一種電池均衡主動溫度保護開關及其控制方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及溫度記憶開關領域，具體涉及一種電池均衡主動溫度保護開關及其控制方法，該保護開關可作為超級電容、鋰電池及其模塊等領域的物理均衡保護器的關鍵零部件。
【背景技術】
[0002]溫度記憶開關是一種十分成熟的熱管理保護開關器件，在溫度自動控制中常常被使用，能夠以溫度變化控制大的觸點電流的導通和切斷，從而起到自動控制和保護的作用，其特點是可靠性極高，充分發(fā)揮形狀記憶金屬的物理特性。現(xiàn)有溫度記憶開關已經(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溫度保護，成本低廉。
[0003]然而溫度記憶開關在能量體產(chǎn)品中如電池組、超級電容、電網(wǎng)等系統(tǒng)中作為通斷控制器件，在全球尚無案例。由于電池組充電時會出現(xiàn)每支電芯電壓不一致的情況，所以如果當其中某支電芯的電壓已經(jīng)充高而又沒有及時斷開繼續(xù)充電時，它的電壓將超過其所能承受的最高充電電壓值，則該支電芯就會出現(xiàn)過充從而導致電池組失效甚至存在安全隱患，但如果斷開的時間過長，則其余低電壓的電芯就會因為沒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達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對電池進行放電均衡，則由于溫度過熱對于電池的影響很大，甚至涉及安全，所以其均衡能力受到極大的限制，無法有效應用于電池均衡中。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了解決傳統(tǒng)能量體均衡管理無法應用在電池均衡中的技術問題，本發(fā)明提供了一種電池均衡主動溫度保護開關及其控制方法，在對電池常規(guī)過充現(xiàn)象進行快速有效主動保護的同時，還能夠充分采集均衡能量對溫度記憶開關進行主動觸發(fā)的均衡保護模式。
[0006]為實現(xiàn)上述技術目的，達到上述技術效果，本發(fā)明通過以下技術方案實現(xiàn):
一種電池均衡主動溫度保護開關，包括連接在一起的上罩殼和下罩殼，所述上罩殼的兩側殼體上分別設置有第一連接點和第二連接點，所述上罩殼內(nèi)設置有記憶金屬斷路機構，所述下罩殼內(nèi)設置有若干均衡加熱器，所述上罩殼和所述下罩殼的內(nèi)部通過一塊橫置的導熱板隔開；所述記憶金屬斷路機構的形變部分貼附在所述導熱板的上表面，所述記憶金屬斷路機構的兩個觸點的末端分別與所述第一連接點和所述第二連接點相連接；若干個所述均衡加熱器均勻地貼附在所述導熱板的下表面，每個所述均衡加熱器上均設置有兩根用于與電池組電芯正負極連接的引線，所述引線均從所述下罩殼上引出。
[0007]進一步的，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。
[0008]進一步的，對所述記憶金屬斷路機構的兩個觸點進行鍍銀。
[0009]進一步的，所述上罩殼與所述下罩殼均采用隔熱材料。
[0010]進一步的，所述均衡加熱器為加熱電阻、PTC或NTC。
[0011]進一步的，所述記憶金屬斷路機構由第一常閉觸點、第一活動觸點、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熱板的上表面，所述第一常閉觸點的末端與所述第一連接點固定連接，所述第一活動觸點的末端通過彈簧與所述第二連接點活動鏈接，所述絕緣頂桿的上端與所述第一活動觸點的中部相抵，其下端與所述溫度記憶金屬片的形變處相抵；當所述溫度記憶金屬片處于常態(tài)時，所述第一活動觸點的前端與所述第一常閉觸點的前端相接觸，當所述溫度記憶金屬片發(fā)生形變后，所述第一活動觸點的前端經(jīng)所述絕緣頂桿的帶動與所述第一常閉觸點的前端分離。
