CN113944585A - 一种电池亏电状态下汽车应急启动装置及控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电池亏电状态下汽车应急启动装置及控制方法，包括：启动模块、第一控制模块、第二控制模块、储能模块以及控制线束；启动模块通过控制线束与第一控制模块的通信端口连接；第一控制模块的控制端口与第二控制模块的负极连接，第一控制模块的输出端口与储能模块的正极连接，第一控制模块的输入端口分别与储能模块的负极、外部汽车的蓄电池负极连接；第二控制模块的正极分别与第一控制模块的输入端口、外部汽车的蓄电池正极连接；第二控制模块的驱动端口与储能模块的正极连接；在蓄电池电量不足以启动汽车的情况下，该装置通过对亏电后蓄电池的电量进行转移、富集和释放，帮助用户强制启动发动机，具有重量轻、可靠性强的特点。
Description
技术领域
本发明涉及汽车启动技术领域，尤其涉及一种电池亏电状态下汽车应急启动的技术领域。
背景技术
随着用电设备的不断增多，汽车电池电量的消耗速度因此大大加快。而汽车电瓶的电量十分有限，现存汽车电瓶的规格大多数是12V 40-60Ah。汽车在行驶的途中发动机持续为电池提供电量，而发动机关闭时则由已提前储存好电量的电池保持供电。很多汽车用户在停车等候的时候通常会为了节省汽油的消耗而关闭发动机，并持续使用汽车上的用电设备，这种操作容易造成电瓶自然亏电而导致发动机无法正常启动的情况。而冬天气温低等各种原因也会导致电瓶放电效率低而无法正常启动发动机。此时则需要汽车现场维修或者寻找备有电瓶搭火线的汽车搭火启动，增加了用户时间和金钱上的消耗。
本发明人在实施本发明的过程中发现，现有技术中存在以下技术问题：现有技术大多数是通过检测汽车电瓶的电量来判断电瓶是否处于亏电状态，在电瓶亏电之前强制启动发动机来进行对汽车电瓶的供电，预防汽车电瓶亏电情况的出现。而对于已经处于亏电状态的汽车电瓶，现有技术所能接受的启动电压较高，无法利用电瓶中仅有的低电量来启动发动机。
现有技术如专利CN201720648294.8提出了一种高效汽车启动超级电容模组，将汽车蓄电池的正负极均连接两根大截面面积绝缘耐高温铜电缆，正极的一个大截面面积绝缘耐高温铜电缆连接在直流断路器的一个接口上，该超级电容并接在汽车本体蓄电池上，但是该方法是将超级电容模组直接连接于汽车电瓶上，虽然利用超级电容模组内阻小、输出电流大的特点来启动汽车发动机，但是其依然需要较大的电压去支持其运作，并且没有控制电路进行控制，具有一定的不稳定性。
发明内容
本发明实施例提供一种电池亏电状态下汽车应急启动装置及控制方法，能够有效解决汽车电瓶电量极低而无法启动发动机的问题，具有结构简单、可靠性强以及优化现有汽车电池效率的优点。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种电池亏电状态下汽车应急启动装置，包括：启动模块、第一控制模块、第二控制模块、储能模块以及控制线束；
所述启动模块通过所述控制线束与所述第一控制模块的通信端口连接；
所述第一控制模块的控制端口与所述第二控制模块的负极连接，所述第一控制模块的输出端口与所述储能模块的正极连接，所述第一控制模块的输入端口分别与所述储能模块的负极、外部汽车的蓄电池负极连接；
所述第二控制模块的正极分别与所述第一控制模块的输入端口、外部汽车的蓄电池正极连接；所述第二控制模块的驱动端口与所述储能模块的正极连接；
所述启动模块用于向所述第一控制模块发出第一启动信号；
所述第一控制模块用于接收到所述第一启动信号后，为所述储能模块提供升压电流；以及用于在识别到由用户触发发动机的启动操作后，向所述第二控制模块发出第二启动信号；
所述储能模块用于接收所述第一控制模块的升压电流进行电能储存，直至电能存满；
所述第二控制模块用于接收到所述第二启动信号后，控制所述储能模块向所述发动机传输启动电流，以强制启动所述发动机。
进一步的，所述第一控制模块包含升压充电电路、A/D转换电路、单片机控制电路，其中：
所述升压充电电路用于利用外部汽车的蓄电池为所述储能模块提供升压电流；
所述A/D转换电路用于将所述升压充电电路中以及所述蓄电池中的电信号转换为数字信号，并且传输给所述单片机控制电路；
所述单片机控制电路用于接收到所述A/D转换电路的信号后，控制所述升压充电电路和所述第二控制模块。
