CN108583302B - 电动汽车及其蓄电池亏电状态下的启动装置和方法 - Google Patents

电动汽车及其蓄电池亏电状态下的启动装置和方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种电动汽车及其蓄电池亏电状态下的启动装置和方法，所述启动装置包括：通信接口，通信接口用于建立便携式电源设备与启动装置之间的电连接；升压单元，升压单元与通信接口电连接，升压单元用于通过通信接口来接收便携式电源设备提供的电能，并且对输入电压进行升压；储能单元，储能单元与升压单元电连接，储能单元用于存储从升压单元接收到的电能；输出单元，输出单元与储能单元电连接，当电动汽车蓄电池处于亏电状态时，输出单元用于将所述储能单元存储的电能输出至电动汽车，以使得启动所述电动汽车。本发明能够有效地帮助驾驶员快速且方便地解决由于电池亏电而导致的车辆抛锚，有效地降低了车辆重量及硬件成本。

Description

电动汽车及其蓄电池亏电状态下的启动装置和方法
技术领域
本发明涉及电动汽车电池管理领域，尤其涉及一种电动汽车及其蓄电池亏电状态下的启动装置和方法。
背景技术
一般电动汽车在停止过程中，部分用电器设备会持续消耗12V蓄电池的电量，车辆停放时间过久之后，12V蓄电池的电量就会降低到亏电状态，通常车辆在12V蓄电池电压低于9V以下之后就停止工作，也就意味着车辆无法再启动。
目前，现有技术中通常采用两种方案来解决上述问题。一种方案为：通过外部220V充电转换设备接入12V蓄电池的正、负极上进行充电，12V蓄电池在充电一段时间之后，可以使车辆重新启动。另一种方案为：通过更换12V蓄电池来解决，即直接使用电量充足的12V蓄电池，因此，有些车辆上会配备两块12V蓄电池，如果一块12V蓄电池出现问题，则备用的第二块12V蓄电池可以提供电能。
但是，上述两种方案均存在缺陷。采用第一种方案时需要额外提供人力及物力，如果车辆停止的附近没有这些条件，那么就需要道路救援等辅助手段来提供帮助，需要消耗更多的等待及维修时间。采用另外一种方案时需要在车辆提供额外的空间，而且会增加车辆重量及硬件成本。
发明内容
以下给出一个或多个方面的简要概述以提供对这些方面的基本理解。此概述不是所有构想到的方面的详尽综览，并且既非旨在指认出所有方面的关键性或决定性要素亦非试图界定任何或所有方面的范围。其唯一的目的是要以简化形式给出一个或多个方面的一些概念以为稍后给出的更加详细的描述之序。
本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中电动汽车蓄电池亏电时修复的工作效率低，人力成本或硬件成本高的缺陷，提供一种电动汽车及其蓄电池亏电状态下的启动装置和方法。
本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：
一种用于电动汽车蓄电池亏电状态下的启动装置，其特点在于，包括：
通信接口，所述通信接口用于建立便携式电源设备与所述启动装置之间的电连接；
升压单元，所述升压单元与所述通信接口电连接，所述升压单元用于通过所述通信接口来接收所述便携式电源设备提供的电能，并且对输入电压进行升压；
储能单元，所述储能单元与所述升压单元电连接，所述储能单元用于存储从所述升压单元接收到的电能；
输出单元，所述输出单元与所述储能单元电连接，当电动汽车蓄电池处于亏电状态时，所述输出单元用于将所述储能单元存储的电能输出至电动汽车，以使得启动所述电动汽车。
可选地，所述升压单元包括第一控制开关、电子开关、电感及二极管，所述储能单元包括储能电容，所述输出单元包括第二控制开关；
所述通信接口与所述升压单元的输入端电连接，所述输入端为所述启动装置接收电能的一端，所述第一控制开关的两端分别与所述升压单元的输入端及所述电感电连接，所述电感与所述二极管通过所述电子开关接地来电连接，所述二极管与所述储能电容电连接，且所述储能电容接地，电流从所述二极管连接电感的一侧流向所述二极管连接储能电容的一侧，所述第二控制开关的两端分别与所述储能电容及所述输出单元的输出端电连接，所述输出端为所述启动装置输出电能的一端。
可选地，所述启动装置还包括控制单元，所述控制单元分别与所述通信接口、所述升压单元及所述输出单元电连接；
所述控制单元用于向所述第一控制开关发送第一控制信号，所述第一控制信号用于控制所述第一控制开关的闭合及断开；
所述控制单元还用于向所述第二控制开关发送第二控制信号，所述第二控制信号用于控制所述第二控制开关的闭合及断开；
所述控制单元还用于产生PWM(Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制)信号控制所述电子开关的通断。
可选地，当所述通信接口接入所述便携式电源设备时，所述控制单元用于闭合所述第一控制开关，断开所述第二控制开关，并且产生PWM信号至所述电子开关，所述储能电容存储电能；
