CN106058342A - 一种启动电瓶 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种启动电瓶，其包括上盖(1)，与上盖(1)扣合组装的下盖(2)，所述上盖(1)上设有正极头(3)和负极头(4)，还包括由若干个正负极同向引出的锂离子电池组成的电池组件(5)和电池管理***(6)，所述电池组件(5)的正极通过电池管理***(6)与正极头(3)电连接，所述电池组件(5)的负极通过电池管理***(6)与负极头(4)电连接;所述电池管理***(6)用于管理电池组件(5)。本发明适用于车载启动、船载启动、发动机启动、发电机启动等等。本发明占用空间小，不需要组合，使用方便，寿命长，发热小，节能环保。

Description

一种启动电瓶
技术领域
本发明涉及电池技术领域，特别涉及一种启动电瓶。
背景技术
传统的启动电瓶都是铅酸电瓶，传统的铅酸单体电瓶只能做成12V，若要提高电压，则要几个铅酸单体电瓶串联而成，如2个铅酸单体电瓶串联组成24V，3个铅酸单体电瓶串联组成36V，4个铅酸单体电瓶串联组成48V等等。这样组成的铅酸电瓶占用空间大，使用不方便，且传统的铅酸电瓶使用寿命短，易发热，不节能，不环保。
有鉴于此，特提出本发明，以改正上述现有技术的不足之处。
发明内容
针对上述现有技术，本发明所要解决的技术问题是提供一种占用空间小，不需要组合，使用方便，寿命长，发热小，节能环保的启动电瓶。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种启动电瓶，其包括上盖，与上盖扣合组装的下盖，所述上盖上设有正极头和负极头，还包括由若干个正负极同向引出的锂离子电池组成的电池组件和电池管理***，所述电池组件的正极通过电池管理***与正极头电连接，所述电池组件的负极通过电池管理***与负极头电连接;所述电池管理***用于管理电池组件。
本发明的进一步改进为，所述电池管理***包括中央处理模块、电池均衡电路、电池接口电路、过充过放检测电路、充电输入电路、放电输出电路、电流检测自恢复保护不可逆短路保护电路;所述中央处理模块分别与电池均衡电路、过充过放检测电路、充电输入电路、放电输出电路、电流检测自恢复保护不可逆短路保护电路电连接，所述电池接口电路分别与电池均衡电路、过充过放检测电路、充电输入电路、电流检测自恢复保护不可逆短路保护电路电连接，所述电流检测自恢复保护不可逆短路保护电路与放电输出电路电连接。
本发明的进一步改进为，所述电池管理***包括中央处理模块、电池均衡电路、电池接口电路、过充过放检测电路、充放电输出电路、电流检测不可逆短路保护电路;所述中央处理模块分别与电池均衡电路、过充过放检测电路、充放电输出电路、电流检测不可逆短路保护电路电连接，所述电池接口电路分别与电池均衡电路、过充过放检测电路、充放电输出电路、电流检测不可逆短路保护电路电连接，所述电流检测不可逆短路保护电路与充放电输出电路电连接。
本发明的进一步改进为，所述中央处理模块通过MCU高速运算***输入信号，采用MCU控制各受控电路工作状态;所述电池均衡电路通过过充过放检测电路检测电池电压，若有超出设定的电压阀值，触发相应MOS管导通，通过MOS管和与之对应的电阻放电使本级联电池充电电流减小,从而达到均衡;所述电池接口电路将电池组件接入电池管理***;所述过充过放检测电路通过RC回路输入各级联电池的即时电压，MCU分析电池组的电压是否正常;所述充电输入电路通过MCU控制信号高电位控制充电MOS导通进行充电, 通过***电池电压检测低电压说明充好了电或充电有故障则关断MOS管断开充电;所述放电输出电路通过电阻阵列经MOS管流出电流向负载供电;所述电流检测自恢复保护不可逆短路保护电路通过电阻阵列向MCU提供检测电压,MCU运算成相应的电流值控制充电、过充电、放电、过放电、短路并控制相应的电路工作，通过电流检测,MCU运算,若达到过流或短路阀值, 关闭放电MOS管输出,若负载短路则烧断电阻阵列,保护电池组件。
