CN203456938U - 汽车电源失能的急救装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型是有关一种汽车电源失能的急救装置，是在汽车电池失能无法启动时，于汽车启动过程中电压值取样时间与波形的电压曲线上设定一电压基准点（Q），外加小电源或手机电池提供一短时间大电流的外加电流加入汽车原有的电池两端，即可使汽车失能的状态立即回复到正常启动功能。

Description

汽车电源失能的急救装置
技术领域
本实用新型是关于一种汽车电源失能的急救装置，尤指一种汽车电池无法启动时，外加一般现成的小电池或手机电池，以提供短时间大电流的外加电流加入汽车原有的汽车电池两端，即可启动马达，使汽车顺利启动。
背景技术
当汽车电池因故无法启动时，一般均须藉助外加电源（如借助另一辆汽车的电池）来靠接使其启动，启动后，该先前无法启动的汽车的发电机会将其电池充电，然后再将该外加电源移除。
但是，碰到在郊外或夜晚时段发生汽车电池因故无法启动时，要找到另一辆汽车并不是容易的事；找汽车修理厂是解决的方法，但是成本高；而且道路急难救助也不一定有，因此以下的本实用新型可以提供一种汽车电源失能时的急救装置。
实用新型内容
本实用新型的主要目是提供一种汽车电源失能的急救装置，该汽车包括一启动马达及一连接启动马达的原有电池，该急救装置包括：一控制单元，该控制单元与该汽车原有电池并联；一外加小电源；及一开关，该开关受该控制单元控制并串接于汽车原有电池与该外加小电源之间；其中当汽车在启动过程中，该控制单元比较该汽车原有电池的电压与一电压基准点，若比较结果是汽车原有电池的电压低于电压基准点，即闭合该开关，使该外加小电源电能瞬间转换为一短时间大电流的外加电流同步加入汽车原有电池的电流，从而合并为一总电流，以使汽车具有足够的电流启动该启动马达，使汽车失能的状态立即回复到正常启动功能。
所述的控制单元是根据汽车电池的规格、出厂别及其性能，选择汽车启动过程中电压值取样时间与波形的电压曲线上的一点，而设定该电压基准点。
所述的控制单元与该外加小电源之间连接一第一电容器，用以储存该外加小电源的电能，及当该开关闭合时，提供大电流的外加电流。
所述的控制单元与该汽车原有电池之间并接一第二电容器，用以储存该汽车原有电池的电能，及当汽车的启动电路动作时，提供大电流的外加电流并合原有电池的电能至启动马达。
所述的控制单元与外加小电源之间设有一直流电源转换器，其连接该外加小电源，用以增加该外加小电源的外加电流的电压至一适合启动该启动马达的电压。
所述的控制单元与该直流电源转换器之间连接有一第一电容器，用以增加该外加小电源的外加电流的电压至适合电压，且藉由该直流电源转换器及储存在该第一电容器中的电能并合原有电池的电能供给至该启动马达，从而启动该启动马达。
所述的外加小电源是复数个串联、并联或串并联组合式小电源的其中一种的电池。
所述的控制单元更包括一输出输入设备，用以显示急救装置的状态。
所述的控制单元为一微控器。
所述的控制单元为一电压比较器。
所述的外加小电源为手机的电池、笔记本电脑的电池或可携式电子装置的行动电源的其中一种。
所述的外加小电源于汽车启动过程中提供外加电流的短时间范围为0.001至30秒。
所述的外加小电源提供的外加电流为0.1A至550A。
所述的电容器的电容值为0.01至1000F。
所述的汽车电源失能的急救装置，其中在汽车启动过程的电压值曲线上，设定该电压基准点的范围包括以下电压值曲线上的点：P2点，启动前的汽车电池电压曲线上的点；P3点，启动开始瞬间汽车电池电压产生大幅电压下降的电压最低点；P4点，启动马达过程中测量到的电池电压波形曲线变化范围；及P5点，引擎正常启动后电池电压上升的同时发电机向电池充电的点；而该电压基准点是选自电池电压波形曲线上P2点至P5点之间的任一点。
所述的电压基准点是选自电池电压波形曲线上P2点至P3点之间的任一点。
