CN102881943A

CN102881943A - 内燃机启动电源

Info

Publication number: CN102881943A
Application number: CN2012103613658A
Authority: CN
Inventors: 李哲; 杨金林; 冯勇; 李恒洲; 吴吉强
Original assignee: CHONGQING YONGTONG INFORMATION ENGINEERING INDUSTRIAL Co Ltd
Current assignee: Chongqing Te Rui battery material limited company
Priority date: 2012-09-25
Filing date: 2012-09-25
Publication date: 2013-01-16
Anticipated expiration: 2032-09-25
Also published as: CN102881943B

Abstract

本发明涉及电池技术领域，具体公开了一种内燃机启动电源，其包括：外壳、设于外壳内的电池组及伸出于外壳设置的正负接线柱，所述外壳内还设有电池保护模块、导电片及连接端子；所述电池组由不少于四串的功率型磷酸亚铁锂电芯组成，电池保护模块通过导电片与该电池组电性连接，该电池保护模块还通过连接端子与单个电芯相连接。本发明的内燃机启动电源，具有较高的启动效率，充放电系统能量消耗较低，可以达到节油和环保的目的。

Description

内燃机启动电源

技术领域

本发明涉及电池技术领域，尤其涉及一种应用于内燃机的磷酸亚铁锂启动电源。

背景技术

现有的大多数汽车仍采用铅酸电池作为汽车启动电源，铅酸电池是用一种高污染和具有毒性的金属铅作为主要原材料制成的电池。铅酸电池具有循环寿命低（约300-500次）、污染严重、需要维护、充放电效率低和自放电高的缺点，电池在内燃机上安装几个月不使用就会亏电，造成内燃机无法启动，从而需要将电池取下补电或更换新电池。

众所周知，锂电池在能量密度、比能量、记忆效果、充放电循环寿命以及环保等方面，均有着其它电池无可比拟的优势，应用锂电池制成的便携式产品，重量轻、体积小、使用寿命长，特别是对环境没有污染，因此受到了人们的广泛重视。磷酸亚铁锂电池作为一种新型环保，高效、瞬间能大电流放电的动力电池，其独特的性能逐渐被市场接受，越来越多的汽车开始使用磷酸亚铁锂电池作为启动电池。

使用磷酸亚铁锂电池作为启动电源，需要解决锂电池高功率密度放电问题，以及锂电池过充电、过放电和均衡管理的问题。一个2.5kW的内燃机在启动的1S～2S的时间内需要提供12V电流峰值接近1000A，而现有的锂电池管理系统则无法满足其需求。

发明内容

本发明的目的在于，提出一种内燃机启动电源，其具有较高的启动效率，充放电系统能量消耗较低，可以达到节油和环保的目的。

为实现上述目的，本发明提供了一种内燃机启动电源，其包括：外壳、设于外壳内的电池组及伸出于外壳设置的正负接线柱，所述外壳内还设有电池保护模块、导电片及连接端子；所述电池组由不少于四串的功率型磷酸亚铁锂电芯组成，电池保护模块通过导电片与该电池组电性连接，该电池保护模块还通过连接端子与单个电芯相连接。

其中，所述外壳包括上壳及下壳，该上、下壳采用ABS、PC或PP防火材料注塑而成。

所述上、下壳之间可以通过超声焊接、热板焊接或螺钉固定。

本发明的正负接线柱通过注塑嵌入上壳内，该正负接线柱一端伸出于上壳设置，其另一端设于外壳内且分别与电池组的正负极相连接。

进一步地，所述外壳上与正负接线柱相对应处分别设有一正、负极标志，该正、负极标志采用不同颜色的环氧树脂材料浇灌而成。

本发明中，所述导电片设有防止电池电流过载二次保护的过载保护器。

再者，本发明的电池保护模块内包括有控制芯片、分别与该控制芯片电性连接的数据采集接口、开关元件、电流选择开关、时间调节元件及平衡控制模块，数据采集接口实时采集电芯电压，控制芯片根据当前电芯的电压，通过控制开关元件、电流选择开关、时间调节元件及平衡控制模块，以对电池组进行充放电均衡管理。

具体的，所述所述控制芯片包括IC芯片或者MCU，该控制芯片可以采用日本精工或美上美的电池保护IC芯片或MCU。

此外，所述IC芯片或MCU分别与一时间调节元件、两组开关元件及一电流选择开关电性连接，该时间调节元件、两组开关元件及电流选择开关电性连接后通过一电流检测电阻与电源输出负极端电性连接。

