一種汽車鋰離子起動電源及其裝配方法與流程
2023-05-29 23:22:36
本發明屬於汽車用電源技術領域，具體涉及一種汽車鋰離子起動電源及其裝配方法，適用於改善起動電源內元器件連接結構的性能。
背景技術：
隨著新能源汽車發展，鋰離子電池在汽車上的應用成為主流。在鋰離子起動電源方面，現有運行汽車採用鋰離子起動電源的較少，其主要原因之一是，作為車載鋰離子起動電源，必須承受長時間各種路況下的振動及並滿足頻繁的大電流起動要求，而市場上的鋰離子起動電源在應用時還存在一些問題，大多採用金屬條（片、板）、多股銅（鋁）芯線，然後用螺栓或錫焊連接鋰離子起動電源內部元器件，這種方式對鋰離子起動電源來說有很大的弊病。一方面因鋰離子起動電源連接線轉向較多而空間窄小，金屬條（片、板）、多股銅（鋁）芯線不易彎折致使生產、維修過程諸多不便；另一方面，長時間使用時，由鋰離子起動電源振動、大電流充放電或外界的環境溫度變化所帶來的熱脹冷縮應力會致使採用以上元器件連接方式的鋰離子起動電源出現連接斷裂、脫落，同時錫焊連接使得連接內阻偏高，在大電流起動時會導致溫度過高。
中國專利：授權公告號為cn203151154u，授權公告日為2013年8月21日的實用新型專利公開了一種汽車應急啟動電源，包括鋰電池、功能電路板，鋰電池通過電源線與功能電路板連接。該結構採用電源線作為連接部件，而電源線通常為銅或鋁芯線，因此同樣存在上述問題。
技術實現要素：
本發明的目的是克服現有連接結構存在的轉向不夠靈活、容易受損的問題，提供一種採用轉向靈活且不易受損的連接結構的汽車鋰離子起動電源及其裝配方法。
為實現以上目的，本發明的技術方案如下：
一種汽車鋰離子起動電源，包括鋰離子電池包、控制系統、起動電源總正極柱、起動電源總負極柱；
所述鋰離子電池包與控制系統、控制系統與起動電源總正極柱、控制系統與起動電源總負極柱均通過一號母線電連，所述一號母線由多層金屬箔疊加而成，包括鑄壓部和非鑄壓部，所述一號母線通過鑄壓部與鋰離子電池包、控制系統、起動電源總正極柱、起動電源總負極柱固定連接。
所述鋰離子電池包包括電池載盒及固定在電池載盒中的多個單體電芯，所述單體電芯之間通過二號母線電連，該二號母線包括多個並行設置的金屬塊，相鄰的所述金屬塊之間通過拱形金屬片橋接，且金屬塊通過其上開設的連接通孔套接在單體電芯的極柱上。
所述極柱為多段式錐臺狀結構，其遠離單體電芯殼體的一端的直徑小於近單體電芯殼體的一端的直徑，所述連接通孔與極柱遠離單體電芯殼體的一端套接。
所述鑄壓部上開設有連接孔，所述連接孔與鋰離子電池包、連接通孔與極柱雷射焊接，連接孔與控制系統、起動電源總正極柱、起動電源總負極柱螺栓連接。
所述一號母線、二號母線的製造材料均為鋁或銅。
一種汽車鋰離子起動電源的裝配方法，依次包括以下步驟：
一號母線的製備：先根據鋰離子電池包與控制系統、控制系統與起動電源總正極柱、控制系統與起動電源總負極柱的連接走向裁剪出單層金屬箔的形狀，再將多個裁剪後的單層金屬箔疊加，並對其上需要與鋰離子電池包、控制系統、起動電源總正極柱或起動電源總負極柱連接的部位進行鑄壓即得到一號母線；
起動電源的裝配：先採用一號母線連接鋰離子電池包與控制系統，並將單體電芯電壓、溫度及電池包電流傳感器採集線連入控制系統，再用一號母線連接控制系統與起動電源總正極柱、控制系統與起動電源總負極柱即可。
所述鋰離子電池包包括電池載盒及固定在電池載盒中的多個單體電芯，所述單體電芯之間通過二號母線電連，該二號母線包括多個並行設置的金屬塊，相鄰的所述金屬塊之間通過拱形金屬片橋接，且金屬塊通過其上開設的連接通孔套接在單體電芯的極柱上；
所述裝配方法還包括鋰離子電池包的裝配步驟，該步驟位於起動電源的裝配步驟之前；
所述鋰離子電池包的裝配步驟是指：先將單體電芯按預設的排布順序固定於電池載盒中，再將二號母線上的連接通孔套接在預串並聯的單體電芯的極柱上即可。
與現有技術相比，本發明的有益效果為：