此间应先予以说明，汽车电池失能无法启动时，汽车原有的电池并非完全无法使用，虽是没有足够的电流启动马达运转，但是仍然保有相当的堪用电能，只是差一点点电流而已，如果能在最适合的时间点瞬间同步加入极小安培或足够安培电流，与汽车原有的电池的电流合并后，即可轻易地启动马达运转，达成顺利地启动汽车的目的。
附图说明
图1为本实用新型的汽车电源失能的急救装置的功能方块图；
图2为本实用新型汽车电源失能的急救装置的第一实施例的架构电路示意图；
图2A为本实用新型汽车电源失能的急救装置的第二实施例的架构电路示意；
图2B为本实用新型汽车电源失能的急救装置的第三实施例的架构电路示意；
图2C为本实用新型汽车电源失能的急救装置的第四实施例的架构电路示意；
图3为本实用新型汽车电源失能的急救装置的第五实施例的架构电路示意图；
图4为本实用新型汽车电源失能的急救装置的第六实施例的架构电路示意图；
图5为本实用新型的汽车启动过程中电压值取样时间与波形的电压曲线实测图。
具体实施方式
为便于了解起见，拟先就本实用新型说明书中所称的电压基准点Q的定义先行说明，如图5所示，电压基准点Q的设定是以汽车启动过程中电压值取样时间与电压变化波形的电压曲线上的一点，即在汽车正常启动时电池的电压瞬间变化波形曲线上的一点，其中，P2点代表在启动前的汽车电池电压曲线上的点，P3点代表在汽车启动开始瞬间电池电压产生大幅电压下降的电压最低点，因启动时以短时间大电流启动引擎马达是相当耗电能，曲线的段落P4点表示启动马达过程中汽车电池电压波形变化范围，曲线的段落P5点表示引擎正常启动后电池电压上升的同时发电机向电池充电的点，于本说明书中所称的电压基准点Q是界定在汽车启动过程中汽车电池电压值取样时间与电压波形的曲线上P2至P5上的任一点而言(如图5所示)，也就是说，如图5所示的电压波形的曲线上P2至P5上的任一点皆可做为电压基准点Q的设定点。至于电压基准点Q的设定是如何判定以下将有详细说明。
兹再对照图2与图5说明如下：汽车启动过程中电池两端电压的变化曲线，在本实用新型说明书中的特定点，包括：P2点，启动前的汽车原有电池10的电压值；P3点，启动开始时产生短时间大电流使汽车原有电池10电池电压瞬间大幅下降至最低点；P4点，引擎启动过程中所测量到的汽车原有电池10两端间电压变化曲线的范围；及P5点，引擎正常启动后的电压上升的同时发电机向电池充电过程中汽车原有电池10所测量到的电压值。
明确而言，上述所称的电压基准点Q的选择要使得当汽车在启动过程中，汽车原有电池10的电压至少等于该电压基准点Q时，电池可以启动汽车；若不是，则需采用本实用新型的电源失能的急救装置，根据本实用新型的第一特征是提供一种电源失能的急救装置以启动失能的汽车。
请参阅图1，为本实用新型的汽车电池失能的急救装置的操作流程，包括以下的步骤：
步骤1：由控制单元30设定电压基准点Q。
于汽车启动过程中的电压值取样时间与电压波形的曲线上（如图5所示P2点至P5点）的任一点，依汽车电池的规格、出厂别及其性质藉由控制单元30设定汽车电池失能电压基准点Q。
步骤2：比较汽车原有电池10的电压与该电压基准点Q值的高或低，如果低于该电压基准点Q值，进行下一步骤3；如果汽车原有电池10电压的比对结果是高于所预设电压基准点Q时，流程回到步骤1。
步骤3：闭合开关35（ON），将外接电源接到失能的汽车电池。
当启动过程中汽车原有电池10电压的比对结果是低于所预设电压基准点Q时，就依该控制单元30指令操作开关35，使开关35切换为闭合的ON状态。
步骤4：外加电源加入失能的汽车的电池，外加电流大小是I2。
当操作开关35使其切换为闭合（ON）的状态时，外加小电源50于瞬间转换成短时间大电流的外加电流I2加入汽车原有电池10的电流I1。
步骤5：外加电流I2加入汽车原有电池的电流I1，而得到总电流I＝原有电池的电流I1＋外加电流I2。
步骤6：向汽车的启动马达供给总电流I，以便顺利地启动该失能的汽车。
外加小电源50转换的外加电流I2加入汽车原有电池10的电流I1，即可使汽车具有足够的电流，即总电流I，以启动马达20，从而使汽车失能的状态立即回复为正常启动功能。
