CN114336838A - 一种外接移动电源的汽车点火装置及其实现方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种外接移动电源的汽车点火装置及其实现方法,外接移动电源的汽车点火装置包括依次连接的充电接口模块、稳压电路模块和法拉电容模块,充电接口模块可外接移动电源,以通过稳压电路模块对法拉电容模块充电;法拉电容模块与汽车的点火系统连接,以使点火系统启动时法拉电容模块为点火系统供电。本发明弥补了现有技术的不足之处,通过设置法拉电容模块,使法拉电容模块为点火系统供电,在汽车蓄电池电量不足时,用户外接普通移动电源如手机充电宝对法拉电容模块进行充电,法拉电容模块充满电后可对点火系统供电达到点火启动的效果,其具有较好的实用性、易用性和方便性,而且成本低廉,适合大面积推广应用。
Description
技术领域
本发明涉及汽车电源技术领域,具体涉及一种外接移动电源的汽车点火装置及其实现方法。
背景技术
当前的家用汽车或者个人汽车,其蓄电池的蓄电能力和容量往往比较有限,时常出现蓄电池电量不足而无法点火启动汽车的状况。比如,当闲置汽车一段时间(几天到数月)后,汽车蓄电池就会因为自行电量损耗而耗尽电量,导致无法启动汽车;当汽车未发动时,长期(几小时到数天)开启用电设备也会透支蓄电池电量,导致无法启动汽车,这种情况在野外时将使汽车使用者更加体验不佳。
当汽车蓄电池电量耗尽时,现有点火启动汽车的方法主要有:方法1,搭电启动,即找一部启动的汽车或者蓄电池仍有电的汽车,与亏电汽车并排停在一起或车头对车头,打开前机盖,用两条连接线把两辆车的电瓶连接起来,然后驾驶者进入亏电汽车驾驶舱点火启动;方法2,采用专用的汽车应急启动电源,该种应急电源可输出与常见汽车蓄电池相等的电压(如12V)和瞬间大电流(>200A),首先打开亏电汽车前机盖,用两条连接线把应急启动电源并联到汽车蓄电池上,然后驾驶者进入汽车驾驶舱点火启动。
然而,上述两种方案对于汽车使用者而言均不够方便。方案1的局限性在于需要找到一辆“救援汽车”,并且实施步骤比较麻烦,甚至在野外环境中不具备方案1的实施条件。方案2的局限性在于需要“专用”的应急电源,往往价格昂贵。并且方案1和方案2都需要打开汽车前机盖,而汽车引擎外壳上往往灰尘很多,每次蓄电池亏电都需要驾驶员打开前机盖,造成使用体验不佳。
发明内容
为了解决现有技术中存在的上述问题,本发明的目的是提供一种外接移动电源的汽车点火装置及其实现方法。
为了实现上述目的,一发面,本发明采用以下技术方案:一种外接移动电源的汽车点火装置,包括依次连接的充电接口模块、稳压电路模块和法拉电容模块,所述充电接口模块可外接移动电源,以通过稳压电路模块对所述法拉电容模块充电;所述法拉电容模块与汽车的点火系统连接,以使所述点火系统启动时法拉电容模块为点火系统供电。
作为本发明的一种可选方案,所述法拉电容模块连接有充电指示电路。
作为本发明的一种可选方案,所述充电指示电路包括发光二极管D1和电阻R2,所述发光二极管D1和电阻R2串接后并联在法拉电容模块的两端。
作为本发明的一种可选方案,所述稳压电路模块包括若干DC-DC升压电路和若干DC-DC降压电路,每个DC-DC升压电路和每个DC-DC降压电路的一端均连接有一个充电接口模块,每个DC-DC升压电路和每个DC-DC降压电路的另一端均与所述法拉电容模块连接。
作为本发明的一种可选方案,所述稳压电路模块与法拉电容模块之间连接有保护电路。
作为本发明的一种可选方案,所述保护电路包括电阻R1,所述电阻R1串接在稳压电路模块和法拉电容模块之间;所述电阻R1与法拉电容模块之间串接有保护二极管D2。
作为本发明的一种可选方案,所述稳压电路模块的输出端与汽车的控制电路连接,使其为控制电路所控制的用电设备供电。
