CN108123510A - 一种应急启动电源及其应急启动方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种应急启动电源及其应急启动方法，包括超级电容、充电模块和控制模块，充电模块包括升压电路，升压电路的一端与超级电容相连、另一端与启动电池相连，控制模块与升压电路和启动电池相连；控制模块用于在启动电池通过升压电路向超级电容充电的过程中，获得启动电池的可释放电量，根据启动电池的可释放电量调整升压电路的参数，以调整启动电池流向超级电容的电流大小。由于电池具有放电电流越大可释放出的电量越小、放电电流越小可释放出的电量越大的特性，因此，本发明通过调整启动电池流向超级电容的电流大小使启动电池释放出更多的电量，从而在汽车电池极度欠电的情况下，也能通过小电流放电对超级电容进行充电。

Description

一种应急启动电源及其应急启动方法

技术领域

本发明涉及汽车电源技术领域，更具体地说，涉及一种应急启动电源及其应急启动方法。

背景技术

汽车的启动需要汽车内部的电池启动汽车引擎来完成。但是，如果汽车电池老化或欠电，就会导致汽车无法启动，此时，就需要应急启动电源代替汽车电池来启动汽车。

现有技术中公开了一种具有超级电容的汽车应急启动电源，当汽车无法启动时，将应急启动电源的正负两端与汽车电池的正负两端对应连接，使汽车电池向应急启动电源中的超级电容快速充电。其中，超级电容的工作原理是通过与汽车电池相连来吸收汽车电池的剩余电量，并将剩余电量转换为大电流输出至汽车引擎，以实现汽车的应急启动。

但是，在汽车电池向超级电容充电的过程中，汽车电池是以固定大小的电流向超级电容充电。当汽车电池处于极度欠电状态时，虽然汽车电池内仍具有些微的电量，但是，在该电量不足以提供上述固定大小的电流的情况下，汽车电池无法向超级电容充电，从而无法实现汽车的应急启动。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种应急启动电源及其应急启动方法，以解决现有技术中汽车电池不足以提供上述固定大小的电流，导致汽车电池无法向超级电容充电的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种应急启动电源，包括超级电容、充电模块和控制模块，所述充电模块包括升压电路，所述升压电路的一端与所述超级电容相连、另一端与启动电池相连，所述控制模块与所述升压电路和所述启动电池相连；

所述控制模块用于在所述启动电池通过所述升压电路向所述超级电容充电的过程中，获得所述启动电池的可释放电量，根据所述启动电池的可释放电量调整所述升压电路的参数，以调整所述启动电池流向所述超级电容的电流大小。

优选的，所述充电模块还包括降压电路和启动开关，所述降压电路和所述启动开关均与所述升压电路并联；所述控制模块还与所述降压电路、启动开关和超级电容相连；

所述控制模块还用于根据所述超级电容和所述启动电池的电压差控制所述升压电路、降压电路或启动开关处于工作状态，以使所述启动电池通过所述升压电路、降压电路或启动开关对所述超级电容充电。

优选的，当所述超级电容和所述启动电池的电压差大于第一电压值时，所述控制模块控制所述降压电路处于工作状态；

当所述超级电容和所述启动电池的电压差小于或等于第一电压值时，所述控制模块控制所述启动开关处于工作状态；

当所述超级电容和所述启动电池的电压差等于0时，所述控制模块控制所述升压电路处于工作状态。

优选的，所述控制模块通过向所述启动电池输入交流电压信号，检测流过所述启动电池的电流值来计算所述启动电池的内阻，并根据所述启动电池的内阻获得所述启动电池的荷电状态，再根据所述启动电池的荷电状态和额定电量获得所述启动电池的可释放电量。