1、本發明一種汽車鋰離子起動電源中一號母線由多層金屬箔疊加而成，包括鑄壓部和非鑄壓部，一號母線通過鑄壓部與鋰離子電池包、控制系統、起動電源總正極柱、起動電源總負極柱固定連接，即轉向部位保持為原金屬箔狀態，非轉向部位鑄壓成金屬塊，該設計一方便在保證連接所需機械強度的同時便於母線在起動電源狹小的空間中靈活轉向，另一方面可以幫助母線抵消因大電流充放電或外界的環境溫度變化帶來的熱脹冷縮應力，防止其斷裂，延長起動電源的壽命。因此，本發明一號母線不僅轉向靈活，而且不易受損。
2、本發明一種汽車鋰離子起動電源中連接單體電芯的二號母線包括多個並行設置的金屬塊，相鄰的金屬塊之間通過拱形金屬片橋接，金屬塊通過其上開設的連接通孔套接在單體電芯的極柱上，該設計不僅有助於在鋰離子起動電源大電流起動、高低溫交變過程中可以更好的抵消熱脹冷縮帶來的應力，防止斷裂，延長起動電源的壽命，而且便於裝配時調節母線與單體電芯極柱之間的位置。因此，本發明二號母線不僅不易受損，而且便於裝配。
3、本發明一種汽車鋰離子起動電源中鑄壓部與鋰離子電池包、金屬塊與極柱均採用雷射焊接，可保證鋰離子起動電源無虛焊、無振動脫落現象發生，且連接內阻較小。因此，本發明的連接內阻小。
附圖說明
圖1為本發明的結構示意圖。
圖2為圖1中一號母線的結構示意圖。
圖3為圖1中鋰離子電池包的結構示意圖。
圖4為圖3中二號母線的結構示意圖。
圖5為圖3中極柱的結構示意圖。
圖中：鋰離子電池包1、電池載盒11、單體電芯12、極柱121、控制系統2、起動電源總正極柱3、起動電源總負極柱4、一號母線5、鑄壓部51、連接孔511、非鑄壓部52、二號母線6、金屬塊61、連接通孔611、拱形金屬片62。
具體實施方式
下面結合附圖說明和具體實施方式對本發明作進一步詳細的說明。
參見圖1至圖5，一種汽車鋰離子起動電源，包括鋰離子電池包1、控制系統2、起動電源總正極柱3、起動電源總負極柱4；
所述鋰離子電池包1與控制系統2、控制系統2與起動電源總正極柱3、控制系統2與起動電源總負極柱4均通過一號母線5電連，所述一號母線5由多層金屬箔疊加而成，包括鑄壓部51和非鑄壓部52，所述一號母線5通過鑄壓部51與鋰離子電池包1、控制系統2、起動電源總正極柱3、起動電源總負極柱4固定連接。
所述鋰離子電池包1包括電池載盒11及固定在電池載盒11中的多個單體電芯12，所述單體電芯12之間通過二號母線6電連，該二號母線6包括多個並行設置的金屬塊61，相鄰的所述金屬塊61之間通過拱形金屬片62橋接，且金屬塊61通過其上開設的連接通孔611套接在單體電芯12的極柱121上。
所述極柱121為多段式錐臺狀結構，其遠離單體電芯12殼體的一端的直徑小於近單體電芯12殼體的一端的直徑，所述連接通孔611與極柱121遠離單體電芯12殼體的一端套接。
所述鑄壓部51上開設有連接孔511，所述連接孔511與鋰離子電池包1、連接通孔611與極柱121雷射焊接，連接孔511與控制系統2、起動電源總正極柱3、起動電源總負極柱4螺栓連接。
所述一號母線5、二號母線6的製造材料均為鋁或銅。
一種汽車鋰離子起動電源的裝配方法，依次包括以下步驟：
一號母線的製備：先根據鋰離子電池包1與控制系統2、控制系統2與起動電源總正極柱3、控制系統2與起動電源總負極柱4的連接走向裁剪出單層金屬箔的形狀，再將多個裁剪後的單層金屬箔疊加，並對其上需要與鋰離子電池包1、控制系統2、起動電源總正極柱3或起動電源總負極柱4連接的部位進行鑄壓即得到一號母線5；
起動電源的裝配：先採用一號母線5連接鋰離子電池包1與控制系統2，並將單體電芯電壓、溫度及電池包電流傳感器採集線連入控制系統2，再用一號母線5連接控制系統2與起動電源總正極柱3、控制系統2與起動電源總負極柱4即可。
所述鋰離子電池包1包括電池載盒11及固定在電池載盒11中的多個單體電芯12，所述單體電芯12之間通過二號母線6電連，該二號母線6包括多個並行設置的金屬塊61，相鄰的所述金屬塊61之間通過拱形金屬片62橋接，且金屬塊61通過其上開設的連接通孔611套接在單體電芯12的極柱121上；
所述裝配方法還包括鋰離子電池包的裝配步驟，該步驟位於起動電源的裝配步驟之前；
