CN105680505A - 一种车辆应急启动装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种车辆应急启动装置，所述装置通过引线连接到所述车辆的车载蓄电池，包括电压采样模块、锂电池模块和控制模块，其中，所述锂电池模块的正负极分别与所述车载蓄电池的正负极柱连接，且所述锂电池模块包括第一电池组、第二电池组和继电器组，所述第一电池组通过所述继电器组与所述第二电池组连接；所述电压采样模块的一端与所述车载蓄电池连接、另一端与所述控制模块连接；所述控制模块还与所述继电器组连接。实施本发明，可自动识别12V和24V的车载蓄电池，并根据该采样到电压值输出相应的电压来代替车载蓄电池来启动车辆。同时还对该装置设置了各种保护以避免操作上的安全风险。

Description

一种车辆应急启动装置
技术领域
本发明涉及车辆技术领域，更具体地说，涉及一种车辆应急启动装置。
背景技术
现有的汽车或电动汽车的启动均是靠车载蓄电池来完成，该车载蓄电池提供电能从而正常启动车辆，但是在车载蓄电池因车辆久置而出现的老化或损坏等现象时，车载蓄电池电压过低而使车辆无法正常启动。
目前，针对上述问题，解决的方法为通过对该车载蓄电池充电或者利用其它蓄电池并联搭接从而启动车辆，但是在给车载蓄电池充电的方法中，由于车载蓄电池老化或者损坏使得充电效果不好，就无法快速满足车辆启动的电能需求；在利用其它蓄电池并联搭接的方法中，由于采用额外的蓄电池来启动车辆，需要针对车辆的原装蓄电池在车辆启动时正常输出电压的情况来选择输出相应电压的蓄电池，而这就对应急车辆启动提出了更高的要求，在大部分的突发情况下，无法达到此应急要求，而且在此方法中，容易带来操作上的安全风险，且费时。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术中在车载蓄电池老化或损坏时车辆应急启动方法的上述不足，提供一种车辆应急启动装置，可自动识别车辆原装蓄电池输出电压进而提供相应的输出电压，以正常启动车辆。
本发明解决上述问题的技术方案是提供了一种车辆应急启动装置，所述装置通过引线连接到所述车辆的车载蓄电池，所述装置包括电压采样模块、锂电池模块和控制模块，其中，所述锂电池模块的正负极分别与所述车载蓄电池的正负极柱连接，且所述锂电池模块包括第一电池组、第二电池组和继电器组，所述第一电池组通过所述继电器组与所述第二电池组连接；所述电压采样模块的一端与所述车载蓄电池连接、另一端与所述控制模块连接；所述控制模块还与所述继电器组连接；在接收到所述电压采样模块采样到所述车载蓄电池的第一电压值处于第一电压值范围内的第一触发信号时，所述控制模块输出第一控制信号来控制所述继电器组使所述第一电池组和所述第二电池组向所述车载蓄电池的正负极柱输出处于第一输出电压值范围内的电压以应急启动具有所述第一电压值的车载蓄电池的车辆；在接收到所述电压采样模块采样到所述车载蓄电池的第二电压值处于第二电压值范围内的第二触发信号时，所述控制模块输出第二控制信号来控制所述继电器组使所述第一电池组和所述第二电池组向所述车载蓄电池的正负极柱输出处于第二输出电压值范围内的电压以应急启动具有所述第二电压值的车载蓄电池的车辆。
在上述车辆应急启动装置中，所述继电器组包括第一继电器、第二继电器和第三继电器，其中，所述第一继电器的第一引脚和第二引脚分别与所述第一电池组的正极和所述第二电池组的正极连接，所述第二继电器的第一引脚和第二引脚分别与所述第一电池组的正极和所述第二电池组的负极连接，所述第三继电器的第一引脚和第二引脚分别与所述第一电池组的负极和所述第二电池组的负极连接。
在上述车辆应急启动装置中，所述装置还包括继电器驱动模块，所述继电器驱动模块的输出端分别与所述第一继电器、所述第二继电器和所述第二继电器的第四引脚；所述继电器驱动模块在接收到所述第一控制信号时输出第一驱动信号来驱动所述第一继电器和所述第三继电器闭合以及所述第二继电器断开使所述第一电池组与所述第二电池组并联连接；所述继电器驱动模块在接收到所述第二控制信号时输出第二驱动信号来驱动所述第一继电器和所述第三继电器断开以及所述第二继电器闭合使所述第一电池组与所述第二电池组串联连接。
在上述车辆应急启动装置中，所述第一电池组和所述第二电池组均由N个锂电池串联而成，其中N为正整数。