作为本发明的一种可选方案,所述点火系统包括点火电路,所述点火电路的一端连接有点火开关,点火开关与法拉电容模块连接,点火电路的另一端与发动机电路连接,所述发动机电路与汽车蓄电池之间连接有蓄电池充电电路。
作为本发明的一种可选方案,所述汽车蓄电池与法拉电容模块之间连接有保护二极管D3。
作为本发明的一种可选方案,所述汽车点火装置封装集成到汽车内部,且充电接口模块设置在驾驶舱、车身外门把手处或者车尾。
作为本发明的一种可选方案,所述充电接口模块包括DC接口、USB接口、Type-C接口、Micro-USB接口和Lightning接口中的至少一个。
另一发面,本发明采用以下技术方案:一种外接移动电源的汽车点火装置的实现方法,包括:
步骤101,准备N个充电接口模块,为每个充电接口模块配置若干种输入接口,其中,N为正整数;
步骤102,准备稳压电路模块,稳压电路模块包括若干DC-DC升压电路和若干DC-DC降压电路,每个DC-DC升压电路和每个DC-DC降压电路分别与一个充电接口模块对应匹配;
步骤103,准备电阻R1和法拉电容模块,电阻R1和法拉电容模块串联起来形成RC充电电路。
步骤104,准备一个高压导通发光二极管D1和电阻R2,将发光二极管D1和电阻R2串联起来形成电容充电指示电路;
步骤105,准备移动电源保护二极管D2和汽车蓄电池保护二极管D3,以分别对移动电源和汽车蓄电池提供保护;
步骤106,将保护二极管D3的正极与汽车蓄电池的正极连接,保护二极管D3的负极与法拉电容模块连接;
步骤107,将法拉电容模块与汽车蓄电池并联,并将电阻R1和保护二极管D2串接在稳压电路模块与法拉电容模块之间;
步骤108,将发光二极管D1和电阻R2串接后并联在法拉电容模块的两端;
步骤109,将每个DC-DC升压电路和每个DC-DC降压电路分别与一个充电接口模块连接,每个DC-DC升压电路和每个DC-DC降压电路的输出端均与RC充电电路串联,得到封装电路;
步骤110,将步骤101~109得到的封装电路集成到汽车内部,并将充电接口模块设置在安装在驾驶员易于接触的地方如驾驶舱、车身外门把手处或者车尾等位置;
步骤111,当汽车蓄电池电量不足以正常点火时,根据移动电源的输出接口类型和输出电压值,选择适配的充电接口模块并与其连接;
步骤112,法拉电容模块充满电后,取下移动电源,通过点火开关进行点火并启动汽车。
本发明的有益效果为:
1、本发明弥补了现有技术的不足之处,通过设置法拉电容模块,使法拉电容模块为点火系统供电,在汽车蓄电池电量不足时,用户外接普通移动电源如手机充电宝对法拉电容模块进行充电,法拉电容模块充满电后可对点火系统供电达到点火启动的效果,其具有较好的实用性、易用性和方便性,而且成本低廉,适合大面积推广应用。
2、本发明将充电接口模块设置在驾驶员易于接触的地方,如驾驶舱、车身外门把手处或者车尾等,达到用户无需打开前机盖即可外接移动电源进行点火的效果,相比已有方案更加方便实用。
3、本发明的充电接口模块广泛支持多种常见电源输入接口类型,稳压电路模块和充电接口模块的接口类型灵活可选,达到支持使用多种输出电压、多种输出接口制式移动电源的效果。
4、本发明采用汽车蓄电池保护二极管D3和移动电源保护二极管D2,可防止用户误用从而对移动电源和蓄电池产生损害。
5、本发明使用高压导通发光二极管D1和电阻R2串联成电容充电完毕指示电路,在法拉电容模块两端电压足够启动汽车时发光二极管D1自动点亮发,实现提示用户法拉电容模块充电已毕、可以点火启动的功能。
附图说明
图1是本发明具体实施方式中外接移动电源的汽车点火装置的控制框图;
图2是本发明具体实施方式中外接移动电源的汽车点火装置的电路原理图;
图3是本发明具体实施方式中外接移动电源的汽车点火装置的实现方法的流程图。
