CN114189006B - 应急启动电源及应急充电方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开一种应急启动电源，包括储能模块、充放电接口、开关模块、及主控单元。储能模块包括超级电容组。充放电接口用于外接汽车的蓄电池。开关模块用于断开或建立储能模块与充放电接口之间的电连接。主控单元用于根据所述蓄电池的初始电压确定所述汽车的启动电压，根据所述汽车的启动电压确定预设电压，以及，在所述储能模块的电压达到所述预设电压后，使所述蓄电池停止对所述储能模块充电。本申请还公开一种应急充电方法。本申请的应急启动电源可以通过蓄电池先进行充电再应急启动汽车。

Description

应急启动电源及应急充电方法

本申请是申请号为201910561494.3，申请日为2019年6月26日，发明名称为“应急启动电源及应急充电方法”的分案申请。

技术领域

本申请涉及电源技术领域，尤其涉及一种应急启动电源及应急充电方法。

背景技术

现有的汽车应急启动电源大多采用锂离子电池作为储能模块，以便在汽车内部蓄电池供电不足时，通过储能模块向汽车提供应急启动电流。

然而，现有的应急启动电源在外接蓄电池时无法吸取蓄电池的电量为自身充电，进而在应急启动电源没有充满电且没有其他电源可利用的情况下将无法对汽车应急启动。此外，锂离子电池的低温特性差，且使用锂离子电池作为储能模块还存在安全隐患，例如，容易引起爆炸起火等危险。

发明内容

本申请实施例公开一种应急启动电源及应急充电方法以解决上述问题。

本申请实施例公开一种应急启动电源，包括储能模块、充放电接口、开关模块及主控单元。所述储能模块包括超级电容组。所述充放电接口用于外接汽车的蓄电池。所述开关模块用于断开或建立所述储能模块与所述充放电接口之间的电连接。所述主控单元用于根据所述蓄电池的初始电压确定所述汽车的启动电压，根据所述汽车的启动电压确定预设电压，以及，在所述储能模块的电压达到所述预设电压后，使所述蓄电池停止对所述储能模块充电。

本申请实施例还公开一种应急充电方法，应用于上述的应急启动电源中，所述应急充电方法包括：当充放电接口外接汽车的蓄电池时，通过所述充放电接口检测所述蓄电池的初始电压，并根据所述初始电压确定汽车的启动电压，以及根据所述汽车的启动电压确定预设电压；导通储能模块与所述充放电接口之间的电连接，使所述蓄电池为所述储能模块充电；当所述储能模块的电压达到所述预设电压时，控制所述蓄电池停止对所述储能模块充电。

本申请的应急启动电源及应急充电方法，当充放电接口外接于汽车蓄电池时，所述主控单元导通储能模块与所述充放电接口之间的电连接，使所述蓄电池为所述储能模块充电，当所述储能模块的电压达到所述预设电压时，控制所述蓄电池停止对所述储能模块充电，从而可以在蓄电池无法启动汽车且应急启动电源没有充满电的情况下，利用蓄电池剩余的电量对应急启动电源进行充电，然后再应急启动汽车，从而方便用户使用，提高了应急启动电源的实用性。此外，由于储能模块采用超级电容组成，相比于传统的采用锂离子电池的方案可以避免安全隐患，同时，在过充、过放的情况下都不会对储能模块的寿命构成负面影响，进而相较于传统的锂离子的储能模块，还延长了应急启动电源的使用寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例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申请的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请一实施例中的应急启动电源的使用示意图。

图2为图1中应急启动电源的主体的一实施方式中的原理框图。

图3为本申请一实施例中的应急启动电源的原理框图。

图4为图1中应急启动电源的主体的另一实施方式中的原理框图。

图5为本申请一实施例中的应急充电方法的步骤流程图。

图6为本申请另一实施例中的应急充电方法的步骤流程图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

当一个元件被认为与另一个元件“相连”时，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。

请参阅图1，其为本申请的实施例一提供的一种应急启动电源100的使用示意图。其中，所述应急启动电源100可与汽车内的蓄电池(汽车电瓶)800的正负极连接。由于汽车蓄电池800与汽车发动机连接，因此，应急启动电源100与汽车蓄电池800连接后，可以向汽车发动机提供启动电流。

