CN104377398B - 太阳能自动均衡电池组件 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种太阳能自动均衡电池组件，包括电池管理模块、底壳、位于底壳内的电池组以及上盖，所述底壳的四周分别设有太阳能板以及用于固定太阳能板的旋转底座，所述的旋转底座的上端与底壳外侧转动连接，所述的电池组负极端与电池管理模块的负极输入端连接，太阳能板的正负极端通过电池管理模块分别连接到电池组的正极端和负极端，所述底壳内设有散热机构，包括位于底壳内底部可向上吹气的风扇以及通过旋转底座带动风扇转动的联动装置。本发明旨在提供一种可以有效降低锂电池组在使用过程中一致性差异的太阳能自动均衡电池组件。

Description

太阳能自动均衡电池组件

技术领域

本发明涉及电池领域，尤其是涉及一种太阳能自动均衡电池组件。

背景技术

目前，软包电芯电池需多个单体电芯串并连接形成电池组，如中国专利授权公告号：CN203690392U，授权公告日2014年7月2日，公开了一种锂动力电池组装连接装置，包括电池组，电池组由多个电芯组成，电池组中的电芯并排同向设置，电池组上设置有连接装置，连接装置与电芯一一对应设置，连接装置之间通过连接件固定连接，每个连接装置上对应于正极极耳和负极极耳分别设置有正极极耳连接体和负极极耳连接体，每个连接装置上还设置有通讯连接体和排线卡槽，电芯的正极极耳分别朝同一方向折弯后与正极极耳连接体固定连接，电芯的负极极耳分别朝与正极极耳折弯方向相反的方向折弯后与负极极耳连接体固定连接，电池组通讯连接线与通讯连接体固定连接并设置在排线卡槽内。

然而，由于电池的原材料、零部件、制作工艺及使用微观环境的差别，必然会导致单体电芯之间电压、容量、荷电量及其衰退率、内阻及随时间变化率、寿命、温度影响、自放电率及其随时间变化率等参数存在一定的差别，使得成组后的电池组在使用过程中会出现一致性差异，参与组合的单体电池越多，其出现差异的可能性就越大，尤其是在电池组使用2年后，差异会逐渐明显，以至于电池组容量变低，续航里程变短，大大影响到电池组的性能和寿命。

发明内容

本发明是为了克服现有技术的上述不足，提供了一种可以有效降低锂电池组在使用过程中一致性差异的太阳能自动均衡电池组件。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明的一种太阳能自动均衡电池组件，包括电池管理模块、底壳、位于底壳内的电池组以及上盖，所述底壳的四周分别设有太阳能板以及用于固定太阳能板的旋转底座，所述的旋转底座的上端与底壳外侧转动连接，所述的电池组负极端与电池管理模块的负极输入端连接，太阳能板的正负极端通过电池管理模块分别连接到电池组的正极端和负极端，所述底壳内设有散热机构，包括位于底壳内底部可向上吹气的风扇以及通过旋转底座带动风扇转动的联动装置。这样在底壳四周分别安装太阳能板，通过太阳能板将太阳能转换成电能，在用户骑行过程中或停放在户外时以毫安级电流给电池组进行均衡充电，使得电池组中单节电压保持基本一致，能极大的延长电池组的使用寿命。同时在用户骑行过程中，旋转底座受到振动发生上下往复摆动，带动位于底壳内的风扇转动，对电池进行散热，从而有效控制电池在充放电过程中的温度和温升，进一步降低锂电池组在使用过程中一致性差异。

作为优选，所述的联动装置包括支撑杆、齿条和锥齿轮组，所述支撑杆一端与旋转底座转动连接，另一端与齿条转动连接，所述齿条相对底壳上下滑动且齿条底部与底壳之间设有复位弹簧，所述锥齿轮组包括第一锥齿轮和第二锥齿轮，第一锥齿轮上设有同轴布置、可与齿条相啮合的第一齿轮，所述第二锥齿轮上设有同轴布置、可带动风扇转动的第二齿轮。旋转底座在上下转动过程中，通过支撑杆带动齿条上下滑动，依次通过第一齿轮、第一锥齿轮、第二锥齿轮、第二齿轮传动，最终带动风扇进行转动。

