具有12V和24V双输出的锂离子车辆应急启动电源的制作方法

具有12v和24v双输出的锂离子车辆应急启动电源
技术领域
1.本实用新型属于应急启动电源技术领域，具体涉及一种具有12v和24v双输出的锂离子车辆应急启动电源。


背景技术：

2.随着汽车工业和经济社会的发展，在人们的日常生活中，汽车的使用越来越普遍，在汽车的使用过程中人们的各种习惯可能导致汽车电池亏电，进而汽车导致无法启动，汽车电瓶一般采用铅酸电池，随着外界环境温度降低，电池活性迅速下降，电池电量也随之下降，尤其在比较寒冷的北方，汽车经过寒冷的夜晚以后，可能在早晨起来之后无法启动汽车。应急启动电源很好的解决了这个问题，因此在市场上得到快速推广，现有的汽车应急启动电源在使用时主要存在以下问题：第一、现有的汽车应急启动电源大多采用单输出电压设计，只能输出12v电压或24v电压，导致汽车应急启动电源的适用范围窄，使用频率低；第二、现有的汽车应急启动电源多采用锂电池制成，能量小，连续启动次数少且输出功率有限，在严寒地区经常存在无法启动的情况，影响出行，且锂电池工作温度具有一定的局限性，尤其低温充电会导致电芯内部负极片析锂，该化学反应不可逆转，锂电池会被永久破坏，影响汽车应急启动电源的使用寿命，且安全性差；第三、由于锂电池一般在60％-70％的容量长期存放为宜，在寒冷的天气下，市面上现有的可以切换输出电压的汽车应急启动电源的12v档位能正常使用，而24v档位由于电量不足无法正常使用，临时对应急启动电源充电，充电电流小，效率慢，无法做到应急使用，若采用大电流对应急启动电源充电时，应急启动电源发热严重，影响应急启动电源的使用寿命，可靠性差。


技术实现要素：

3.本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种具有12v和24v双输出的锂离子车辆应急启动电源，其结构简单、设计合理，通过设置第一超级电容器模组和第二超级电容器模组提升混联电池的瞬间充放电效能，实现锂离子车辆应急启动电源的应急使用，可靠性好；通过设置继电器开关组使该锂离子车辆应急启动电源能够输出12v电压或24v电压，可满足几乎所有汽车的应急启动，有效提高该锂离子车辆应急启动电源的适用范围和使用效率；通过设置电池加热模块对混联电池进行加热，便于该锂离子车辆应急启动电源在寒冷天气下仍旧能够正常充放电，使用寿命长，且使用效果好，便于推广使用。
4.为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：具有12v和24v双输出的锂离子车辆应急启动电源，包括壳体和设置在壳体内的电池系统，以及均设置在壳体上的正极接线端子、负极接线端子、充电接口和电气开关，其特征在于：所述电池系统包括混联电池和与所述混联电池连接的放电回路，以及电池管理模块和电池加热模块；
5.所述壳体上还设置有用于切换所述混联电池输出电压的切换开关；
6.所述混联电池包括第一电池模组和第二电池模组；
7.所述放电回路包括与第一电池模组并联的第一超级电容器模组、与第二电池模组并联的第二超级电容器模组，以及继电器开关组和霍尔传感器；
8.所述继电器开关组包括第一继电器、第二继电器、第三继电器和第四继电器，所述第一继电器的主触点、第二继电器的主触点、第三继电器的主触点和第四继电器的主触点依次串联，所述第一继电器的辅助触点、第二继电器的辅助触点、第三继电器的辅助触点和第四继电器的辅助触点均与切换开关配合；
9.所述第一超级电容器模组和第一电池模组的正极连接端与第一继电器的一个主触点连接，所述第一超级电容器模组和第一电池模组的负极连接端与第三继电器的主触点和第四继电器的主触点的连接端连接，所述第二超级电容器模组和第二电池模组的正极连接端与第二继电器和第三继电器的连接端连接，所述第二超级电容器模组和第二电池模组的负极连接端与第四继电器的一个主触点连接，所述第一继电器的主触点和第二继电器的主触点的连接端穿过霍尔传感器与正极接线端子连接，所述第四继电器的一个主触点与负极接线端子连接。
