热保护装置及电池系统。

背景技术：

1、市场上新能源设备及装置如移动工具、自行车、摩托车及电动汽车或储能系统使用的电池可以采用多个电芯进行相应串并联组成的，因此，电芯的工作安全是保证电池安全进而保证新能源设备及装置或储能系统安全的基础。虽然目前也有一些在电芯串并联连接时，采用铝丝连接来进行过电流保护，采用温度保险丝来实现对电芯进行被动式过温保护，现有的过温保护需要电芯自身的温度达到易熔合金的熔点时，才能进行熔断，在过温保护响应过程需进行一定的热累积，为了满足电池充放电工作需要，易熔合金的熔点也会相应提高一些，导致热传导响应时间偏长，随着电池快充电流及放电电流加大，易熔合金的熔点就需更高出电芯的安全最高温度，被动式过温保护的及时性会偏弱。

技术实现思路

1、本实用新型的目的在于提供一种电芯或电芯单元的过热保护装置用以解决上述存在的技术问题。

2、为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：一种电芯或电芯单元的过热保护装置，包括热保护元件、加热元件、常开状态的第一开关和热形变元件，热保护元件串联在电芯单元中的电芯的主电路上，加热元件用于对热保护元件进行加热，第一开关串接在加热元件的回路中，热形变元件用于当电芯的温度超过设定值时，产生热形变而触发第一开关导通。

3、进一步的，所述热形变元件包括热收缩膜，第一开关包括二可相互弹性接触的电极，热收缩膜设置在电芯表面上，热收缩膜的沿收缩方向的第一端相对于电芯表面固定设置，热收缩膜的沿收缩方向的第二端可活动地夹设在第一开关的二电极之间而使二电极断开连接而使第一开关处于常开状态；当电芯表面温度升至热收缩膜的热收缩温度时，热收缩膜进行收缩，进而促使了第一开关的二电极由常开状态转变为接通状态。

4、更进一步的，所述电芯单元的电芯数量为n个,n≥1，每个电芯的表面上分别设有一热形变元件以及相对应的一第一开关，n个第一开关相互并联后串接在加热元件的回路中，加热元件用于对串联在n个电芯的主电路上的热保护元件进行加热。

5、进一步的，所述电芯单元的电芯数量为n个，n≥1，第一开关和热形变元件的数量分别为一个，热形变元件的热收缩膜环绕在n个电芯外侧，且环绕方向为热收缩膜的收缩方向。

6、进一步的，所述第一开关和热形变元件采用双金属片类型的热保护器来实现，当电芯的温度超过设定值时，双金属片类型的热保护器由常开状态转换为闭合状态而导通加热元件的加热回路；或热形变元件采用有机物或合金感温体来实现，第一开关包括可动电极与不动电极，热形变元件作为支撑物，支撑可动电极与不动电极而处于常开状态，当电芯的温度超过设定值时，有机物或合金感温体熔化，可动电极在弹力的作用下位移，与不动电极接触导通，而接通加热元件的加热回路。

7、进一步的，所述加热元件为加热板，与热保护元件紧贴设置。

8、进一步的，所述热保护元件采用易熔合金或易熔合金添加助熔断剂制成；当易熔合金受热熔化后，在助熔断剂的作用下迅速收缩分断。

9、进一步的，所述热保护元件采用有机物或合金感温体作为支撑物，支撑可动电极与不动电极处于常闭状态的结构来实现，当加热元件促使有机物或合金感温体熔化，可动电极在弹力的作用下位移，与不动电极脱开成开路状态。