所述储能电容存储电能之后，当电动汽车蓄电池处于亏电状态时，所述控制单元用于断开所述第一控制开关，断开所述电子开关，并且在预设启动时间段内闭合所述第二控制开关，所述储能电容输出电能，以使得启动所述电动汽车。
可选地，所述预设启动时间段的设置范围为0.5s～3s。
在本方案中，所述预设启动时间段不宜过短或过长，过短时会导致无法启动整车，过长时容易浪费便携式电源设备的能量，导致后续无法正常使用便携式电源设备。
可选地，所述控制单元为MCU(Micro Control Unit，微控制单元)。
可选地，所述储能电容的电容量范围为1F～1.5F。
可选地，所述电动汽车蓄电池为12V蓄电池。
可选地，所述通信接口包括USB Type-A接口(USB(Universal Serial Bus，通用串行总线)的一种接口类型)、USB Type-B接口(USB的一种接口类型)及USB Type-C接口(USB的一种接口类型)中的一种或多种。
可选地，所述便携式电源设备包括移动电源、手机、平板电脑及笔记本电脑中的一种或多种。
一种电动汽车，其特点在于，所述电动汽车包括如上述的用于电动汽车蓄电池亏电状态下的启动装置。
可选地，所述电动汽车还包括整车控制器、电动汽车高低压转换器及电动汽车高压电池管理模块，所述启动装置分别与所述整车控制器、所述电动汽车高低压转换器及所述电动汽车高压电池管理模块电连接；
当电动汽车蓄电池处于亏电状态时，所述启动装置用于将存储的电能分别输出至所述整车控制器、所述电动汽车高低压转换器及所述电动汽车高压电池管理模块，以使得启动所述整车控制器、所述电动汽车高低压转换器及所述电动汽车高压电池管理模块。
可选地，所述电动汽车还包括电动汽车高压电池组，所述电动汽车高压电池管理模块与所述电动汽车高压电池组电连接；
所述整车控制器、所述电动汽车高低压转换器及所述电动汽车高压电池管理模块分别通过从所述启动装置接收电能来启动后，所述整车控制器用于将高压控制信号发送至所述电动汽车高压电池管理模块，所述电动汽车高压电池管理模块用于接收所述高压控制信号后，控制所述电动汽车高压电池组向所述电动汽车高低压转换器输出电压，所述电动汽车高低压转换器用于将接收到的电压经过高低压转换后，向电动汽车的低压电器系统提供工作电压，并且向所述电动汽车蓄电池提供充电电压。
可选地，所述启动装置分别与所述整车控制器、所述电动汽车高低压转换器及所述电动汽车高压电池管理模块通过第一电源线电连接；
所述电动汽车蓄电池、所述整车控制器、所述电动汽车高低压转换器、所述电动汽车高压电池管理模块及所述启动装置之间还通过第二电源线电连接；
所述电动汽车高低压转换器与所述电动汽车高压电池组通过第三电源线电连接。
可选地，所述整车控制器分别与所述电动汽车高低压转换器及所述电动汽车高压电池管理模块通过CAN(Controller Area Network，控制器局域网络)总线通信连接。
一种用于电动汽车蓄电池亏电状态下的启动方法，其特点在于，包括以下步骤：
S1、通信接口建立便携式电源设备与所述启动装置之间的电连接；
S2、升压单元通过所述通信接口来接收所述便携式电源设备提供的电能，并且对输入电压进行升压，储能单元存储从所述升压单元接收到的电能；
S3、当电动汽车蓄电池处于亏电状态时，输出单元将所述储能单元存储的电能输出至电动汽车，以使得启动所述电动汽车。
可选地，在执行步骤S1之前，所述启动方法还包括以下步骤：
S0、所述升压单元包括第一控制开关、电子开关、电感及二极管，所述储能单元包括储能电容，所述输出单元包括第二控制开关；
所述通信接口与所述升压单元的输入端电连接，所述输入端为所述升压单元接收电能的一端，所述第一控制开关的两端分别与所述升压单元的输入端及所述电感电连接，所述电感与所述二极管通过所述电子开关接地来电连接，所述二极管与所述储能电容电连接，且所述储能电容接地，电流从所述二极管连接电感的一侧流向所述二极管连接储能电容的一侧，所述第二控制开关的两端分别与所述储能电容及所述输出单元的输出端电连接，所述输出端为所述输出单元输出电能的一端。
可选地，在步骤S0中，控制单元分别与所述通信接口、所述升压单元及所述输出单元电连接；
所述控制单元用于向所述第一控制开关发送第一控制信号，所述第一控制信号用于控制所述第一控制开关的闭合及断开；
所述控制单元还用于向所述第二控制开关发送第二控制信号，所述第二控制信号用于控制所述第二控制开关的闭合及断开；
所述控制单元还用于产生PWM信号控制所述电子开关的通断。
可选地，在步骤S2中，当所述通信接口接入所述便携式电源设备时，所述控制单元闭合所述第一控制开关，断开所述第二控制开关，并且产生PWM信号至所述电子开关，所述储能电容存储电能；
在步骤S3中，当电动汽车蓄电池处于亏电状态时，所述控制单元断开所述第一控制开关，断开所述电子开关，并且在预设启动时间段内闭合所述第二控制开关，所述储能电容输出电能，以使得启动所述电动汽车。