10.上述的具有12v和24v双输出的锂离子车辆应急启动电源，其特征在于：所述第一电池模组和第二电池模组的结构相同，所述第一电池模组和第二电池模组均包括电池壳体，以及六个均设置在电池壳体内的电芯；
11.所述第一电池模组的六个电芯分别为第一电芯cell1、第二电芯cell2、第三电芯cell3、第四电芯cell4、第五电芯cell5和第六电芯cell6，所述第一电芯cell1与第二电芯cell2并联形成第一电芯组，所述第三电芯cell3与第四电芯cell4并联形成第二电芯组，所述第五电芯cell5与第六电芯cell6并联形成第三电芯组，所述第一电芯组的正极接线端为第一电池模组的正极接线端，所述第一电芯组的负极接线端与第二电芯组的正极接线端连接，所述第二电芯组的负极接线端与第三电芯组的正极接线端连接，所述第三电芯组的负极接线端为第一电池模组的负极接线端；
12.所述第二电池模组的六个电芯分别为第七电芯cell7、第八电芯cell8、第九电芯cell9、第十电芯cell10、第十一电芯cell11和第十二电芯cell12，所述第七电芯cell7与第八电芯cell8并联形成第四电芯组，所述第九电芯cell9与第十电芯cell10并联形成第五电芯组，所述第十一电芯cell11与第十二电芯cell12并联形成第六电芯组，所述第四电芯组的正极接线端为第二电池模组的正极接线端，所述第四电芯组的负极接线端与第五电芯组的正极接线端连接，所述第五电芯组的负极接线端与第六电芯组的正极接线端连接，所述第六电芯组的负极接线端为第二电池模组的负极接线端。
13.上述的具有12v和24v双输出的锂离子车辆应急启动电源，其特征在于：所述第一超级电容器模组和第二超级电容器模组的结构相同，所述第一超级电容器模组和第二超级电容器模组均包括五个依次串联的超级电容；
14.所述第一超级电容器模组的五个超级电容分别为第一超级电容c1、第二超级电容c2、第三超级电容c3、第四超级电容c4和第五超级电容c5，所述第一超级电容c1的一端与第一电芯组的正极接线端连接，所述第五超级电容c5的一端与第三电芯组的负极接线端连接；
15.所述第二超级电容器模组的五个超级电容分别为第六超级电容c6、第七超级电容c7、第八超级电容c8、第九超级电容c9和第十超级电容c10，所述第六超级电容c6的一端与
第四电芯组的正极接线端连接，所述第十超级电容c10的一端与第六电芯组的负极接线端连接。
16.上述的具有12v和24v双输出的锂离子车辆应急启动电源，其特征在于：所述第一超级电容c1和第一电芯组的连接端与第一继电器k1的一个主触点连接，所述第五超级电容c5和第三电芯组的连接端与第三继电器k3的主触点和第四继电器k4的主触点的连接端连接；
17.所述第六超级电容c6和第四电芯组的连接端与第二继电器k2的主触点和第三继电器k3的主触点的连接端连接，所述第十超级电容c10和第六电芯组的连接端与第四继电器k4的一个主触点连接；
18.所述第一继电器k1的主触点和第二继电器k2的主触点的连接端穿过霍尔传感器h与正极接线端子连接，所述第四继电器k4的一个主触点与负极接线端子连接，所述霍尔传感器h的第1引脚与+5v电源输出端连接，所述霍尔传感器h的第2引脚与-5v电源输出端连接，所述霍尔传感器h的第3引脚与所述电池管理模块连接，所述霍尔传感器h的第4引脚接地。
19.上述的具有12v和24v双输出的锂离子车辆应急启动电源，其特征在于：所述电池管理模块包括控制器，所述电池加热模块包括用于检测电芯温度的温度传感器，以及设置在相邻两个电芯之间且用于对电芯进行加热的电热片，所述温度传感器的输出端与控制器的输入端连接，所述电热片由控制器进行控制。
20.上述的具有12v和24v双输出的锂离子车辆应急启动电源，其特征在于：所述切换开关为双刀双掷三输出开关，所述切换开关具有12v输出、24v输出和开路三个输出状态。
21.本实用新型与现有技术相比具有以下优点：
22.1、本实用新型设置有混联电池，混联电池包括两个电池模组，两个电池模组分别为第一电池模组和第二电池模组，每个电池模组均包括六个电芯，六个电芯两两并联之后再串联为一体形成一个电池模组，在增大电池模组输出电压的同时提高了电池模组的容量，使用效果好。