作为优选，所述底壳内设有可供第一锥齿轮及第一齿轮上下滑移的腰孔，所述齿条的底部设有可在复位弹簧回弹时钩住第一齿轮的凸起。这样齿条在下移过程中，带动第一齿轮下压，使得第一锥齿轮和第二锥齿轮啮合，而齿条在上移同时将第一齿轮向上拉起，解除第一锥齿轮和第二锥齿轮的啮合状态，保证风扇单向转动。

作为上述优选的替代方案，所述的第二锥齿轮上设有齿轮轴，齿轮轴与第二锥齿轮之间设有超越离合器。使用超越离合器同样可以保证风扇单向转动。

作为优选，还包括惯性机构，包括第三齿轮、第四齿轮和惯性轮，第三齿轮与所述第二锥齿轮同轴布置，第四齿轮和惯性轮同轴布置，所述第三齿轮与第四齿轮啮合传动。通过惯性轮可以进行蓄能，保证风扇连续转动。

作为优选，所述旋转底座的侧面设有若干从上到下布置、可与支撑杆卡接的调节孔。这样通过支撑杆与不同的调节孔卡接，可以调节旋转底座相对底壳的展开角度，从而保证太阳能板有效的采集太阳光。

作为优选，所述电池组外侧设有围绕电池组的锁紧结构，锁紧结构包括位于相对电池组对称的第一锁箍和第二锁箍，第一锁箍和第二锁箍的两端分别设有可调整第一锁箍和第二锁箍之间距离的调节套，所述电池组内设有若干同时与电池组内电池单元内侧面以及第一、第二锁箍相贴合的导热片，所述第一锁箍和第二锁箍的外侧面设有若干竖直布置的散热片。通过调节套调节第一锁箍和第二锁箍的间距适应多个电池单元堆叠后的宽度要求，并保证第一、第二锁箍与导热片顺利贴合，设置导热片可有效地将各个电池单元产生的热量传递至第一锁箍、第二锁箍，并通过散热片散发。

作为优选，所述风扇包括若干扇叶以及围绕扇叶外端的齿圈，所述的齿圈与扇叶的外端固定连接，所述第二齿轮与齿圈啮合传动。这样第二齿轮直接与齿圈啮合传动，减少中间传递，提高动力传递效率。

作为优选，所述的底壳内设有可带动风扇转动的电机。这样在停放充电的过程中，依然可以通过电机带动风扇转动。

因此，本发明具有如下有益效果：（1）通过太阳能板对电池组进行均衡充电，降低了电池的一致性差异；（2）太阳能板角度可调，提高了发电效率；（3）利用太阳能板的往复转动对电池组进行散热，降低电池组充放电时的温度。

附图说明

图1是本发明的一种结构示意图。

图2 是本发明的组装结构图；

图3是本发明实施例1中散热机构的剖视图；

图4是本发明实施例2中散热机构的剖视图；

图5是本发明图4中A-A出剖视图；

图6是本发明中电池组的结构示意图。

图中，上盖1，充放电接口2，电池组3，电池单元3a，框盖4，太阳能板5，旋转底座6，调节孔601，底壳7，导轨701，腰孔7a，固定支架8，电池管理模块9，支撑杆10，第一齿轮11，复位弹簧12，第二齿轮13，风扇14，齿圈14a，扇叶14b，第二锥齿轮15，第一锥齿轮16，齿条17，凸起17a，齿轮轴18，内圈19，弹簧顶柱20，滚柱21，楔形槽22，第四齿轮23，惯性轮24，第三齿轮25，第一锁箍26a，第二锁箍26b，调节套27，导热片28，散热片29。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的描述。