请参阅图2，其为本申请一实施例中的所述应急启动电源100的原理框图。如图2所示，所述应急启动电源100包括主体10，其中，所述主体10包括储能模块11、充放电接口12、开关模块13、充电管理模块14及主控单元15。所述储能模块11包括至少一个超级电容组，用于存储并提供电能。其中，所述超级电容组可由多个超级电容串并联组成，具体组成方式由设计需求而设定，在此不做限定。

所述充放电接口12用于外接所述汽车的蓄电池800。当所述充放电接口12与所述蓄电池800电连接时，所述蓄电池800可以通过所述充放电接口12为所述储能模块11充电。所述储能模块11还可以通过所述充放电接口12输出应急启动电流以启动所述汽车。在本实施方式中，所述充放电接口12用于与蓄电池800电连接。

所述开关模块13电连接于所述储能模块11和所述充放电接口12之间，用于断开或建立所述储能模块11与所述充放电接口12之间的电连接。在本实施例中，所述开关模块13处于常开状态。在一些实施方式中，所述开关模块13为电子开关，例如，晶体管、晶闸管、可控硅、场效应管和继电器等。

所述充电管理模块14电连接于所述储能模块11与所述充放电接口12之间，用于将所述蓄电池800的电压进行处理后对所述储能模块11进行充电。

所述主控单元15与所述储能模块11、所述充放电接口12、所述开关模块13和所述充电管理模块14均电连接。所述主控单元15用于检测并比较与所述充放电接口12电连接的所述蓄电池800的电压以及所述储能模块11的电压。当所述储能模块11的电压大于或者等于所述蓄电池800的电压时，所述主控单元15控制所述充电管理模块14对所述蓄电池800的电压进行升压后对所述储能模块11进行充电。在其他实施方式中，所述充电管理模块14还可以根据所述主控单元15的比较结果来主动控制是否对储能模块11充电。

当所述储能模块11的电压达到预设电压后，所述充电管理模块14控制蓄电池800停止对所述储能模块11充电，所述主控单元15还用于控制所述开关模块13闭合以导通所述储能模块11和所述充放电接口12之间的电性连接，使所述储能模块11通过所述充放电接口12向汽车发动机提供应急启动电流，以应急启动所述汽车。其中，所述应急启动电源100向汽车发动机提供的应急启动电流为瞬时大电流，例如，所述瞬时大电流可达到1000A以上，具体可根据实际使用情况进行设定，在此不做具体限定。在本实施方式中，所述预设电压大于或者等于汽车的启动电压。例如，当汽车的启动电压为12V时，则预设电压大于或者等于12V，或者，当汽车的启动电压为24V时，所述预设电压大于或者等于24V。

在一实施方式中，主控单元15可以通过充放电接口12检测蓄电池800的初始电压而确定汽车的启动电压。当蓄电池800的电压小于汽车的启动电压时，汽车将无法启动，此时，蓄电池800的电压将会略低于汽车的启动电压。例如，当汽车的启动电压为12V时，蓄电池800的电压将小于12V，而当汽车的启动电压为24V时，蓄电池800的电压将小于24V但会大于12V。因此，当检测到蓄电池800的初始电压小于12V时，所述主控单元15确定汽车的启动电压为12V；当检测到蓄电池800的初始电压大于12V时，所述主控单元15确定汽车的启动电压为24V。

