一种卡车用驻车空调启动电池装置的制作方法

1.本实用新型涉及汽车启动电池技术领域，特别涉及一种卡车用驻车空调启动电池装置。


背景技术：

2.随着电商平台的发展，长途货运在快递运输业中的作用愈发重要，也加重了卡车司机的工作强度。据调查，长途卡车司机在一年中80％的时间都行驶在路上，47.4％的司机会选择在车里过夜，而使用原车空调不仅油耗不菲，还容易磨损发动机，甚至有一氧化碳中毒的风险。基于此，驻车空调就成为卡车司机不可或缺的长途休息伴侣。
3.驻车空调无需依靠车辆发动机启动，而是直接由车载蓄电池驱动，因此其可以在汽车熄火状态下运行，使用非常便捷。但是，车载蓄电池的电量毕竟有限，在不启动发动机的情况下如果长时间开启空调会导致蓄电池电量不足，继而产生车辆无法点火启动的窘境。
4.目前，汽车发动机启动电池仍是以铅酸蓄电池为主，但铅酸蓄电池存在比容量低、体积大、循环寿命短的缺陷。随着汽车智能化程度不断提高，车载设备用电功率也是成倍增加，启动电池不仅要承担点火功能，还需要承担更多的任务，比如停车休息时，电量可以支持开启监控确保车辆安全、听音乐看电视、开空调等等，面对这种新需求，铅酸蓄电池就显得力不从心。近年来，随着新能源汽车产业的大力发展，动力锂离子电池及高倍率锂离子电池产品日趋成熟，汽车发动机启动电池也开始逐步从铅酸蓄电池转向使用磷酸铁锂电池。
5.一般来说，卡车上铅酸蓄电池额定输出电压是24vdc，工作电压波动范围为19.2～27.6vdc，卡车上电器设备用电总功率约1800～2200kw，其中驻车空调约1200kw，卡车瞬间点火启动电流可达到1600～2000a，持续时间约3～5s。若采用磷酸铁锂电池进行代替，需要8节磷酸铁锂电池串联成组，构成25.6vdc的额定输出电压平台，电池容量根据车载设备用电功率和设定的用电时长进行配置，驻车空调持续使用时间一般需要达到4～8h。
6.然而，市场上现有的采用锂离子电池作为卡车用驻车空调的启动电池却存在一个重大的缺陷：司机可能在不知不觉中使用空调时间过长，致使启动电池容量严重亏损，导致汽车无法点火启动。


