一种EFB起停电池及系统的制作方法

一种efb起停电池及系统
技术领域
1.本发明属于电池领域，具体涉及一种起停电池及系统。


背景技术：

2.2021年我国汽车标准全面进入国六时代，基本实现与欧美发达国家接轨，这要求汽车降低污染物排放量，为解决排放问题，国内外燃油汽车制造商越来越倾向于efb电池，设计起停功能的车型，从而满足国六标准要求。起停功能在汽车启动及重启发动机时，efb电池须进行大电流放电，在汽车正常行驶时汽车发电机给efb电池充电，在使用起停功能时，频繁的充放电过程造成电解液中各处的密度有差异，最终结果是下部的密度大于上部，形成电解液分层现象，导致板栅腐蚀加剧，蓄电池寿命缩短。
3.目前解决这种失效模式的方式一般是加热电解液、搅拌结构等方式改善电解液分层，但均为电解液分层现象严重时、被动的减缓酸分层现象。一般只能在汽车驶入颠簸路段时，才靠汽车的震动来引入搅拌动作的发生，但汽车在市区、郊区等路段行驶时，颠簸路况较少，则以上改善效果发生次数少、效果弱。


技术实现要素：

4.本发明的目的是克服现有技术的上述不足，而提供一种efb起停电池及系统，起停系统中的efb起停电池，有效的改善电解液分层现象，提升蓄电池使用寿命，该起停系统工作稳定、减少维护，减少汽车油耗。
5.本发明的技术方案是：包括汽车发动机ecu、plc控制器、采集模块、efb起停电池；所述采集模块包括用于采集efb起停电池充电电流i的电流采集器；所述efb起停电池包括蓄电池、支架，支架上面有支撑板，蓄电池经夹爪固定于支架的上的支撑板上，用于驱动支撑板摆动的伺服电机的电机轴与支撑板上的旋转轴传动连接；plc控制器有用于接收电流采集器的采集的efb起停电池充电电流i的输入端a、用于接收当汽车发动机ecu判断efb起停电池处于在大电流放电后充电状态时发出指令的输入端b、用于发出伺服电机工作指令至伺服电机的输出端c；工作时，plc控制器判断输入端b的值为1且输入端a的值小于阀值ia，plc控制器的输出端c发出伺服电机工作指令，伺服电机动作，蓄电池进行摇摆。
6.当汽车发动机ecu发出efb起停电池处于在大电流放电后充电状态指令、电流采集器采集到充电电流小于阀值ia时，plc控制器内置的摇摆程序执行，伺服电机的传感器接收到电信号指令驱动伺服电机动作，蓄电池进行摇摆。初始电池的充电电流一般在170a左右，随着电池充电的继续，电流呈减小趋势，当电流小于ia=10a时，表明电池基本完成充电，此时，电池上下部的电解液密度会出现浓度差，出现浓度差后再使用摇摆功能，进行上下部电解液混合，消除酸分层的影响，从而提升电池的使用寿命传感器的作用是将电信号转化为伺服电机上的角位移。
7.所述伺服电机的电机轴经传动机构与支撑板上的旋转轴传动连接，所述传动机构包括相互啮合的第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮，第三齿轮装于伺服电机的电机轴上，第二齿轮装于支架上，第一齿轮装于旋转轴上。
8.所述ia=1-100a。优先ia=1-50a。
9.所述夹爪包括相互配合的固定式定位板、活动式定位板；所述活动式定位板经螺钉固定在支撑板上。
10.所述蓄电池内部带有用于搅拌电解液的搅拌器。
11.所述蓄电池摇摆时，角度范围为+30
°
~-30
°
。
12.一种efb起停电池，所述包括蓄电池、支架，支架上面有支撑板，蓄电池经夹爪固定于支架的上的支撑板上，用于驱动支撑板摆动的伺服电机的电机轴与支撑板上的旋转轴传动连接；plc控制器有用于接收电流采集器的采集的efb起停电池充电电流i的输入端a、用于接收当汽车发动机ecu判断efb起停电池处于在大电流放电后充电状态时发出指令的输入端b、用于发出伺服电机工作指令的输出端c；工作时，plc控制器判断输入端b的值为1且输入端a的值小于阀值ia，plc控制器的输出端c发出伺服电机工作指令，伺服电机动作，蓄电池进行摇摆。
13.当汽车发动机ecu发出efb起停电池处于在大电流放电后充电状态指令、电流采集器采集到充电电流小于阀值ia时，plc控制器内置的摇摆程序执行，伺服电机的传感器接收到电信号指令驱动伺服电机动作，蓄电池进行摇摆。初始电池的充电电流一般在170a左右，随着电池充电的继续，电流呈减小趋势，当电流小于ia=10a时，表明电池基本完成充电，此时，电池上下部的电解液密度会出现浓度差，出现浓度差后再使用摇摆功能，进行上下部电解液混合，消除酸分层的影响，从而提升电池的使用寿命传感器的作用是将电信号转化为伺服电机上的角位移。
14.所述伺服电机的电机轴经传动机构与支撑板上的旋转轴传动连接，所述传动机构包括相互啮合的第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮，第三齿轮装于伺服电机的电机轴上，第二齿轮装于支架上，第一齿轮装于旋转轴上。