具体实施方式
实施例
现有的搭电式启动和采用汽车应急启动电源启动方案不能够方便地支持各种蓄电池电量耗尽的应急场景(如野外);操作步骤繁琐、用户体验不佳,不能够支持外接普通移动电源进行应急点火;此外,频繁使用搭电启动和应急电源启动可能损坏汽车蓄电池,降低其寿命和蓄电能力。
基于上述问题,如图1和图2所示,本实施例提供了一种外接移动电源的汽车点火装置,包括依次连接的充电接口模块、稳压电路模块和法拉电容模块,所述充电接口模块可外接移动电源如充电宝,以通过稳压电路模块对所述法拉电容模块充电;所述法拉电容模块与汽车的点火系统连接,以使所述点火系统启动时法拉电容模块为点火系统供电。
法拉电容模块可以采用单一的法拉电容C1或者法拉电容组,法拉电容C1属于双电层电容器,其基本原理和其它种类的双电层电容器一样,都是利用活性炭多孔电极和电解质组成的双电层结构获得超大的容量,其具有以下特点:
(1)充电速度快,充电10秒~10分钟可达到其额定容量的95%以上;
(2)循环使用寿命长,深度充放电循环使用次数可达1~50万次,没有“记忆效应”,也不存在过度放电的问题;
(3)大电流放电能力超强,能量转换效率高,过程损失小,大电流能量循环效率≥90%。
(4)充电线路简单,无需充电电池那样的充电电路,长期使用免维护;
(5)超低温特性好,温度范围宽-40℃~+70℃。
本发明通过设置法拉电容C1,使法拉电容C1为点火系统供电,实现在汽车蓄电池电量不足时,用户外接普通移动电源如手机充电宝对法拉电容C1进行充电,法拉电容C1充满电后可对点火系统供电达到点火启动的效果,具有较好的实用性、易用性和方便性,而且成本低廉,适合大面积推广应用。
如图2所示,为了方便观察法拉电容C1的充电情况,所述法拉电容C1连接有充电指示电路。具体地,所述充电指示电路包括发光二极管D1和电阻R2,所述发光二极管D1和电阻R2串接后并联在法拉电容C1的两端。当法拉电容C1充电完毕时发光二极管D1发光,以提示用户。本发明使用高压导通发光二极管D1和电阻R2串联成电容充电完毕指示电路,在法拉电容C1两端电压足够启动汽车时发光二极管D1自动点亮发,达到提示用户法拉电容C1充电已毕、可以点火启动的功能。
在本实施例中,所述稳压电路模块包括若干DC-DC升压电路和若干DC-DC降压电路,每个DC-DC升压电路和每个DC-DC降压电路的一端均连接有一个充电接口模块,每个DC-DC升压电路和每个DC-DC降压电路的另一端均与法拉电容C1连接。稳压电路模块的输出电压VDC-o≥汽车蓄电池的输出电压,如常见汽车蓄电池的输出电压为12V时,输出电压VDC-o可选择为12.5V或13V,本发明以12V汽车蓄电池为例进行说明,但适用范围不仅局限于12V蓄电池的汽车。当外接移动电源的电压低于输出电压VDC-o,采用DC-DC升压电路;当外接移动电源的电压等于输出电压VDC-o时,无需采用DC-DC稳压电路;当外接移动电源的电压高于输出电压VDC-o时,采用DC-DC降压电路。需要说明的是,本发明中稳压电路模块为已有商业现成产品,其具体实现方式不在本发明范围内,可直接采用成熟的商业现成产品实现。
所述稳压电路模块与法拉电容C1之间连接有保护电路;所述保护电路包括电阻R1,所述电阻R1串接在稳压电路模块和法拉电容C1之间。电阻R1是限流电阻,保护法拉电容C1充电电流不至于过大,通常移动电源的输出电流较小,如1A、2A,此时法拉电容C1充电电流最高不会超过2A,因此对电阻R1要求不高,其值可由法拉电容C1充电常数估算。假如希望法拉电容C1在10分钟左右充满电,法拉电容C1在3倍充电常数时间充至电压大小,C1为500F,则R1为0.4Ω。为了避免电流反向损坏移动电源,所述电阻R1与法拉电容C1之间串接有保护二极管D2。