实施例1

如图1、图2所示的实施例中，一种太阳能自动均衡电池组件，包括电池管理模块9、底壳7、上盖1和电池组3。其中，电池组3共有两个，电池组3中具有若干个串并联的电池单元3a，两个电池组3之间通过导线串联。电池管理模块9安装在固定支架8上，并与电池组3一起安装在底壳7内部。上盖1位于底壳7上方，其侧面设有充放电接口2，上盖1与底壳7之间可通过超声波焊接固定。底壳7的四周分别设有太阳能板5以及用于固定太阳能板5的旋转底座6，旋转底座6的上端与底壳7外侧转动连接，太阳能板5通过框盖4与旋转底座6进行固定。此外，在底壳7和上盖1上分别设有通风孔，风扇转动时，可以形成内外的空气流动，从而保证帮助电池组3热量散发。

如图3所示，底壳7内设有散热机构，包括风扇14和联动装置，风扇14位于底壳7内底部，转动时可向上吹气。联动装置用于连接旋转底座6和风扇14，通过旋转底座6带动风扇14进行转动。联动装置包括支撑杆10、齿条17和锥齿轮组，在底壳7侧面设有导轨701，用于容纳齿条17沿着导轨701上下移动。支撑杆10一端与旋转底座6转动连接，另一端与齿条17转动连接，齿条17底部与底壳7之间设有复位弹簧12。锥齿轮组包括第一锥齿轮16和第二锥齿轮15，第一锥齿轮16上设有同轴布置的第一齿轮11，第一齿轮11可与齿条17啮合传动。第二锥齿轮15上设有同轴布置的第二齿轮13，用于带动风扇14转动。底壳7内设有可供第一锥齿轮16及第一齿轮11上下滑移的腰孔7a，齿条17的底部设有可在复位弹簧12回弹时钩住第一齿轮11的凸起17a。此外，旋转底座6的侧面设有若干从上到下布置、可与支撑杆10卡接的调节孔601。

如图6所示，电池组3外侧设有围绕电池组3的锁紧结构，锁紧结构包括位于相对电池组3对称的第一锁箍26a和第二锁箍26b，第一锁箍26a和第二锁箍26b的两端分别设有可调整第一锁箍26a和第二锁箍26b之间距离的调节套27，调节套27内设置弹性拉力元件如拉簧，将第一锁箍26a和第二锁箍26b相互拉紧。电池组3内设有若干同时与电池组3内电池单元3a内侧面以及第一、第二锁箍26b相贴合导热片28，第一锁箍26a和第二锁箍26b的外侧面设有若干竖直布置的散热片29。

电池组3总负极线连接到电池管理模块9的负极输入端，太阳能板5的正负极端通过电池管理模块9分别连接到电池组3的正极端和负极端，然后将电池组3总正极与电池管理模块9上的P-/C-线连接到充放电接口2上。

在实际使用过程中，首先应调节旋转底座6与底壳7侧面的角度，通过选择合适的调节孔601与支撑杆10端部卡接，使得太阳能板5与阳光入射方向角度相适应。在骑行或者停放过程中，太阳能板5发电通过电池管理模块9对电池组3进行均衡充电，充电的电流为毫安级电流。同时在骑行过程中，旋转底座6受到路面颠簸振动发生上下往复摆动，旋转底座6在向下转动的过程中，通过支撑杆10带动齿条17下移，依次通过第一齿轮11、第一锥齿轮16、第二锥齿轮15、第二齿轮13传动，最终带动风扇14进行转动；当旋转底座6向上转动时，支撑杆10带动齿条17上移，支撑杆10底部的凸起17a将第一齿轮11向上拉起，解除第一锥齿轮16和第二锥齿轮15的啮合状态，保证风扇14单向转动。