可选地，在步骤S3中，所述预设启动时间段的设置范围为0.5s～3s。
在本方案中，所述预设启动时间段不宜过短或过长，过短时会导致无法启动整车，过长时容易浪费便携式电源设备的能量，导致后续无法正常使用便携式电源设备。
可选地，在步骤S0中，所述控制单元为MCU。
可选地，在步骤S0中，所述储能电容的电容量范围为1F～1.5F。
可选地，所述电动汽车蓄电池为12V蓄电池。
可选地，所述通信接口包括USB Type-A接口、USB Type-B接口及USB Type-C接口中的一种或多种。
可选地，所述便携式电源设备包括移动电源、手机、平板电脑及笔记本电脑中的一种或多种。
可选地，在步骤S3中，当电动汽车蓄电池处于亏电状态时，所述输出单元将所述储能单元存储的电能分别输出至电动汽车的整车控制器、电动汽车高低压转换器及电动汽车高压电池管理模块，以使得启动所述整车控制器、所述电动汽车高低压转换器及所述电动汽车高压电池管理模块。
可选地，在执行步骤S3之后，所述启动方法还包括以下步骤：
S4、所述整车控制器、所述电动汽车高低压转换器及所述电动汽车高压电池管理模块分别通过接收电能来启动后，所述整车控制器将高压控制信号发送至所述电动汽车高压电池管理模块，所述电动汽车高压电池管理模块接收所述高压控制信号后，控制所述电动汽车的电动汽车高压电池组向所述电动汽车高低压转换器输出电压，所述电动汽车高低压转换器将接收到的电压经过高低压转换后，向电动汽车的低压电器系统提供工作电压，并且向所述电动汽车蓄电池提供充电电压。
可选地，所述输出单元分别与所述整车控制器、所述电动汽车高低压转换器及所述电动汽车高压电池管理模块通过第一电源线电连接；
所述电动汽车蓄电池、所述整车控制器、所述电动汽车高低压转换器、所述电动汽车高压电池管理模块及所述输出单元之间还通过第二电源线电连接；
所述电动汽车高低压转换器与所述电动汽车高压电池组通过第三电源线电连接。
可选地，在步骤S3中，所述整车控制器分别与所述电动汽车高低压转换器及所述电动汽车高压电池管理模块通过CAN总线通信连接。
在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实施例。
本发明的积极进步效果在于：
在电动汽车蓄电池处于亏电状态时，本发明可采用常用的手机、移动电源等便携式电源设备，通过内部升压及储能的方式有效地为电动汽车的低压电器系统提供电能，从而快速地启动整车，并且使电器设备正常工作。
本发明能够有效地帮助驾驶员快速且方便地解决由于电池亏电而导致的车辆抛锚，无需额外提供人力及物力，节省了用户的经济效益与时间成本，为用户提供极大的方便，而且本发明采用结构精简的启动装置，相比于现有配备两块蓄电池的方案，极大减少了车内的占用空间，从而有效地降低了车辆重量及硬件成本，有利于在不同车型上广泛推广，具有较好的规模效益。
附图说明
在结合以下附图阅读本公开的实施例的详细描述之后，能够更好地理解本发明的上述特征和优点。在附图中，各组件不一定是按比例绘制，并且具有类似的相关特性或特征的组件可能具有相同或相近的附图标记。
图1为本发明较佳实施例的用于电动汽车蓄电池亏电状态下的启动装置的部分电路示意图。
图2为本发明较佳实施例的电动汽车的结构及其与便携式电源设备的连接的示意图。
图3为本发明较佳实施例的用于电动汽车蓄电池亏电状态下的启动方法的流程图。
附图标记说明：
用于电动汽车蓄电池亏电状态下的启动装置1
通信接口11
输入端Vin
输出端Vout
第一控制开关121
第二控制开关122
电子开关123
电感124
二极管125
储能电容126
控制单元13
便携式电源设备2
整车控制器3
电动汽车高压电池管理模块4
电动汽车高压电池组5
电动汽车高低压转换器6
12V蓄电池7
第一电源线81
第二电源线82
第三电源线83
电动汽车9
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作详细描述。注意，以下结合附图和具体实施例描述的诸方面仅是示例性的，而不应被理解为对本发明的保护范围进行任何限制。
如图1及图2所示，本实施例提供一种用于电动汽车蓄电池亏电状态下的启动装置1及包括用于电动汽车蓄电池亏电状态下的启动装置1的电动汽车9。
电动汽车9上设有电动汽车蓄电池，在本实施例中，所述电动汽车蓄电池为12V蓄电池7，12V蓄电池7用于向电动汽车9的低压电器系统提供工作电压，电动汽车9包括用于电动汽车蓄电池亏电状态下的启动装置1、整车控制器3、电动汽车高压电池管理模块4、电动汽车高压电池组5、电动汽车高低压转换器6，用于电动汽车蓄电池亏电状态下的启动装置1包括通信接口11、控制单元13、升压单元(图中未示出)、储能单元(图中未示出)及输出单元(图中未示出)。