如图1所示,所述点火系统包括点火电路,所述点火电路的一端连接有点火开关,点火开关与法拉电容C1连接,点火电路的另一端与发动机电路连接,所述发动机电路与汽车蓄电池之间连接有蓄电池充电电路。按下点火开关,法拉电容C1与点火电路接通,法拉电容C1提高较大的放电电流,使发动机电路成功启动发动机。优选地,所述汽车蓄电池与法拉电容C1之间连接有保护二极管D3,以对汽车蓄电池提供保护作用。本发明通过采用保护二极管D2和保护二极管D3,防止用户误用本发明装置而对移动电源和汽车蓄电池产生损害。
所述汽车点火装置封装集成到汽车内部,且充电接口模块设置在驾驶员易于接触的地方,如驾驶舱、车身外门把手处或者车尾等,达到用户无需打开前机盖即可外接移动电源进行点火的效果,相比已有方案更加方便实用。
如图2所示,所述充电接口模块包括DC接口、USB接口、Type-C接口、Micro-USB接口和Lightning接口中的至少一个。本发明通过采用多个不同输入电压值的DC-DC升压电路和DC-DC降压电路,以及每个DC-DC升压电路和DC-DC降压电路的输入接口广泛支持多种常见电源输入接口类型,稳压电路模块和充电接口模块的接口类型灵活可选,达到支持使用多种输出电压、多种输出接口制式移动电源的效果。
在本实施例中,所述稳压电路模块的输出端与汽车的控制电路连接,使其为控制电路所控制的用电设备供电,如音箱、灯光等。在汽车蓄电池电量极低无法打开车门时,移动电源通过稳压电路模块为汽车的控制电路供电,方便打开车门,移动电源可同时为法拉电容C1充电,便于后续的点火操作。
如图3所示,本实施例还提供了上述外接移动电源的汽车点火装置的实现方法,包括:
步骤101,准备N个充电接口模块,为每个充电接口模块配置若干种输入接口,其中,N为正整数;N为希望支持的移动电源电压数目,充电接口模块的数量由汽车厂商根据用户需求灵活选择,如希望支持5V、9V、12V、20V、48V移动电源,则N=5。为每组移动电源准备多种类型的输入接口,具体类型数由汽车厂商根据用户需求灵活决定;为了提高用户体验,方便支持各种应急场景,每组移动电源灵活支持多种输入接口类型,如DC接口、USB接口、Type-C接口、Micro-USB接口和Lightning接口等常见的接口类型,即本发明支持的输入是多接口多电压值输入。
步骤102,准备稳压电路模块,稳压电路模块包括若干DC-DC升压电路和若干DC-DC降压电路,每个DC-DC升压电路和若干DC-DC降压电路分别与一个充电接口模块对应匹配。稳压电路模块的输出电压VDC-o≥汽车蓄电池的输出电压,如常见汽车蓄电池的输出电压为12V时,输出电压VDC-o可选择为12.5V或13V,本发明以12V汽车蓄电池为例进行说明,但适用范围不仅局限于12V蓄电池的汽车。当外接移动电源的电压低于输出电压VDC-o,采用DC-DC升压电路;当外接移动电源的电压等于输出电压VDC-o时,无需采用DC-DC稳压电路;当外接移动电源的电压高于输出电压VDC-o时,采用DC-DC降压电路。
步骤103,准备一个合适的电阻R1和合适的法拉电容C1,电阻R1和法拉电容C1串联起来形成RC充电电路。法拉电容C1应满足标称电压VC>VDC-o,充满电后瞬间放电电流Ii大于汽车点火所需的电流,例如Ii>500A。电阻R1是限流电阻,保护法拉电容C1充电电流不至于过大,通常移动电源的输出电流较小,如1A、2A,此时法拉电容C1充电电流最高不会超过2A,因此对电阻R1要求不高,其值可由法拉电容C1充电常数估算。假如希望法拉电容C1在ΔT=10分钟左右充满电,法拉电容C1在3倍充电常数时间3τ=3R1*C1充至输出电压VDC-o电压大小,法拉电容C1为500F,则电阻R1为0.4Ω。
