低压启动电源的制作方法
【专利摘要】本实用新型提出了一种低压启动电源，包括：电池组，所述电池组包括多个锂离子电池；多个均衡模块，其中，所述均衡模块与所述锂离子电池一一对应，每个所述均衡模块的一端与一个所述锂离子电池的正极相连，另一端与所述锂离子电池的负极相连；电池管理单元，所述电池管理单元与所述多个均衡模块和充放电控制MOS管相连；控制单元，所述控制单元与所述电池管理单元相连；CAN接口，所述CAN接口分别与所述控制单元和车辆的整车控制器相连。本实用新型采用锂离子电池替代原有铅酸电池，减轻车辆重量，提高瞬间放电性能，提高引擎燃烧效率，自放电低，可以避免车辆长期存放而无法启动。
【专利说明】低压启动电源【技术领域】
[0001 ] 本实用新型涉及车辆和供电【技术领域】，特别涉及一种低压启动电源。
【背景技术】
[0002]铅酸电池在传统汽车和电动汽车上应用比较广泛，但铅酸电池在应用中存在以下缺陷:
[0003](I)铅酸电池重量大，适应温度性差，自放电高，铅污染等弊端逐渐显现出来。
[0004](2)纯电动汽车的启动方式与传统车发动机的启动方式截然不同，纯电动汽车启动功率小，铅酸电池的高倍率放电的特点在纯电动汽车上已经不具备优势。
实用新型内容
[0005]本实用新型的目的旨在至少解决所述技术缺陷之一。
[0006]为此，本实用新型的目的在于提出一种低压启动电源，包括:电池组，所述电池组包括多个锂离子电池；多个均衡模块，其中，所述均衡模块与所述锂离子电池一一对应，每个所述均衡模块的一端与一个所述锂离子电池的正极相连，另一端与所述锂离子电池的负极相连；电池管理单元，所述电池管理单元与所述多个均衡模块和充放电控制MOS管相连；控制单元，所述控制单 元与所述电池管理单元相连；CAN接口，所述CAN接口分别与所述控制单元和车辆的整车控制器相连。
[0007]根据本实用新型实施例的低压启动电源，采用锂离子电池替代原有铅酸电池，减轻车辆重量，提高瞬间放电性能，提高引擎燃烧效率，自放电低，可以避免车辆长期存放而无法启动。并且，温度可适用范围-20°C~60°C，具有充放电电压保护，过载、超温保护功能。采用本实用新型的低压启动电源的车辆，点火明显比铅酸电池顺利，尤其表现在低温状态。并且，采用锂离子电池过充过放过流状态可实现保护功能，自放电低，寿命长，无重金属污染。
[0008]在本实用新型的一个实施例中，所述多个锂离子电池的标称输出电压为12V或24V。
[0009]在本实用新型的又一个实施例中，所述锂离子电池和所述均衡模块的数量为4个或8个。
[0010]在本实用新型的再一个实施例中，每个所述锂离子电池的标称输出电压为3.2V。
[0011]在本实用新型的一个实施例中，所述控制单元为微控制器MCU。
[0012]在本实用新型的一个实施例中，所述控制单元包括:分流采样传感器；温度传感器；AD转换芯片，所述分流采样传感器和所述温度传感器与所述AD转换芯片相连。
[0013]在本实用新型的一个实施例中，锂离子电池与车辆和电动汽车的低压电缆相连以将所述锂离子电池应用于所述车辆和电动汽车的启动电源。
[0014]本实用新型附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。【专利附图】
【附图说明】
[0015]本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中:
[0016]图1为根据本实用新型实施例的低压启动电源的示意图。
【具体实施方式】
[0017]下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
[0018]在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
[0019]下面参考图1对本实用新型实施例的低压启动电源进行描述。
[0020]如图1所示，本实用新型提供的低压启动电源包括:电池组、多个均衡模块200、电池管理单元300、控制单元400和CAN接口 500。
[0021]具体地，电池组包括多个锂离子电池100。多个锂离子电池100和多个均衡模块200 —一对应。其中，每个均衡模块200的一端与一个锂离子电池100的正极(+ )相连，另一端与锂离子电池100的负 极(_)相连。