15.所述夹爪包括相互配合的固定式定位板、活动式定位板；所述活动式定位板经螺钉固定在支撑板上。所述蓄电池内部带有用于搅拌电解液的搅拌器。
16.所述ia=1-100a。优先ia=1-50a。所述传动机构、伺服电机位于支撑板下方的支架内侧，伺服电机经固定板装于支撑板下方的底座上，合理利用支架内侧的空间，避免支架外侧设置传动机构、伺服电机的空间，防止本发明在使用时需要更多的容置空间。
17.目前电池只能在颠簸路况下改善电解液分层现象，效率低下，甚至是没有效果。针对这些缺点，本发明在任何路况下，只要使用起停功能，即可进行摇摆运动，在蓄电池大电流放电后,主动进行搅拌电解液，改善电解液分层现象。本发明主动进行摇摆运动，蓄电池寿命可提高1倍以上。
18.本发明的目的在于克服现有技术上的不足而提供一种主动、有计划的搅拌方案，来有效的改善电解液分层现象，提升蓄电池使用寿命。带搅拌器结构的efb电池固定于摇摆底座上，摇摆底座上伺服电机与plc、蓄电池相连。在汽车启动及重启发动机时，蓄电池进行大电流放电，plc记录此时放电电流，随后监控通过蓄电池的电流，当电流小于10a时，输出
摇摆命令至伺服电机，伺服电机带动摇摆底座，使蓄电池进行摇摆，混合上下部的电解液，改善电解液分层现象。
19.使用本发明的efb起停电池，综合车况下可节油5%~10%，减少co2排放，更加环保；efb起停电池自放电低，车辆静置时间比sli电池更长；起动电流比sli更大，在-18℃以下工况中，仍可满足汽车大电流起动的要求。
附图说明
20.图1是本发明的结构示意图；图2是支架的结构示意图；图3是图2的侧视图；图4是蓄电池摇摆的状态图；图5是摇摆测试过程中的摇摆角度和时间的坐标图；图6是蓄电池的结构示意图；图7是搅拌器的结构示意图。
具体实施方式
21.如图1-4所示，本发明的一种带有摇摆底座的efb起停电池，包括支撑板1、固定式定位板2、活动式定位板3、螺钉4、旋转轴5、支架6、第一齿轮7、第二齿轮8、第三齿轮9、固定板10、伺服电机11、底座12、传感器13、plc控制器14。传动机构包括相互啮合的第一齿轮7、第二齿轮8、第三齿轮9。传动机构、伺服电机11位于支撑板1下方的支架6内侧，伺服电机11经固定板10装于支撑板1下方的底座12上。固定式定位板2、活动式定位板3组成用于夹紧蓄电池15的夹爪。其中蓄电池15放置在支撑板1上，蓄电池下固定结构紧靠固定式定位板2，把活动式定位板3紧压在蓄电池另一侧下固定结构，用螺钉4将活动式定位板固定在支撑板1上。蓄电池15大电流放电后，plc控制器14根据预设程序发出信号到传感器13，伺服电机11根据电信号带动第三齿轮9转动，伺服电机固定在固定板10上，固定板10与底座12固定连接。第三齿轮9、第二齿轮8、第一齿轮7三者传动，第二齿轮8设置在支架6上，第一齿轮7带动旋转轴5进行转动，从而带动蓄电池15进行转动。plc控制器14带有大电流放电后摇摆程序，在大电流放电后，蓄电池15充电将进行充电，充电电流小于10a时，执行摇摆程序，使蓄电池15进行摇摆。蓄电池15内部带有搅拌装置，如搅拌器等。蓄电池15摇摆时，角度范围为+30
°
~-30
°
。
22.根据伺服电机的大小设计底座空间。也可在设计时可将伺服电机与车辆发电机结合，省去伺服电机的空间。伺服电机11与汽车发动机ecu，plc控制器14连接，发电机在给plc供电时，可由plc分线出来给伺服电机11供电。伺服电机可认为是负载，选用12v-16v规格，驱动电流150a以内，与发电机并联，获得电力；信号线与汽车plc串联，按plc控制器14内的程序执行摇摆动作。
23.以四个方案对比，进一步说明本发明。
24.电池测试方法说明-客户标准（大众vw75073）：在摇摆装置上晃动电池的机械运动是沿着蓄电池（简称电池）的纵轴进行（纵轴是电池长度方向，即正负极端子连线）。电池每隔2.5分钟在两个方向上摇晃2次，倾斜角度为
15
°
，加速度为0.27g，摇摆运动的持续时间为12s，通过正弦形摆动产生加速度。如图5所示，横座杆1为翻转角度，单位为度，纵座标2为时间，单位为秒。
25.汽车行驶过程中不可避免的会经过高低不平的路面，造成整车的晃动，使得电池也发生晃动，搅拌器利用晃动的过程，将电池极板上部的电解液通过搅拌器输送至电池极板下部，达到混合电解液、改善酸分层现象的目的，使上部密度较小的电解液（1.280g/cm3）与下部密度较大的电解液（1.310g/cm3）混合均匀至（1.295g/cm3）左右，提升电池寿命。
26.四个方案的效果对比：方案四＞方案三＞方案二＞方案一。搅拌器及摇摆装置均对酸分层现象有改善效果，上下部电解液密度差由0.030g/cm3降低至0.01g/cm3，改善效果明显。具体如表一：图6、7中，蓄电池15包括电池槽8’、大盖11’、极群组、隔板10’。电池槽8’内装搅拌器1’。搅拌器1’包括位于上部的容纳槽101、位于下部的尾部，容纳槽两侧有两定位板102，定位板102可防止搅拌器1’窜动，尾部有导流槽103。