优选的，所述启动电池为汽车电池。

一种应急启动方法，应用于所述应急启动电源，包括：

在启动电池通过升压电路向超级电容充电的过程中，获取所述启动电池的可释放电量；

根据所述启动电池的可释放电量调整所述升压电路的参数，以调整所述启动电池流向所述超级电容的电流大小。

优选的，获取所述启动电池的可释放电量，包括：

向所述启动电池输入交流电压信号；

检测流过所述启动电池的电流值来计算所述启动电池的内阻；

根据所述启动电池的内阻获得所述启动电池的荷电状态；

根据所述启动电池的荷电状态和额定电量获得所述启动电池的可释放电量。

优选的，在启动电池通过升压电路向超级电容充电之前，还包括：

根据所述超级电容和所述启动电池的电压差控制所述升压电路、降压电路或启动开关处于工作状态，以使所述启动电池通过所述升压电路、降压电路或启动开关对所述超级电容充电。

优选的，根据所述超级电容和所述启动电池的电压差控制所述升压电路、降压电路或启动开关处于工作状态包括：

当所述超级电容和所述启动电池的电压差大于第一电压值时，控制所述降压电路处于工作状态；

当所述超级电容和所述启动电池的电压差小于或等于第一电压值时，控制所述启动开关处于工作状态；

当所述超级电容和所述启动电池的电压差等于0时，控制所述升压电路处于工作状态。

优选的，所述启动电池为汽车电池，在所述汽车电池向所述超级电容充电的过程中，还包括：

判断所述汽车电池的电压是否小于预设电压；

若否，通过所述汽车电池向所述超级电容充电；

若是，采用备用电池代替所述汽车电池向所述超级电容充电，所述备用电池包括移动电源和太阳能电池。

与现有技术相比，本发明所提供的技术方案具有以下优点：

本发明所提供的应急启动电源及其应急启动方法，在启动电池通过升压电路向超级电容充电的过程中，控制模块获得启动电池的可释放电量，根据启动电池的可释放电量调整升压电路的参数，以调整充电电池流向超级电容的电流大小。由于电池具有放电电流越大可释放出的电量越小、放电电流越小可释放出的电量越大的特性，因此，本发明通过调整启动电池流向超级电容的电流大小，使启动电池释放出更多的电量来对超级电容进行充电，从而在汽车电池极度欠电的情况下，也能通过小电流放电使得超级电容的电压达到启动电压，实现汽车的应急启动。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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发明的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种应急启动电源的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的另一种应急启动电源的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的应急启动方法的流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供了一种应急启动电源，如图1所示，包括超级电容1、充电模块2和控制模块3，其中，充电模块2包括升压电路20，升压电路20的一端与超级电容1相连、另一端与启动电池4相连，控制模块3与升压电路20和启动电池4相连。

本实施例中，启动电池4为汽车电池，当启动电池4无法向汽车供电时，将应急启动电源的正极与启动电池4的正极相连、将应急启动电源的负极与启动电池4的负极相连，此时，启动电池4通过升压电路20向超级电容1充电，并且，在此充电过程中，控制模块3获得启动电池4的可释放电量，根据启动电池4的可释放电量调整升压电路20的参数，以调整启动电池4流向超级电容1的电流大小。

需要说明的是，本实施例中的升压电路20为BOOST升压电路。此外，当启动电池4向超级电容1充满电后，即超级电容1的电压达到启动电压后，采用超级电容1和启动电池4共同为汽车供电，实现汽车的启动。

由于启动电池4具有放电电流越大可释放出的电量越小、放电电流越小可释放出的电量越大的特性，因此，控制模块3和启动电池4通过升压电路20向超级电容1充电的过程中，获得启动电池4的可释放电量，根据启动电池4的可释放电量调整升压电路20的参数，以调整启动电池20流向超级电容1的电流大小，从而可以通过调整启动电池4流向超级电容1的电流大小，使得启动电池4释放出更多的电量来对超级电容1进行充电，进而可以在汽车电池即启动电池4极度欠电的情况下，也能通过小电流放电使得超级电容1的电压达到启动电压，实现应急启动电源对汽车的启动。

本实施例中，如图2所示，充电模块2还包括并联的降压电路21和启动开关22。其中，降压电路21和启动开关22均与升压电路20并联，控制模块3还与降压电路21、启动开关22和超级电容1相连。控制模块3还用于根据超级电容1和启动电池4的电压差控制升压电路20、降压电路21或启动开关22处于工作状态，以使启动电池4通过升压电路20、降压电路21或启动开关22对超级电容1充电。

具体地，当超级电容1和启动电池4的电压差大于第一电压值时，控制模块3控制降压电路21处于工作状态、控制升压电路20和启动开关22处于不工作状态即与启动电池4断开的状态，使得启动电池4通过降压电路21向超级电容1充电。其中降压电路21为buck降压电路。

当超级电容1和启动电池4的电压差小于或等于第一电压值时，控制模块3控制启动开关22处于工作状态、控制升压电路20和降压电路21处于不工作状态即与启动电池4断开的状态，使得启动电池4通过启动开关22向超级电容1充电。