所述时间调节元件可以为一可变电容，两组开关元件内包括相互并联连接的一放电开关及一充电开关，电池保护模块通过电流选择开关以调节允许通过的电流大小，电池保护模块通过该时间调节元件以调节允许的安全过载时间。

本发明的内燃机启动电源，其使用磷酸亚铁锂高功率长寿命电芯结合电池保护模块，循环寿命超过3000次循环，其电池的瞬间放电电流可达100C以上，电池充放电效率达98％以上，且电池充满电后会自动关闭不存在浮充耗电的问题；此外，其电池具有更好的温度适应性和约3％每月的自放电率，可以保证电池具有更高的启动效率和充放电系统较低的能量消耗，从而达到节油和环保的目的。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的内燃机启动电源一种具体实施例的外部结构示意图；

图2为图1中内燃机启动电源一种具体实施例的局部剖视示意图；

图3为本发明的内燃机启动电源一种具体实施例的内部结构示意图；

图4为本发明的内燃机启动电源一种具体实施例的电路原理示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

如图1-3所示，本发明提供一种内燃机启动电源，其包括：外壳10、设于外壳10内的电池组20及伸出于外壳10设置的正负接线柱30、40，所述外壳10内还设有电池保护模块50、导电片52及连接端子54；所述电池组20由不少于四串的功率型磷酸亚铁锂电芯组成，电池保护模块50通过导电片52与该电池组20电性连接，该电池保护模块50还通过连接端子54与单个电芯相连接。本发明使用磷酸亚铁锂高功率长寿命电芯，结合电池保护模块50，具有超过3000次的循环寿命，且电池保护模块50具有防止电池过放电、过充电、短路保护、限制电流调节及时间调节功能，使得本发明的内燃机启动电源瞬间放电电流可达100C以上，电池充放电效率可达98％以上。

本发明中，所述外壳10包括上壳12及下壳14，该上、下壳12、14均可以采用聚丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS）、聚碳酸酯（PC）或聚丙烯（PP）等防火材料注塑而成。作为本发明的选择性实施例，该上、下壳12、14之间可以通过超声焊接、热板焊接或螺钉固定。本发明的这种外壳10设置方式，不仅结构较为牢靠，且具有较佳的防火散热性能，可以在一定程度上降低电池使用时的安全隐患，提高安全性能。

本发明的正负接线柱30、40通过注塑嵌入上壳12内，该正负接线柱30、40一端伸出于上壳12设置，其另一端设于外壳12内且分别与电池组20的正负极相连接。进一步地，本发明的外壳10上与正负接线柱30、40相对应处分别设有一正、负极标志32、42，该正、负极标志32、42采用不同颜色的环氧树脂材料浇灌而成。作为本发明的一种选择性实施例，所述正极标志32可以采用红色的环氧树脂，负极标志42可以采用蓝色的环氧树脂浇灌以明确区分，这样即可有效避免正负接线柱30、40接反的情况发生，可以在一定程度上对电池起到保护作用。

特别的，本发明中的导电片52设有防止电池电流过载二次保护的过载保护器（未图示）。该过载保护器的设置，使得导电片52具有防止电池电流过载二次保护的功能，从而可以对电池组20起到一定的保护作用。

如图4所示，本发明的电池保护模块50内包括有控制芯片、分别与该控制芯片电性连接的数据采集接口、开关元件（未图示）、电流选择开关55、时间调节元件56及平衡控制模块（未图示），数据采集接口实时采集电芯57电压，控制芯片根据当前电芯57的电压，通过控制开关元件、电流选择开关55、时间调节元件56及平衡控制模块，以对电池组20进行充放电保护及均衡管理。在本发明具体实施例中，所述电池组20内包括四串功率型磷酸亚铁锂电芯57，该电池保护模块50通过连接端子54与单个电芯57相连接，从而对电池组20内的每一电芯57的充、放电进行均衡管理，不仅可以保证内燃机的高效启动，且可以延长该内燃机启动电源的使用寿命，解决使用时的安全问题，当电池充满电后会自动关闭，不存在浮充耗电的问题。本发明中，所述的控制芯片包括IC芯片或者MCU58，该控制芯片可以采用日本精工或美上美的电池保护IC芯片或MCU。作为本发明的一种较佳实施例，该控制芯片可以选用日本精工的S-8211系列或S-8204系列的电池保护IC芯片，其反应精度较高。其中，所述开关元件可以包括多个MOS管和/或继电器，该多个MOS管和/或继电器并联或串联连接。作为本发明的具体实施例，该开关元件可以优选高功率密度的MOS管和继电器，例如可以选用0～100kW的开关元件，该0～100kW高功率密度的开关元件配合设于电池保护模块50上的散热模块（未图示），可以保证内燃机启动的短时间内（10mS-10S）开关元件不会因温度过高而烧毁，可以在很大程度上延长电池组20的使用寿命。由于本发明根据内燃机启动时的特点，使用高精度反应的控制芯片、低阻值大功率开关元件及散热模块，可以使得该电池保护模块50能够承受约5秒左右的高功率密度，保证内燃机高效启动。