10、进一步的，所述加热元件由电芯进行供电。

11、更进一步的，所述加热元件的加热回路经过热保护元件进行供电，热保护元件动作后，在切断电芯回路后同时切断加热元件的电流而停止加热。

12、进一步的，还包括常开的第二开关，第二开关与第一开关并联设置，第二开关配置为由外界输入信号触发导通，外界输入信号可由整机或整车的在特殊情况下给出。

13、本实用新型还提供了一种电池系统，设有上述的电芯或电芯单元的过热保护装置。

14、本实用新型的有益技术效果：

15、本实用新型具有被动过温保护功能，能对电芯的电极连接不良等所导致的过热危险进行过热保护切断，响应速度快，可靠性高，且结构较简单，易于实现。

16、此外，由于易熔合金具有一定的电阻率，故较大电流也会导致合金发热到熔点温度，继而收缩断开，实现过流保护功能。

17、本实用新型还具有主动受控保护功能，进一步提高安全性和可靠性。

技术特征：

1.一种电芯或电芯单元的过热保护装置，其特征在于：包括热保护元件、加热元件、常开状态的第一开关和热形变元件，热保护元件连接在电芯单元中的电芯的主电路上，加热元件用于对热保护元件进行加热，第一开关串接在加热元件的回路中，热形变元件用于当电芯的温度超过设定值时，产生热形变而触发第一开关导通。

2.根据权利要求1所述的电芯或电芯单元的过热保护装置，其特征在于：所述热形变元件包括热收缩膜，第一开关包括二可相互弹性接触的电极，热收缩膜设置在电芯表面上，热收缩膜的沿收缩方向的第一端相对于电芯表面固定设置，热收缩膜的沿收缩方向的第二端可活动地夹设在第一开关的二电极之间使二电极断开连接而使第一开关处于常开状态。

3.根据权利要求2所述的电芯或电芯单元的过热保护装置，其特征在于：所述电芯单元的电芯数量为n个,n≥1，每个电芯的表面上分别设有一热形变元件以及相对应的一第一开关，n个第一开关相互并联后串接在加热元件的回路中，加热元件用于对串联在n个电芯的主电路上的热保护元件进行加热。

4.根据权利要求2所述的电芯或电芯单元的过热保护装置，其特征在于：所述电芯单元的电芯数量为n个，n≥1，第一开关和热形变元件的数量分别为一个，热形变元件的热收缩膜环绕在n个电芯外侧，且环绕方向为热收缩膜的收缩方向。

5.根据权利要求1所述的电芯或电芯单元的过热保护装置，其特征在于：所述第一开关和热形变元件采用双金属片类型的热保护器来实现；或热形变元件采用有机物或合金感温体来实现，第一开关包括可动电极与不动电极，热形变元件作为支撑物，支撑可动电极与不动电极而处于常开状态。

6.根据权利要求2-5任意一项所述的电芯或电芯单元的过热保护装置，其特征在于：所述加热元件为加热板，与热保护元件紧贴设置。

7.根据权利要求2-5任意一项所述的电芯或电芯单元的过热保护装置，其特征在于：所述热保护元件采用易熔合金或易熔合金添加助熔断剂制成；或热保护元件采用有机物或合金感温体作为支撑物，支撑可动电极与不动电极处于常闭状态的结构来实现。

8.根据权利要求1所述的电芯或电芯单元的过热保护装置，其特征在于：所述加热元件由电芯进行供电；或加热元件的加热回路经过热保护元件。

9.根据权利要求1所述的电芯或电芯单元的过热保护装置，其特征在于：还包括常开的第二开关，第二开关与第一开关并联设置，第二开关配置为由外界输入信号触发导通。

10.一种电池系统，其特征在于：设有权利要求1-9任意一项所述的电芯或电芯单元的过热保护装置。

技术总结
本技术涉及电池保护领域，特别地涉及一种电芯或电芯单元的过热保护装置及电池系统。本技术公开了一种电芯或电芯单元的过热保护装置及电池系统，其中，电芯或电芯单元的过热保护装置包括热保护元件、加热元件、常开状态的第一开关和热形变元件，热保护元件串联在电芯单元中的电芯的主电路上，加热元件用于对热保护元件进行加热，第一开关串接在加热元件的回路中，热形变元件用于当电芯的温度超过设定值时，产生热形变而触发第一开关导通。本技术具有被动过温保护功能，能对电芯的电极连接不良等所导致的过热危险进行过热保护切断，可靠性高，且结构较简单，易于实现。

技术研发人员：徐忠厚,李水平,洪尧祥
受保护的技术使用者：赛尔特安（无锡）电子有限公司
技术研发日：20230330
技术公布日：2024/1/14