当超级电容1和启动电池4的电压差等于0时，控制模块3控制升压电路20处于工作状态、控制启动开关22和降压电路21处于不工作状态即与启动电池4断开的状态，使得启动电池4通过升压电路20向超级电容1充电，此时，即便启动电池4输出的电压较低，但是经过升压电路20的升压后，也能够向超级电容1输出较高的电压即对超级电容1进行充电。并且，在此充电过程中，控制模块3可通过调整升压电路20的参数，调整启动电池4流向超级电容1的电流大小，以使启动电池4释放出更多的电量。其中，第一电压值可根据启动电池4的容量参数和超级电容1的容量参数等设定，可选的，第一电压值等于2V。

其中，本实施例中的控制模块3为控制器，其通过向升压电路20或降压电路21中的控制开关输入控制信号控制升压电路20或降压电路21处于开启状态，并且，本实施例中的启动开关22优选为继电器，控制模块3通过向启动开关22输入开启信号，控制启动开关22开启。

本实施例中，控制模块3通过向启动电池4输入交流电压信号，检测流过启动电池4的电流来计算启动电池4的内阻，并根据启动电池4的内阻获得启动电池4的荷电状态，再根据启动电池4的荷电状态和额定电量获得启动电池的可释放电量。其中，启动电池4的内阻越大，启动电池4的荷电状态越小，而启动电池4的荷电状态又等于其可释放出的电量和额定电量的比值，基于此，在向控制模块3预先输入启动电池4的额定电量后，即可根据荷电状态计算出启动电池4的可释放电量，进而根据可释放电量调整其放电电流的大小。

本实施例中，超级电容1可以包括一个超级电容单体，也可以包括多个相互串联的超级电容单体，可以包括6个相互串联的超级电容单体。当超级电容1包括多个相互串联的超级电容单体时，本实施例中的应急启动电源还包括均衡电路(图中为示出)，该均衡电路包括多个均衡单元，每一个均衡单元与一个超级电容单体并联，用于均衡各个超级电容单体之间的电压。可选的，该均衡单元包括电阻，且不同的超级电容单体对应的电阻的阻值相等。

该均衡单元可以在应急启动电源不使用时，将每个超级电容单体的电压都放电到安全电压，这样即便应急启动电源进水或者异常短路，都不会有任何安全问题。并且，由于具有电阻的均衡电路是最可靠也是最简单的，因此，更便于汽车应急启动电源的普及和推广。

本实施例中，应急启动电源还包括显示模块，该显示模块用于实时显示超级电容1的电压。可选的，显示模块可以为电压表、电压显示器等器件，但是，本发明并不仅限于此。在采用汽车电池向超级电容1充电的过程中，如果超级电容1的电压达到启动电压，即可采用应急启动电源和汽车电池共同启动汽车，但是，如果汽车电池无法充满超级电容1，则采用移动电源或太阳能电池代替汽车电池向超级电容1充电，同样，在移动电源或太阳能电池向超级电容1充电的过程中，控制模块3也可获取移动电源或太阳能电池的可释放电量，根据其可释放电量调整升压电路20的参数，以调整移动电源或太阳能电池流向超级电容1的电流大小。

也就是说，当采用汽车电池向超级电容1充电的过程中，获取显示模块显示的超级电容的电压，判断汽车电池的电压是否小于预设电压，若否，通过汽车电池向超级电容1充电，若是，采用备用电池代替汽车电池向超级电容1充电。其中，备用电池包括移动电源和太阳能电池，移动电源为向手机等充电的移动电源，太阳能电池为将太阳能转化为电能并存储的电池。

在本发明的又一个实施方式中，充电模块2通过三选一开关与汽车电池、移动电源或太阳能电池连接。其中，三选一开关的一端具有一个接口、另一端具有三个接口，且一端的一个接口与充电模块2相连，一端的三个接口分别与汽车电池、移动电源和太阳能电池连接。当然，本发明并不仅限于此，在其他实施例中，充电模块2还可以通过其他方式与启动电池4连接。

本发明实施例所提供的应急启动电源，在启动电池通过升压电路向超级电容充电的过程中，控制模块获得启动电池的可释放电量，根据启动电池的可释放电量调整升压电路的参数，以调整充电电池流向超级电容的电流大小。由于电池具有放电电流越大可释放出的电量越小、放电电流越小可释放出的电量越大的特性，因此，本发明通过调整启动电池流向超级电容的电流大小，使启动电池释放出更多的电量来对超级电容进行充电，从而在汽车电池极度欠电的情况下，也能通过小电流放电使得超级电容的电压达到启动电压。