所述鋰離子電池包的裝配步驟是指：先將單體電芯12按預設的排布順序固定於電池載盒11中，再將二號母線6上的連接通孔611套接在預串並聯的單體電芯12的極柱121上即可。
本發明的原理說明如下：
本發明提供了一種鋰離子起動電源電子元器件之間的新型連接結構，其採用連接鋰離子電池包1與控制系統2、控制系統2與起動電源總正極柱3、控制系統2與起動電源總負極柱4的一號母線5，連接單體電芯12的二號母線6。所述一號母線5為多層金屬箔局部鑄壓而成，相比目前市面上圓形金屬多股絞線或金屬板（片）結構，其在相同電流傳輸能力下的體積更小，在起動電源有限的空間中轉向更靈活，且更能適應大電流起動、高低溫交變等環境下金屬的熱脹冷縮。所述二號母線6為多段式結構，每段的兩端採用金屬塊61、金屬塊61之間橋接有一定柔性的拱形金屬片62，所述金屬塊61較厚，可提供母線與極柱121連接時所需的機械強度，而拱形金屬片62較薄，這樣相鄰兩屬塊61之間的距離可以做細微調節，便於母線與極柱121的連接，同時，與現有的未設置拱形金屬片62的金屬塊（條）或金屬多股絞線母線相比，該結構可以更好的抵消熱脹冷縮帶來的應力，防止斷裂。
極柱121：本發明將極柱121設計成為多段式錐臺狀結構，其遠離單體電芯12殼體的一端的直徑小於近單體電芯12殼體的一端的直徑，有效保證了當連接通孔611套在極柱121遠離單體電芯12殼體的一端時不會與單體電芯12的外殼接觸，不僅便於後期雷射焊接的進行，而且保障了起動電源的安全。
本發明將鑄壓部51與控制系統2、起動電源總正極柱3、起動電源總負極柱4的連接方式設計為螺栓連接，可便於後期進行控制系統2相關部件的維修更換。
本發明所述單體電芯12為為功率型電芯，具有20c及以上的放電能力，且其電壓為1.8～3.7v，容量為5～100ah；控制系統2包括繼電器、保險、半導體開關及相關控制電路等。
實施例1：
參見圖1至圖5，一種汽車鋰離子起動電源，包括鋰離子電池包1、控制系統2、起動電源總正極柱3、起動電源總負極柱4，所述鋰離子電池包1與控制系統2、控制系統2與起動電源總正極柱3、控制系統2與起動電源總負極柱4均通過一號母線5電連，該一號母線5由多層長條狀金屬箔疊加並局部鑄壓而成，其兩端為鑄壓部51，中部為連接兩鑄壓部51的拱形非鑄壓部52，所述鑄壓部51上開設有連接孔511，該連接孔511與鋰離子電池包1雷射焊接，與控制系統2、起動電源總正極柱3、起動電源總負極柱4螺栓連接，所述鋰離子電池包1包括電池載盒11及固定在電池載盒11中的多個單體電芯12，所述單體電芯12之間通過二號母線6電連，該二號母線6包括多個並行設置的金屬塊61，相鄰的所述金屬塊61之間通過拱形金屬片62橋接，且金屬塊61上開設有連接通孔611，所述單體電芯12的極柱121為多段式錐臺狀結構，其遠離單體電芯12殼體的一端的直徑小於近單體電芯12殼體的一端的直徑，所述連接通孔611與極柱121遠離單體電芯12殼體的一端雷射焊接，所述一號母線5、二號母線6的製造材料均為鋁或銅。
一種汽車鋰離子起動電源的裝配方法，依次包括以下步驟：
一號母線的製備：先根據鋰離子電池包1與控制系統2、控制系統2與起動電源總正極柱3、控制系統2與起動電源總負極柱4的連接走向裁剪出單層金屬箔，再將多個裁剪後的單層金屬箔疊加，並對其兩端進行鑄壓即得到一號母線5；
鋰離子電池包的裝配：先將單體電芯12按預設的排布順序固定於電池載盒11中，再將二號母線6上的連接通孔611套在預串並聯的單體電芯12的極柱121上進行雷射焊接即得到鋰離子電池包1；
起動電源的裝配：先將一號母線5一端的鑄壓部51與極柱121雷射焊接，並將另一端的鑄壓部51與控制系統2螺栓連接，以完成鋰離子電池包1與控制系統2的連接，再將單體電芯電壓、溫度及電池包電流傳感器採集線連入控制系統2，然後將一號母線5與控制系統2、起動電源總正極柱3、起動電源總負極柱4螺栓連接，以完成控制系統2與起動電源總正極柱3、控制系統2與起動電源總負極柱4的連接即可。