本申请实施例中所公开的应急启动电源100，当充放电接口12外接以蓄电池800时，所述主控单元15检测与所述充放电接口12电连接的所述蓄电池800的电压以及所述储能模块11的电压。当所述储能模块11的电压大于或者等于所述蓄电池800的电压时，所述主控单元15控制所述充电管理模块14对所述蓄电池800的电压进行升压后对所述储能模块11进行充电，进而可以在应急启动电源100没有充满电的情况下，利用蓄电池800剩余的电量应急启动电源100进行充电，然后再应急启动汽车，从而方便用户使用，提高了应急启动电源100的实用性。此外，由于储能模块11采用超级电容组成，相比于传统的采用锂离子电池的方案可以避免安全隐患，同时，在过充、过放的情况下都不会对储能模块11的寿命构成负面影响，进而相较于传统的锂离子的储能模块，还延长了应急启动电源100的使用寿命。

在一些实施方式中，当所述储能模块11的电压小于所述蓄电池800的电压时，所述主控单元15控制所述开关模块13闭合以导通所述储能模块11和所述充放电接口12之间的电性连接，使所述蓄电池800通过所述开关模块13为所述储能模块11快速充电。在本实施方式中，由于蓄电池800的电压大于储能模块11的电压，即开关模块13的两端存在压差，因此，当开关模块13闭合后，蓄电池800会直接为储能模块11充电，由于超级电容的内阻较小，导致充电电流较大，蓄电池800的电会快速充至储能模块11，如此，可以提高对应急启动电源100的充电效率。当蓄电池800的电压和储能模块11的电压相等时，由于开关模块13两端的压差为0，蓄电池800将不能再通过开关模块13为储能模块11充电，此时，将采用前述实施例中的充电管理模块14对蓄电池800的电压进行升压后为储能模块11继续充电。

当开关模块13两端的压差较大时，若闭合开关模块13使得蓄电池800通过开关模块13直接为储能模块11充电，将导致充电回路中的电流过大而将开关模块13烧毁。因此，在一些实施方式中，为了避免将开关模块13烧毁，当所述储能模块11的电压小于所述蓄电池800的电压时，所述主控单元15还用于判断所述储能模块11的电压是否大于或者等于预设基准电压。当确定所述储能模块11的电压大于或者等于所述预设基准电压时，所述主控单元15控制所述开关模块13闭合以导通所述储能模块11和所述充放电接口12之间的电性连接，使所述蓄电池800通过所述开关模块13为所述储能模块11充电。如此，可以确保开关模块13两端的压差不会过大，进而对开关模块13起到保护的作用。

其中，所述预设基准电压可以根据实际使用情况(如结合开关模块13的特性)而具体设定，只要能够保证开关模块13不被烧毁即可，具体不做限定。

当所述储能模块11的电压小于所述预设基准电压时，说明储能模块11的电压较小，即每个超级电容的电量较少(如空电)，因此，需要采用小电流(如8A)进行充电以对超级电容进行保护。因此，在一些实施方式中，当确定所述储能模块11的电压小于所述预设基准电压时，所述主控单元15控制所述充电管理模块14对所述蓄电池800的电压进行降压后对所述储能模块11进行小电流充电，以对超级电容进行保护。而当储能模块11的电压达到预设基准电压后可以切换到前述实施例中的开关模块13闭合的方式，再对储能模块11继续充电。

请参阅图3，在一些实施方式中，所述主体10还包括充电输入接口16，所述充电输入接口16可以接外部电源(如市电)。当所述应急启动电源100闲置时，可以通过充电输入接口16、充电管理模块14为所述储能模块11充电。在本实施方式中，所述充电输入接口16的类型包括但不限于Type-A接口、Mini USB接口、Micro USB接口及Type-C接口。

请一并参阅图1和图3，在一些实施方式中，所述应急启动电源100还包括连接组件20。所述连接组件20的一端通过所述充放电接口12与所述主体10可拆卸连接，所述连接组件20的另一端与所述蓄电池800可拆卸连接。