本发明的实施例还提供了一种应急启动方法，应用于上述任一实施例提供的应急启动电源，如图3所示，包括:

S101：在启动电池通过升压电路向超级电容充电的过程中，获取所述启动电池的可释放电量；

S102：根据所述启动电池的可释放电量调整所述升压电路的参数，以调整所述启动电池流向所述超级电容的电流大小。

当汽车无法启动时，将应急启动电源与启动电池即汽车电池相连，此时，应急启动电源的超级电容通过升压电路与启动电池相连，控制模块也与启动电池相连，使得启动电池通过升压电路向超级电容充电，在此过程中，控制模块获得启动电池的可释放电量，根据启动电池的可释放电量调整升压电路的参数，以调整启动电池流向超级电容的电流大小。

由于启动电池具有放电电流越大可释放出的电量越小、放电电流越小可释放出的电量越大的特性，因此，控制模块启动电池通过升压电路向超级电容充电的过程中，获得启动电池的可释放电量，根据启动电池的可释放电量调整升压电路的参数，调整启动电池流向超级电容的电流大小，从而可以通过调整启动电池流向超级电容的电流大小，使得启动电池释放出更多的电量来对超级电容进行充电，进而可以在汽车电池即启动电池极度欠电的情况下，也能通过小电流放电使得超级电容的电压达到启动电压，实现应急启动电源对汽车的启动。

其中，获取启动电池的可释放电量的过程，包括：

向启动电池输入交流电压信号；

检测流过启动电池的电流值来计算启动电池的内阻；

根据启动电池的内阻获得启动电池的荷电状态；

根据启动电池的荷电状态和额定电量获得启动电池的可释放电量。

其中，启动电池的内阻越大，启动电池的荷电状态越小，而启动电池的荷电状态又等于其可释放出的电量和额定电量的比值，基于此，在向控制模块预先输入启动电池的额定电量后，即可根据荷电状态计算出启动电池的可释放电量，进而根据可释放电量调整其放电电流的大小。

此外，在启动电池通过升压电路向超级电容充电之前，还包括：

根据超级电容和启动电池的电压差控制升压电路、降压电路或启动开关处于工作状态，以使启动电池通过升压电路、降压电路或启动开关对超级电容充电。

并且，根据超级电容和启动电池的电压差控制升压电路、降压电路或启动开关处于工作状态包括：

当超级电容和启动电池的电压差大于第一电压值时，控制降压电路处于工作状态；

当超级电容和启动电池的电压差小于或等于第一电压值时，控制启动开关处于工作状态；

当超级电容和启动电池的电压差等于0时，控制升压电路处于工作状态。

具体地，当超级电容和启动电池的电压差大于第一电压值时，控制模块控制降压电路处于工作状态、控制升压电路和启动开关处于不工作状态即与启动电池断开的状态，使得启动电池通过降压电路向超级电容充电。当超级电容和启动电池的电压差小于或等于第一电压值时，控制模块控制启动开关处于工作状态、控制升压电路和降压电路处于不工作状态即与启动电池断开的状态，使得启动电池通过启动开关向超级电容充电。当超级电容和启动电池的电压差等于时，控制模块控制升压电路处于工作状态、控制启动开关和降压电路处于不工作状态即与启动电池断开的状态，使得启动电池通过升压电路向超级电容充电，此时，即便启动电池输出的电压较低，但是经过升压电路的升压后，也能够向超级电容输出较高的电压即对超级电容进行充电。并且，在此充电过程中，控制模块可通过调整升压电路的参数，调整启动电池流向超级电容的电流大小，以使启动电池释放出更多的电量。其中，第一电压值可根据启动电池的容量参数和超级电容的容量参数等设定，可选的，第一电压值等于2V。

此外，在汽车电池向超级电容充电的过程中，还包括：

判断汽车电池的电压是否小于预设电压；

若否，通过汽车电池向超级电容充电；

若是，采用备用电池代替汽车电池向超级电容充电，备用电池包括移动电源和太阳能电池。

在汽车电池欠电无法启动汽车时，先将汽车电池与应急启动电源相连，此时，应急启动电源的显示模块会显示超级电容的电压，当显示模块显示的电压大于预设电压时，汽车电池的电量较充足，可以继续采用汽车电池对超级电容充电，当显示模块显示的电压小于预设电压时，可将汽车电池和超级电容的连接断开，采用移动电源或太阳能电池对超级电容充电，当超级电容充电完成后，断开移动电源或太阳能电池与应急启动电源的连接，将汽车电池与应急启动电源重新连接在一起，以使汽车电池和应急启动电源共同来向汽车引擎提供启动电流。

