包括由锂离子电池供电的电启动系统的内燃式发动机的制作方法_2

文档序号:9829609阅读:来源:国知局
所述线束电联接至启动马达和发动机1000和/或包括发动机的该室外动力设备的任意其他电气部件,所述电气部件由锂离子电池1020供电,或者向锂离子电池1020发送信号(数据,信息等)和/或发送来自锂离子电池1020的信号。端子1024,1026和1028各自与端子1030,1032和1034中的对应端子电联接。两对端子(例如,端子对1024和1030,端子对1028和1034)被用于使启动马达1016和锂离子电池1020之间的电路完整(例如,作为正极端子对和接地端子对)。这两对端子可以称作电压输出端子。第三对端子(例如,端子对1026和1032)被用于将信号(例如,这里所描述的使能信号(enable signal))传输至锂离子电池1020和/或传输来自锂离子电池1020的信号。该第三对端子可以被称为数据端子或使能端子。在端子1024,1026和1028各自的任一侧上设置有引导件1036(壁,突起等)。每个引导件1036被锂离子电池中的相应孔接收,并帮助将端子1024,1026和1028引导到锂离子电池1020的相应母端子中。引导件1036从容器1022的壁1038向外延伸,延伸距离大于端子1024,1026和1028从容器1022的壁1038向外延伸的距离。使能端子1026的延伸距离小于电压输出端子1024和1028的延伸距离。这有助于确保锂离子电池1020除了在锂离子电池1020正确固定(完全插入,完全就位,正确插入,正确就位,正确安装)到容器1022中时无法为启动马达1016供电。除非锂离子电池1020正确固定,否则锂离子电池1020不能为启动马达1016供电,即使当电压输出端子1024和1028与锂离子电池1020的相应电压输出端子电连接时也是如此。缺少和使能端子1026的连接可防止锂离子电池1020向启动马达1016供电所需的使能信号到达锂离子电池1020。
[0084]容器1022由底部1040,侧壁1042和端壁1044限定。容器1022在一端1046打开,从而允许锂离子电池1020从侧面滑动到容器1022中。侧壁1042通过端壁1044连接。突起或轨道1048从每个侧壁1042向内延伸,并且尺寸设置为通过锂离子电池1020中的相应槽接收。每个轨道1048从端壁1044朝开放端1046向前延伸。
[0085]侧壁1042可以各自包括带角度的末端部分1050,该带角度的末端部分1050接近开放端1046,由此开放端1046的宽度大于锂离子电池1020的宽度和容器1022剩余部分的宽度。带角度的末端部分1050有助于将锂离子电池1020通过开放端1046插入到容器1022中。带角度的末端部分1050还为用户提供开动按钮的途径,所述按钮设置在锂离子电池1020的侧面上。
[0086]底部1040是包括壁1038(竖直台阶或肩部)的偏移体。壁1038可以与锂离子1020的相应壁接触,以限制锂离子电池1020相对于容纳装置1018移动。壁1038使底部1040分成两个部分:上部1052和下部1054。下部1054包括封锁区域1056(冲击板,封锁部分,锁定区域,锁定部分),该封锁区域1056设置为接收锂离子电池1020的相应闩锁,从而将锂离子电池固定至电池容纳装置1018。封锁区域1056包括孔1058,每个孔1058设置为接收锂离子电池1020的闩锁的突起,并与该突起相对应。
[0087]在某些实施方式中,容器1022设置为保护端子1024,1026和1028免受环境危害。例如,底部1040可以从端子1024,1026和1028倾斜,从而将水分从1024,1026和1028引开。根据其他示例性实施方式,端子可以水平取向,或者电池的端子可以是竖直的并与容纳装置的抬起部分中设置的端子交接,由此任何进入电池和容纳装置之间的空间内的水分都可从端子流走。电池容纳装置1018和/或发动机1000的接近容器1022的其他部分可以包括将水分和碎肩从端子1024,1026和1028引开的特征(例如,通道,排水孔,泄水孔,倾斜表面等)。