本发明的进一步改进为，所述中央处理模块通过MCU高速运算***输入信号，采用MCU控制各受控电路工作状态;所述电池均衡电路通过过充过放检测电路检测电池电压，若有超出设定的电压阀值，触发相应MOS管导通，通过MOS管和与之对应的电阻放电使本级联电池充电电流减小,从而达到均衡;所述电池接口电路将电池组件接入电池管理***;所述过充过放检测电路通过RC回路输入各级联电池的即时电压，MCU分析电池组的电压是否正常;所述充放电输出电路通过MCU控制信号高电位控制充电MOS导通进行充电, 通过***电池电压检测低电压说明充好了电或充电有故障则关断MOS管断开充电，通过电阻阵列经MOS管流出电流向负载供电;所述电流检测不可逆短路保护电路通过电阻阵列向MCU提供检测电压,MCU运算成相应的电流值控制充电、过充电、放电、过放电、短路并控制相应的电路工作，若负载短路则烧断电阻阵列,保护电池组件。
本发明的进一步改进为，所述电池组件由N个锂离子电池单体串并联方式组合而成。
本发明的进一步改进为，所述电池组件提供的电压为12V或24V或36V或48V或60V或72V。
本发明的进一步改进为，所述上盖与下盖之间设有O形密封圈。
与现有技术相比，本发明采用由N个锂离子电池单体串并联方式组合而成的电压为12V或24V或36V或48V或60V或72V的电池组件，再由电池管理***管理该电池组件。本发明适用于车载启动、船载启动、发动机启动、发电机启动等等。本发明占用空间小，不需要组合，使用方便，寿命长，发热小，节能环保。
附图说明
图1是本发明的启动电瓶立体结构示意图;
图2是本发明的实施方式一的电池管理***原理结构框图;
图3是本发明的实施方式一的电池管理***电路结构原理图;
图4是本发明的实施方式二的电池管理***原理结构框图;
图5是本发明的实施方式二的电池管理***电路结构原理图。
图中各部件名称如下：
1—上盖;
2—下盖;
3—正极头;
4—负极头;
5—电池组件;
6—电池管理***;
61—中央处理模块;
62—电池均衡电路;
63—电池接口电路;
64—过充过放检测电路;
65—充电输入电路;
66—放电输出电路;
67—电流检测自恢复保护不可逆短路保护电路;
68—充放电输出电路;
69—电流检测不可逆短路保护电路。
具体实施方式
下面结合附图说明及具体实施方式对本发明进一步说明。
如图1所示，一种启动电瓶，包括上盖1，与上盖1扣合组装的下盖2，所述上盖1上设有正极头3和负极头4，还包括由若干个正负极同向引出的锂离子电池组成的电池组件5和电池管理***6，所述电池组件5的正极通过电池管理***6与正极头3电连接，所述电池组件5的负极通过电池管理***6与负极头4电连接;所述电池管理***6用于管理电池组件5。
实施方式一：
具体地，如图2所示，所述电池管理***6包括中央处理模块61、电池均衡电路62、电池接口电路63、过充过放检测电路64、充电输入电路65、放电输出电路66、电流检测自恢复保护不可逆短路保护电路67;所述中央处理模块61分别与电池均衡电路62、过充过放检测电路64、充电输入电路65、放电输出电路66、电流检测自恢复保护不可逆短路保护电路67电连接，所述电池接口电路63分别与电池均衡电路62、过充过放检测电路64、充电输入电路65、电流检测自恢复保护不可逆短路保护电路67电连接，所述电流检测自恢复保护不可逆短路保护电路67与放电输出电路66电连接。