23.2、本实用新型设置有第一超级电容器模组和第二超级电容器模组，并将第一超级电容器模组与第一电池模组并联，第二超级电容器模组与第二电池模组并联使用，有效提升了该锂离子车辆应急启动电源的瞬间充放电效能，实现锂离子车辆应急启动电源的应急使用，且不会影响锂离子车辆应急启动电源的使用寿命，可靠性好，便于推广使用。
24.3、本实用新型通过设置继电器开关组实现第一电池模组和第二电池模组的串联或并联，使该锂离子车辆应急启动电源能够输出12v电压或24v电压，可满足几乎所有汽车的应急启动，有效提高该锂离子车辆应急启动电源的适用范围和使用效率。
25.4、本实用新型设置有电池加热模块，电池加热模块包括温度传感器和电热片，温度传感器实时检测混联电池内部的温度，并在温度传感器检测到的温度测量值低于温度设定值时，通过控制器控制电热片对混联电池进行加热，便于保证在寒冷天气下该锂离子车辆应急启动电源仍旧能够正常充放电，且不会影响该锂离子车辆应急启动电源的使用寿命，使用效果好。
26.综上所述，本实用新型结构简单、设计合理，通过设置第一超级电容器模组和第二超级电容器模组提升混联电池的瞬间充放电效能，实现锂离子车辆应急启动电源的应急使
用，且不会影响锂离子车辆应急启动电源的使用寿命，可靠性好；通过设置继电器开关组使该锂离子车辆应急启动电源能够输出12v电压或24v电压，可满足几乎所有汽车的应急启动，有效提高该锂离子车辆应急启动电源的适用范围和使用效率；通过设置电池加热模块对混联电池进行加热，便于该锂离子车辆应急启动电源在寒冷天气下仍旧能够正常充放电，使用效果好，便于推广使用。
27.下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
28.图1为本实用新型的结构示意图。
29.图2为本实用新型混联电池和内部支撑架的连接结构示意图。
30.图3为本实用新型混联电池和放电回路的电路原理图。
31.图4为本实用新型第一电池模组和电池加热模块的爆炸图。
32.图5为本实用新型电池管理模块和电池加热模块的电路原理框图。
33.附图标记说明:
34.1—壳体；
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2—正极接线端子；
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3—负极接线端子；
35.4—充电接口；
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5—电气开关；
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6—切换开关；
36.7—通讯接口；
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8—第一电池模组；
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9—第二电池模组；
37.10—第一超级电容器模组；
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11—第二超级电容器模组；
38.12—霍尔传感器；
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13—第一继电器；
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14—第二继电器；
39.15—第三继电器；
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16—第四继电器；
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17—电池壳体；
40.18—电芯；
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19—超级电容；