[0088]如图所不,电池容纳装置1018是发动机外壳1060(鼓风机外壳,罩,盖子等)的一部分。电池容纳装置1018包括进气口 1062。进气口 1062包括多个孔1064(开口,槽等),所述孔允许空气进入发动机外壳(例如,空气被飞轮或鼓风机风扇吸入发动机外壳,用于对发动机进行空气冷却)。孔1064还限制碎肩、例如草肩穿过进气口 1062。如图所示,电池容纳装置1018形成为大致上圆顶形的主体,其设置为发动机的盖子或遮蔽物。电池容纳装置1018可以与发动机外壳1060的基部1066(剩余部分)分开。如图所示,电池容纳装置1018通过螺纹紧固件固定至基部1066。在其他实施方式中,例如,如图16A所示,电池容纳装置1018与发动机外壳1060的基部1066—体形成(例如,模塑)。
[0089]如图所示,电池容纳装置1018相对于发动机1000的其余部分定位在一位置处,该位置在手动启动发动机中通常由反冲启动器占据。借助该定位,通过将电池容纳装置1018和锂离子电池1020设置在用户期望找到用于启动典型手动启动发动机的设备(例如,反冲启动器)的位置上,电启动系统1014以对用户而言直观的方式取代了反冲启动器。该定位将电池容纳装置1018设置在曲柄轴1008上方,曲柄轴的轴1012延伸穿过电池容纳装置1018的一部分。飞轮位于电池容纳装置1018下方。由于消除了反冲启动器,通过改善进入冷却系统(例如,鼓风机外壳)中的气流,降低了发动机运行温度。例如,通过用电池容纳装置1018和锂离子电池1020取代反冲启动器,可以在期望运行条件下将发动机运行温度降低10到20华氏度(5.6至11.1摄氏度)。降低发动机运行温度有助于降低油质劣化,过热,和与高温有关的其他故障模式。在其他实施方式中,容器1022并入不同形状或形式的电池容纳装置中,相对于发动机1000的其他组件来说,其适于容纳装置的该安装位置。例如,与所示竖直轴单缸发动机1000相比,水平轴单缸发动机或双缸发动机的电池容纳装置可以位于发动机外壳的不同部分上。参考图17,显示了根据一种示例性实施方式的水平轴单缸内燃式发动机3000。锂离子电池1020与电池容纳装置3018选择性连接。如图所示,电池容纳装置3018是发动机外壳3060的一部分。参考图18,显不了根据一种不例性实施方式的V形双缸内燃式发动机4000。锂离子电池1020与电池容纳装置4018选择性连接。如图所示,电池容纳装置4018是发动机外壳4060的一部分。在其他实施方式中,电池容纳装置不是发动机自身的组件,而是在远离发动机1000(分开,隔开)的位置处安装在室外动力设备上。使用电连接(例如,线束)将这种电池容纳装置电连接至启动马达1016和室外动力设备的任何其他所需电气组件。例如,就乘坐式拖拉机,乘坐式割草机,除雪机,或零回转半径割草机而言,电池容纳装置可以是仪表板或其他用户控制面板的一个组件。
[0090]参考图19至30,显示了根据一种示例性实施方式的锂离子电池1020。锂离子电池1020和用于无线电动工具(例如,电钻)的锂离子电池不同。例如,锂离子电池1020可以包括比电动工具电池更少的锂离子电池单元,并且比电动工具电池的使用频率低,运行时间短(例如,用于启动发动机,不用于相对长时间地为频繁运行的电钻马达供电)。锂离子电池1020的运行需要在相对较短的放电时间(例如,1微秒)内输出相对较高的电流(例如,200安)。用于电动工具或便携式计算装置(例如,笔记本电脑)的锂离子电池在相对较长的放电时间内输出相对较低的电流。此外,电动工具锂离子电池“一直接通”,因此总是能够向工具供电。在下面更详细地描述的一种优选实施方式中,锂离子电池1020只有在接收到指示需要启动发动机的使能输入时才接通。在没有使能输入的情况下,锂离子电池1020不向电启动系统1040提供任何电力。这样就允许在发动机1000成功启动之后将锂离子电池1020从容器1022移除。例如,用户可以用电量相对较低的锂离子电池1020启动发动机1000,然后移除电池,并在使用室外动力设备的同时对锂离子电池1020充电。在一种优选实施方式中,锂离子电池1020额定为10.8伏(V),1.5安时(Ah)。
[0091]如图20所示,锂离子电池1020包括电联接在一起的一个或多个锂离子电池单元1068。如图所示,使用了三个锂离子电池单元1068,但是在不同实施方式中可以使用更多或更少的锂离子电池单元。每个锂离子电池单元1068形成为具有纵轴的细长体(例如,圆柱形,圆柱体,或圆柱滚筒式锂离子电池单元)。所有三个锂离子电池单元1068沿着相同方向,即电池单元轴1070取向。三个锂离子电池单元1068固定为电池组1072,由此电池组1072(包括所有三个锂离子电池单元1068)整体作为单一整体单元移动。由此防止三个锂离子电池单元1068独立于彼此移动。电池组1072作为单一单元的移动有助于减少锂离子电池1020与振动有关的故障模式,下面将更详细地解释。