具体地，所述充放电接口12包括正接口a和负接口b。所述连接组件20包括第一连接线21和第二连接线22。所述第一连接线21的一端设置有第一正连接端c，所述第一连接线21的另一端设置有第二正连接端d；所述第二连接线22的一端设置有第一负连接端e，所述第二连接线22的另一端设置有第二负连接端f。其中，第一正连接端c可与正接口a电连接，第一负连接端e可与负接口b电连接，第二正连接端d可与汽车蓄电池800的正极电连接，第二负连接端f可与汽车蓄电池800的负极电连接，从而可以使应急启动电源100的主体10与汽车蓄电池800电连接，进而可以使应急启动电源100和汽车蓄电池800向汽车发动机提供应急启动电流，以便应急启动汽车。

可选的，所述第二正连接端d为正极夹，所述第二负连接端f为负极夹，以便于连接组件20与汽车蓄电池800连接。但是，本申请并不对正接口a、负接口b、第一正连接端c以及第一负连接端e的具体形式进行限定。

请参阅图4，为了提高应急启动电源100的通用性，以适应不同启动电压的汽车，在一些实施方式中，所述储能模块11包括串联的第一超级电容组11a、第二电容组11b、公共端x、第一输出端y以及第二输出端z。其中，所述第一超级电容组11a电连接于所述公共端x和第一输出端y之间，所述第二超级电容组11b电连接于所述第一输出端y和所述第二输出端z之间。所述开关模块13包括第一开关模块131和第二开关模块132。所述公共端x与所述负接口b电连接。所述第一输出端y通过所述第一开关模块131与所述正接口a电连接，且所述第二输出端z通过所述第二开关模块132与所述正接口a电连接。

在一些实施方式中，当所述蓄电池800的电压小于第一预设电压(如12V)时，所述主控单元15控制所述第一开关模块131闭合以导通所述第一超级电容组11a和所述充放电接口12之间的电性连接，使所述蓄电池800通过所述第一开关模块131为所述第一超级电容组11a充电。或者，当所述蓄电池800的启动电压大于所述第一预设电压时，所述主控单元15控制所述第二开关模块132闭合以导通所述第二超级电容组11b和所述充放电接口12之间的电性连接，使所述蓄电池800通过所述第二开关模块132为所述第一超级电容组11a和所述第二超级电容组11b充电。如此，所述应急启动电源100即可以实现对高启动电压(如24V)汽车的启动，还能实现对低启动电压(如12V)汽车的启动，通用性较好。

在另一些实施方式中，所述主体10还可以包括触控屏(图未示)，所述主控单元15还可以响应用户在所述触控屏上的输入来控制第一开关模块131或者控制第二开关模块132的断开和闭合。

此外，所述储能模块11还可以包括串联的第三超级电容组(图未示)，开关模块13还可以包括第三开关模块，此时，第一电容组11a、第二电容组11b和第三电容组的总电压可以达到48V以对启动电压为48V的汽车进行启动。可以理解，储能模块11包括的超级电容组的数量在此不做限定。

在一些实施方式中，所述主体10还包括检测模块17。所述检测模块17电连接于所述公共端x与所述负接口b之间，并电连接所述主控单元15。所述检测模块17用于检测回路中的电流，当检测到所述回路中的电流大于预设电流时，所述主控单元15控制所述第一开关模块131或者第二开关模块132断开以对储能模块11进行保护。其中，检测模块17包括但不限于分流器、电阻等。

其中，所述主控单元15可为单片机、微控制器(Micro Control Unit，MCU)等。所述主控单元15可包括多个信号采集引脚以及控制引脚等，其中，所述主控单元15还可通过其多个信号采集引脚与所述储能模块11、所述蓄电池800和检测模块17电连接，以获取所述储能模块11和蓄电池800的电压以及回路中的电流。所述主控单元15还可通过其控制引脚与所述第一开关模块131、充电管理模块14和第二开关模块132电连接，以对相应的模块进行相应的控制。

