一种具有二次保护功能的转接板及锂离子电池模组的制作方法

1.本发明涉及锂电池技术领域，具体涉及一种具有二次保护功能的转接板及应用其的锂离子电池模组。


背景技术：

2.锂电池在很多产品中使用广泛，但由于化学特性非常活跃，本身因为有安全保护的需要，需要增加充放电保护电路。充放电保护电路关键元件有一定比率的短路失效，如果锂电池产量并不大，那就不会有太大的问题。但是锂电池的使用量非常巨大，仅2019年我国锂电池出货量就达157亿只。如此大的出货量，导致锂电池爆炸事件概率增加，如何避免出现爆炸，确保锂电池的安全是刻不容缓的事。
3.bms保护板虽然在主动性、重复性、时效性都有很大的优势，但这并不是万无一失的。半导体的失效模式有很多，主要有开路、短路、参数漂移，如果电池保护板的ic/mos晶体管面临失效，会带来很大的风险，特别是过充电和短路。因此，锂电池的过充电及过电流保护电路需要二次保护单元。
4.在中国专利文献上公开的“一种锂电池保护装置”，其授权公告号为cn111211269b，提供一种锂电池保护装置，包括保护箱与盖板，保护箱内设有开口向后的空腔，盖板位于所述空腔开口一侧，锂电池设于所述空腔内，空腔上下两侧内壁上对称且固连有弹性垫片，锂电池上下两端抵于两侧的所述弹性垫片，弹性垫片与所述空腔内壁之间固连有压缩弹簧；该专利通过物理手段给锂电池换热降温，在锂电池膨胀时能够自动关闭空腔；但仍无法进行及时有效的二次保护。