进一步的，所述单片机控制电路用于接收到所述A/D转换电路的信号后，控制所述升压充电电路和所述第二控制模块，具体为：
在所述A/D转换电路将所述升压充电电路中的电流小于预设值的电信号转化为数字信号后，所述单片机控制电路接收所述数字信号并关闭升压充电电路；
在所述A/D转换电路将所述蓄电池中电压降低的电信号转化为数字信号后，所述单片机控制电路接收所述数字信号并启动第二控制模块。
进一步的，所述第二控制模块用于接收到所述第二启动信号后，控制所述储能模块向所述发动机传输启动电流，具体为：
所述第二控制模块在接收到所述第二启动信号后，将所述储能模块接入与所述发动机连接的启动电路中，以使所述储能模块向所述发动机传输启动电流；
若未识别到由用户触发所述发动机的启动操作，则所述第二控制模块阻断所述储能模块与所述发动机的连接。
进一步的，在所述以及用于在识别到由用户触发发动机的启动操作后，向所述第二控制模块发出第二启动信号之前，还包括：
所述储能模块充满电能后，第一控制模块在识别到充满信号后控制启动模块发送提醒信号，提醒用户可以进行所述发动机的启动操作；其中，所述充满信号由储能模块充电电流为零所引起。
进一步的，所述储能模块用于接收第一控制模块的升压电流进行电能储存，还包括：
所述储能模块进行电能储存时，第一控制模块控制启动模块发送提醒信号，提醒用户装置处于充电状态，无法进行所述发动机的启动操作。
进一步的，在所述强制启动所述发动机之后，还包括：
启动模块发出断开信号，第二控制模块接收到所述断开信号后切断所述储能模块与所述蓄电池的连接。
相应的，本发明还提供一种电池亏电状态下汽车应急启动控制方法，应用于本发明所述的汽车应急启动装置，包括：
根据用户输入的启动操作，生成启动信号；
根据所述启动信号，通过外部汽车的蓄电池，进行升压充电直至充满，以获得启动电流；
根据用户主动启动发动机的操作，向所述发动机传输所述启动电流以强制启动所述发动机。
进一步的，所述根据用户主动启动所述发动机的操作，向发动机传输启动电流以启动所述发动机，具体为：
识别到所述蓄电池电压降低后，对电路中的电信号进行识别以及判断，并向发动机传输启动电流。
相应的，本发明还提供一种电池亏电状态下汽车应急启动系统，包括：蓄电池、汽车应急启动装置与车身金属部件，其中所述蓄电池的正极与所述汽车应急启动装置的正极连接，蓄电池的负极与所述应急启动装置的负极与所述车身金属部件连接，其中，汽车应急启动装置应用于本发明所述的汽车应急启动装置。
由上可见，本发明的实施例具有如下有益效果：
本发明提供了一种电池亏电状态下汽车应急启动装置及控制方法，该装置包括：启动模块、第一控制模块、第二控制模块、储能模块以及控制线束；第一控制模块接收到由启动模块发出的第一启动信号后，为储能模块提供升压电流；以及在识别到由用户触发发动机的启动操作后，向第二控制模块发出第二启动信号。储能模块用于接收升压电流进行电能储存，直至电能存满；第二控制模块接收到第二启动信号后，控制储能模块向发动机传输启动电流，以强制启动发动机。相比于现有技术进行汽车亏电启动的装置，本发明技术方案通过两个控制模块确保了装置的稳定性和可持续性，同时也实现了蓄电池低电量状态下发动机的强制启动。本发明技术针对亏电后的电池进行电量的转移，富集和释放，具有重量轻、可靠性强的特点。
进一步的，在识别到由用户触发发动机的启动操作后，向第二控制模块发出第二启动信号之前，还包括：储能模块充满电能后，第一控制模块在识别到充满信号后控制启动模块发送提醒信号，以提醒用户可以进行发动机的启动操作。其中，除开关单元以外，启动模块还包含提醒单元以完成上述操作。
进一步的，第一控制模块包含升压充电电路、A/D转换电路、单片机控制电路。装置的A/D转换电路通过转换电路中的电信号，传输给单片机控制电路进行主要控制作用，提高了装置的可靠性；其所包含的升压充电电路能够实现将蓄电池仅存的电压升高至可供储能模块充电的电压，从而对储能模块进行持续的小电流充电。
附图说明
图1是本发明一实施例提供的一种电池亏电状态下汽车应急启动装置；
图2是本发明一实施例提供的一种电池亏电状态下汽车应急启动控制方法的流程示意图；
图3是本发明提供的一种电池亏电状态下汽车应急启动系统的结构示意图；
图4是本发明一实施例提供的一种电池亏电状态下汽车应急启动装置的第一控制模块的内部电路图；