具体地，通信接口11用于建立用于电动汽车蓄电池亏电状态下的启动装置1与便携式电源设备2之间的电连接。在本实施例中，通信接口11包括USB Type-A接口、USB Type-B接口及USB Type-C接口中的一种或多种，但并不具体限定通信接口11的类型，只要可以建立便携式电源设备2的两个端点(即电源的正极与负极)与用于电动汽车蓄电池亏电状态下的启动装置1之间的电连接，通信接口11可根据实际情况来采用任何形式的接口，也可采用无线充电接口等方式来实现。
在本实施例中，便携式电源设备2包括移动电源、手机(本实施例中手机携带OTG功能(On The Go，应用于各种不同的设备或移动设备间的联接，进行数据交换的功能))、平板电脑及笔记本电脑中的一种或多种，但并不具体限定便携式电源设备2的类型，只要是具有电源功能的消费电子类产品，均可根据实际情况来自行选择。
所述升压单元包括输入端Vin、第一控制开关121、电子开关123、电感124及二极管125，所述升压单元用于通过通信接口11来接收便携式电源设备2提供的电能，并且对输入电压进行升压；所述储能单元包括储能电容126，所述储能单元用于存储从所述升压单元接收到的电能；所述输出单元包括第二控制开关122及输出端Vout，当12V蓄电池7处于亏电状态时，所述输出单元用于将所述储能单元存储的电能输出至电动汽车9，以使得启动电动汽车9。
通信接口11分别与输入端Vin及控制单元13电连接，具体如图2所示，第一控制开关121的两端分别与输入端Vin及电感124电连接，输入端Vin为用于电动汽车蓄电池亏电状态下的启动装置1通过通信接口11从便携式电源设备2接收电能的一端，电感124与二极管125通过电子开关123接地来电连接，二极管125与储能电容126电连接，且储能电容126接地，电流从二极管125连接电感124的一侧流向二极管125连接储能电容126的一侧，第二控制开关122的两端分别与储能电容126及输出端Vout电连接，输出端Vout为用于电动汽车蓄电池亏电状态下的启动装置1输出电能的一端。
控制单元13分别与第一控制开关121、第二控制开关122及电子开关123电连接，控制单元13用于向第一控制开关121发送第一控制信号，所述第一控制信号用于控制第一控制开关121的闭合及断开，控制单元13还用于向第二控制开关122发送第二控制信号，所述第二控制信号用于控制第二控制开关122的闭合及断开，控制单元13还用于产生PWM信号控制电子开关123的通断。
在本实施例中，控制单元13为MCU，但并不具体限定控制单元13的类型，可根据实际情况来自行选择。
在本实施例中，储能电容126的电容量范围为1F～1.5F，但并不具体限定储能电容的电容量，可根据实际情况来自行选择。
具体如图1所示，用于电动汽车蓄电池亏电状态下的启动装置1分别与整车控制器3、电动汽车高低压转换器6及电动汽车高压电池管理模块4通过第一电源线81电连接，第一电源线81为辅助12V电源线；12V蓄电池7、整车控制器3、电动汽车高低压转换器6、电动汽车高压电池管理模块4及用于电动汽车蓄电池亏电状态下的启动装置1之间还通过第二电源线82电连接，第二电源线82为12V正常工作电源线；电动汽车高压电池管理模块4与电动汽车高压电池组5电连接，电动汽车高低压转换器6与电动汽车高压电池组5通过第三电源线83电连接，第三电源线83为高压电源线；整车控制器3分别与电动汽车高低压转换器6及电动汽车高压电池管理模块4通过CAN总线通信连接(图1中未示出其通信连接关系)。
在本实施例中，本领域技术人员应当理解电动汽车高压是指超过300V的电压，且电动汽车的低压电器系统是指工作电压在9V～18V范围内的电器系统。
用于电动汽车蓄电池亏电状态下的启动装置1用于接收便携式电源设备2提供的电能，并进行升压及储能，当12V蓄电池7处于亏电状态时，用于电动汽车蓄电池亏电状态下的启动装置1还用于在预设启动时间段内向整车控制器3、电动汽车高低压转换器6及电动汽车高压电池管理模块4输出电能，以使得启动整车控制器3、电动汽车高低压转换器6及电动汽车高压电池管理模块4，整车控制器3、电动汽车高低压转换器6及电动汽车高压电池管理模块4分别通过从用于电动汽车蓄电池亏电状态下的启动装置1接收到的电能启动后，整车控制器3用于将高压控制信号发送至电动汽车高压电池管理模块4，电动汽车高压电池管理模块4用于接收所述高压控制信号后，控制电动汽车高压电池组5向电动汽车高低压转换器6输出高电压，电动汽车高低压转换器6用于将接收到的高电压经过高低压转换后，向电动汽车的低压电器系统提供工作电压，并且向12V蓄电池7提供充电电压，以使得对12V蓄电池7进行充电。
在本实施例中，所述预设启动时间段的设置范围为0.5s～3s，但并不具体限定所述预设启动时间段，可根据实际情况来进行相应的调整，但所述预设启动时间段不宜过短或过长，过短时会导致无法启动整车，过长时容易浪费便携式电源设备2的能量，导致后续无法正常使用便携式电源设备2。
以下结合具体参数来说明用于电动汽车蓄电池亏电状态下的启动装置1的工作流程，但本领域技术人员应当理解以下示出的具体参数仅为举例说明，而并非将本实施例限定于该些参数上，该些参数均可根据实际情况来进行相应的调整。