[0092]锂离子电池1020还包括处理电子器件1074(控制器,处理电路等)。在优选实施方式中,处理电子器件1074包括处理器1076(微处理器)和存储装置1078。处理器1076可以实现为通用处理器,专用集成电路(ASIC),一个或多个现场可编程门阵列(FPGA),一组处理组件,或其他合适的电子处理组件。存储设备1078(例如,存储器,存储单元,存储装置等)是用于存储数据和/或计算机代码的一个或多个设备(例如,RAM,R0M,闪存,硬盘储存等),所述数据和/或计算机代码用于完成或促进本申请中描述的各种程序,层和模块。存储设备1078可以是,或者包括易失存储器或非易失存储器。存储设备178可以包括数据库组件,对象代码组件,脚本组件,或用于支撑本申请中描述的各种活动或信息结构的任何其他类型的信息结构。根据一种示例性实施方式,存储设备1078通过处理电路与处理器可通信地连接,并包括用于(例如,通过处理电路和/或处理器)执行本申请中描述的一个或多个程序的计算机代码。在优选装置中,处理电子器件1074实施一个或多个程序以保护锂离子电池1020(例如,防止超过适当运行温度范围的运行),优化锂离子电池1020的性能,以及优化锂离子电池1020的寿命。
[0093]锂离子电池1020还包括用于向用户提供信息的显示器1080。在所示实施方式中,显示器1080由四个光源1082组成。在优选实施方式中,每个光源1082是发光二极管(LED)。在其他实施方式中,可以包括更多或更少的光源。在其他实施方式中,显示器1080是LCD或其他合适的显示屏。在某些实施方式中,在显示器1080之外,或者取代显示器1080使用音响装置(例如,扬声器)向用户提供信息。用户启动用户界面1084(例如,按钮,开关,纽扣,触摸屏等),从而激活显示器1080。一旦被激活,显示器1080通过打开一个或多个光源1082向用户提供电池电量指示。在某些实施方式中,显示器1080在用户启动用户界面1084之后的预定时间过后关闭。在其他实施方式中,显示器1080只有在用户界面1084被启动时才被激活。在优选实施方式中,所有的四个光源1082都点亮则指示电量为78%以上,三个光源1082点亮则指示电量为55%以上,两个光源1082点亮则指示电量为33%以上,一个光源1082点亮则指示点亮为10%以上,一个光源1082闪烁或闪光则指示电量低于10%,所有的四个光源1082都闪烁或闪光则指示故障(例如,过电流状态)。在某些实施方式中,显示器1080被省略。
[0094]电池外壳1086包括并支撑锂离子电池单元1086和处理电子器件1074。外壳1086还支撑显示器1080和用户界面1084。如图所示,外壳1086由两个主要部分,即上半部或部分1088和下半部或部分1090形成,但是其他的结构也是可以的。外壳1086具有顶侧1092,底侧1094,前侧1096,后侧1098,左侧1100,以及右侧1102。外壳1086的整体尺寸对应于容器1022的整体尺寸,因此锂离子电池1020可以被容器1022接收,并连接至电池容纳装置1018。在优选实施方式中,外壳1086是密封封装件,设置为通过阻止环境污染物(例如,水分,植物碎肩,盐,灰尘等)进入外壳1086内部而对电化学电池单元进行保护。外壳1086提供坚固的结构,该结构能够在室外动力设备运行过程中承受撞击(例如,当操作割草机时来自树枝或树干的撞击)ο外壳1086可以由防液体或防汽化燃料的材料(例如,聚对苯二甲酸乙二醇酯或PET)制成,从而防止燃料进入外壳1086的内部。
[0095]孔或槽1104接近后侧1098地形成在左侧1100和右侧1102中。槽1104包括后侧1098上的开放端,以及相反的封闭端。每个槽1104的尺寸设置为接收容器1022的相应轨道1048。槽1104的封闭端和轨道1048的相应端之间的接触起到止挡件的作用,限制锂离子电池1020移动到容器1022中。
[0096]如图24,26至28和30所示,外壳1086的底侧1094是偏移体,该偏移体与容器1022的底部1040成镜像。底侧1094包括通过壁1110分开的上部1106和下部1108。锂离子电池1020的壁1110和容器1022的相应壁1038之间的接触起到止挡件的作用,限制锂离子电池1020移动到容器1022中。
