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_3

文档序号:9829609阅读:来源:国知局
,第二对电压输出端子可以不依赖于至使能端子的使能信号的状态而提供连续电压(例如,12V),从而为发动机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供电,除了启动马达1016之外。
[0102]根据其他示例性实施方式,锂离子电池1020还可以包括附加端口或连接器。例如,电池可以包括通用串行总线(USB)端口,该USB端口可以用作接收电力以对锂离子电池单元1068充电的输入端,或用作从锂离子电池单元1068向另一种设备(例如,手机等)供电或充电的输出端。
[0103]为将锂离子电池1020连接至电池容纳装置1018,用户首先将锂离子电池1020的后侧通过开放端1046滑动到容器1022中。每个轨道1048的前端在锂离子电池1020的相应槽1104中被接收,帮助将锂离子电池1020引导到容器1022中,并将锂离子电池1020定位到容器1022内。锂离子电池1020的每个孔1142随后接收容器的相应引导件1036,进一步帮助锂离子电池1020引导到容器中,并将锂离子电池1020的母端子1130,1132和1134定位为接收容器1022的公端子1024,1026和1028。电压输出端子1024,1130,1028和1134在使能端子1026和1132之前电连接。容器1022的壁1038和锂离子电池的壁1110之间的接触,以及容器1022的轨道1048的前端和锂离子电池1020的槽1104的封闭端之间的接触,以及容器1022的端壁1044和锂离子电池1020的后侧1098之间的接触阻止(限制,停止)锂离子电池1020插入到容器1022中,并对齐锂离子电池1020的闩锁1112和容器1022的闩锁区域1056。当实现锂离子电池1020和容器之间的这些物理接触点时,锂离子电池1020在容器1022中正确固定(完全插入,完全就位,正确插入,正确就位,正确安装)。锂离子电池1020和容器1022之间的这些物理接触点以及使能端子1026和1132的纵向尺寸设置为使得使能端子1026和1132不电连接,除非实现了锂离子电池1020和容器1022之间的这些物理接触点,从而防止锂离子电池1020为启动马达1060供电,因为锂离子电池1020不能接收使能信号。闩锁1112偏置至闩锁位置以自动与闩锁区域1056接合,从而将锂离子电池1020连接(固定,锁定)至电池容纳装置1018。在某些实施方式中,闩锁1112与闩锁区域1056接合时发出可听见的响声(例如,“咔哒” )ο当闩锁1112位于闩锁位置时,闩锁部分1114与容器1022的闩锁区域1056接合,从而将锂离子电池1020连接至电池容纳装置1018。在闩锁1112的闩锁位置上,闩锁部分1114的壁1126和支腿1128被闩锁区域1056的相应孔1058接收。在闩锁1112的释放位置上,壁1126和支腿1128移到孔1058外面,使锂离子电池1020从电池容纳装置1018分开(松开,解锁,释放,分离),并允许锂离子电池1020通过反向执行上述步骤而从容器1022移除。通过将每个按钮1120和1122移动到其按压位置,闩锁1112移动到释放位置。通过这种方式,锂离子电池1020可移除地连接至电池容纳装置1018,并且按钮1120,1122和闩锁1112允许用户在不使用工具的情况下选择性地将锂离子电池1020连接至电池容纳装置1018和从电池容纳装置1018移除。
[0104]由发动机的运行和发动机驱动的室外动力设备运行所引起的振动可能引起锂离子电池1020的一个或多个端子与容器1022的端子之间的电连接丢失。这些振动还可能损坏锂离子电池单元1068或锂离子电池1020或电池容纳装置1018的其他敏感组件。通过选择连接至电池容纳装置1018的锂离子电池1020的电池单元轴1070的适当的取向,可以减少这些由发动机和由发动机驱动的室外动力设备运行过程中固有的振动所引起的可能负面效应。电池单元轴的取向取决于电池容纳装置1018的容器1022的取向。为减少由振动引起的可能的负面效应,电池单元轴1070不应与代表发动机的主振动方向或将与发动机连接的室外动力设备的主振动方向的轴(即,主振动轴)平行(沿着相同方向)。发动机或室外动力设备的振动不会是沿着单一方向纯粹线性的。