此间应先予以说明，汽车电池失能无法启动时，汽车原有的电池并非完全无法使用，虽是没有足够的电流启动马达运转，但是仍然保有相当的堪用电能，只是差一点电流而已，如果能在最适合的时间点瞬间同步加入极小安培或足够安培电流，与汽车原有的电池的电流合并后，即可轻易地启动马达运转，达成顺利地启动汽车的目的，使本实用新型汽车电源失能的急救装置可予付诸实际实施。
如图2所示，为本实用新型汽车电源失能的急救装置的第一实施例，其包括以下元件：
一与启动马达20通过开关33而并联的汽车原有电池10，一与汽车原有电池10通过模拟数字转换器（A／D，Analog to digital converter）37而连接的控制单元30，用以测量汽车原有电池10的电压，控制单元30控制开关35的开闭，以并联或不并联汽车原有电池10与外加小电源50。
一输出输入设备（I／O）31（如声光显示器、数字显示器、或电压／电流值显示器）电连接到控制单元30，用以显示外加小电源及其它元件的状态。
该控制单元30为控制本实用新型整个装置的运作，其能设定为操作电压基准点Q及利用模拟数字转换器37的取样功能，利用汽车启动过程中电压值取样时间与电压波形的曲线上的任一点，即如图5所示的P2点至P5点之间的任一点，设定为操作电压基准点Q，将一连续量（如汽车原有电池10的电压）转成数字形式的时间表示，随时与模拟数字转换器37连线侦测，以判定汽车原有电池10的电压是否低于电压基准点Q，也就是说，控制单元30能在正常启动时监控汽车原有电池10的电压，以产生如图5所示的资料，及选择P2点至P5点之间（更明确地是P2点至P3点之间）的任一点设定为电压基准点Q。
较佳地，控制单元30为一电子控制单元。
此外，控制单元30也可与一模拟数字转换器34连线随时监控外加小电源50的电压状况，以便让用户随时掌控外加小电源50的供电状况。
外加小电源50可为手机的一或多个电池、笔记型电脑的电池或多个电池或其他电子装置的一或多个行动电源。
实验数据显示上述装置的小电源在短时间内提供足够的外加电流以启动失能的汽车；或者，使用两个或两个以上现有电池以串、并联组合成的组合式串并联小电源组当外加小电源，亦属可行。
控制单元30判定汽车原有电池10的电压低于所设定的电压基准点Q时，控制单元30自动地将开关35闭合以连接外加小电源50到汽车原有电池10，开关33接着闭合，外加小电源50供给外加电流I2到汽车原有电池10，外加电流I2瞬间同步加入汽车原有电池10的电流I1成为总电流I，即I＝I1＋I2，该电流供给启动马达20以成功地启动该失能的汽车。
较佳地，外加小电源50可提供低电压（如0.5V至12V）的高电流（如0.1A至550A）I2，较佳地，外加电流I2是1A至50A，该外加电流I2的极短时间设定在0.001秒至30秒，其较佳极短时间为0.001秒至5秒。
在实际应用上，控制单元30、开关35及模拟数字转换器34、37可作成一个单元元件，以连接在汽车的电控系统（如插入连接到外部插座）与可携式电子装置如手机之间，依此，可以将手机的电源加到汽车的电池以启动失能的汽车。控制单元30也可以是弹簧夹以直接接到汽车原有电池10的接头，亦属可行。此间应予以说明，本实用新型上述实施例中所称该控制单元30也可以是一种手动开关或手动夹子或手动公母插件，亦属可行。
如图2A所示，为本实用新型汽车电源失能的急救装置的第二实施例，本实施例的架构大体上皆同于上述第一实施例，其中不同之处在于：
外加小电源50的两端并联一第一电容器60，以便该外加小电源50的电能在常态下储存于第一电容器60内，使其提供较大外加电流I2至启动马达20。
控制单元30为判定汽车原有电池10的电压低于所设定的电压基准点Q时，控制单元30自动地将开关35闭合，外加小电源50及第一电容器60共同供给外加电流I2到汽车原有电池10，外加电流I2瞬间同步加入汽车原有电池10的电流I1成为总电流I，即总电流I＝原有电池10的电流I1＋外加电流I2，当开关33闭合时，该总电流I便足以供给启动马达20以成功地启动该失能的汽车。
如图2B所示，为本实用新型汽车电源失能的急救装置的第三实施例，在本实施例的架构大体上皆同于上述第二实施例（即图2A），其中不同之处在于：