进一步地，本发明电池保护模块50中的IC芯片或MCU58分别与一时间调节元件56、两组开关元件及一电流选择开关55电性连接，该时间调节元件56、两组开关元件及电流选择开关55电性连接后通过一电流检测电阻R与负接线柱40电性连接。在本发明具体实施例中，所述时间调节元件56可以为一可变电容，两组开关元件内包括相互并联连接的一放电开关Q1及一充电开关Q2。电池保护模块50通过电流选择开关55可以调节允许通过的电流大小，电池保护模块50通过该时间调节元件56可以调节允许的安全过载时间。如下表1所示，为现有技术的启动电池与本发明的内燃机启动电源各种性能的比对表：

表1

综上所述，本发明的内燃机启动电源，其使用磷酸亚铁锂高功率长寿命电芯，循环寿命超过3000次循环，其通过电池保护模块50与单个电芯57的连接，具有防止电流过放电、过充电、短路保护、限制电流调节和时间调节的功能，使得该内燃机启动电源具有较高的启动效率，其充放电效率可达98％以上，且电池充满电后会自动关闭不存在浮充耗电的问题，从而降低充放电系统的能量消耗，从而到达节油和环保的目的。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种内燃机启动电源，包括：外壳、设于外壳内的电池组及伸出于外壳设置的正负接线柱，其特征在于，所述外壳内还设有电池保护模块、导电片及连接端子；所述电池组由不少于四串的功率型磷酸亚铁锂电芯组成，电池保护模块通过导电片与该电池组电性连接，该电池保护模块还通过连接端子与单个电芯相连接。

2.如权利要求1所述的内燃机启动电源，其特征在于，所述外壳包括上壳及下壳，该上、下壳采用ABS、PC或PP防火材料注塑而成。

3.如权利要求1所述的内燃机启动电源，其特征在于，所述上、下壳之间通过超声焊接、热板焊接或螺钉固定。

4.如权利要求2所述的内燃机启动电源，其特征在于，所述正负接线柱通过注塑嵌入上壳内，该正负接线柱一端伸出于上壳设置，其另一端设于外壳内且分别与电池组的正负极相连接。

5.如权利要求4所述的内燃机启动电源，其特征在于，所述外壳上与正负接线柱相对应处分别设有一正、负极标志，该正、负极标志采用不同颜色的环氧树脂材料浇灌而成。

6.如权利要求1所述的内燃机启动电源，其特征在于，所述导电片设有防止电池电流过载二次保护的过载保护器。

7.如权利要求1所述的内燃机启动电源，其特征在于，所述电池保护模块内包括有控制芯片、分别与该控制芯片电性连接的数据采集接口、开关元件、电流选择开关、时间调节元件及平衡控制模块，数据采集接口实时采集电芯电压，控制芯片根据当前电芯的电压，通过控制开关元件、电流选择开关、时间调节元件及平衡控制模块，以对电池组进行充放电保护和均衡管理。

8.如权利要求7所述的内燃机启动电源，其特征在于，所述所述控制芯片包括IC芯片或者MCU，该控制芯片采用日本精工或美上美的电池保护IC芯片或MCU。

9.如权利要求7所述的内燃机启动电源，其特征在于，所述IC芯片或MCU分别与一时间调节元件、两组开关元件及一电流选择开关电性连接，该时间调节元件、两组开关元件及电流选择开关电性连接后通过一电流检测电阻与电源输出负极端电性连接。

10.如权利要求9所述的内燃机启动电源，其特征在于，所述时间调节元件为一可变电容，两组开关元件内包括相互并联连接的一放电开关及一充电开关，电池保护模块通过电流选择开关以调节允许通过的电流大小，电池保护模块通过该时间调节元件以调节允许的安全过载时间。