步骤104,准备一个高压导通发光二极管D1(如高压LED灯珠)和一个合适的电阻R2。其中,高压导通发光二极管D1用于指示法拉电容C1电压已充至输出电压VDC-o,高压导通二极管D1的导通电压VD满足VD≤VDC-o,导通电流id需较小,例如100~200mA左右,电阻R2的选取应满足R2=(VDC-o-VD)/ID。将高压导通发光二极管D1和电阻R2串联起来形成电容充电完毕指示电路。
步骤105,准备两个二极管分别作为移动电源保护二极管D2和蓄电池保护二极管D3,为了防止在蓄电池电压稍低于标称电压时(如11V),用户外接移动电源,此时两个电压不等的电源并联产生两路反向的电流损伤蓄电池和移动电源。
步骤106,将保护二极管D3的正极与汽车蓄电池的正极连接,保护二极管D3的负极与法拉电容C1连接;
步骤107,将法拉电容C1与汽车蓄电池并联,并将电阻R1和保护二极管D2串接在稳压电路模块与法拉电容C1之间;法拉电容C1既可以在蓄电池电量耗尽时外接移动电源进行储能进而用于点火启动,也可以在汽车正常工作时保护蓄电池,提高蓄电池的工作寿命。
步骤108,将发光二极管D1和电阻R2串接后并联在法拉电容C1的两端;当法拉电容C1电压一充满就点亮发光二极管D1,指示法拉电容C1充电完毕的效果。
步骤109,将每个DC-DC升压电路和每个DC-DC降压电路分别与一个充电接口模块连接,每个DC-DC升压电路和每个DC-DC降压电路的输出端均与RC充电电路串联,得到封装电路;
步骤110,将步骤101~109得到的封装电路集成到汽车内部,并将充电接口模块设置在安装在驾驶员易于接触的地方如驾驶舱、车身外门把手处或者车尾等位置;
步骤111,当汽车蓄电池电量不足以正常点火时,根据移动电源的输出接口类型和输出电压值,选择适配的充电接口模块并与其连接;
步骤112,用户等待一定时间,直到看见法拉电容C1充电完毕发光二极管D1点亮,即可拔出移动电源,进行点火启动,当启动完毕后,汽车发动机会自行给汽车蓄电池充电,下次启动即可无需外接移动电源;当法拉电容C1充电完毕发光二极管D1亮后,即使用户忘记拔出移动电源,也可正常启动,并且由于本发明在步骤107使用了移动电源保护二极管D2,因此不会对移动电源产生危害。
与现有技术相比,本发明具有以下优点:
1、本发明弥补了现有技术的不足之处,通过设置法拉电容C1,使法拉电容C1为点火系统供电,在汽车蓄电池电量不足时,用户外接普通移动电源如手机充电宝对法拉电容C1进行充电,法拉电容C1充满电后可对点火系统供电达到点火启动的效果,其具有较好的实用性、易用性和方便性,而且成本低廉,适合大面积推广应用。
2、本发明将充电接口模块设置在驾驶员易于接触的地方,如驾驶舱、车身外门把手处或者车尾等,达到用户无需打开前机盖即可外接移动电源进行点火的效果,相比已有方案更加方便实用。
3、本发明的充电接口模块广泛支持多种常见电源输入接口类型,稳压电路模块和充电接口模块的接口类型灵活可选,达到支持使用多种输出电压、多种输出接口制式移动电源的效果。。
4、本发明采用汽车蓄电池保护二极管D3和移动电源保护二极管D2,可防止用户误用从而对移动电源和蓄电池产生损害。
5、本发明使用高压导通发光二极管D1和电阻R2串联成电容充电完毕指示电路,在法拉电容C1两端电压足够启动汽车时发光二极管D1自动点亮发,实现提示用户法拉电容C1充电已毕、可以点火启动的功能。
在本发明描述中,实施例描述的具体特征、结构等包含于至少一种实施方式中,在不相互矛盾的情况下,本领域技术人员可以将不同实施方式的特征进行组合。本发明的保护范围并不局限于上述具体实例方式,根据本发明的基本技术构思,本领域普通技术人员无需经过创造性劳动,即可联想到的实施方式,均属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种外接移动电源的汽车点火装置,其特征在于,包括依次连接的充电接口模块、稳压电路模块和法拉电容模块,所述充电接口模块可外接移动电源,以通过稳压电路模块对所述法拉电容模块充电;所述法拉电容模块与汽车的点火系统连接,以使所述点火系统启动时法拉电容模块为点火系统供电。