控制单元30与外加小电源50之间进一步设有一直流电源转换器（DC／DC Converter）40及与直流电源转换器40并联的第一电容器60，以便将低电压低电流的外加小电源50的电压能经由该直流电源转换器40增高后（例如从6伏特增加到12伏特），储存于第一电容器60内，使其于开关33闭合时提供足够的电流I1以供输出。
控制单元30判定汽车原有电池10的电压低于所设定的电压基准点Q时，控制单元30自动地将开关35闭合，外加小电源50及第一电容器60共同供给外加电流I2到汽车原有电池10，外加电流I2瞬间同步加入汽车原有电池10的电流I1成为总电流I，即总电流I＝原有电池10的电流I1＋外加电流I2，当开关33闭合时，该总电流I供给启动马达20以成功地启动该失能的汽车。
如图2C所示，为本实用新型汽车电源失能的急救装置的第四实施例，在本实施例的架构大体上皆同于上述第二实施例（即图2A），其中不同之处在于：
除了汽车原有电池10与控制单元30并联第一电容器60，又在该汽车原有电池10的两端并联一第二电容器61，以便外加小电源50的电能在常态下储存于第一电容器60内，使成为较大的外加电流I2供输出，及汽车原有电池10的电能在常态下储存于第二电容器61内，使其提供汽车原有电池10具较大的电流I1以供输出。
较佳地，第一电容器60及第二电容器61的电容值为0.01F至1000F，其电容值大小依使用外加小电源50及汽车原有电池10的容量大小而定。
控制单元30判定汽车原有电池10的电压低于所设定的电压基准点Q时，控制单元30自动地将开关35闭合，外加小电源50，第一电容器60及第二电容器61共同供给外加电流I2到汽车原有电池10，外加电流I2瞬间同步加入汽车原有电池10的电流I1成为总电流I，即总电流I＝原有电池10的电流I1＋外加电流I2，当开关33闭合时，该总电流I供给启动马达20以成功地启动该失能的汽车。
如图3所示，为本实用新型汽车电源失能的急救装置的第五实施例，在本实施例的架构大体上皆同于第三实施例（即图2B），其中不同之处在于：
该控制单元30及模拟数字转换器34、37被电压比较器30A取代，藉由该电压比较器30A比较汽车原有电池10的电压是否低于或未低于所设定的电压基准点Q，若比较结果是汽车原有电池10的电压低于电压基准点Q，则自动闭合开关35。
如同图2B的第三实施例，控制单元30与外加小电源50之间进一步设有一直流电源转换器40及与直流电源转换器40并联的第一电容器60，以储存电能，使第一电容器60能储存外加小电源50的输出电能，以提供外加小电源50具较大外加电流I2。
如图4所示，为本实用新型汽车电源失能的急救装置的第六实施例，在本实施例的架构大体上皆同于第三实施例（即图2B），其中不同之处在于：
该控制单元30被微控器（MCU）30B取代，微控器30B为单芯片。
微控器30B藉由模拟数字转换器34、37而判定汽车原有电池10的电压是否低于或未低于所设定的电压基准点Q。
微控器30B判定汽车原有电池10的电压低于所设定的电压基准点Q时，微控器30B自动地将开关35闭合，外加小电源50的外加电流I2瞬间同步加入汽车原有电池10的电流I1成为总电流I，即总电流I＝原有电池10的电流I1＋外加电流I2，当开关33闭合时，该总电流I供给启动马达20以成功地启动该失能的汽车。
如图5所示，为根据本实用新型汽车电源失能的急救装置的第一至六实施例的汽车启动过程中电压值取样时间与波形的电压曲线图，类似的图形可参阅美国专利6,791,464号的说明。
用以与汽车原有电池10的电压相比的电压基准点Q，是以P2点至P5点之间的任一点，而其设定是依汽车原有电池、制造商、性能及类型而定。通常电压基准点Q的选择要使汽车原有电池10的电压低于启动汽车所需的电压而无法启动汽车时，本实用新型的汽车电源失能的急救装置即可以付诸实施。
本实用新型上述具体实施例中，其中，有关外加小电源50转换为外加电流I2的设定值宜视汽车原有电池10及启动马达20的规格、特性或出厂别而定。