请参阅图5，其为本申请一实施例提供的应急充电方法的流程图。本申请实施例还提供一种应急充电方法，所述应急充电方法应用于上述的应急启动电源100中。所述应急充电方法包括如下步骤。

步骤S51，当充放电接口外接一蓄电池时，检测并比较与所述充放电接口电连接的所述蓄电池的电压以及所述储能模块的电压。

步骤S52，判断所述储能模块的电压是否大于或者等于所述蓄电池的电压。若是，则执行步骤S53；若否，则执行步骤S54。

步骤S53，通过所述充电管理模块对所述蓄电池的电压进行升压后对所述储能模块进行充电。

其中，当所述储能模块的电压达到预设电压后，控制所述开关模块闭合以导通所述储能模块和所述充放电接口之间的电性连接，使所述储能模块通过所述充放电接口向汽车发动机提供应急启动电流，以应急启动所述汽车。

步骤S54，控制开关模块闭合以导通储能模块和充放电接口之间的电性连接，使蓄电池通过开关模块为储能模块快速充电。

执行步骤S54后，还继续执行步骤S52。

请再参阅图6，其为本申请另一实施例中的应急充电方法的步骤流程图。本申请实施例所提供的应急充电方法，较之图5中的应急充电方法，不同的是，所述步骤S54具体包括如下步骤。

步骤541，判断储能模块的当前电压是否大于或者等于预设基准电压阈值。若是，则执行步骤S542；若否，则执行步骤S543。

步骤S542，控制开关模块闭合以导通储能模块和充放电接口之间的电性连接，使蓄电池通过开关模块为储能模块充电。

当执行步骤S542后，继续执行步骤S52。

步骤S543，通过充电管理模块对蓄电池的电压进行降压后对储能模块进行小电流充电。

当执行步骤S542后，继续执行步骤S541。

本申请实施例所提供的应急充电方法，可以在应急启动电源外接蓄电池时，吸取蓄电池的能量为自身充电，并可在充电到预设电压后应急启动汽车，进而方便用户使用，提高了应急启动电源的实用性。

需要说明的是，对于前述的各个方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领技术人员应该知悉，本申请并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本申请，某一些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和模块并不一定是本申请所必须的。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详细描述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

本申请实施例方法中的步骤可以根据实际需要进行顺序调整、合并和删减。

本申请提供的应急充电方法可以在硬件、固件中实施，或者可以作为可以存储在例如CD、ROM、RAM、软盘、硬盘或磁光盘的等可读存储介质中的软件或计算机代码，或者可以作为原始存储在远程记录介质或非瞬时的机器可读介质上、通过网络下载并且存储在本地记录介质中的计算机代码，从而这里描述的方法可以利用通用计算机或特殊处理器或在诸如ASIC或FPGA之类的可编程或专用硬件中以存储在记录介质上的软件来呈现。如本领能够理解的，计算机、处理器、微处理器、控制器或可编程硬件包括存储器组件，例如，RAM、ROM、闪存等，当计算机、处理器或硬件实施这里描述的处理方法而存取和执行软件或计算机代码时，存储器组件可以存储或接收软件或计算机代码。另外，当通用计算机存取用于实施这里示出的处理的代码时，代码的执行将通用计算机转换为用于执行这里示出的处理的专用计算机。其中，所述可读存储介质可为固态存储器、存储卡、光碟等。所述可读存储介质存储有程序指令而供计算机调用后执行上述的应急充电方法。

以上所述是本申请的优选实施例，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本申请的保护范围。

Claims (10)

1.一种应急启动电源，其特征在于，包括：

储能模块，所述储能模块包括超级电容组；

充放电接口，用于外接汽车的蓄电池；

开关模块，用于断开或建立所述储能模块与所述充放电接口之间的电连接；以及

主控单元，用于在所述充放电接口与所述蓄电池电连接时，通过所述充放电接口检测所述蓄电池的初始电压，根据所述蓄电池的初始电压确定所述汽车的启动电压，并根据所述汽车的启动电压确定预设电压，以及，在所述储能模块的电压达到所述预设电压后，使所述蓄电池停止对所述储能模块充电，其中，所述预设电压大于或者等于所述汽车的启动电压。