在上述车辆应急启动装置中，在接收到所述电压采样模块采样到所述车载蓄电池的第二电压值大于所述第一电池组的电压值的两倍的第三触发信号时，所述控制模块输出第三控制信号来控制所述继电器驱动模块输出第三驱动信号驱动第一继电器、第二继电器和第三继电器断开以防止所述车载蓄电池反向对所述锂电池模块进行充电。
在上述车辆应急启动装置中，所述锂电池模块还包括第一均衡保护模块和第二均衡保护模块，其中，所述第一均衡保护模块与所述第一电池组连接，所述第二均衡保护模块与所述第二电池组连接。
在上述车辆应急启动装置中，所述第一电压值范围为8.1V～13.5V；所述第二电压值范围为14.4V～25.4V；所述第一输出电压值范围为8.1V～12.7V；所述第二输出电压值范围为16.2V～25.4V。
在上述车辆应急启动装置中，所述装置还包括充电模块，所述充电模块的输出端与所述锂电池组连接、输入端外接充电器、控制端与所述控制模块连接，在接收到所述锂电池模块的第一电池组和第二电池组的电量低的第四触发信号时，所述控制模块输出使能信号来控制所述充电模块工作以使所述充电器通过所述充电模块对所述第一电池组和所述第二电池组进行充电。
在上述车辆应急启动装置中，所述装置还包括极性识别模块，所述极性识别模块的一端与所述述锂电池模块的正极连接、另一端与所述控制模块连接；在所述锂电池模块与所述车载蓄电池正常连接时，所述控制模块输出高电平信号以提示连接正确；在所述锂电池模块与所述车载蓄电池异常连接时，所述控制模块输出低电平信号来控制所述继电器驱动模块输出第三驱动信号驱动所述第一继电器、第二继电器和所述第三继电器断开以进行异常连接保护，并提示连接错误。
在上述车辆应急启动装置中，所述装置还包括短路检测模块，所述短路检测模块的一端与所述锂电池模块的正极连接、另一端与所述控制模块连接；在接收到所述短路检测模块检测到所述车载蓄电池短路的第五触发信号时，所述控制模块输出第三控制信号来控制所述继电器驱动模块输出第三驱动信号驱动所述第一继电器、第二继电器和所述第三继电器断开以进行所述车载蓄电池短路保护。
实施本发明的车辆应急启动装置的有益效果有：通过电压采样电路来自动识别12V和24V的车载蓄电池，并根据该采样到电压值输出相应的电压来代替车载蓄电池来启动车辆，该装置尤其适用于在车载蓄电池老化或损坏时应急启动车辆。同时，在连接24V的车载蓄电池时，为了防止车载蓄电池对该装置的锂电池模块20反向充电，在采样到车载蓄电池输出的电压值大于第一电池组21的电压值的两倍时，控制第一电池组21与第二电池组22不连接。另外，该装置还设置有车载蓄电池短路保护以及该装置与车载蓄电池的正负极连接错误的保护功能。
附图说明
图1是本发明的车辆应急启动装置实施例的结构示意图。
图2是图1中的锂电池模块和电压采样模块实施例的电路图。
图3是本发明实施例的继电器驱动模块的电路图。
图4是本发明实施例的第一均衡保护模块的电路图。
图5是本发明实施例的第二均衡保护模块的电路图。
图6是本发明实施例的充电模块的电路图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，是本发明的车辆应急启动装置实施例的结构示意图，该装置可应用于12V的车载蓄电池的汽油车和24V的车载蓄电池的卡车，并且能自动识别这两种车载电池，且输出相应的电压，以在这两种车载电池老化或损坏时能应急启动车辆。
参考图1，该车辆辅助启动装置通过正负极引线连接到车载蓄电池的正负极上，该装置包括电压采样模块10、锂电池模块20以及控制模块30。在本实施例中，控制模块30为主控集成芯片，在下面介绍该装置内部结构时会对该控制模块的引脚进行显示。
其中，锂电池模块20的正负极通过正负极引线连接车载蓄电池的正负极柱，该锂电池模块20包括第一电池组21、继电器组23和第二电池组22，其中，第一电池组21通过第二继电器K2组23与第二电池组22连接。在本实施例中，如图2所示，继电器组23包括第一继电器K1、第二继电器K2和第三继电器K3，第一电池组21通过继电器组23与第二电池组22连接的连接关系为：第一继电器K1的第一引脚和第二引脚分别与第一电池组21和第二电池组22的正极连接，第二继电器K2的第一引脚和第二引脚分别与第一电池组21的正极和第二电池组22的负极连接，第三继电器K3的第一引脚和第二引脚分别与第一电池组21和第二电池组22的负极连接。