便携式电源设备2举例为智能手机，通常智能手机的电池容量超过1500mAh，一般智能手机电池供电电压为3.3V，因此，智能手机的电池理论上拥有的能量为17820J(能量为1500mAh*3600s*3.3V)。在本实施例中，当启动整车后，提供至低压电器系统的电能是由电动汽车高压电池组5通过电动汽车高低压转换器6转换并输出而得到，用于电动汽车蓄电池亏电状态下的启动装置1只需要在启动整车过程中提供电能，以使得启动整车控制器3、电动汽车高压电池管理模块4及电动汽车高低压转换器6等用电器即可，而这部分的工作总能量一般不超过150J(供电负载按照电流为5A、电压为15V、预设启动时间段为2S来计算)，因此，对于智能手机而言，其提供单次电动汽车启动能量一般不超过其总能量的1％，对智能手机的正常使用不会造成很大的影响。而且即使是一些储能量较小的电源设备，也通常拥有150J以上的能量，因此，便携式电源设备2的选择范围较大。
当便携式电源设备2插入到通信接口11时，控制单元13会检测到该连接，此时，控制单元13先判断12V蓄电池7是否处于亏电状态，若否，用于电动汽车蓄电池亏电状态下的启动装置1不会继续工作，若是，用于电动汽车蓄电池亏电状态下的启动装置1接收便携式电源设备2提供的电能，并且进行升压(一般便携式电源设备的提供电压在5V以下，低压电器系统的工作电压在12V左右)及通过储能电容126来存储电能。
输入端Vin接入便携式电源设备2时，控制单元13通过发送所述第一控制信号来闭合第一控制开关121，通过发送所述第二控制信号来断开第二控制开关，同时产生PWM信号至电子开关123，电子开关123开始工作，电子开关123起到打开或关闭电路的作用，当电子开关123断开之后，由于电感124的电磁感应效应，通过二极管125在储能电容126的两端叠加Vm+V1的电压，Vm为便携式电源设备2的提供电压，V1为上升的电压值，通过调整电子开关123的通断频率及时间来调整V1的大小，从而使得储能电容125的电压上升到预设工作电压，在本实施例中，所述预设工作电压为18V，当上升的电压达到所述预设工作电压后，即储能电容125存储电能之后，控制单元13断开第一控制开关121，断开电子开关123，并且在所述预设启动时间段内闭合第二控制开关122，从而将储能电容126的电能输出至整车控制器3、电动汽车高压电池管理模块4及电动汽车高低压转换器6，以使得启动电动汽车9。
在本实施例中，以用于电动汽车蓄电池亏电状态下的启动装置1的最高输出电压为18V、最低输出电压为9V(放电后)来计算时，可选用1.22F(由C*(18V*18V-9V*9V)/2＝150J计算得出)的储能电容126，电感124一般使用1000μH以下的参数，应为输出V1＝L(dI/dt)，电感124和开通频率都可以影响电压输出，因此，电感124不需要唯一，可以根据实际电路设计进行匹配。
如图3所示，本实施例还提供一种用于电动汽车蓄电池亏电状态下的启动方法，所述启动方法利用如上述的电动汽车来实现，所述启动方法包括以下步骤：
步骤101、设置通信接口、控制单元、升压单元、储能单元及输出单元。
在本步骤中，所述升压单元包括输入端、第一控制开关、电子开关、电感及二极管，所述升压单元用于通过通信接口来接收便携式电源设备提供的电能，并且对输入电压进行升压；所述储能单元包括储能电容，所述储能单元用于存储从所述升压单元接收到的电能；所述输出单元包括第二控制开关及输出端，当12V蓄电池处于亏电状态时，所述输出单元用于将所述储能单元存储的电能输出至电动汽车，以使得启动电动汽车。
通信接口分别与输入端及控制单元电连接，第一控制开关的两端分别与输入端及电感电连接，输入端为所述升压单元通过通信接口从便携式电源设备接收电能的一端，电感与二极管通过电子开关接地来电连接，二极管与储能电容电连接，且储能电容接地，电流从二极管连接电感的一侧流向二极管连接储能电容的一侧，第二控制开关的两端分别与储能电容及输出端电连接，输出端为所述输出单元输出电能的一端。
控制单元分别与第一控制开关、第二控制开关及电子开关电连接，控制单元用于向第一控制开关发送第一控制信号，所述第一控制信号用于控制第一控制开关的闭合及断开，控制单元还用于向第二控制开关发送第二控制信号，所述第二控制信号用于控制第二控制开关的闭合及断开，控制单元还用于产生PWM信号控制电子开关的通断。
在本实施例中，控制单元为MCU，但并不具体限定控制单元的类型，可根据实际情况来自行选择。
在本实施例中，储能电容的电容量范围为1F～1.5F，但并不具体限定储能电容的电容量，可根据实际情况来自行选择。