实施例2

如图1、图2所示的实施例中，一种太阳能自动均衡电池组件，包括电池管理模块9、底壳7、上盖1和电池组3。其中，电池组3共有两个，电池组3中具有若干个串并联的电池单元3a，两个电池组3之间通过导线串联。电池管理模块9安装在固定支架8上，并与电池组3一起安装在底壳7内部。上盖1位于底壳7上方，其侧面设有充放电接口2，上盖1与底壳7之间可通过超声波焊接固定。底壳7的四周分别设有太阳能板5以及用于固定太阳能板5的旋转底座6，旋转底座6的上端与底壳7外侧转动连接，太阳能板5通过框盖4与旋转底座6进行固定。此外，在底壳7和上盖1上分别设有通风孔，风扇转动时，可以形成内外的空气流动，从而保证帮助电池组3热量散发。

如图5所示，底壳7内设有散热机构，包括风扇14和联动装置，风扇14位于底壳7内底部，转动时可向上吹气。联动装置用于连接旋转底座6和风扇14，通过旋转底座6带动风扇14进行转动。联动装置包括支撑杆10、齿条17和锥齿轮组，在底壳7侧面设有导轨701，用于容纳齿条17沿着导轨701上下移动。支撑杆10一端与旋转底座6转动连接，另一端与齿条17转动连接，齿条17底部与底壳7之间设有复位弹簧12。锥齿轮组包括第一锥齿轮16和第二锥齿轮15，第一锥齿轮16上设有同轴布置的第一齿轮11，第一齿轮11可与齿条17啮合传动。旋转底座6的侧面设有若干从上到下布置、可与支撑杆10卡接的调节孔601。此外，还包括惯性机构，包括第三齿轮25、第四齿轮23和惯性轮24，第二锥齿轮15上设有齿轮轴18，第二齿轮13、第三齿轮25与第二锥齿轮15均设置在齿轮轴18上，第四齿轮23和惯性轮24同轴布置，第三齿轮25与第四齿轮23啮合传动。

如图4所示，风扇14包括若干扇叶14b以及围绕扇叶14b外端的齿圈14a，齿圈14a与扇叶14b的外端固定连接，第二齿轮13与齿圈14a啮合传动。齿轮轴18与第二锥齿轮15之间设有超越离合器，包括与齿轮轴18固连的内圈19、滚柱21以及第二齿轮13所在的外圈，滚柱21位于内圈19和外圈之间的楔形槽22中，当内圈19逆时针转动时通过弹簧顶柱20将滚柱21压向外圈，从而带动外圈转动，而两者相对反向转动时，则相互脱离。此外，底壳7内设有可带动风扇14转动的电机，电机通过带动风扇14外侧的齿圈14a使得风扇14能够转动。

如图6所示，电池组3外侧设有围绕电池组3的锁紧结构，锁紧结构包括位于相对电池组3对称的第一锁箍26a和第二锁箍26b，第一锁箍26a和第二锁箍26b的两端分别设有可调整第一锁箍26a和第二锁箍26b之间距离的调节套27，选择合适的间距后，可将第一锁箍26a和第二锁箍26b与调节套27通过螺栓进行固定。电池组3内设有若干同时与电池组3内电池单元3a内侧面以及第一、第二锁箍26b相贴合的导热片28，第一锁箍26a和第二锁箍26b的外侧面设有若干竖直布置的散热片29。

电池组3总负极线连接到电池管理模块9的负极输入端，太阳能板5的正负极端通过电池管理模块9分别连接到电池组3的正极端和负极端，然后将电池组3总正极与电池管理模块9上的P-/C-线连接到充放电接口2上。

在实际使用过程中，首先应调节旋转底座6与底壳7侧面的角度，通过选择合适的调节孔601与支撑杆10端部卡接，使得太阳能板5与阳光入射方向角度相适应。在骑行或者停放过程中，太阳能板5发电通过电池管理模块9对电池组3进行均衡充电，充电的电流为毫安级电流。同时在骑行过程中，旋转底座6受到路面颠簸振动发生上下往复摆动，旋转底座6在向下转动的过程中，通过支撑杆10带动齿条17下移，依次通过第一齿轮11、第一锥齿轮16、第二锥齿轮15、第二齿轮13传动，带动风扇14进行转动。同时，通过第三齿轮25、第四齿轮23为惯性轮24蓄能；当旋转底座6向上转动时，支撑杆10带动齿条17上移，带动第一齿轮11、第一锥齿轮16、第二锥齿轮15反向转动，但是由于超越离合器作用而保持风扇14和惯性轮24单向转动。