电压采样模块10的一端与车载蓄电池连接、另一端与控制模块30连接，用于采样车载蓄电池的电压值。在本实施例中，如图2所示，该电压采样模块10包括采样电阻R50、采样电阻R59、开关二极管D9、电容C14以及电阻R52，其中，采样电阻R50的一端与车载蓄电池的正极连接、另一端与采样电阻R59的一端连接，采样电阻R59的另一端与车载蓄电池的负极一起经过电阻R52连接参考地，采样电阻R50与采样电阻R59的节点与开关二极管D9的第三引脚连接，开关二极管D9的第二引脚连接供电电压VDD、第一引脚连接参考地，该开关二极管D9的第三引脚经过电容C14的一端与控制模块30连接，该C14的另一端连接参考地。其中，Car_batt_scan表示控制模块的引脚。
控制模块30还与继电器组23连接，用于在接收到电压采样模块10采样到车载蓄电池的第一电压值处于第一电压值范围内的第一触发信号，输出第一控制信号来控制继电器组23使第一电池组21和第二电池组22向车载蓄电池的正负极柱输出位于第一输出电压值范围内的电压以应急启动具有所述第一电压值的车载蓄电池的车辆。在本实施例中，第一电压值范围为8.1V～13.5V，此范围表示为具有12V的车载蓄电池的车辆。进一步地，控制模块30还用于在接收到电压采样模块10采样到车载蓄电池的第二电压值处于第二电压值范围内的第二触发信号时，控制模块30输出第二控制信号来控制继电器组23使第一电池组21和第二电池组22向车载蓄电池的正负极柱输出位于第二输出电压值范围内的电压以应急启动具有所述第二电压值的车载蓄电池的车辆。在本实施例中，第二电压值范围为14.4V～25.4V，此范围表示为具有24V的车载蓄电池的车辆。
在本实施例中，控制模块30通过继电器驱动模块与继电器组23连接，其中，第一继电器K1、第二继电器K2和第二继电器K2的第三引脚分别与供电电压连接、第四引脚分别与继电器驱动模块的输出端连接，继电器驱动模块的输入端与控制模块30连接。在本实施例中，如图3所示，为该继电器驱动模块的电路图，其中RelayK1EN、RelayK2EN和RelayK2EN分别为控制模块30的引脚。在控制模块30输出第一控制信号至继电器驱动模块时，该继电器驱动模块输出第一驱动信号至继电器组23，此时，第一继电器K1和第三继电器K3闭合，第二继电器K2断开，进而第一电池组21与第二电池组22并联连接，向车载蓄电池的正负极柱输出位于第一输出电压值范围的电压以应急启动该车载蓄电池的车辆，在本实施例中，第一输出电压值范围为8.1V～12.7V。在控制模块30输出第二控制信号至继电器驱动模块时，该继电器驱动模块输出第二驱动信号至继电器组23，此时，第一继电器K1和第三继电器K3断开，第二继电器K2闭合，进而第一电池组21与第二电池组22串联连接，向车载蓄电池的正负极柱输出位于第二输出电压值范围的电压以应急启动该车载蓄电池的车辆，在本实施例中，第二输出电压值范围为16.2V～25.4V。
在本实施中，第一电池组21和第二电池组22均由N个锂电池串联组成，N为正整数，在本实施例中，如图4和图5所示，若每个锂电池的电压为4.2V，在能达到输出上述位于第一输出电压值范围内或第二输出电压值范围内的电压，N为3，当然，在实际电路设计中，N还可以为5。
进一步地，在第一电池组21和第二电池组22串联时，即锂电池模块20输出给24V的车载蓄电池的车辆的电压位于第二输出范围，控制模块30还用于在接收到电压采样模块10采样到所述车载蓄电池的第二电压值大于所述第一电池组21的电压值的两倍的第三触发信号时，输出第三控制信号来控制继电器驱动模块输出第三驱动信号，进而第一继电器K1、第二继电器K2和第三继电器K3均断开，这样防止车载蓄电池反向对锂电池模块20进行充电。
进一步地，在本实施例中，锂电池模块20还包括第一均衡保护模块24和第二均衡保护模块25，其中如图4所示，第一均衡保护模块24与第一电池组21连接，用于在该装置工作时，对第一电池组21进行过充电保护、过放电保护、过电流保护、电池短路保护、过温保护以及电池均衡，图中，/OD_SCAN_EN1、/1P_OD_SCAN和/1P_OC_SCAN分别表示控制模块的引脚。如图5所示，第二均衡保护模块25与第二电池组22连接，用于在该装置工作时，对第二电池组22进行过充电保护、过放电保护、过电流保护、电池短路保护、过温保护以及电池均衡，图中，/OD_SCAN_EN2、/2P_OD_SCAN和/2P_OC_SCAN分别表示控制模块的引脚。