[0022]需要说明的是，锂离子电池100可以与传统车辆和电动汽车的低压电缆相连以将锂离子电池100应用于上述传统车辆和电动汽车的启动电源。其中，传统车辆是相对于电动汽车而言，传统车辆包括柴油车和汽油车等。在本实用新型的一个实施例中，相邻的锂离子电池100串联连接。作为汽车启动电源，多个锂离子电池100的标称输出电压为12V或24V。
[0023]优选地，锂离子电池100采用磷酸铁锂电池，磷酸铁锂电池寿命要求大于1500次，电池容量能保持80%以上。
[0024]优选地，锂离子电池100的数量为4个或8个，每个锂离子电池的标称输出电压为
3.2V。相应的，均衡模块200的数量也为4个或8个。
[0025]在本实用新型的实施例中，电池组需要满足以下技术要求:
[0026]电芯种类:LiFeP04 ;标称电压:12V或24V ;标称容量:45Ah或90Ah ;内阻≤8m Ω ；
[0027]循环寿命:D0D80%≤1500 ;充电上限电压:14.6V或29.2V ;放电截止电压≤8V或16V ；
[0028]标准充电电流:0.5C ;标准放电电流:15A ;最大充电电流:60A ；
[0029]最大持续放电电流:60A ;脉冲最大放电电流:60A ;充电温度(V ):0~45 ;
[0030]放电温度(V ):-20~60 ;存储温度(V ):-20~35 ;过充电保护电压(V):14.6V(或 29.2V) ±0.5 ；[0031]过放电保护电压(V):8.0V (或16V) ±0.1 ;电池组重量:5.5±0.2kg ；
[0032]电池管理单元BMU产品尺寸:不大于162*133*38mm。
[0033]此外，电池组安全性能要求如下:在重物冲击、穿刺、挤压、振动、碰撞、坠落、低压、热冲击、高温存储、恒定湿热、加热、温度循环、水浸、过充电、过放电、短路等条件或状态下，电池应不爆炸、不燃烧。
[0034]综上，锂离子电源符合上述技术要求和安全性能要求，并且具有以下优点:
[0035]锂离子电源作为车载低压电源代替铅酸电源具有无铅，轻量化，高寿命等特点。随着锂离子电池市场售价的不断降低，与铅酸电源价格间的差距逐步缩小，其中磷酸铁锂电池在锂离子电池中具有较好的性价比。
[0036]磷酸铁锂电池的优点:标称电压:3.2V ;终止充电电压:3.6V、终止放电压:2.0V ；容量大，高效率输出:标准放电为2?5C、连续高电流放电可达10C，瞬间脉冲放电(IOS)可达20C ;工作温度范围宽广:-20°C?+ 750C ;即使电池内部或外部受到伤害，电池不燃烧、不爆炸、安全性最好；极好的循环寿命，经500次循环，其放电容量仍大于95% ;实验室制备的磷酸铁锂单体电池在进行IC的循环测试时，循环寿命高达2000次；可快速充电，自放电少，无记忆效应:可大电流2C快速充放电；对环境无污染。
[0037]电池管理单元300与多个均衡模块200和充放电控制MOS(Metal-Oxide-Semiconductor,金属-氧化物-半导体)管600相连。控制单元400与电池管理单元300相连。CAN接口 500分别与控制单元300和车辆的整车控制器相连。
[0038]电池管理单元300具有如下功能:能够测量单体电池电压、温度及电流参数，并具有过充电、过放电、短路、反接、过载、温度保护和均衡充电功能。
[0039]在本实用新型的一个实施例中，电池管理单元300采用丽3473专用电池管理芯片。
[0040]在本实用新型的一个实施例中，控制单元400为微控制器MCU (Micro ControlUnit,微控制单元)。
[0041]在本实用新型的又一个实施例中，控制单元400包括分流采样传感器、温度传感器和AD转换芯片。
[0042]优选地，微控制器MCU400采用飞思卡尔MC9S08DZ60进行电池的数据处理和计算，完成过充电、过放电、短路、反接、过载、温度等状态的监测。通过一个CAN( Contro Iler AreaNetwork,控制器局域网络)接口与整车控制系统通信。
[0043]其中，数据包括:充放电状态、电池温度、电池组电压、单体电池电压、计算剩余电
量等信息。