技术实现要素：

7.本实用新型的主要目的是提出一种卡车用驻车空调启动电池装置，旨在消除因空调长时间耗电而导致的电池容量亏损，继而无法点火启动的安全隐患。
8.为实现上述目的，本实用新型提出的卡车用驻车空调启动电池装置，包括小号锂离子电池包、中号锂离子电池包、大号锂离子电池包、小号锂离子电池保护板、中号锂离子电池保护板、大号锂离子电池保护板、自锁金属按钮开关、总正极端子p 以及总负极端子p
‑
，所述小号锂离子电池包的额定容量小于所述中号锂离子电池包的额定容量，所述中号锂离子电池包的额定容量小于所述大号锂离子电池包的额定容量，所述小号锂离子电池
包、中号锂离子电池包以及大号锂离子电池包之间并联电连接，所述小号锂离子电池保护板、中号锂离子电池保护板以及大号锂离子电池保护板分别与所述的小号锂离子电池包、中号锂离子电池包以及大号锂离子电池包的负极电连接，所述总负极端子p
‑
分别与所述小号锂离子电池保护板、中号锂离子电池保护板以及大号锂离子电池保护板电连接，所述总正极端子p 分别与所述小号锂离子电池包、中号锂离子电池包以及大号锂离子电池包的正极电连接，所述自锁金属按钮开关包括开关k1、开关k2以及开关k3，所述开关k1、开关k2以及开关k3分别与所述小号锂离子电池保护板、中号锂离子电池保护板以及大号锂离子电池保护板电连接，通过所述自锁金属按钮开关控制小号锂离子电池包、中号锂离子电池包以及大号锂离子电池包的切换输出。
9.进一步地，所述小号锂离子电池保护板包括依次串联电连接的放电开关管q11和充电开关管q12，且所述放电开关管q11和充电开关管q12内部分别有并联在源漏两极的寄生二极管d11和寄生二极管d12，所述开关k1为常闭型开关，且所述开关k1的两端分别与放电开关管q11的栅极和源极电连接。
10.进一步地，所述中号锂离子电池保护板包括依次串联电连接的放电开关管q21和充电开关管q22，且所述放电开关管q21和充电开关管q22内部分别有并联在源漏两极的寄生二极管d21和寄生二极管d22，所述开关k2为常开型开关，且所述开关k2的两端分别与充电开关管q22的栅极和源极电连接。
11.进一步地，所述大号锂离子电池保护板包括依次串联电连接的放电开关管q31和充电开关管q32，且所述放电开关管q31和充电开关管q32内部分别有并联在源漏两极的寄生二极管d31和寄生二极管d32，所述开关k3为常开型开关，且所述开关k3的两端分别与充电开关管q32的栅极和源极电连接。
12.进一步地，还包括硅胶加热膜和温控开关，所述温控开关采用触发温度为0℃的常闭型低温温控开关，所述硅胶加热膜和温控开关串联电连接，且所述硅胶加热膜和温控开关的另一端分别与总正极端子p 以及总负极端子p
‑
电连接。
13.进一步地，还包括lcd数显电压表，所述lcd数显电压表的两端分别与所述总正极端子p 和总负极端子p
‑
电连接。
14.进一步地，所述小号锂离子电池包、中号锂离子电池包以及大号锂离子电池包均采用8节高倍率磷酸铁锂电芯串联组成。
15.采用本实用新型的技术方案，具有以下有益效果：
16.1、本实用新型采用小、中、大三个锂离子电池包并联构成驻车空调启动电池电源，三个锂离子电池包互为冗余备份，通过自锁金属按钮开关进行切换控制，保证驻车空调用电时长和点火启动预留功能，彻底解决了现有驻车空调启动电池可能存在的因空调长时间耗电而导致电池容量亏损，继而无法点火启动的安全隐患；
17.2、本实用新型通过在驻车空调启动电池内部加装硅胶加热膜，实现了低温环境下启动电池的自动加热，提高了启动电池的低温使用效率。
附图说明
18.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅
是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
19.图1为本实用新型提出的一种卡车用驻车空调启动电池装置的模块连接结构示意图；
20.图2为本实用新型提出的一种卡车用驻车空调启动电池装置的电气控制原理图。
21.本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
22.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
23.需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
24.另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。
25.本实用新型提出一种卡车用驻车空调启动电池装置。
26.如图1和图2所示，在本实用新型一实施例中，该卡车用驻车空调启动电池装置，包含三个锂离子电池包：小号锂离子电池包、中号锂离子电池包以及大号锂离子电池包，三个锂离子电池包均采用8节高倍率磷酸铁锂电芯串联成组，构成25.6vdc的额定输出电压平台，电池容量根据车载设备用电功率和设定的用电时长进行配置，小号锂离子电池包的额定容量小于中号锂离子电池包，中号锂离子电池包的额定容量小于大号锂离子电池包，但中号锂离子电池包和大号锂离子电池包释放的总能量要确保驻车空调持续使用时间达到4～8h。