2.如权利要求1所述的应急启动电源，其特征在于，所述主控单元还用于控制所述开关模块闭合以导通所述储能模块和所述充放电接口之间的电性连接，使所述蓄电池通过所述开关模块为所述储能模块充电。

3.如权利要求1所述的应急启动电源，其特征在于，所述主控单元还用于在所述储能模块的电压小于所述蓄电池的电压时，控制所述开关模块闭合以导通所述储能模块和所述充放电接口之间的电性连接，使所述蓄电池通过所述开关模块为所述储能模块充电。

4.如权利要求3所述的应急启动电源，其特征在于，还包括充电管理模块，其中，

所述充电管理模块用于在所述储能模块的电压大于或者等于所述蓄电池的电压时，对所述蓄电池的电压进行升压后对所述储能模块进行充电。

5.如权利要求2所述的应急启动电源，其特征在于，所述主控单元还用于在所述储能模块的电压小于所述蓄电池的电压，且所述储能模块的电压大于或者等于预设基准电压时，控制所述开关模块闭合以导通所述储能模块和所述充放电接口之间的电性连接，使所述蓄电池通过所述开关模块为所述储能模块充电。

6.如权利要求5所述的应急启动电源，其特征在于，还包括充电管理模块，其中，

所述充电管理模块还用于在所述储能模块的电压小于所述预设基准电压时，对所述蓄电池的电压进行降压后对所述储能模块进行充电。

7.如权利要求1-6任一项所述的应急启动电源，其特征在于，所述主控单元还用于在所述储能模块的电压达到所述预设电压且所述充放电接口与汽车发动机电连接时，控制所述开关模块闭合，以使所述储能模块通过所述充放电接口向汽车发动机提供电流，以应急启动所述汽车。

8.如权利要求1所述的应急启动电源，其特征在于，所述储能模块包括串联的第一超级电容组和第二超级电容组；

所述开关模块包括第一开关模块和第二开关模块；

所述主控单元用于：

在所述充放电接口与所述蓄电池电连接时，通过所述充放电接口检测所述蓄电池的初始电压；

如果所述蓄电池的初始电压小于第一预设电压，所述主控单元控制所述第一开关模块闭合，以使所述蓄电池通过所述第一开关模块为所述第一超级电容组充电；

如果所述蓄电池的初始电压大于所述第一预设电压，所述主控单元控制所述第二开关模块闭合，以使所述蓄电池通过所述第二开关模块为所述第一超级电容组和所述第二超级电容组充电。

9.如权利要求8所述的应急启动电源，其特征在于，所述储能模块还包括公共端、第一输出端、第二输出端，其中，所述第一超级电容组电连接于所述公共端和第一输出端之间，所述第二超级电容组电连接于所述第一输出端和所述第二输出端之间；

所述充放电接口包括正接口和负接口，其中，所述公共端与所述负接口电连接；

所述开关模块，电连接于所述储能模块和所述充放电接口之间，所述开关模块包括第一开关模块和第二开关模块，其中，所述第一输出端通过所述第一开关模块与所述正接口电连接，且所述第二输出端通过所述第二开关模块与所述正接口电连接。

10.一种应急充电方法，其特征在于，应用于权利要求1-9任意一项所述的应急启动电源中，所述应急充电方法包括：

当充放电接口外接汽车的蓄电池时，通过所述充放电接口检测所述蓄电池的初始电压，并根据所述初始电压确定汽车的启动电压，以及根据所述汽车的启动电压确定预设电压；

导通储能模块与所述充放电接口之间的电连接，使所述蓄电池为所述储能模块充电；

当所述储能模块的电压达到所述预设电压时，控制所述蓄电池停止对所述储能模块充电，其中，所述预设电压大于或者等于所述汽车的启动电压。