[0044]微控制器MCU400的MC9S08DZ60基本信息如下:8位HCS08中央处理器；40_MHzHCS08CPUC20MHz总线);HC08指令集，带附加BGND指令；支持最多32个中断/复位源；60KBFlash存储器；最大2K的EEPROM在线可编程内存；最大4KB的RAM ;支持两种超低功耗停止模式；外围设备:ADC、ACMPx、MSCAN、SCIx、SP1、IIC、TPMx、RTC ;53 个通用输入 / 输出(I/0)管脚和I个专用输入管脚；24个中断管脚，每个管脚带触发极性选择。
[0045]具体地，电池管理单元300采用丽3473专用电池管理芯片来完成4组或8组锂离子电池100的平衡和保护。MM3473接受控制单元MCU400的控制。MCU400可以监视单个电池电压、组电压和温度。这些信息可被MCU400用来确定非安全或者错误运行环境，例如过压、欠压、过热和电流过载以及电池不平衡，充电状态和健康状态。
[0046]电池输入电压经电平位移，复用和计数后输出到MCU400的AD转换芯片ADC进行测量。本实用新型提供一个专用引脚提供的低漂移校准基准电压使精准测量开启。经过外部分流采样传感器的电压被放大并且输出到主机ADC用于充放电电流的测量。为了使控制单元能进行温度测量，电池管理单元300提供一个外置温度传感器，其温度信号经过放大后送至控制MCU的ADC。充放控制MOS管600直接由电池管理单元300控制，避免数据运算造成控制滞后现象，控制单元可根据温度均衡等情况控制电池管理单元来控制电池状态。
[0047]下面对本实用新型的低压启动电源的工作流程进行描述。
[0048]电池管理单元(BMU)300动态实时获取电池组100中的电池单体温度、电压和电流等相关信息，通过控制单元400集中处理,动态实时计算电池组的SOC (State of Charge,荷电状态)、故障等状态信息，以对电池组100的充放电进行可控的保护性管理，保证电池的安全可靠使用。低压启动电压的状态可通过CAN接口 500发送到整车控制系统中，方便进行整体控制和状态分析。
[0049]在本实用新型的一个实施例中，可以采用钳型数字电流表对本实用新型的低压启动电源进行测试。当满足以下几点时，判断低压启动电源满足要求:
[0050]( I)汽车点火顺利，点火重复5次无等待时间，车灯明亮，噪音低。
[0051](2)测量启动电流瞬间:90A，启动后维持电流:15A，最大充电电流为60A。
[0052](3)测试运行结果一切正常。
[0053]需要说明的是，塑料部件通过开模注塑完成，电路部分工厂内部焊接，整体组装由工厂内部加工中心完成，进行充放电测试合格后投入使用，从而使得锂离子电池可以直接替换原有铅酸电池。
[0054]表I示出了电动物流车车载低压电源组装材料清单。
【权利要求】
1.一种低压启动电源,其特征在于,包括: 电池组，所述电池组包括多个锂离子电池； 多个均衡模块，其中，所述均衡模块与所述锂离子电池一一对应，每个所述均衡模块的一端与一个所述锂离子电池的正极相连，另一端与所述锂离子电池的负极相连； 电池管理单元，所述电池管理单元与所述多个均衡模块和充放电控制MOS管相连； 控制单元，所述控制单元与所述电池管理单元相连； CAN接口，所述CAN接口分别与所述控制单元和车辆的整车控制器相连。
2.如权利要求1所述的低压启动电源，所述多个锂离子电池的标称输出电压为12V或24V。
3.如权利要求1所述的低压启动电源，其特征在于，所述锂离子电池和所述均衡模块的数量为4个或8个。
4.如权利要求3所述的低压启动电源，其特征在于，每个所述锂离子电池的标称输出电压为3.2V。
5.如权利要求1所述的低压启动电源，其特征在于，所述控制单元为微控制器MCU。
6.如权利要求1或5所述的低压启动电源，其特征在于，所述控制单元包括: 分流采样传感器； 温度传感器； AD转换芯片，所述分流采样传感器和所述温度传感器与所述AD转换芯片相连。
7.如权利要求1所述的低压启动电源，其特征在于，所述锂离子电池与车辆和电动汽车的低压电缆相连以将所述锂离子电池应用于所述车辆和电动汽车的启动电源。
【文档编号】H02J7/00GK203617753SQ201320796868
【公开日】2014年5月28日 申请日期:2013年12月5日 优先权日:2013年12月5日
【发明者】冯士欣, 张志勇, 邓立波 申请人:北京中瑞蓝科电动汽车技术有限公司