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20—控制器；
41.21—温度传感器；
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22—电热片；
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23—内部支撑架。
具体实施方式
42.如图1至图5所示，本实用新型包括壳体1和设置在壳体1内的电池系统，以及均设置在壳体1上的正极接线端子2、负极接线端子3、充电接口4和电气开关5，所述电池系统包括混联电池和与所述混联电池连接的放电回路，以及电池管理模块和电池加热模块；
43.所述壳体1上还设置有用于切换所述混联电池输出电压的切换开关6；
44.所述混联电池包括第一电池模组8和第二电池模组9；
45.所述放电回路包括与第一电池模组8并联的第一超级电容器模组10、与第二电池模组9并联的第二超级电容器模组11，以及继电器开关组和霍尔传感器12；
46.所述继电器开关组包括第一继电器13、第二继电器14、第三继电器15和第四继电器16，所述第一继电器13的主触点、第二继电器14的主触点、第三继电器15的主触点和第四继电器16的主触点依次串联，所述第一继电器13的辅助触点、第二继电器14的辅助触点、第三继电器15的辅助触点和第四继电器16的辅助触点均与切换开关6配合；
47.所述第一超级电容器模组10和第一电池模组8的正极连接端与第一继电器13的一个主触点连接，所述第一超级电容器模组10和第一电池模组8的负极连接端与第三继电器15的主触点和第四继电器16的主触点的连接端连接，所述第二超级电容器模组11和第二电池模组9的正极连接端与第二继电器14和第三继电器15的连接端连接，所述第二超级电容
器模组11和第二电池模组9的负极连接端与第四继电器16的一个主触点连接，所述第一继电器13的主触点和第二继电器14的主触点的连接端穿过霍尔传感器12与正极接线端子2连接，所述第四继电器16的一个主触点与负极接线端子3连接。
48.本实施例中，需要说明的是，第一电池模组8和第二电池模组9的标称电压均为11.1v，能量为333wh；
49.第一超级电容器模组10和第二超级电容器模组11均包括五个依次串联的超级电容19，每个超级电容19的规格均为2.7v、1500f，五个超级电容19串联后形成超级电容器模组，第一超级电容器模组10和第二超级电容器模组11的电压均为13.5v，容量均为300f，可以提供27337j的能量，第一超级电容器模组10和第二超级电容器模组11具有充电速度快，功率密度高，能量转换效率高，低温特性好等优点，第一超级电容器模组10与第一电池模组8并联，第二超级电容器模组11与第二电池模组9并联使用，有效提升了该锂离子车辆应急启动电源的瞬间充放电效能，且使用寿命长；
50.继电器开关组包括第一继电器13、第二继电器14、第三继电器15和第四继电器16，第一继电器13的主触点、第二继电器14的主触点、第三继电器15的主触点和第四继电器16的主触点接入所述放电回路，第一继电器13的辅助触点、第二继电器14的辅助触点、第三继电器15的辅助触点、第四继电器16的辅助触点由电气开关5和切换开关6共同控制，当第一继电器13的主触点、第二继电器14的主触点和第四继电器16的主触点均闭合时，第一电池模组8和第二电池模组9并联，使该锂离子车辆应急启动电源输出12v电压；当第一继电器13的主触点和第三继电器15的主触点均闭合时，第一电池模组8和第二电池模组9串联，使该锂离子车辆应急启动电源输出24v电压；
51.电池加热模块包括温度传感器21和电热片22，通过设置温度传感器21实时检测混联电池内部的温度，并在温度传感器21检测到的温度测量值低于温度设定值时，通过控制器20控制电热片22对混联电池进行加热，便于保证在寒冷天气下该锂离子车辆应急启动电源仍旧能够正常充放电，且不会影响该锂离子车辆应急启动电源的使用寿命，使用效果好。