但是,通过分析发动机或特定室外动力设备的振动,可以识别该特定发动机或室外动力设备的主振动轴。例如,显示为发动机1000的单缸竖直轴发动机具有与气缸轴1010平行的主振动轴。另举一例,当发动机1000被用于驱动具有由曲柄轴1008驱动的不平衡叶片的割草机时,主振动轴与曲柄轴的轴1012平行。在优选实施方式中,电池容纳装置的位置设置为使得连接的锂离子电池1020的电池单元轴1070尽量不与主振动轴平行,也就是说,取向为横向于主振动轴(垂直于主振动轴,相对于主振动轴成90度),从而使振动的可能负面效应最小化。例如,如图3所示,发动机1000的主振动轴与气缸轴1010平行,锂离子电池1020的电池单元轴1070横向于气缸轴1010,因此也横向于主振动轴。另举一例,如图17所示,水平轴发动机3000的主振动轴与气缸轴3010平行,锂离子电池1020的电池单元轴1070横向于气缸轴3010,因此也横向于主振动轴。使用笛卡尔坐标系统来描述这些轴,气缸轴1010可以被视为X轴,电池单元轴1070可以被视为y轴,曲柄轴1012可以被视为z轴。主振动轴平行于z轴,电池容纳装置1018的位置可以设置为使得电池单元轴1070与y轴平行(如图3所示),或电池单元轴1070与X轴平行,这两个取向都横向于主振动轴。与电池单元轴1070和主振动轴互相平行相比,除了电池单元轴1070相对于主振动轴横向之外的其他取向也可以减小一些负面效应。彼此“基本上横向”的两个轴以90± 10度的角度相对彼此定位。对于处于正常运行位置的发动机,当轴处于竖直线的± 10度的范围内时,该轴“基本上竖直”。对于处于正常运行位置的发动机,当轴处于水平线的土 10度的范围内时,该轴“基本上水平”。在某些实施方式中,电池单元轴1070定位为相对于主振动轴具有至少15度的角度。在某些实施方式中,电池单元轴1070定位为相对于主振动轴具有至少45度的角度。
[0105]参考图31至32,显示了根据一种示例性实施方式的电池充电器1200。电池充电器1200设置为对这里描述的锂离子电池(例如,锂离子电池1020)充电。电池充电器1200包括与上述电池容纳装置1018的容器1022类似的容器1201。锂离子电池1020以类似于上文针对电池容纳装置1018所述的方式在不使用工具的情况下可移除地连接至电池充电器1200。
[0106]电池充电器1200的容器1201包括四个公端子1202,1204,1206和1208,而不是像容器1022—样包括三个端子。两个端子(例如,端子1202和1206)设置为如上所述的电压输出端子,并对应于锂离子电池1020的母电压输出端子。另外两个端子(例如,端子1204和1206)设置为如上所述的数据端子。相对于容器1022而言附加的第四个端子(例如,端子1206被用于从锂离子电池1020向电池充电器1200传输状态和/或错误数据。
[0107]电池充电器1200包括电线1210,该电线设置为与电源(例如,与电网或发电机连接的插座)连接。电线1210上的插头的类型取决于电池充电器1200将在哪个市场上使用而不同(例如,美国使用和欧洲不同的插头结构,英国使用与欧洲其他国家不同的插头结构等)。电线1210与变压器电连接,该变压器将输入电力转换为适于通过电压输出端子1202和1206对锂离子电池1020充电的电力形式。
[0108]电池充电器1200还包括处理电子器件1212(控制器,处理电路等)。在优选实施方式中,处理电子器件1212包括处理器1214(微处理器)和存储设备1216。处理器1214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1216(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1216可以是,或者包括易失存储器或非易失存储器。存储设备1216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1216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1212实施一个或多个程序以对锂离子电池1020的充电进行控制,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,优化锂离子电池1020的寿命,以及向用户提供关于锂离子电池1020的信息。电池充电器1200包括温度传感器1217,该温度传感器设置为检测环境温度何时超出可接受的运行范围(即,低于冷阈值温度或高于热阈值温度)。