图5是本发明一实施例提供的一种电池亏电状态下汽车应急启动装置的启动箱总成的组成；
图6是本发明一实施例提供的一种电池亏电状态下汽车应急启动装置的储能模块的组成；
图7是本发明一实施例提供的一种电池亏电状态下汽车应急启动装置的启动模块的组成。
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，都属于本发明保护的范围。
参见图1，是本发明一实施例提供的一种电池亏电状态下汽车应急启动装置，包括：启动模块101、第一控制模块102、第二控制模块103、储能模块104以及控制线束；
启动模块101：用于向所述第一控制模块102发出第一启动信号。
在本实施例中，启动模块101包括开关以及提醒单元，具体为：用户将开关打到启动位置后，启动模块101向第一控制模块102发送第一启动信号，装置开始运行；提醒单元，如：显示屏，用于显示装置的状态，提醒用户进行下一步操作。
第一控制模块102：用于接收到所述第一启动信号后，为所述储能模块104提供升压电流；以及用于识别到由用户触发发动机的启动操作后，向所述第二控制模块103发出第二启动信号。
在本实施例中，第一控制模块102包括稳压电源电路、升压充电电路、单片机控制电路、A/D转换电路以及控制面板通信电路，具体为：识别到第一启动信号后，以蓄电池的电流作为升压充电电路的输入，将蓄电池的低电压提升至高电14v，并持续为储能模块104提供小电流进行充电；充电完成后，A/D转换电路将升压充电电路的电流小于预设值的电信号转化为数字信号并传输给单片机控制电路，因此升压充电电路被关闭。其中，预设值可以为0至0.1v。当用户启动发动机后，导致蓄电池电压被拉低，A/D转换电路将拉低的电信号转换为数字信号并传输给单片机控制电路。单片机控制电路以此判断出发动机启动，第一控制模块102立即控制第二控制模块103将储能模块104并入发动机的启动电路中，储能模块104释放储存好的电能，提供极大电流，从而强制启动发动机。其中，稳压电源电路为装置提供稳定的电能。控制面板通信电路用于传输和接收启动模块101的信号。
进一步的，储能模块104在进行充电时，第一控制模块102控制启动模块101发送正在充电的信息，提醒用户不能启动发动机；当储能模块104充满电后，第一控制模块102的A/D转换电路将充电电流接近于零的电信号转换为数字信号并传输给单片机控制电路，单片机控制电路判断为储能模块104已充满电，立即关闭升压充电电路，此时第一控制模块102控制启动模块101发送充电完成的信息，提醒用户可以启动发动机。
进一步的，发动机强制启动后，用户可通过启动模块101关闭装置，此时第二控制模103块切断储能模块104与蓄电池的连接。
第二控制模块103：用于接收到所述第二启动信号后，控制所述储能模块104向所述发动机传输启动电流，以强制启动所述发动机。
在本实施例中，第二控制模块103包括大电流继电器，具体为：第二控制模块103用于将储能模块104接入发动机启动电路以及切断储能模块104与蓄电池的连接，以实现控制装置充放电的控制。
储能模块104：用于接收所述第一控制模块102的升压电流进行电能储存，直至电能存满；
在本实施例中，储能模块104包括电容组，具体为：所述电容组以串联的方式连接，其耐压需要大于13.8V、容量需要大于300F，充满电后可以释放瞬时极大电流，用于汽车发动机启动。
控制线束用于连接启动模块101以及第一控制模块102。
参见图2，是本发明一实施例提供的一种电池亏电状态下汽车应急启动控制方法的流程示意图，具体为：
步骤201：根据用户输入的启动操作，生成启动信号。
用户在发现汽车因蓄电池亏电而无法启动发动机时，进行装置的启动操作，装置开始工作。
步骤202：根据所述启动信号，通过外部汽车的蓄电池，进行升压充电直至充满，以获得启动电流。
开始工作后，装置首先利用汽车携带的蓄电池为自身用电设备的运作提供稳压电流，同时将输入装置的电流升高电压至14v进行升压充电。此时装置显示充电中，以提醒用户还不能启动发动机。充满电后，装置停止升压充电，此时显示可以启动，以提醒用户可以启动发动机。
步骤203：根据用户主动启动发动机的操作，向所述发动机传输所述启动电流以强制启动所述发动机。
用户收到提醒后，主动启动发动机，此时蓄电池电流大小不足以启动汽车，并且造成自身的电压降低。装置识别到电压降低后，判断是发动机的主动启动操作，并随即并入发动机的启动电路，释放瞬时电流极大的启动电流，发动机被强制启动。此时汽车正常启动，用户可以关闭装置。