[0097]闩锁1112(锁,锁定构件,闩锁构件)与外壳1086枢转联接。如图23所示,在闩锁位置(固定,锁定,接合,延伸等),闩锁1112的闩锁部分1114延伸穿过孔1116(开口),孔1116穿过外壳1086的底侧1094,并在释放位置(脱扣,未固定,未锁定,分离,缩回等)穿过孔1116缩回外壳1086的内部。闩锁1112的本体部分1118 (图20)保持在外壳1086的内部。闩锁1112与一对按钮,即右侧按钮1120和左侧按钮1122机械联接。每个按钮延伸穿过外壳相应侧中的孔。按钮1120和1122从外壳1086的内部向外偏置至延伸位置(固定,锁定,接合,闩锁等)。弹簧1124或其他一个或多个偏置构件将按钮1120和1122偏置至延伸位置。如图24所示,按钮1120和1122可以向内朝着外壳1086的内部移动至按压位置(缩回,释放,未固定,未锁定,分离等)。按钮1120和1122之间的机械联接导致,当按钮处于延伸位置时,引起闩锁1112位于闩锁位置(图23),当按钮1120和1122移动至按压位置时,引起闩锁位于释放位置(图24)。该机械联接还引起弹簧1124将闩锁1112偏置至闩锁位置。按钮1120和1122能够独立于彼此移动,但是按钮1120和1122各自必须位于其按压位置以使闩锁完全处于释放位置。在只按下按钮1120和1122中的一个时该设置有助于避免锂离子电池1020从容器1022意外脱扣(未固定,释放,解锁等)。当在室外动力设备上使用时,这有助于防止锂离子电池1020在被物体或障碍物(树枝,树干,墙壁,灌木,岩石等)撞击的情况下意外脱扣,因为当使用室外动力设备时,两个按钮1120和1122不大可能同时被意料之外的障碍物体的撞击同时启动。闩锁部分1114包括一个或多个突起,所述突起被显示为横向壁1126和基本上垂直于壁1126延伸的三个支腿1128。
[0098]四个母端子1130,1132,1134和1136位于外壳1086的底侧1094内。公端子1130,1132,1134和1136设置为与容器的相应公端子、例如电池容纳装置1018的容器1022的公端子1024,1026和1028,或者电池充电器的容器的公端子联接。
[0099]一对端子(例如,端子1130和1134)被用于使启动马达1016和锂离子电池1020之间的电路完整(例如,作为正极端子和接地端子)。这对端子可以称作电压输出端子。其他两个端子(例如,端子1132和1136)各自被用于将信号(例如,这里所描述的使能信号)传输至锂离子电池1020和/或传输来自锂离子电池1020的信号。该第二对端子可以被称为数据端子。特别地,端子中的一个(例如端子1132)可以被称为使能端子,并被用于接收这里所描述的使能输入信号。在优选实施方式中,母端子1130,1132,1134和1136中的每一个被形成为一对相对的弹簧,所述弹簧接收并保持锂离子电池1020的公端子。相对的弹簧横向于公端子的纵轴施加相反的力,这有助于减少公端子的磨损并实现母端子和公端子之间的安全电连接。
[0100]端子1130,1132,1134和1136位于在底侧1094中形成的槽或孔1140内。每个孔1140具有壁1110中的开放端和上部1106中的开放端,并且尺寸设置为接收相应的公端子。在底侧中形成附加孔1142,每个附加孔具有壁1110中的开放端和上部1106中的开放端。每个孔1142的尺寸和位置设置为接收容器1022的一个导向件1036。孔1142和导向件1036之间的相互作用有助于将锂离子电池1020引导到容器1022中,并确保容器1022的公端子和锂离子电池的母端子之间的适当连接。
[0101]在替代实施方式中,锂离子电池1020可以包括多个,例如,两个公端子(S卩,两个电压输出端子)或多于四个的公端子。在某些实施方式中,两对端子被设置为电压输出端子。例如,第一对电压输出端子可以提供足以使启动马达1016启动的电压(例如,10V),第二对电压输出端子可以提供足以为发动机1000或由发动机1000驱动的室外动力设备的一个或多个其他电气组件(例如,光源或处理电子器件)供电的电压(例如,3V)。另举一例,第一对电压输出端子可以提供足以使启动马达1016启动的电压(例如,12V),并与使能端子分为一组以控制锂离子电池1020的激活
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