[0012]進一步的，所述記憶金屬斷路機構由第二常閉觸點、第二活動觸點和導熱塊組成，所述導熱塊貼附在所述導熱板的上表面，所述第二常閉觸點的末端與所述第一連接點固定連接，所述第二活動觸點的末端與所述第二連接點的末端與所述第二連接點固定鏈接，所述第二活動觸點為溫度記憶金屬材質，所述第二活動觸點的下部與所述導熱塊接觸；當所述第二活動觸點處于常態(tài)時，所述第二活動觸點的前端與所述第二常閉觸點的前端相接觸，當所述第二活動觸點發(fā)生形變后，所述第二活動觸點的前端與所述第一常閉觸點的前端分離。
[0013]—種電池均衡主動溫度保護開關的控制方法，包括以下步驟:
步驟I)將所述電池均衡主動溫度保護開關連接在電池組的充電電路中；將所述第一連接點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，所述第二連接點與所述電池組的另一極連接；
步驟2)將每個所述均衡加熱器的兩根引線分別與所述電池組中對應電芯的正負極連接，并在其中的一根引線上串聯(lián)一個繼電器和管理芯片；
步驟3)設定所述電池均衡主動溫度保護開關的變形溫度值；設定所述管理芯片開啟所述均衡加熱器的啟動電壓值；
步驟4)在所述電池組進行充電時，所述管理芯片對所述電池組中的各支所述電芯的電壓進行實時采集；
步驟5 )當某一支或某幾支所述電芯的電壓升到啟動電壓值時，對應的那個所述管理芯片就會啟動所屬那個所述均衡加熱器，對所述電池組進行均衡，所述均衡加熱器產(chǎn)生的熱量通過所述導熱板散去；
步驟6)當某一支或某幾支所述電芯的電壓持續(xù)升高，從而導致所述導熱板自身的溫度也持續(xù)升高，當所述導熱板的溫度達到形變溫度值時，所述電池均衡主動溫度保護開關內(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溫度保護開關內(nèi)相接觸的兩個觸點斷開，所述電池組隨即停止充電，此時所述均衡加熱器繼續(xù)對過充的所述電芯進行均衡；步驟7)充電停止后，隨著均衡繼續(xù)進行，當每支所述電芯的電壓均恢復到啟動電壓值以下時，所述管理芯片關閉所述均衡加熱器，當所述導熱板的溫度降低到形變溫度值以下后，所述電池均衡主動溫度保護開關內(nèi)的溫度記憶金屬形狀復原，充電電路導通，所述電池組繼續(xù)充電；上述步驟4-7周而復始，循環(huán)往復。
[0014]本發(fā)明屬于儲能體產(chǎn)品新型管理模式的關鍵器件，其標準已經(jīng)達到工業(yè)級及以上，具備長壽命能力和大電流分斷能力。本發(fā)明的機理是采用閉環(huán)設計，充分利用其本身的功耗來平衡多余的能量，這樣就實現(xiàn)了溫度記憶開關的一種智能應用技術。本發(fā)明在充分發(fā)揮特制記憶金屬斷路機構的高電壓分斷能力的同時，結合高效發(fā)熱傳熱器件的高能耗輸入，有效對電池、超級電容等儲能體進行有效快速均衡，保障儲能體的安全性和一致性，提升儲能體的使用壽命以及工作效率。
[0015]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果是:
1、本發(fā)明的保護開關區(qū)別于傳統(tǒng)的溫度記憶開關，其內(nèi)部包含記憶金屬斷路機構和高效發(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，實現(xiàn)了一個開關兩種功能的同時應用。
[0016]2、由于本發(fā)明的保護開關包含高效發(fā)熱傳熱器件，既可快速對電池進行放電均衡，又可以通過導熱板快速散熱，特別適合運用于大規(guī)模單體或者模塊電池串并聯(lián)的電池系統(tǒng)。
[0017]3、本發(fā)明的保護開關的內(nèi)部實現(xiàn)真空環(huán)境或非氧化氣體環(huán)境，記憶金屬斷路機構的觸點還進行了鍍銀處理，使得本發(fā)明的保護開關具有有效滅弧的能力，提升了本保護開關的高電壓控制能力，常態(tài)耐壓能力達到800V以上，可作為高壓保護器件，以保障儲能體持續(xù)能量輸出。
[0018]上述說明僅是本發(fā)明技術方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術手