进一步地，在本发明的一些实施例中，该装置还包括充电模块，该充电模块的一端外接充电器，另一端与锂电池模块20连接，用于在锂电池模块20的电量不足时对该锂电池模块20进行充电。此时控制模块30在接收到锂电池模块20的第一电池组21和第二电池组22的电量低的第四触发信号，输出使能信号使该充电模块工作，进而使充电器通过该充电模块对第一电池和第二电池进行充电。具体在充电过程中，可使控制模块30输出第一控制信号，此时第一电池组21和第二电池组22并联，充电较快，且两个电池组充电较均匀。当然，也可使控制模块30输出第二控制信号，此时第一电池组21和第二电池组22串联。在本实施例中，如图6所示，为充电模块的具体的电路，其中，CHAPWM表示控制模块的引脚，Vin+表示该充电模块的输入端，该输入端外接充电器，V_CH为该充电模块的输出端，该输出端与锂电池模块20连接。进一步地，本发明在第一电池组21和第二电池组22的电量低时，可采用按键形式来使控制模块30输出第四触发信号，该按键与控制模块30连接。在本发明的一些实施例中，该充电模块的输出端还通过充电控制开关电路与控制模块30连接，这样通过控制模块30可控制锂电池模块20的充电情况，该充电控制开关电路可采用晶体管与MOS管来实现，还可采用其他三极管来实现，在此不再赘述。进一步地，该装置还包括DC/DC转换模块(图中未示出)，该DC/DC转换模块与充电模块连接，用于给该装置的各个模块提供供电电压，继电器组23、控制模块30、电压采样模块10等。
在本发明的一些实施例中，该装置还包括极性识别模块(图中未示出)，该极性识别模块的一端与锂电池模块20的正极连接，另一端与控制模块30连接。由该装置的锂电池模块20通过正负极引线与车载蓄电池的正负极柱连接可知，该极性识别模块的一端也与车载蓄电池连接，当该装置的锂电池模块20与车载蓄电池正常连接时，控制模块30输出高电平信号，提示用户连接正确，该高电平信号可通过控制LED灯亮来显示出来，当该装置的锂电池模块20与车载蓄电池异常连接时，即正负极接反了，此时，控制模块30输出低电平信号至继电器驱动模块，该继电器驱动模块输出第三驱动信号，第一继电器K1、第二继电器K2和第三继电器K3断开，这样可以在正负极接反时，保护该装置，即进行异常连接保护，并且提示连接错误。在本实施例中，该极性识别模块可采用光耦来实现。
在本发明的一些实施例中，该装置还包括短路检测模块(图中未示出)，该短路检测模块的一端与锂电池模块20的正极连接、另一端与控制模块30连接；在该短路检测模块检测到车载蓄电池短路时，该短路检测模块输出第五触发信号至控制模块30，该控制模块30则输出第三控制信号至继电器驱动模块，该继电器驱动模块则输出第三驱动信号，此时，第一继电器K1、第二继电器K2和第三继电器K3断开，进行车载蓄电池短路保护。
本发明的车辆应急启动装置通过电压采样电路来自动识别12V和24V的车载蓄电池，并根据该采样到电压值输出相应的电压来代替车载蓄电池启动车辆，该装置尤其适用于在车载蓄电池老化或损坏时应急启动车辆。同时，在连接24V的车载蓄电池时，为了防止车载蓄电池对该装置的锂电池模块20反向充电，在采样到车载蓄电池输出的电压值大于第一电池组21的电压值的两倍时，控制第一电池组21与第二电池组22不连接。另外，该装置还设置有车载蓄电池短路保护以及该装置与车载蓄电池的正负极连接错误的保护功能。