具体地，如图3所示，所述中央处理模块61采用单核或双核或多核MCU，本发明采用双核MCU，外加周边电路，中央处理模块61通过双核MCU高速运算***输入信号，采用双核MCU控制各受控电路工作状态;所述电池均衡电路62包括8组由MOS管和电阻组成的电路，通过过充过放检测电路64检测电池电压，若有超出设定的电压阀值，触发相应MOS管导通，通过MOS管和与之对应的电阻放电使与本级相联拉的电池充电电流减小,从而达到均衡的目的;所述电池接口电路63包括3组接口，由电池接口电路63将电池组件5接入电池管理***6;所述过充过放检测电路64包括8组由电阻和电容组成的RC回路，通过8组RC回路输入各级联电池的即时电压，双核MCU分析电池组的电压是否正常，与过充、过放、均衡所设定的阀值进行比较,从而双核MCU采取相应动作;所述充电输入电路65包括8组由MOS管和电阻组成的电路，通过双核MCU控制信号高电位控制充电MOS导通进行充电, 通过***电池电压检测低电压说明充好了电或充电有故障则关断MOS管断开充电;所述放电输出电路66与充电输入电路65电路结构相同包括8组由MOS管和电阻组成的电路，过程刚好相反，通过电阻阵列经MOS管流出电流向负载供电;所述电流检测自恢复保护不可逆短路保护电路67由多个电阻组成的电阻阵列，本实施方式采用16个电阻并联组成电阻阵列，通过电阻阵列向双核MCU提供检测电压, 双核MCU运算成相应的电流值控制充电、过充电、放电、过放电、短路并控制相应的电路工作，通过电流检测,MCU运算,若达到过流或短路阀值, 关闭放电MOS管输出保护电池组件5,若负载短路则烧断电阻阵列,从而保护电池组件5。
所述电池组件5由N个锂离子电池单体串并联方式组合而成，N为自然数。所述电池组件5提供的电压为12V或24V或36V或48V或60V或72V等等。所述上盖1与下盖2之间设有O形密封圈。
实施方式二：
具体地，如图4所示，所述电池管理***6包括中央处理模块61、电池均衡电路62、电池接口电路63、过充过放检测电路64、充放电输出电路68、电流检测不可逆短路保护电路69;所述中央处理模块61分别与电池均衡电路62、过充过放检测电路64、充放电输出电路68、电流检测不可逆短路保护电路69电连接，所述电池接口电路63分别与电池均衡电路62、过充过放检测电路64、充放电输出电路68、电流检测不可逆短路保护电路69电连接，所述电流检测不可逆短路保护电路69与充放电输出电路68电连接。
具体地，如图5所示，所述中央处理模块61采用单核或双核或多核MCU，本发明采用双核MCU，外加周边电路，中央处理模块61通过双核MCU高速运算***输入信号，采用双核MCU控制各受控电路工作状态;所述电池均衡电路62包括8组由MOS管和电阻组成的电路，通过过充过放检测电路64检测电池电压，若有超出设定的电压阀值，触发相应MOS管导通，通过MOS管和与之对应的电阻放电使与本级相联拉的电池充电电流减小,从而达到均衡的目的;所述电池接口电路63包括4组接口，由电池接口电路63将电池组件5接入电池管理***6;所述过充过放检测电路64包括8组由电阻和电容组成的RC回路，通过8组RC回路输入各级联电池的即时电压，双核MCU分析电池组的电压是否正常，与过充、过放、均衡所设定的阀值进行比较,从而双核MCU采取相应动作;所述充放电输出电路68包括10个MOS管和一个电阻组成的电路，通过双核MCU控制信号高电位控制充电MOS导通进行充电, 通过***电池电压检测低电压说明充好了电或充电有故障则关断MOS管断开充电，放电与充电过程刚好相反，通过电阻阵列经MOS管流出电流向负载供电;所述电流检测不可逆短路保护电路69由多个电阻组成的电阻阵列，本实施方式采用30个电阻并联组成电阻阵列，通过电阻阵列向双核MCU提供检测电压, 双核MCU运算成相应的电流值控制充电、过充电、放电、过放电、短路并控制相应的电路工作，若负载短路则烧断电阻阵列,从而保护电池组件5。