2.根据权利要求1所述的外接移动电源的汽车点火装置,其特征在于,所述法拉电容模块连接有充电指示电路。
3.根据权利要求2所述的外接移动电源的汽车点火装置,其特征在于,所述充电指示电路包括发光二极管D1和电阻R2,所述发光二极管D1和电阻R2串接后并联在法拉电容模块的两端。
4.根据权利要求1所述的外接移动电源的汽车点火装置,其特征在于,所述稳压电路模块包括若干DC-DC升压电路和若干DC-DC降压电路,每个DC-DC升压电路和每个DC-DC降压电路的一端均连接有一个充电接口模块,每个DC-DC升压电路和每个DC-DC降压电路的另一端均与所述法拉电容模块连接。
5.根据权利要求1所述的外接移动电源的汽车点火装置,其特征在于,所述稳压电路模块与法拉电容模块之间连接有保护电路;所述保护电路包括电阻R1,所述电阻R1串接在稳压电路模块和法拉电容模块之间;所述电阻R1与法拉电容模块之间串接有保护二极管D2。
6.根据权利要求1所述的外接移动电源的汽车点火装置,其特征在于,所述稳压电路模块的输出端与汽车的控制电路连接,使其为控制电路所控制的用电设备供电。
7.根据权利要求1所述的外接移动电源的汽车点火装置,其特征在于,所述点火系统包括点火电路,所述点火电路的一端连接有点火开关,点火开关与法拉电容模块连接,点火电路的另一端与发动机电路连接,所述发动机电路与汽车蓄电池之间连接有蓄电池充电电路;所述汽车蓄电池与法拉电容模块之间连接有保护二极管D3。
8.根据权利要求1所述的外接移动电源的汽车点火装置,其特征在于,所述汽车点火装置封装集成到汽车内部,且充电接口模块设置在驾驶舱、车身外门把手处或者车尾。
9.根据权利要求1所述的外接移动电源的汽车点火装置,其特征在于,所述充电接口模块包括DC接口、USB接口、Type-C接口、Micro-USB接口和Lightning接口中的至少一个。
10.一种外接移动电源的汽车点火装置的实现方法,其特征在于,包括:
准备N个充电接口模块,为每个充电接口模块配置若干种输入接口,其中,N为正整数;
准备稳压电路模块,稳压电路模块包括若干DC-DC升压电路和若干DC-DC降压电路,每个DC-DC升压电路和每个DC-DC降压电路分别与一个充电接口模块对应匹配;
准备电阻R1和法拉电容模块,电阻R1和法拉电容模块串联起来形成RC充电电路;
准备一个高压导通发光二极管D1和电阻R2,将发光二极管D1和电阻R2串联起来形成电容充电指示电路;
准备移动电源保护二极管D2和汽车蓄电池保护二极管D3,以分别对移动电源和汽车蓄电池提供保护;
将保护二极管D3的正极与汽车蓄电池的正极连接,保护二极管D3的负极与法拉电容模块连接;
将法拉电容模块与汽车蓄电池并联,并将电阻R1和保护二极管D2串接在稳压电路模块与法拉电容模块之间;
将发光二极管D1和电阻R2串接后并联在法拉电容模块的两端;
将每个DC-DC升压电路和每个DC-DC降压电路的输入端分别与一个充电接口模块连接,每个DC-DC升压电路和每个DC-DC降压电路的输出端均与RC充电电路串联,得到封装电路;
将封装电路集成到汽车内部,并将充电接口模块设置在驾驶舱、车身外门把手处或者车尾;
当汽车蓄电池电量不足以正常点火时,根据移动电源的输出接口类型和输出电压值,选择适配的充电接口模块并与其连接;
法拉电容模块充满电后,取下移动电源,通过点火开关进行点火并启动汽车。
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