参见图3，是本发明一实施例提供的一种电池亏电状态下汽车应急启动系统的结构示意图，具体为：
在本实施例中，一种电池亏电状态下汽车应急启动系统由蓄电池301、汽车应急启动装置302以及车身金属部件303组成。其中蓄电池301的正极与汽车应急启动装置302的正极相连接，车身金属部件303与蓄电池301的负极以及汽车应急启动装置302的负极连接。除此之外，汽车应急启动装置302中的启动模块安装在汽车的驾驶室仪表台上，汽车应急启动装置302中的启动箱总成安装在汽车发动机仓内。
参见图4，是本发明一实施例提供的一种电池亏电状态下汽车应急启动装置的第一控制模块的内部电路图，具体为：
在本实施例中，第一控制模块内部电路图通过稳压电源电路401、升压充电电路402、A/D转换电路403、单片机控制电路404以及控制面板通信电路405以及连接电线共同发挥作用。除此之外，所述五个电路集成于控制电路板上，并由与外壳一同组成第一控制模块。
参见图5，是本发明一实施例提供的一种电池亏电状态下汽车应急启动装置的启动箱总成的组成，具体为：
在本实施例中，启动箱总成通过电容组501、控制器502、大电流继电器503、连接铜排以及连接电线共同发挥作用。控制器502的控制端口与大电流继电器503的负极连接，控制器502的输出端口与电容组501的正极连接，控制器502的输入端口分别与电容组501的负极、外部汽车的蓄电池负极连接；大电流继电器503的正极分别与控制器502的输入端口、外部汽车的蓄电池正极连接；大电流继电器503的驱动端口与电容组501的正极连接；除此之外，本启动箱总成还包括外壳和底板构成保护结构。
参见图6，是本发明一实施例提供的一种电池亏电状态下汽车应急启动装置的储能模块的组成，具体为：
在本实施例中，储能模块由6个2.7伏特、3000法拉电容器使用连接铜排串联而成的16.2伏特、500法拉电容组，包括6个电容器、负极接线柱、电容组正极接线柱和连接铜排。该电容组需要第一控制模块提供升压电流，在电池亏电时具有能够释放极大瞬时电流辅助电池强制启动发动机的作用；在电池正常运作时具有改善电瓶放电特性、提高汽车电气运行质量的作用。
参见图7，是本发明一实施例提供的一种电池亏电状态下汽车应急启动装置的启动模块的组成，具体为：
在本实施例中，启动模块由外壳701、显示屏702以及旋钮开关703构成。用户旋转旋钮开关703至启动位置，装置开始运行；旋转旋钮开关703至关闭位置，装置停止运行。装置进行升压充电时，显示屏显示充电中以提醒用户不能主动启动汽车；装置充满电后，显示屏显示充电完成以提醒用户可以主动启动汽车。其中，外壳701内部包括控制电路板的结构。
需说明的是，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。另外，本发明提供的装置实施例附图中，模块之间的连接关系表示它们之间具有通信连接，具体可以实现为一条或多条通信总线或信号线。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
由上可见，本发明提供了一种电池亏电状态下汽车应急启动装置及控制方法，该方法利用了已亏电的蓄电池电流，通过升压充电电路为储能模块进行升压充电，通过各种控制模块提高了装置的安全性，最后向发动机输出瞬时极大电流，从而强制启动发动机。本发明解决了当汽车处于蓄电池亏电的情况下无法启动的问题，处理了蓄电池中仅有电量的转移、集和释放。其结构简单，可以优化现有汽车电源效率。具有重量轻、可靠性强以及可以整合到汽车电路中的优点。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种电池亏电状态下汽车应急启动装置，其特征在于，包括：启动模块、第一控制模块、第二控制模块、储能模块以及控制线束；
所述启动模块通过所述控制线束与所述第一控制模块的通信端口连接；
所述第一控制模块的控制端口与所述第二控制模块的负极连接，所述第一控制模块的输出端口与所述储能模块的正极连接，所述第一控制模块的输入端口分别与所述储能模块的负极、外部汽车的蓄电池负极连接；
所述第二控制模块的正极分别与所述第一控制模块的输入端口、外部汽车的蓄电池正极连接；所述第二控制模块的驱动端口与所述储能模块的正极连接；