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种车辆应急启动装置，所述装置通过引线连接到所述车辆的车载蓄电池，其特征在于，所述装置包括电压采样模块、锂电池模块和控制模块，其中，所述锂电池模块的正负极分别与所述车载蓄电池的正负极柱连接，且所述锂电池模块包括第一电池组、第二电池组和继电器组，所述第一电池组通过所述继电器组与所述第二电池组连接；所述电压采样模块的一端与所述车载蓄电池连接、另一端与所述控制模块连接；所述控制模块还与所述继电器组连接；在接收到所述电压采样模块采样到所述车载蓄电池的第一电压值处于第一电压值范围内的第一触发信号时，所述控制模块输出第一控制信号来控制所述继电器组使所述第一电池组和所述第二电池组向所述车载蓄电池的正负极柱输出处于第一输出电压值范围内的电压以应急启动具有所述第一电压值的车载蓄电池的车辆；在接收到所述电压采样模块采样到所述车载蓄电池的第二电压值处于第二电压值范围内的第二触发信号时，所述控制模块输出第二控制信号来控制所述继电器组使所述第一电池组和所述第二电池组向所述车载蓄电池的正负极柱输出处于第二输出电压值范围内的电压以应急启动具有所述第二电压值的车载蓄电池的车辆。
2.根据权利要求1中所述的车辆应急启动装置，其特征在于，所述继电器组包括第一继电器、第二继电器和第三继电器，其中，所述第一继电器的第一引脚和第二引脚分别与所述第一电池组的正极和所述第二电池组的正极连接，所述第二继电器的第一引脚和第二引脚分别与所述第一电池组的正极和所述第二电池组的负极连接，所述第三继电器的第一引脚和第二引脚分别与所述第一电池组的负极和所述第二电池组的负极连接。
3.根据权利要求2中所述的车辆应急启动装置，其特征在于，所述装置还包括继电器驱动模块，所述继电器驱动模块的输出端分别与所述第一继电器、所述第二继电器和所述第二继电器的第四引脚；所述继电器驱动模块在接收到所述第一控制信号时输出第一驱动信号来驱动所述第一继电器和所述第三继电器闭合以及所述第二继电器断开使所述第一电池组与所述第二电池组并联连接；所述继电器驱动模块在接收到所述第二控制信号时输出第二驱动信号来驱动所述第一继电器和所述第三继电器断开以及所述第二继电器闭合使所述第一电池组与所述第二电池组串联连接。
4.根据权利要求3中所述的车辆应急启动装置，其特征在于，所述第一电池组和所述第二电池组均由N个锂电池串联而成，其中N为正整数。
5.根据权利要求4中所述的车辆应急启动装置，其特征在于，在接收到所述电压采样模块采样到所述车载蓄电池的第二电压值大于所述第一电池组的电压值的两倍的第三触发信号时，所述控制模块输出第三控制信号来控制所述继电器驱动模块输出第三驱动信号驱动第一继电器、第二继电器和第三继电器断开以防止所述车载蓄电池反向对所述锂电池模块进行充电。
6.根据权利要求5中所述的车辆应急启动装置，其特征在于，所述锂电池模块还包括第一均衡保护模块和第二均衡保护模块，其中，所述第一均衡保护模块与所述第一电池组连接，所述第二均衡保护模块与所述第二电池组连接。
7.根据权利要求6中所述的车辆应急启动装置，其特征在于，所述第一电压值范围为8.1V～13.5V；所述第二电压值范围为14.4V～25.4V；所述第一输出电压值范围为8.1V～12.7V；所述第二输出电压值范围为16.2V～25.4V。
8.根据权利要求7中所述的车辆应急启动装置，其特征在于，所述装置还包括充电模块，所述充电模块的输出端与所述锂电池组连接、输入端外接充电器、控制端与所述控制模块连接，在接收到所述锂电池模块的第一电池组和第二电池组的电量低的第四触发信号时，所述控制模块输出使能信号来控制所述充电模块工作以使所述充电器通过所述充电模块对所述第一电池组和所述第二电池组进行充电。
9.根据权利要求7中所述的车辆应急启动装置，其特征在于，所述装置还包括极性识别模块，所述极性识别模块的一端与所述述锂电池模块的正极连接、另一端与所述控制模块连接；在所述锂电池模块与所述车载蓄电池正常连接时，所述控制模块输出高电平信号以提示连接正确；在所述锂电池模块与所述车载蓄电池异常连接时，所述控制模块输出低电平信号来控制所述继电器驱动模块输出第三驱动信号驱动所述第一继电器、第二继电器和所述第三继电器断开以进行异常连接保护，并提示连接错误。
10.根据权利要求7中所述的车辆应急启动装置，其特征在于，所述装置还包括短路检测模块，所述短路检测模块的一端与所述锂电池模块的正极连接、另一端与所述控制模块连接；在接收到所述短路检测模块检测到所述车载蓄电池短路的第五触发信号时，所述控制模块输出第三控制信号来控制所述继电器驱动模块输出第三驱动信号驱动所述第一继电器、第二继电器和所述第三继电器断开以进行所述车载蓄电池短路保护。
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