技术实现要素：

5.本发明解决了目前锂离子电池bms保护板失效或者未安装保护板的情况下无法对电池模组的过电流、短路以及过充电进行有效保护的问题，提出一种具有二次保护功能的转接板及锂离子电池模组，能够针对电池模组的过电流、短路以及过充电情况进行有效保护，避免锂离子电池发生爆炸，提高安全性。
6.为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种具有二次保护功能的转接板，设置于电池模组的一侧，包括转接板本体，所述转接板本体上设置有锂电池管理芯片和三端保险丝，所述锂电池管理芯片连接有若干个焊盘，所述三端保险丝的第一端连接外围电路，所述三端保险丝的第二端连接mos晶体管，所述mos晶体管与锂电池管理芯片连接，所述三端保险丝的第三端连接焊盘。
7.本发明中，锂电池管理芯片负责监测电池模组每个电芯的电压，三端保险丝能够起到在过流和过压情况下的保护作用；在发生过流情况时，三端保险丝自熔断起到保护作用；在发生过压情况时，锂电池管理芯片控制mos晶体管，使加热体加热，来熔断熔体，起到电压保护的作用。
8.作为优选，所述焊盘的边缘侧设置有电芯极耳通孔，所述电芯极耳通孔呈阵列排
布。
9.本发明中，在转接板本体上，设置有多个焊盘，大部分的焊盘大小相同，当焊盘设置在转接板本体的非边缘位置时，焊盘的两侧均设置有电芯极耳通孔，该电芯极耳通孔能够与电芯极耳相连；处于转接板本体边缘位置的焊盘，由于转接板的位置限制，在焊盘的一端设置两个电芯极耳通孔，保证与电池模组的连接。
10.作为优选，所述三端保险丝包括第一保险丝，所述第一保险丝连接第二保险丝，所述第一保险丝和第二保险丝之间连接有加热体，所述三端保险丝靠近第一保险丝的一端为第一端，所述三端保险丝靠近第二保险丝的一端为第三端，所述三端保险丝靠近加热体的一端为第二端。
11.本发明中，当回路电路通过三端保险丝的第一端和第三端的电流大于三端保险丝分断电流时，三端保险丝自熔断起到保护作用；当锂电池管理芯片检测到过电压时，闭合mos晶体管，三端保险丝的第二端与电池模组的负极导通，使三端保险丝的加热体加热，起到过电压保护作用。
12.作为优选，所述mos晶体管的一端连接三端保险丝，所述mos晶体管的另一端还连接焊盘和外围电路。
13.本发明中，mos晶体管与三端保险丝的第二端连接；同时，mos晶体管受锂电池管理芯片控制。
14.作为优选，所述锂电池管理芯片和mos晶体管均设置在转接板本体的中间位置，所述三端保险丝设置于相邻焊盘之间的间隙处。
15.本发明中，锂电池管理芯片和mos晶体管设置在转接板本体的中间位置，有利于节约相应的导电线路成本。
16.作为优选，所述锂电池管理芯片的具体型号为sh367007。
17.本发明中，锂电池管理芯片负责监测电池模组每个电芯的电压。
18.作为优选，一种应用转接板的锂离子电池模组，使用上述任一项的一种具有二次保护功能的转接板，包括若干个电芯，若干个电芯之间相互串联，所述电芯上设置有电芯极耳，所述电芯极耳与焊盘连接。
19.本发明中，对于锂离子电池模组，包括上述的转接板，转接板与电池模组的电芯极耳连接，具体的，电芯极耳与焊盘连接。
20.作为优选，所述电芯极耳贯穿于设置在焊盘边缘侧的电芯极耳通孔。
21.本发明中，电芯极耳通过电芯极耳通孔后与焊盘连接。
22.本发明具有如下的有益效果：本发明涉及的一种具有二次保护功能的转接板及锂离子电池模组，能够针对电池模组的过电流、短路以及过充电情况进行有效保护，避免锂离子电池发生爆炸，提高安全性。
附图说明
23.图1是本发明实施例一种具有二次保护功能的转接板的原理图；图2是本发明实施例一种具有二次保护功能的转接板的主视图；图3是本发明实施例一种具有二次保护功能的转接板的结构示意图；图4是本发明实施例一种应用转接板的锂离子电池模组的结构示意图；
图5是本发明实施例一种应用转接板的锂离子电池模组单独电池模组的结构示意图；其中，1、三端保险丝 2、锂电池管理芯片 3、mos晶体管 4、电池模组 5、焊盘 6、电芯极耳通孔4-1、电芯 4-2、电芯极耳。
具体实施方式
24.为使本发明的目的、技术方案以及优点更加清楚明白，下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明，应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅是本发明的一种最佳实施例，仅用以解释本发明，并不限定本发明的保护范围，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