所述启动模块用于向所述第一控制模块发出第一启动信号；
所述第一控制模块用于接收到所述第一启动信号后，为所述储能模块提供升压电流；以及用于在识别到由用户触发发动机的启动操作后，向所述第二控制模块发出第二启动信号；
所述储能模块用于接收所述第一控制模块的升压电流进行电能储存，直至电能存满；
所述第二控制模块用于接收到所述第二启动信号后，控制所述储能模块向所述发动机传输启动电流，以强制启动所述发动机。
2.如权利要求1中所述的电池亏电状态下汽车应急启动装置，其特征在于，所述第一控制模块包含升压充电电路、A/D转换电路、单片机控制电路，其中：
所述升压充电电路用于利用外部汽车的蓄电池为所述储能模块提供升压电流；
所述A/D转换电路用于将所述升压充电电路中以及所述蓄电池中的电信号转换为数字信号，并且传输给所述单片机控制电路；
所述单片机控制电路用于接收到所述A/D转换电路的信号后，控制所述升压充电电路和所述第二控制模块。
3.如权利要求2中所述的电池亏电状态下汽车应急启动装置，其特征在于，所述单片机控制电路用于接收到所述A/D转换电路的信号后，控制所述升压充电电路和所述第二控制模块，具体为：
在所述A/D转换电路将所述升压充电电路中的电流小于预设值的电信号转化为数字信号后，所述单片机控制电路接收所述数字信号并关闭升压充电电路；
在所述A/D转换电路将所述蓄电池中电压降低的电信号转化为数字信号后，所述单片机控制电路接收所述数字信号并启动第二控制模块。
4.如权利要求1中所述的电池亏电状态下汽车应急启动装置，其特征在于，所述第二控制模块用于接收到所述第二启动信号后，控制所述储能模块向所述发动机传输启动电流，具体为：
所述第二控制模块在接收到所述第二启动信号后，将所述储能模块接入与所述发动机连接的启动电路中，以使所述储能模块向所述发动机传输启动电流；
若未识别到由用户触发所述发动机的启动操作，则所述第二控制模块阻断所述储能模块与所述发动机的连接。
5.如权利要求1中所述的电池亏电状态下汽车应急启动装置，其特征在于，在所述以及用于在识别到由用户触发发动机的启动操作后，向所述第二控制模块发出第二启动信号之前，还包括：
所述储能模块充满电能后，第一控制模块在识别到充满信号后控制启动模块发送提醒信号，提醒用户可以进行所述发动机的启动操作；其中，所述充满信号由储能模块充电电流为零所引起。
6.如权利要求1中所述的电池亏电状态下汽车应急启动装置，其特征在于，所述储能模块用于接收所述第一控制模块的升压电流进行电能储存，还包括：
所述储能模块进行电能储存时，第一控制模块控制启动模块发送提醒信号，提醒用户装置处于充电状态，无法进行所述发动机的启动操作。
7.如权利要求1中所述的电池亏电状态下汽车应急启动装置，其特征在于，在所述强制启动所述发动机之后，还包括：
启动模块发出断开信号，第二控制模块接收到所述断开信号后切断所述储能模块与所述蓄电池的连接。
8.一种电池亏电状态下汽车应急启动控制方法，其特征在于，应用于如权利要求1至7所述的汽车应急启动装置；所述启动控制方法包括：
根据用户输入的启动操作，生成启动信号；
根据所述启动信号，通过外部汽车的蓄电池，进行升压充电直至充满，以获得启动电流；
根据用户主动启动发动机的操作，向所述发动机传输所述启动电流以强制启动所述发动机。
9.根据权利要求8所述的电池亏电状态下汽车应急启动控制方法，其特征在于，根据用户主动启动所述发动机的操作，向发动机传输启动电流以启动所述发动机，具体为：
识别到所述蓄电池电压降低后，对电路中的电信号进行识别以及判断，并向发动机传输启动电流。
10.一种电池亏电状态下汽车应急启动系统，其特征在于，包括：蓄电池、汽车应急启动装置与车身金属部件，其中所述蓄电池的正极与所述汽车应急启动装置的正极连接，蓄电池的负极与所述应急启动装置的负极与所述车身金属部件连接，其中，汽车应急启动装置应用于如权利要求1至6所述的汽车应急启动装置。
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- 2021-09-18 CN CN202111102051.1A patent/CN113944585A/zh active Pending
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