本实施例提供的应急启动方法，在启动电池通过升压电路向超级电容充电的过程中，控制模块获得启动电池的可释放电量，根据启动电池的可释放电量调整升压电路的参数，以调整充电电池流向超级电容的电流大小。由于电池具有放电电流越大可释放出的电量越小、放电电流越小可释放出的电量越大的特性，因此，本发明通过调整启动电池流向超级电容的电流大小，使启动电池释放出更多的电量来对超级电容进行充电，从而在汽车电池极度欠电的情况下，也能通过小电流放电使得超级电容的电压达到启动电压。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种应急启动电源，其特征在于，包括超级电容、充电模块和控制模块，所述充电模块包括升压电路，所述升压电路的一端与所述超级电容相连、另一端与启动电池相连，所述控制模块与所述升压电路和所述启动电池相连；

所述控制模块用于在所述启动电池通过所述升压电路向所述超级电容充电的过程中，获得所述启动电池的可释放电量，根据所述启动电池的可释放电量调整所述升压电路的参数，以调整所述启动电池流向所述超级电容的电流大小。

2.根据权利要求1所述的应急启动电源，其特征在于，所述充电模块还包括降压电路和启动开关，所述降压电路和所述启动开关均与所述升压电路并联；所述控制模块还与所述降压电路、启动开关和超级电容相连；

所述控制模块还用于根据所述超级电容和所述启动电池的电压差控制所述升压电路、降压电路或启动开关处于工作状态，以使所述启动电池通过所述升压电路、降压电路或启动开关对所述超级电容充电。

3.根据权利要求2所述的应急启动电源，其特征在于，当所述超级电容和所述启动电池的电压差大于第一电压值时，所述控制模块控制所述降压电路处于工作状态；

当所述超级电容和所述启动电池的电压差小于或等于第一电压值时，所述控制模块控制所述启动开关处于工作状态；

当所述超级电容和所述启动电池的电压差等于0时，所述控制模块控制所述升压电路处于工作状态。

4.根据权利要求1所述的应急启动电源，其特征在于，所述控制模块通过向所述启动电池输入交流电压信号，检测流过所述启动电池的电流值来计算所述启动电池的内阻，并根据所述启动电池的内阻获得所述启动电池的荷电状态，再根据所述启动电池的荷电状态和额定电量获得所述启动电池的可释放电量。

5.根据权利要求1所述的应急启动电源，其特征在于，所述启动电池为汽车电池。

6.一种应急启动方法，其特征在于，应用于权利要求1所述的应急启动电源，包括：

在启动电池通过升压电路向超级电容充电的过程中，获取所述启动电池的可释放电量；

根据所述启动电池的可释放电量调整所述升压电路的参数，以调整所述启动电池流向所述超级电容的电流大小。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，获取所述启动电池的可释放电量，包括：

向所述启动电池输入交流电压信号；

检测流过所述启动电池的电流值来计算所述启动电池的内阻；

根据所述启动电池的内阻获得所述启动电池的荷电状态；

根据所述启动电池的荷电状态和额定电量获得所述启动电池的可释放电量。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在启动电池通过升压电路向超级电容充电之前，还包括：

根据所述超级电容和所述启动电池的电压差控制所述升压电路、降压电路或启动开关处于工作状态，以使所述启动电池通过所述升压电路、降压电路或启动开关对所述超级电容充电。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，根据所述超级电容和所述启动电池的电压差控制所述升压电路、降压电路或启动开关处于工作状态包括：

当所述超级电容和所述启动电池的电压差大于第一电压值时，控制所述降压电路处于工作状态；

当所述超级电容和所述启动电池的电压差小于或等于第一电压值时，控制所述启动开关处于工作状态；

当所述超级电容和所述启动电池的电压差等于0时，控制所述升压电路处于工作状态。

10.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述启动电池为汽车电池，在所述汽车电池向所述超级电容充电的过程中，还包括：

判断所述汽车电池的电压是否小于预设电压；

若否，通过所述汽车电池向所述超级电容充电；

若是，采用备用电池代替所述汽车电池向所述超级电容充电，所述备用电池包括移动电源和太阳能电池。