52.本实施例中，通过设置霍尔传感器12检测所述放电回路输出的电压，并将霍尔传感器12检测到的输出电压传输给电池管理模块。
53.本实施例中，实际使用时，壳体1采用铝材质制成，使壳体1部件更轻型，便于携带和搬运，同时，能够承受各种外加载荷；壳体1内设置内部支撑架23，第一电池模组8和第二电池模组9均安装在内部支撑架23的中部，第一超级电容器模组10和第二超级电容器模组11均安装在内部支撑架23的底部，所述继电器开关组安装在内部支撑架23的顶部，通过内部支撑架23将第一电池模组8、第二电池模组9、第一超级电容器模组10、第二超级电容器模组11和继电器开关组固定安装在壳体1内。
54.本实施例中，实际使用时，壳体1上还设置有通讯接口7，通讯接口7与控制器20连接，通过设置通讯接口7可以将霍尔传感器12检测答到的电压值和温度传感器21检测到的温度测量值传输给计算机。
55.如图2、图3和图4所示，本实施例中，所述第一电池模组8和第二电池模组9的结构相同，所述第一电池模组8和第二电池模组9均包括电池壳体17，以及六个均设置在电池壳体17内的电芯18；
56.所述第一电池模组8的六个电芯18分别为第一电芯cell1、第二电芯cell2、第三电
芯cell3、第四电芯cell4、第五电芯cell5和第六电芯cell6，所述第一电芯cell1与第二电芯cell2并联形成第一电芯组，所述第三电芯cell3与第四电芯cell4并联形成第二电芯组，所述第五电芯cell5与第六电芯cell6并联形成第三电芯组，所述第一电芯组的正极接线端为第一电池模组8的正极接线端，所述第一电芯组的负极接线端与第二电芯组的正极接线端连接，所述第二电芯组的负极接线端与第三电芯组的正极接线端连接，所述第三电芯组的负极接线端为第一电池模组8的负极接线端；
57.所述第二电池模组9的六个电芯18分别为第七电芯cell7、第八电芯cell8、第九电芯cell9、第十电芯cell10、第十一电芯cell11和第十二电芯cell12，所述第七电芯cell7与第八电芯cell8并联形成第四电芯组，所述第九电芯cell9与第十电芯cell10并联形成第五电芯组，所述第十一电芯cell11与第十二电芯cell12并联形成第六电芯组，所述第四电芯组的正极接线端为第二电池模组9的正极接线端，所述第四电芯组的负极接线端与第五电芯组的正极接线端连接，所述第五电芯组的负极接线端与第六电芯组的正极接线端连接，所述第六电芯组的负极接线端为第二电池模组9的负极接线端。
58.本实施例中，所述第一电芯cell1与第二电芯cell2并联形成第一电芯组，所述第三电芯cell3与第四电芯cell4并联形成第二电芯组，所述第五电芯cell5与第六电芯cell6并联形成第三电芯组，第一电芯组、第二电芯组和第三电芯组依次串联形成第一电池模组8，增大了第一电池模组8的输出电压，同时，提高了第一电池模组8的容量；
59.所述第七电芯cell7与第八电芯cell8并联形成第四电芯组，所述第九电芯cell9与第十电芯cell10并联形成第五电芯组，所述第十一电芯cell11与第十二电芯cell12并联形成第六电芯组，第四电芯组、第五电芯组和第六电芯组依次串联形成第二电池模组9，增大了第二电池模组9的输出电压，同时，提高了第二电池模组9的容量。
60.本实施例中，实际使用时，电芯18为锂离子电芯，锂离子电芯能量密度高，续航能力优良，可满足多次应急启动需求，使用效果好。
61.如图2和图3所示，本实施例中，所述第一超级电容器模组10和第二超级电容器模组11的结构相同，所述第一超级电容器模组10和第二超级电容器模组11均包括五个依次串联的超级电容19；
62.所述第一超级电容器模组10的五个超级电容19分别为第一超级电容c1、第二超级电容c2、第三超级电容c3、第四超级电容c4和第五超级电容c5，所述第一超级电容c1的一端与第一电芯组的正极接线端连接，所述第五超级电容c5的一端与第三电芯组的负极接线端连接；