25.实施例：本实施例提出一种具有二次保护功能的转接板，参考图1、图2和图3，设置在电池模组4的一侧，包括转接板本体，在转接板本体上设置有锂电池管理芯片2和三端保险丝1，锂电池管理芯片2连接有若干个焊盘5，三端保险丝1的第一端a连接外围电路，三端保险丝1的第二端b连接mos晶体管3，mos晶体管3与锂电池管理芯片2连接，三端保险丝1的第三端c连接焊盘5。本实施例中，在转接板本体上的锂电池管理芯片2与多个焊盘5分别连接，锂电池管理芯片2能够控制mos晶体管3进行闭合启动，三端保险丝1能够在过流和过压情况下进行熔断，起到保护的作用。
26.参考图2和图3，焊盘5的边缘侧设置有电芯极耳通孔6，电芯极耳通孔6呈阵列排布。具体的，对于转接板本体上的焊盘5，主要分为两种，其中一种焊盘5设置在转接板本体的非边缘侧，这种焊盘5主要包括图2中的b1焊盘、b2焊盘、b3焊盘、b4焊盘、b6焊盘、b7焊盘和b8焊盘，上述的焊盘5大小相同，且等距交错排布，在这些焊盘5的两侧，分别设置有电芯极耳通孔6；另一种焊盘5设置在转接板本体的边缘侧，如b5焊盘、b+焊盘以及b-焊盘，在这些焊盘5的一侧设置有电芯极耳通孔6。
27.三端保险丝1包括第一保险丝，第一保险丝连接第二保险丝，第一保险丝和第二保险丝之间连接有加热体，三端保险丝1靠近第一保险丝的一端为第一端a，三端保险丝1靠近第二保险丝的一端为第三端c，三端保险丝1靠近加热体的一端为第二端b。本实施例中，对于三端保险丝的具体结构以及相应的连接关系，可具体参考图1。
28.参考图1至图3，mos晶体管3的一端连接三端保险丝1，mos晶体管3的另一端还连接焊盘5和外围电路。本实施例中，mos晶体管3与三端保险丝1的第二端连接；同时，mos晶体管受锂电池管理芯片2控制。
29.参考图2和图3，锂电池管理芯片2和mos晶体管3均设置在转接板本体的中间位置，三端保险丝1设置于相邻焊盘5之间的间隙处。本实施例中，锂电池管理芯片2和mos晶体管3设置在转接板本体的中间位置，有利于节约相应的导电线路成本。
30.锂电池管理芯片2的具体型号为sh367007。本实施例中，锂电池管理芯片负责监测电池模组每个电芯的电压；当电芯4-1串联数量不同时，可重新选取相配合的锂电池管理芯片2，本实施例中锂电池管理芯片2的型号仅仅为实施本发明的一种示例，但并不仅仅局限于采用这种型号。
31.本实施例中，锂电池管理芯片负责监测电池模组每个电芯的电压，三端保险丝能够起到在过流和过压情况下的保护作用；在发生过流情况时，三端保险丝自熔断起到保护作用；在发生过压情况时，锂电池管理芯片控制mos晶体管，使加热体加热，来熔断熔体，起到电压保护的作用。
32.本实施例中，在转接板本体上，设置有多个焊盘，大部分的焊盘大小相同，当焊盘设置在转接板本体的非边缘位置时，焊盘的两侧均设置有电芯极耳通孔，该电芯极耳通孔能够与电芯极耳相连；处于转接板本体边缘位置的焊盘，由于转接板的位置限制，在焊盘的一端设置两个电芯极耳通孔，保证与电池模组的连接。
33.本实施例中，当回路电路通过三端保险丝的第一端和第三端的电流大于三端保险丝分断电流时，三端保险丝自熔断起到保护作用；当锂电池管理芯片检测到过电压时，闭合mos晶体管，三端保险丝的第二端与电池模组的负极导通，使三端保险丝的加热体加热，起到过电压保护作用。
34.本实施例还提出一种应用转接板的锂离子电池模组，参考图4和图5，使用上述的一种具有保护功能的转接板，除转接板之后，还包括若干个电芯4-1，若干个电芯4-1之间相互串联，电芯4-1上设置有电芯极耳4-2，电芯极耳4-2与焊盘6连接。本实施例中，每个电芯极耳4-2均与转接板上的焊盘6进行连接，保证电路的导通。
35.参考图1至图4，电芯极耳4-2贯穿于设置在焊盘5边缘侧的电芯极耳通孔6；本实施例中，电芯极耳4-2在通过焊盘5边缘侧的电芯极耳通孔6之后实现与焊盘6的连接。
36.本实施例中，对于锂离子电池模组，包括上述的转接板，转接板与电池模组的电芯极耳连接，具体的，电芯极耳与焊盘连接。
37.对于本实施例的工作过程，在此进行简述：首先，参考图1，除了图中的电池模组以及外围电路外，其他的元器件均设置在转接板上，锂电池管理芯片通过焊盘与电池模组连接，电池模组的正极连接三端保险丝的第三端c，三端保险丝的第一端a连接外围电路，三端保险丝的第三端c连接mos晶体管，电池模组的负极连接外围电路，锂电池管理芯片还与mos晶体管连接，mos晶体管还与电池模组的负极连接；在bms保护板失效或者未安装保护板的情况下，本发明的转接板在与外围电路以及电池模组连接后，在正常情况下，三端保险丝正常工作，不发生保险丝熔断；在过流情况时，当通过三端保险丝第一端a和第三端c的电流超过三端保险丝分断电流时，三端保险丝自熔断起到过流保护作用，当过压情况下，锂电池管理芯片检测到过电压发生时，闭合mos晶体管，由此三端保险丝的第二端b与电池模组的负极相导通，使三端保险丝的加热体加热，并使三端保险丝进行熔断，起到过电压保护作用。