[0109]电池充电器1200还包括用于向用户提供信息的显示器1218。在所示实施方式中,显示器1218由五个光源1220组成。在优选实施方式中,每个光源1220是发光二极管(LED)。在其实施方式中,可以包括更多或更少的光源。在其他实施方式中,显示器1218是LCD或其他合适的显示屏。在某些实施方式中,在显示器1218之外,或者取代显示器1218使用音响装置(例如,扬声器)向用户提供信息。在优选实施方式中,当锂离子电池1020与电池充电器1200连接时,显示器1218始终是激活的。在优选实施方式中,当锂离子电池1020与电池充电器1200连接时,锂离子电池1020的显示器1080也始终是激活的。在优选实施方式中,第一光源1220点亮以提供红光,指示锂离子电池1020正常充电,第二光源1220点亮以提供绿光,指示锂离子电池1020已完全充电,第三光源1220点亮以提供红光,指示温度传感器1217检测到的温度超出可接受的运行范围,锂离子电池1020不再接受充电,第四光源1220以红光闪烁或闪光,第五光源以绿光闪烁或闪光,指示锂离子电池1020无法充电,应该替换。在某些实施方式中,显示器1218被省略。
[0110]在某些实施方式中,锂离子电池1020包括公端子,电池容纳装置1018的容器1022和电池充电器1200的容器1201包括母端子。在其他实施方式中,锂离子电池和容器使用其他合适类型的成对电连接将锂离子电池与容器电连接。
[0111]在优选实施方式中,发动机(例如,发动机1000),锂离子电池(例如,锂离子电池1020),以及电池充电器(例如,电池充电器1200)这一套为内燃式发动机和电池充电系统。例如,所述系统可以被出售给0ΕΜ,以在不同室外动力设备中使用。
[0112]对于使用磁电机或火花点火系统的发动机1000的实施方式而言,形式为点火火花或脉冲的附加能量可以被收集并储存在电容器或其他储能装置(例如,电池)中,用于对连接至电池容纳装置1018的锂离子电池1020进行涓流充电。尽管以基于火花的点火系统为例进行描述,但是也可以使用其他类型的点火系统。点火系统的多余能量还可能足以为锂离子电池1020或发动机1000的其他电气组件供电。在发动机1000启动之后,有相对充裕的多余能量可以被收集,从而对锂离子电池1020充电。例如,来自四冲程磁电机点火系统的两个正脉冲或火花的能量可以产生大约一安的电流。其他类型的点火系统也可以提供能够被收集以向电子调速系统供电的废能。在四冲程磁电机点火系统中,在气缸的排气冲程上有废弃火花。在这种系统中,两个正脉冲或火花以及废弃负脉冲或火花全部可以被收集。根据另一种示例性实施方式,与发动机1000或由发动机1000驱动的室外动力设备相关的控制电路(例如,锂离子电池1020中包括的控制电路,电池容纳装置1018中包括的控制电路,其他发动机或室外动力设备控制电路等)可以包括能够通过使用点火主脉冲对锂离子电池1020进行涓流充电的出口。按照惯例,通过读取点火主脉冲对发动机1000的运行状态/每分钟转数(rpm)进行监控,其中每个点火主脉冲具有一系列正脉冲和负脉冲。不需要/使用正主脉冲产生火花以对发动机点火,因此来自正主脉冲的能量/电流可以被用于其他用途(例如,监控rpm)。在这种情况下,存在来自正主脉冲的足够的能量既可以监控发动机的rpm,又可对锂离子电池1020涓流充电。因此,在发动机1000运行一定时间段(例如,12至15分钟)之后,正主脉冲提供足够的能量对在一次启动/曲柄启动周期内使用的能量进行补充,因此用户不再需要在发动机1000运行一定时间之后通过其他方式对锂离子电池1020进行冲电。
[0113]现在参考图33,显示了根据一种示例性实施方式的用于启动系统900的低电流使能电路902,该实施方式利用内部电池电路和外部低电流开关与启动系统900接合,并控制将启动马达906连接至电池904的高电流电路908。因此可以在不使用成本昂贵的高电流开关的情况下使启动马达906停止和启动,所述高电流开关串联设置在电池904和启动马达906之间,并设置为处理全马达电流(例如,100安以上)。启动系统还可以包括辅助激活装置,例如上面描述的把手(未显示)。