63.所述第二超级电容器模组11的五个超级电容19分别为第六超级电容c6、第七超级电容c7、第八超级电容c8、第九超级电容c9和第十超级电容c10，所述第六超级电容c6的一端与第四电芯组的正极接线端连接，所述第十超级电容c10的一端与第六电芯组的负极接线端连接。
64.如图1、图2和图3所示，本实施例中，所述第一超级电容c1和第一电芯组的连接端与第一继电器k1的一个主触点连接，所述第五超级电容c5和第三电芯组的连接端与第三继电器k3的主触点和第四继电器k4的主触点的连接端连接；
65.所述第六超级电容c6和第四电芯组的连接端与第二继电器k2的主触点和第三继电器k3的主触点的连接端连接，所述第十超级电容c10和第六电芯组的连接端与第四继电
器k4的一个主触点连接；
66.所述第一继电器k1的主触点和第二继电器k2的主触点的连接端穿过霍尔传感器h与正极接线端子2连接，所述第四继电器k4的一个主触点与负极接线端子3连接，所述霍尔传感器h的第1引脚与+5v电源输出端连接，所述霍尔传感器h的第2引脚与-5v电源输出端连接，所述霍尔传感器h的第3引脚与所述电池管理模块连接，所述霍尔传感器h的第4引脚接地。
67.本实施例中，需要说明的是，第一继电器k1为第一继电器13，第二继电器k2为第二继电器14，第三继电器k3为第三继电器15，第四继电器k4为第四继电器16，霍尔传感器h为霍尔传感器12。
68.如图4和图5所示，本实施例中，所述电池管理模块包括控制器20，所述电池加热模块包括用于检测电芯18温度的温度传感器21，以及设置在相邻两个电芯18之间且用于对电芯18进行加热的电热片22，所述温度传感器21的输出端与控制器20的输入端连接，所述电热片22由控制器20进行控制。
69.本实施例中，第一电池模组8和第二电池模组9内温度传感器21的数量均优选为三个，三个温度传感器21在六个电芯18上呈间隔布设。
70.本实施例中，第一电池模组8和第二电池模组9内电热片22的数量均优选为五个，六个电芯18中相邻两个电芯18之间均设置有一个电热片22，便于对第一电池模组8的电芯18和第二电池模组9的电芯18进行加热，使电芯18受热均匀，加热效果好
71.如图1所示，本实施例中，所述切换开关6为双刀双掷三输出开关，所述切换开关6具有12v输出、24v输出和开路三个输出状态。
72.本实用新型具体使用时，当需要该锂离子车辆应急启动电源输出12v电压时，打开电气开关5，并逆时针旋拧切换开关6将切换开关6旋拧至12v输出档位，当切换开关6位于12v输出档位时，第一继电器13的辅助触点、第二继电器14的辅助触点和第四继电器16的辅助触点均闭合，使第一继电器13的主触点、第二继电器14的主触点和第四继电器16的主触点均闭合，进而使第一电池模组8和第二电池模组9并联，放电回路输出12v电压；
73.当需要该锂离子车辆应急启动电源输出24v电压时，打开电气开关5，并顺时针旋拧切换开关6将切换开关6旋拧至24v输出档位，当切换开关6位于24v输出档位时，第一继电器13的辅助触点和第三继电器15的辅助触点均闭合，使第一继电器13的主触点和第三继电器15的主触点均闭合，进而使第一电池模组8和第二电池模组9串联，放电回路输出12v电压。
74.当需要关闭该锂离子车辆应急启动电源时，将切换开关6旋拧至12v输出档位与24v输出档位之间的开路档位，并关闭电气开关5。本实用新型结构简单、设计合理，通过设置第一超级电容器模组和第二超级电容器模组提升混联电池的瞬间充放电效能，实现锂离子车辆应急启动电源的应急使用，且不会影响锂离子车辆应急启动电源的使用寿命，可靠性好；通过设置继电器开关组使该锂离子车辆应急启动电源能够输出12v电压或24v电压，可满足几乎所有汽车的应急启动，有效提高该锂离子车辆应急启动电源的适用范围和使用效率；通过设置电池加热模块对混联电池进行加热，便于该锂离子车辆应急启动电源在寒冷天气下仍旧能够正常充放电，使用效果好，便于推广使用。
75.以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是按
照本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。