技术特征：
1.一种具有二次保护功能的转接板，设置于电池模组（4）的一侧，其特征在于，包括转接板本体，所述转接板本体上设置有锂电池管理芯片（2）和三端保险丝（1），所述锂电池管理芯片（2）连接有若干个焊盘（5），所述三端保险丝（1）的第一端a连接外围电路，所述三端保险丝（1）的第二端b连接mos晶体管（3），所述mos晶体管（3）与锂电池管理芯片（2）连接，所述三端保险丝（1）的第三端c连接焊盘（5）。2.根据权利要求1所述的一种具有二次保护功能的转接板，其特征在于，所述焊盘（5）的边缘侧设置有电芯极耳通孔（6），所述电芯极耳通孔（6）呈阵列排布。3.根据权利要求1或2所述的一种具有二次保护功能的转接板，其特征在于，所述三端保险丝（1）包括第一保险丝，所述第一保险丝连接第二保险丝，所述第一保险丝和第二保险丝之间连接有加热体，所述三端保险丝（1）靠近第一保险丝的一端为第一端a，所述三端保险丝（1）靠近第二保险丝的一端为第三端c，所述三端保险丝（1）靠近加热体的一端为第二端b。4.根据权利要求1或2所述的一种具有二次保护功能的转接板，其特征在于，所述mos晶体管（3）的一端连接三端保险丝（1），所述mos晶体管（3）的另一端还连接焊盘（5）和外围电路。5.根据权利要求4所述的一种具有二次保护功能的转接板，其特征在于，所述锂电池管理芯片（2）和mos晶体管（3）均设置在转接板本体的中间位置，所述三端保险丝（1）设置于相邻焊盘（5）之间的间隙处。6.根据权利要求1或2或5所述的一种具有二次保护功能的转接板，其特征在于，所述锂电池管理芯片（2）的具体型号为sh367007。7.一种应用转接板的锂离子电池模组，使用权利要求1-6任一项的一种具有二次保护功能的转接板，其特征在于，包括若干个电芯（4-1），若干个电芯（4-1）之间相互串联，所述电芯（4-1）上设置有电芯极耳（4-2），所述电芯极耳（4-2）与焊盘（6）连接。8.根据权利要求7所述的一种应用转接板的锂离子电池模组，其特征在于，所述电芯极耳（4-2）贯穿于设置在焊盘（5）边缘侧的电芯极耳通孔（6）。

技术总结
本发明公开一种具有二次保护功能的转接板及锂离子电池模组，旨在解决目前锂离子电池BMS保护板失效或者未安装保护板的情况下无法对电池模组的过电流、短路以及过充电进行有效保护的问题，转接板设置于电池模组的一侧，包括转接板本体，转接板本体上设置有锂电池管理芯片和三端保险丝，锂电池管理芯片连接有若干个焊盘，三端保险丝的第一端连接外围电路，三端保险丝的第二端连接MOS晶体管，MOS晶体管与锂电池管理芯片连接，三端保险丝的第三端连接焊盘。还提出一种应用该转接板的电池模组；本发明能够针对电池模组的过电流、短路以及过充电情况进行有效保护，避免锂离子电池发生爆炸，提高安全性。提高安全性。提高安全性。


技术研发人员：叶华 郑勇 王倩婷 彭明坚 邵园 冯伟凯 许厚君 黄赞
受保护的技术使用者：浙江超威创元实业有限公司
技术研发日：2023.05.30
技术公布日：2023/9/23