输出单元分别与整车控制器、电动汽车高低压转换器及电动汽车高压电池管理模块通过第一电源线电连接，第一电源线为辅助12V电源线；12V蓄电池、整车控制器、电动汽车高低压转换器、电动汽车高压电池管理模块及输出单元之间还通过第二电源线电连接，第二电源线为12V正常工作电源线；电动汽车高压电池管理模块与电动汽车高压电池组电连接，电动汽车高低压转换器与电动汽车高压电池组通过第三电源线电连接，第三电源线为高压电源线；整车控制器分别与电动汽车高低压转换器及电动汽车高压电池管理模块通过CAN总线通信连接。
在本实施例中，本领域技术人员应当理解电动汽车高压是指超过300V的电压，且电动汽车的低压电器系统是指工作电压在9V～18V范围内的电器系统。
步骤102、建立便携式电源设备与电动汽车之间的电连接。
在本步骤中，通信接口建立便携式电源设备与电动汽车之间的电连接。
在本实施例中，通信接口包括USB Type-A接口、USB Type-B接口及USB Type-C接口中的一种或多种，但并不具体限定通信接口的类型，只要可以建立便携式电源设备的两个端点(即电源的正极与负极)与用于电动汽车蓄电池亏电状态下的启动装置之间的电连接，通信接口可根据实际情况来采用任何形式的接口，也可采用无线充电接口等方式来实现。
在本实施例中，便携式电源设备包括移动电源、手机、平板电脑及笔记本电脑中的一种或多种，但并不具体限定便携式电源设备的类型，只要是具有电源功能的消费电子类产品，均可根据实际情况来自行选择。
步骤103、接收便携式电源设备提供的电能，并进行升压及储能。
在本步骤中，当便携式电源设备插入到通信接口时，控制单元会检测到该连接，此时，控制单元先判断12V蓄电池是否处于亏电状态，若否，升压单元、储能单元及输出单元均不会继续工作，若是，接收便携式电源设备提供的电能，并且通过升压单元来进行升压(一般便携式电源设备的提供电压在5V以下，低压电器系统的工作电压在12V左右)及通过储能单元来存储电能。
具体地，输入端接入便携式电源设备时，控制单元通过发送所述第一控制信号来闭合第一控制开关，通过发送所述第二控制信号来断开第二控制开关，同时产生PWM信号至电子开关，电子开关开始工作，电子开关起到打开或关闭电路的作用，当电子开关断开之后，由于电感的电磁感应效应，通过二极管在储能电容的两端叠加Vm+V1的电压，Vm为便携式电源设备的提供电压，V1为上升的电压值，通过调整电子开关的通断频率及时间来调整V1的大小，从而使得储能电容的电压上升到预设工作电压，并且进行储能，在本实施例中，所述预设工作电压为18V。
步骤104、输出电能，以使得启动整车。
在本步骤中，当12V蓄电池处于亏电状态时，控制单元控制输出单元在预设启动时间段内向整车控制器、电动汽车高低压转换器及电动汽车高压电池管理模块输出电能，以使得启动整车控制器、电动汽车高低压转换器及电动汽车高压电池管理模块。
在本实施例中，所述预设启动时间段的设置范围为0.5s～3s，但并不具体限定所述预设启动时间段，可根据实际情况来进行相应的调整，但所述预设启动时间段不宜过短或过长，过短时会导致无法启动整车，过长时容易浪费便携式电源设备的能量，导致后续无法正常使用便携式电源设备。
具体地，当上升的电压达到所述预设工作电压后，即储能电容存储电能之后，控制单元断开第一控制开关，断开电子开关，并且在所述预设启动时间段内闭合第二控制开关，从而将储能电容的电能输出至整车控制器、电动汽车高压电池管理模块及电动汽车高低压转换器，以使得启动整车。
步骤105、通过电动汽车高压电池组提供低压电器系统所需电能。
在本步骤中，整车控制器、电动汽车高低压转换器及电动汽车高压电池管理模块分别接收到的电能启动后，整车控制器将高压控制信号发送至电动汽车高压电池管理模块，电动汽车高压电池管理模块接收所述高压控制信号后，控制电动汽车高压电池组向电动汽车高低压转换器输出高电压，电动汽车高低压转换器将接收到的高电压经过高低压转换后，向电动汽车的低压电器系统提供工作电压，并且向12V蓄电池提供充电电压，以使得对12V蓄电池进行充电。
在电动汽车蓄电池处于亏电状态时，本实施例可采用常用的手机、移动电源等便携式电源设备，通过内部升压及储能的方式有效地为电动汽车的低压电器系统提供电能，从而快速地启动整车，并且使电器设备正常工作。
本实施例能够有效地帮助驾驶员快速且方便地解决由于电池亏电而导致的车辆抛锚，无需额外提供人力及物力，节省了用户的经济效益与时间成本，为用户提供极大的方便，而且本实施例采用结构精简的启动装置，相比于现有配备两块蓄电池的方案，极大减少了车内的占用空间，从而有效地降低了车辆重量及硬件成本，有利于在不同车型上广泛推广，具有较好的规模效益。
尽管为使解释简单化将上述方法图示并描述为一系列动作，但是应理解并领会，这些方法不受动作的次序所限，因为根据一个或多个实施例，一些动作可按不同次序发生和/或与来自本文中图示和描述或本文中未图示和描述但本领域技术人员可以理解的其他动作并发地发生。
提供对本公开的先前描述是为使得本领域任何技术人员皆能够制作或使用本公开。对本公开的各种修改对本领域技术人员来说都将是显而易见的，且本文中所定义的普适原理可被应用到其他变体而不会脱离本公开的精神或范围。由此，本公开并非旨在被限定于本文中所描述的示例和设计，而是应被授予与本文中所公开的原理和新颖性特征相一致的最广范围。