Claims (9)

1.一种太阳能自动均衡电池组件，其特征是，包括电池管理模块（9）、底壳（7）、位于底壳（7）内的电池组（3）以及上盖（1），所述底壳（7）的四周分别设有太阳能板（5）以及用于固定太阳能板（5）的旋转底座（6），所述的旋转底座（6）的上端与底壳（7）外侧转动连接，所述的电池组（3）负极端与电池管理模块（9）的负极输入端连接，太阳能板（5）的正负极端通过电池管理模块（9）分别连接到电池组（3）的正极端和负极端，所述底壳（7）内设有散热机构，包括位于底壳（7）内底部可向上吹气的风扇（14）以及通过旋转底座（6）带动风扇（14）转动的联动装置。

2.根据权利要求1所述的太阳能自动均衡电池组件，其特征是，所述的联动装置包括支撑杆（10）、齿条（17）和锥齿轮组，所述支撑杆（10）一端与旋转底座（6）转动连接，另一端与齿条（17）转动连接，所述齿条（17）相对底壳（7）上下滑动且齿条（17）底部与底壳（7）之间设有复位弹簧（12），所述锥齿轮组包括第一锥齿轮（16）和第二锥齿轮（15），第一锥齿轮（16）上设有同轴布置、可与齿条（17）相啮合的第一齿轮（11），所述第二锥齿轮（15）上设有同轴布置、可带动风扇（14）转动的第二齿轮（13）。

3.根据权利要求2所述的太阳能自动均衡电池组件，其特征是，所述底壳（7）内设有可供第一锥齿轮（16）及第一齿轮（11）上下滑移的腰孔（7a），所述齿条（17）的底部设有可在复位弹簧（12）回弹时钩住第一齿轮（11）的凸起（17a）。

4.根据权利要求2所述的太阳能自动均衡电池组件，其特征是，所述的第二锥齿轮（15）上设有齿轮轴（18），齿轮轴（18）与第二锥齿轮（15）之间设有超越离合器。

5.根据权利要求2或3或4所述的太阳能自动均衡电池组件，其特征是，还包括惯性机构，包括第三齿轮（25）、第四齿轮（23）和惯性轮（24），第三齿轮（25）与所述第二锥齿轮（15）同轴布置，第四齿轮（23）和惯性轮（24）同轴布置，所述第三齿轮（25）与第四齿轮（23）啮合传动。

6.根据权利要求2或3或4所述的太阳能自动均衡电池组件，其特征是，所述旋转底座（6）的侧面设有若干从上到下布置、可与支撑杆（10）卡接的调节孔（601）。

7.根据权利要求1或2或3或4所述的太阳能自动均衡电池组件，其特征是，所述电池组（3）外侧设有围绕电池组（3）的锁紧结构，锁紧结构包括位于相对电池组（3）对称的第一锁箍（26a）和第二锁箍（26b），第一锁箍（26a）和第二锁箍（26b）的两端分别设有可调整第一锁箍（26a）和第二锁箍（26b）之间距离的调节套（27），所述电池组（3）内设有若干同时与电池组（3）内电池单元（3a）内侧面以及第一、第二锁箍（26b）相贴合的导热片（28），所述第一锁箍（26a）和第二锁箍（26b）的外侧面设有若干竖直布置的散热片（29）。

8.根据权利要求2或3或4所述的太阳能自动均衡电池组件，其特征是，所述风扇（14）包括若干扇叶（14b）以及围绕扇叶（14b）外端的齿圈（14a），所述的齿圈（14a）与扇叶（14b）的外端固定连接，所述第二齿轮（13）与齿圈（14a）啮合传动。

9.根据权利要求4所述的太阳能自动均衡电池组件，其特征是，所述的底壳（7）内设有可带动风扇（14）转动的电机。