[0114]电池094包括一对主端子(例如,触点,插脚等),显示为第一端子910(例如,正极端子)和第二端子912(例如,负极端子,接地装置等)。电池904通过第一端子910和第二端子912与启动马达906连接,从而形成为启动马达906供电的高电流电路908。电池904还包括第三端子914(例如,使能端子,使能插脚,使能触点等),该第三端子相对于第一端子910和第二端子912的定位方式类似于图50所示的电池800的辅助端子832。第三端子914连接至电池外壳918内设置的电路916。内部电路916监控电池904的内部条件以检测故障条件(例如,过压,欠压,过流,超温等)。
[0115]根据一种示例性实施方式,内部电路916包括晶体管920(例如,M0SFET),该晶体管开启或禁用开关922,以选择性地向电池904的第一端子910供电。晶体管920连接至第三端子914。如果第三端子914连接至第二端子912(例如,接地),则开关922关闭,将第一端子910连接至电池904的内部电池单元,从而为第一端子910,启动马达906或与电池904连接的其他负载供电。如果第三端子914从第二端子912断开,则开关922打开,禁用电池904。
[0116]低电流使能电路902将第三端子914连接至第二端子912。低电流使能电路902是低电流电路,并可以包括串联设置在第三端子914和第二端子912之间的开关924,该开关允许用户选择性地开启或禁用电池904。根据一种示例性实施方式,开关924是一种低成本,低电流的开关,该开关通过用户界面开动,例如按钮(例如,启动按钮,把手等),或者在触发启动压力清洗机(例如,上面描述的压力清洗机2010)中自动开动(例如,通过压力开关或传感器,流量开关或传感器,或二者的组合等)。用户可以按下按钮以关闭开关924,使低电流使能电路902完整。内部开关922随后关闭,电流从电池904通过高电流电路908流向马达906。一旦启动马达906启动了发动机,用户可以释放按钮以打开开关924,断开第三端子914和第二端子912之间的低电流使能电路902。内部开关922打开,电池904禁用。低电流使能电路902可以被内部电路916覆盖,因此在检测到内部故障条件的情况下,用户可能无法用开关924开启电池904。在另一种实施方式中,开关924可以不是非瞬时开关(例如,闭锁开关),并且可以在用户释放按钮之后保持关闭。
[0117]现在参考图34,在另一种实施方式中,第三端子914的位置可以不靠近第一端子910和第二端子912,而是可以设置在电池904上的其它位置。例如,第三端子914可以相对于第一端子910和第二端子912设置在电池904的相反侧上。
[0118]现在参考图35,在另一种示例性实施方式中,低电流使能电路902可以被用于打开或关闭与启动马达906—起并行连接至电池904的任何连续工作电路负载。举例来说,所述连续负载可以是电灯930 (例如,控制台照明,头灯等),无线电932,加热器934等。
[0119]现在参考图36,在另一种示例性实施方式中,启动系统900可以包括外部电池控制模块940(例如,包括电气控制电路的模块)。模块940可以在发动机上或围绕发动机位于不同位置。例如,模块可以是不同组件(例如,图43所示的电子控制器520),模块可以是发动机控制器或控制电路的组件,模块可以安装在发动机上,或者模块可以安装到电池容纳装置(例如,电池容纳装置802)上。控制模块940包括沿着低电流使能电路902设置的开关942。开关942可以取代用户开动的开关924,或者在用户开动的开关924之外设置。根据一种示例性实施方式,开关942可以是低电流电子开关装置(例如,M0SFET,晶体管,霍尔效应传感器,簧片开关等)。开关942可以通过控制输入而自动控制。例如,控制模块940可以接收发动机RPM输入944,并在发动机RPM输入944指示发动机达到预定RPM阈值时打开开关942,从而断开低电流使能电路902,并禁用电池904以使启动马达906停止。
[0120]现在参考图37,显示了根据一种示例性实施方式的用于电池控制模块940的电气控制电路950。在某些实施方式中,电路950包括的基本上都是模拟部件。在某些实施方式中,电路950实现为由不使用微控制器或软件的模拟或
当前第3页1 2 3 4 5 6 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1