整个电瓶由N个正负极同向引出的锂离子电池单体串并联方式组合而成，N个正负极同向引出的锂离子电池单体串并联焊接在PCB板上，电池组5是用三层盖板将若干个正负极同向引出的锂离子电池锁螺丝固定，电池组5之间要用连接片串并联连接，共有4条连接片 ，最后将上盖1再锁螺丝固定在下盖2上，控制板锁螺丝固定在上盖1上。上盖1与下盖2之间利用O型密封圈密封防水、防尘。
正负极同向引出的锂离子电池的结构为现有技术，可参考专利号为ZL201010197892.0，名称为一种圆柱形铝壳束腰封口正负极同向引出的锂离子电池的发明专利。其包括锂离子电池芯，所述的锂离子电池芯装于圆柱形铝壳中，正负极连接的正导针、负导针由端盖引出，所述的锂离子电池芯通过滚动成型的封口带和束腰带密封于圆柱形铝壳中，于圆柱形铝壳底部平面上设有防爆压痕。所述正负极连接的正导针和负导针或由端盖同向引出分别与正极 耳、负极耳铆接。所述的圆柱形铝壳顶端封装端盖或为橡胶塞。
正负极同向引出的锂离子电池的结构为现有技术，也可参考申请号为CN201520950415.5的实用新型专利，所述正负极同向引出的锂离子电池，其包括正极耳、负极耳、间隔于正极耳、负极耳之间的隔膜和铝塑包装壳，以及电解液，其中，正极耳包括正极集流体和附着在正极集流体上含有正极活性物质的正极膜片，负极耳包括负极集流体和附着在负极集流体上含有负极活性物质的负极膜片，所述正极耳、正极膜片、负极耳、负极膜片和隔膜卷绕好后装入所述铝塑包装壳内，还包括牛角式盖板，所述牛角式盖板盖于所述铝塑包装壳上，所述牛角式盖板正面设有正极牛角端子和负极牛角端子，所述牛角式盖板底面设有与所述正极牛角端子连接的正极引线端子、与所述负极牛角端子连接的负极引线端子，所述正极引线端子与所述正极耳电连接，所述负极引线端子与所述负极耳电连接。所述牛角式盖板采用双层结构，上层为塑胶层，下层为电木层，塑胶层粘贴于电木层上。所述正极耳、负极耳的数量可以采用多片，具体为2至6片，实际上使用时采用3片或4片;所述正极耳围绕于所述正极引线端子周边并与之电连接，所述负极耳围绕于所述负极引线端子周边并与之电连接。所述正极引线端子、负极引线端子都由CP线制成。所述正极牛角端子和负极牛角端子都由铝材制成;或者正极牛角端子由铝材制成，所述负极牛角端子由铜材制成。具体地，所述电解液中含有甲基磷酸二甲酯和卤代碳酸乙烯酯。所述隔膜为聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯三层隔膜，或聚乙烯单层隔膜，或聚丙烯单层隔膜。所述电解液中的锂盐为六氟磷酸锂。
本发明的优点在于，本发明采用由N个锂离子电池单体串并联方式组合而成的电压为12V或24V或36V或48V或60V或72V的电池组件，再由电池管理***管理该电池组件。本发明适用于车载启动、船载启动、发动机启动、发电机启动等等。本发明占用空间小，不需要组合，使用方便，寿命长，发热小，节能环保。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种启动电瓶，其包括上盖(1)，与上盖(1)扣合组装的下盖(2)，所述上盖(1)上设有正极头(3)和负极头(4)，其特征在于：还包括由若干个正负极同向引出的锂离子电池组成的电池组件(5)和电池管理***(6)，所述电池组件(5)的正极通过电池管理***(6)与正极头(3)电连接，所述电池组件(5)的负极通过电池管理***(6)与负极头(4)电连接;所述电池管理***(6)用于管理电池组件(5)。