27.三个锂离子电池包均需要配置锂离子电池保护板来对其电芯电压、温度、充放电电流进行采集和监控，防止电池出现过充电、过放电、过温、过电流以及短路等故障，保证各个电池包始终工作在正常的阈值范围内。锂离子电池保护板串接在锂离子电池包的负极，三个锂离子电池包串接保护板后再并联到一起，形成总正极p 和总负极p
‑
，提供给驻车空调和点火启动用电。
28.锂离子电池在零摄氏度以下是不允许充电的，同时在低温环境下其放电性能也会受到很大影响，因此当卡车行驶到北方严寒地区或是遭遇冰雪低温天气，可能就会发生点火启动失败的问题，从而降低驾乘人员的舒适度和乘车体验，所以增加对电池的加热辅助功能就尤为必要。硅胶加热膜串接温控开关后放置于电池包底部，加热膜由锂离子电池包提供工作电源，温控开关采用触发温度为0℃的常闭型低温温控开关，在电池包温度低于0℃时，温控开关的触点是闭合的，加热回路导通并开始工作，电池包温度会逐渐上升，当电池包温度高于0℃时，温控开关的触点就会断开，从而将加热回路关闭。
29.lcd数显电压表接于启动电池总正极p 和总负极p
‑
之间，用于实时显示启动电池
的输出电压，自锁金属按钮开关用于控制三个锂离子电池包的切换输出，正常使用情况下，按钮开关是释放状态即弹出状态，此时小号锂离子电池包输出被中断，中号锂离子电池包和大号锂离子电池包并联后作为动力输出；而当按钮开关被按下时，小号锂离子电池包将会投入到中号锂离子电池包和大号锂离子电池包一起并联输出。
30.本实用新型提出的驻车空调启动电池电气控制原理如图2所示，其供电控制方法和工作过程具体描述如下：
31.(1)通常情况下，自锁金属按钮开关为释放状态，小号锂离子电池保护板中的放电开关管q11的栅源两极控制开关k1闭合，v
gs(q11)
被短路，致使放电开关管q11断开，小号锂离子电池包放电主回路断开；而中号锂离子电池保护板中的充电开关管q22的栅源两极控制开关k2断开，大号锂离子电池保护板中的充电开关管q32的栅源两极控制开关k3断开，v
gs(22)
和v
gs(32)
正常，中号锂离子电池包和大号锂离子电池包放电主回路导通并输出给驻车空调和点火启动用电；
32.(2)当空调因使用时间过长，致使电池容量严重亏损，导致卡车无法点火启动时，按下自锁金属按钮开关，小号锂离子电池保护板中的放电开关管q11的栅源两极控制开关k1断开，v
gs(q11)
恢复正常，放电开关管q11闭合，小号锂离子电池包放电主回路导通；而中号锂离子电池保护板中的充电开关管q22的栅源两极控制开关k2闭合，以及大号锂离子电池保护板中的充电开关管q32的栅源两极控制开关k3也闭合，v
gs(22)
和v
gs(32)
被短路，致使充电开关管q22和q32断开，中号锂离子电池包和大号锂离子电池包充电主回路均断开，但放电主回路仍可经由q22和q32内部寄生二极管d22和d32保持导通状态，小、中、大三个电池包同时导通，并联输出用于点火启动；
33.(3)自锁金属按钮开关在释放状态下，小号锂离子电池包不能放电，待机备用，但能够被充电，而中号锂离子电池包和大号锂离子电池包能够同时充放电，此时lcd数显电压表显示中号锂离子电池包和大号锂离子电池包并联后的总压；自锁金属按钮开关在被按下时，小号锂离子电池包能够同时充放电，而中号锂离子电池包和大号锂离子电池包只能放电，不能被充电，此时lcd数显电压表显示小、中、大三个电池包并联后的总压；
34.(4)当电池温度低于零摄氏度以下时，温控开关触点闭合，硅胶加热膜通电，加热回路导通并开始工作，电池温度会逐渐上升，当电池温度升高到零摄氏度以上时，温控开关触点断开，加热回路关闭。
35.具体地，本实用新型针对目前驻车空调启动电池可能存在的因空调长时间耗电而导致电池容量亏损，继而无法点火启动的安全隐患，提出了一种卡车用驻车空调启动电池及供电控制方法，采用小、中、大三个锂离子电池包并联构成驻车空调启动电池电源，三个锂离子电池包互为冗余备份，通过自锁金属按钮开关进行切换控制，在正常情况下，中号锂离子电池包和大号锂离子电池包并联后作为动力输出给空调用电及点火启动，当空调长时间耗电导致电池容量亏损而无法点火启动时，可以通过按下自锁金属按钮开关将小号锂离子电池包投入到中号锂离子电池包和大号锂离子电池包一起并联使用，共同输出用于卡车点火启动，保证驻车空调用电时长和点火启动预留功能，同时在锂离子电池包下面加装硅胶加热膜，当环境温度过低时，可以实现电池自动加热，提高启动电池的低温使用效率。
36.以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的实用新型构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构
变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。