Claims (27)

1.一种用于电动汽车蓄电池亏电状态下的启动装置，其特征在于，包括：
通信接口，所述通信接口用于建立便携式电源设备与启动装置之间的电连接；
升压单元，所述升压单元与所述通信接口电连接，所述升压单元用于通过所述通信接口来接收所述便携式电源设备提供的电能，并且对输入电压进行升压；
储能单元，所述储能单元与所述升压单元电连接，所述储能单元用于存储从所述升压单元接收到的电能；
输出单元，所述输出单元与所述储能单元电连接，当电动汽车蓄电池处于亏电状态时，所述输出单元用于将所述储能单元存储的电能输出至电动汽车，以使得启动所述电动汽车；
所述升压单元包括第一控制开关、电子开关、电感及二极管，所述储能单元包括储能电容，所述输出单元包括第二控制开关；
所述通信接口与所述升压单元的输入端电连接，所述输入端为所述启动装置接收电能的一端，所述第一控制开关的两端分别与所述升压单元的输入端及所述电感电连接，所述电感与所述二极管通过所述电子开关接地来电连接，所述二极管与所述储能电容电连接，且所述储能电容接地，电流从所述二极管连接电感的一侧流向所述二极管连接储能电容的一侧，所述第二控制开关的两端分别与所述储能电容及所述输出单元的输出端电连接，所述输出端为所述启动装置输出电能的一端。
2.如权利要求1所述的启动装置，其特征在于，所述启动装置还包括控制单元，所述控制单元分别与所述通信接口、所述升压单元及所述输出单元电连接；
所述控制单元用于向所述第一控制开关发送第一控制信号，所述第一控制信号用于控制所述第一控制开关的闭合及断开；
所述控制单元还用于向所述第二控制开关发送第二控制信号，所述第二控制信号用于控制所述第二控制开关的闭合及断开；
所述控制单元还用于产生PWM信号控制所述电子开关的通断。
3.如权利要求2所述的启动装置，其特征在于，当所述通信接口接入所述便携式电源设备时，所述控制单元用于闭合所述第一控制开关，断开所述第二控制开关，并且产生PWM信号至所述电子开关，所述储能电容存储电能；
所述储能电容存储电能之后，当电动汽车蓄电池处于亏电状态时，所述控制单元用于断开所述第一控制开关，断开所述电子开关，并且在预设启动时间段内闭合所述第二控制开关，所述储能电容输出电能，以使得启动所述电动汽车。
4.如权利要求3所述的启动装置，其特征在于，所述预设启动时间段的设置范围为0.5s～3s。
5.如权利要求2所述的启动装置，其特征在于，所述控制单元为MCU。
6.如权利要求1所述的启动装置，其特征在于，所述储能电容的电容量范围为1F～1.5F。
7.如权利要求1～6中任意一项所述的启动装置，其特征在于，所述电动汽车蓄电池为12V蓄电池。
8.如权利要求1～6中任意一项所述的启动装置，其特征在于，所述通信接口包括USBType-A接口、USB Type-B接口及USB Type-C接口中的一种或多种。
9.如权利要求1～6中任意一项所述的启动装置，其特征在于，所述便携式电源设备包括移动电源、手机、平板电脑及笔记本电脑中的一种或多种。
10.一种电动汽车，其特征在于，所述电动汽车包括如权利要求1～9中任意一项所述的用于电动汽车蓄电池亏电状态下的启动装置。
11.如权利要求10所述的电动汽车，其特征在于，所述电动汽车还包括整车控制器、电动汽车高低压转换器及电动汽车高压电池管理模块，所述启动装置分别与所述整车控制器、所述电动汽车高低压转换器及所述电动汽车高压电池管理模块电连接；
当电动汽车蓄电池处于亏电状态时，所述启动装置用于将存储的电能分别输出至所述整车控制器、所述电动汽车高低压转换器及所述电动汽车高压电池管理模块，以使得启动所述整车控制器、所述电动汽车高低压转换器及所述电动汽车高压电池管理模块。
12.如权利要求11所述的电动汽车，其特征在于，所述电动汽车还包括电动汽车高压电池组，所述电动汽车高压电池管理模块与所述电动汽车高压电池组电连接；
所述整车控制器、所述电动汽车高低压转换器及所述电动汽车高压电池管理模块分别通过从所述启动装置接收电能来启动后，所述整车控制器用于将高压控制信号发送至所述电动汽车高压电池管理模块，所述电动汽车高压电池管理模块用于接收所述高压控制信号后，控制所述电动汽车高压电池组向所述电动汽车高低压转换器输出电压，所述电动汽车高低压转换器用于将接收到的电压经过高低压转换后，向电动汽车的低压电器系统提供工作电压，并且向所述电动汽车蓄电池提供充电电压。
13.如权利要求12所述的电动汽车，其特征在于，所述启动装置分别与所述整车控制器、所述电动汽车高低压转换器及所述电动汽车高压电池管理模块通过第一电源线电连接；
所述电动汽车蓄电池、所述整车控制器、所述电动汽车高低压转换器、所述电动汽车高压电池管理模块及所述启动装置之间还通过第二电源线电连接；
所述电动汽车高低压转换器与所述电动汽车高压电池组通过第三电源线电连接。