2.根据权利要求1所述的启动电瓶，其特征在于：所述电池管理***(6)包括中央处理模块(61)、电池均衡电路(62)、电池接口电路(63)、过充过放检测电路(64)、充电输入电路(65)、放电输出电路(66)、电流检测自恢复保护不可逆短路保护电路(67);所述中央处理模块(61)分别与电池均衡电路(62)、过充过放检测电路(64)、充电输入电路(65)、放电输出电路(66)、电流检测自恢复保护不可逆短路保护电路(67)电连接，所述电池接口电路(63)分别与电池均衡电路(62)、过充过放检测电路(64)、充电输入电路(65)、电流检测自恢复保护不可逆短路保护电路(67)电连接，所述电流检测自恢复保护不可逆短路保护电路(67)与放电输出电路(66)电连接。
3.根据权利要求1所述的启动电瓶，其特征在于：所述电池管理***(6)包括中央处理模块(61)、电池均衡电路(62)、电池接口电路(63)、过充过放检测电路(64)、充放电输出电路(68)、电流检测不可逆短路保护电路(69);所述中央处理模块(61)分别与电池均衡电路(62)、过充过放检测电路(64)、充放电输出电路(68)、电流检测不可逆短路保护电路(69)电连接，所述电池接口电路(63)分别与电池均衡电路(62)、过充过放检测电路(64)、充放电输出电路(68)、电流检测不可逆短路保护电路(69)电连接，所述电流检测不可逆短路保护电路(69)与充放电输出电路(68)电连接。
4.根据权利要求2所述的启动电瓶，其特征在于：所述中央处理模块(61)通过MCU高速运算***输入信号，采用MCU控制各受控电路工作状态;所述电池均衡电路(62)通过过充过放检测电路(64)检测电池电压，若有超出设定的电压阀值，触发相应MOS管导通，通过MOS管和与之对应的电阻放电使本级联电池充电电流减小,从而达到均衡;所述电池接口电路(63)将电池组件(5)接入电池管理***(6);所述过充过放检测电路(64)通过RC回路输入各级联电池的即时电压，MCU分析电池组的电压是否正常;所述充电输入电路(65)通过MCU控制信号高电位控制充电MOS导通进行充电, 通过***电池电压检测低电压说明充好了电或充电有故障则关断MOS管断开充电;所述放电输出电路(66)通过电阻阵列经MOS管流出电流向负载供电;所述电流检测自恢复保护不可逆短路保护电路(67)通过电阻阵列向MCU提供检测电压,MCU运算成相应的电流值控制充电、过充电、放电、过放电、短路并控制相应的电路工作，通过电流检测,MCU运算,若达到过流或短路阀值, 关闭放电MOS管输出,若负载短路则烧断电阻阵列,保护电池组件(5)。
5.根据权利要求3所述的启动电瓶，其特征在于：所述中央处理模块(61)通过MCU高速运算***输入信号，采用MCU控制各受控电路工作状态;所述电池均衡电路(62)通过过充过放检测电路(64)检测电池电压，若有超出设定的电压阀值，触发相应MOS管导通，通过MOS管和与之对应的电阻放电使本级联电池充电电流减小,从而达到均衡;所述电池接口电路(63)将电池组件(5)接入电池管理***(6);所述过充过放检测电路(64)通过RC回路输入各级联电池的即时电压，MCU分析电池组的电压是否正常;所述充放电输出电路(68)通过MCU控制信号高电位控制充电MOS导通进行充电, 通过***电池电压检测低电压说明充好了电或充电有故障则关断MOS管断开充电，通过电阻阵列经MOS管流出电流向负载供电;所述电流检测不可逆短路保护电路(69)通过电阻阵列向MCU提供检测电压,MCU运算成相应的电流值控制充电、过充电、放电、过放电、短路并控制相应的电路工作，若负载短路则烧断电阻阵列,保护电池组件(5)。
6.根据权利要求1至5任一项所述的启动电瓶，其特征在于：所述电池组件(5)由N个锂离子电池单体串并联方式组合而成。
7.根据权利要求6所述的启动电瓶，其特征在于：所述电池组件(5)提供的电压为12V或24V或36V或48V或60V或72V。
8.根据权利要求1至5任一项所述的启动电瓶，其特征在于：所述上盖(1)与下盖(2)之间设有O形密封圈。
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