14.如权利要求11所述的电动汽车，其特征在于，所述整车控制器分别与所述电动汽车高低压转换器及所述电动汽车高压电池管理模块通过CAN总线通信连接。
15.一种用于电动汽车蓄电池亏电状态下的启动方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、通信接口建立便携式电源设备与启动装置之间的电连接；
S2、升压单元通过所述通信接口来接收所述便携式电源设备提供的电能，并且对输入电压进行升压，储能单元存储从所述升压单元接收到的电能；
S3、当电动汽车蓄电池处于亏电状态时，输出单元将所述储能单元存储的电能输出至电动汽车，以使得启动所述电动汽车；
在执行步骤S1之前，所述启动方法还包括以下步骤：
S0、所述升压单元包括第一控制开关、电子开关、电感及二极管，所述储能单元包括储能电容，所述输出单元包括第二控制开关；
所述通信接口与所述升压单元的输入端电连接，所述输入端为所述升压单元接收电能的一端，所述第一控制开关的两端分别与所述升压单元的输入端及所述电感电连接，所述电感与所述二极管通过所述电子开关接地来电连接，所述二极管与所述储能电容电连接，且所述储能电容接地，电流从所述二极管连接电感的一侧流向所述二极管连接储能电容的一侧，所述第二控制开关的两端分别与所述储能电容及所述输出单元的输出端电连接，所述输出端为所述输出单元输出电能的一端。
16.如权利要求15所述的启动方法，其特征在于，在步骤S0中，控制单元分别与所述通信接口、所述升压单元及所述输出单元电连接；
所述控制单元用于向所述第一控制开关发送第一控制信号，所述第一控制信号用于控制所述第一控制开关的闭合及断开；
所述控制单元还用于向所述第二控制开关发送第二控制信号，所述第二控制信号用于控制所述第二控制开关的闭合及断开；
所述控制单元还用于产生PWM信号控制所述电子开关的通断。
17.如权利要求16所述的启动方法，其特征在于，在步骤S2中，当所述通信接口接入所述便携式电源设备时，所述控制单元闭合所述第一控制开关，断开所述第二控制开关，并且产生PWM信号至所述电子开关，所述储能电容存储电能；
在步骤S3中，当电动汽车蓄电池处于亏电状态时，所述控制单元断开所述第一控制开关，断开所述电子开关，并且在预设启动时间段内闭合所述第二控制开关，所述储能电容输出电能，以使得启动所述电动汽车。
18.如权利要求17所述的启动方法，其特征在于，在步骤S3中，所述预设启动时间段的设置范围为0.5s～3s。
19.如权利要求16所述的启动方法，其特征在于，在步骤S0中，所述控制单元为MCU。
20.如权利要求15所述的启动方法，其特征在于，在步骤S0中，所述储能电容的电容量范围为1F～1.5F。
21.如权利要求15～20中任意一项所述的启动方法，其特征在于，所述电动汽车蓄电池为12V蓄电池。
22.如权利要求15～20中任意一项所述的启动方法，其特征在于，所述通信接口包括USB Type-A接口、USB Type-B接口及USB Type-C接口中的一种或多种。
23.如权利要求15～20中任意一项所述的启动方法，其特征在于，所述便携式电源设备包括移动电源、手机、平板电脑及笔记本电脑中的一种或多种。
24.如权利要求15～20中任意一项所述的启动方法，其特征在于，在步骤S3中，当电动汽车蓄电池处于亏电状态时，所述输出单元将所述储能单元存储的电能分别输出至电动汽车的整车控制器、电动汽车高低压转换器及电动汽车高压电池管理模块，以使得启动所述整车控制器、所述电动汽车高低压转换器及所述电动汽车高压电池管理模块。
25.如权利要求24所述的启动方法，其特征在于，在执行步骤S3之后，所述启动方法还包括以下步骤：
S4、所述整车控制器、所述电动汽车高低压转换器及所述电动汽车高压电池管理模块分别通过接收电能来启动后，所述整车控制器将高压控制信号发送至所述电动汽车高压电池管理模块，所述电动汽车高压电池管理模块接收所述高压控制信号后，控制所述电动汽车的电动汽车高压电池组向所述电动汽车高低压转换器输出电压，所述电动汽车高低压转换器将接收到的电压经过高低压转换后，向电动汽车的低压电器系统提供工作电压，并且向所述电动汽车蓄电池提供充电电压。
26.如权利要求25所述的启动方法，其特征在于，所述输出单元分别与所述整车控制器、所述电动汽车高低压转换器及所述电动汽车高压电池管理模块通过第一电源线电连接；
所述电动汽车蓄电池、所述整车控制器、所述电动汽车高低压转换器、所述电动汽车高压电池管理模块及所述输出单元之间还通过第二电源线电连接；
所述电动汽车高低压转换器与所述电动汽车高压电池组通过第三电源线电连接。
27.如权利要求24所述的启动方法，其特征在于，在步骤S3中，所述整车控制器分别与所述电动汽车高低压转换器及所述电动汽车高压电池管理模块通过CAN总线通信连接。
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