据实测得知，该外加电流I2的极短时间设定在0.001秒至30秒，其较佳极短时间为0.1秒至5秒，而外加电流I2其大电流范围设定在0.1A至550A间，其较佳大电流范围为1A至50A之间，即在0.001秒至30秒的极短时间使用外加小电源50转换为0.1A至550A之间的大电流，加入汽车原有电池10的电流I1，使汽车原有电池10具有足够电功力启动马达20。
本实用新型上述的说明是针对可行实施例的具体说明，惟该实施例并非用以限制本实用新型的专利范围，凡未脱离本实用新型技术精神所为的等效实施或变更、修饰、转用、置换，均应包含于本案的专利范围中。

Claims (16)

1.一种汽车电源失能的急救装置，该汽车包括一启动马达及一连接启动马达的原有电池（10），其特征在于，该汽车电源失能的急救装置包括： 
一控制单元（30），该控制单元（30）与该汽车原有电池（10）并联； 
一外加小电源（50）； 
一开关（35），该开关（35）受该控制单元（30）控制并串接于汽车原有电池（10）与该外加小电源（50）之间； 
其中当汽车在启动过程中，该控制单元（30）比较该汽车原有电池（10）的电压与一电压基准点（Q），若比较结果是汽车原有电池（10）的电压低于电压基准点（Q），即闭合该开关（35），使该外加小电源（50）电能瞬间转换为一短时间大电流的外加电流（I2）同步加入汽车原有电池（10）的电流（I1），从而合并为一总电流（I），以使汽车具有足够的电流启动该启动马达（20），使汽车失能的状态立即回复到正常启动功能。 
2.根据权利要求1所述的汽车电源失能的急救装置，其特征在于：该控制单元（30）是根据汽车电池的规格、出厂别及其性能，选择汽车启动过程中电压值取样时间与波形的电压曲线上的一点，而设定该电压基准点（Q）。 
3.根据权利要求1所述的汽车电源失能的急救装置，其特征在于：该控制单元（30）与该外加小电源（50）之间连接一第一电容器（60），用以储存该外加小电源（50）的电能，及当该开关（35）闭合时，提供大电流的外加电流（I2）。 
4.根据权利要求1或3所述的汽车电源失能的急救装置，其特征在于：于该控制单元（30）与该汽车原有电池（10）之间并接一第二电容器（61），用以储存该汽车原有电池（10）的电能，及当汽车的启动电路动作时，提供大电流的外加电流（I2）并合原有电池（10）的电能至启动马达（20）。 
5.根据权利要求1所述的汽车电源失能的急救装置，其特征在于：于该控制单元（30）与外加小电源（50）之间设有一直流电源转换器（40），其连接该外加小电源（50），用以增加该外加小电源（50）的外加电流（I2）的电压至一适合启动该启动马达（20）的电压。 
6.根据权利要求5所述的汽车电源失能的急救装置，其特征在于：于该控制单元（30）与该直流电源转换器（40）之间连接有一第一电容器（60），用以增加该外加小电源（50）的外加电流（I2）的电压至适合电压，且藉由该直流电源转换器（40）及储存在该第一电容器（60）中的电能并合原有电池（10）的电能供给至该启动马达（20），从而启动该启动马达（20）。 
7.根据权利要求1所述的汽车电源失能的急救装置，其特征在于：该外加小电源（50） 是复数个串联、并联或串并联组合式小电源的其中一种的电池。 
8.根据权利要求1所述的汽车电源失能的急救装置，其特征在于：该控制单元（30）更包括一输出输入设备（31），用以显示急救装置的状态。 
9.根据权利要求1所述的汽车电源失能的急救装置，其特征在于：该控制单元（30）为一微控器（30B）。 
10.根据权利要求1所述的汽车电源失能的急救装置，其特征在于：该控制单元（30）为一电压比较器（30A）。 
11.根据权利要求1所述的汽车电源失能的急救装置，其特征在于：该外加小电源（50）为手机的电池、笔记型电脑的电池或可携式电子装置的行动电源的其中一种。 
12.根据权利要求1所述的汽车电源失能的急救装置，其特征在于：该外加小电源（50）于汽车启动过程中提供外加电流（I2）的短时间范围为0.001至30秒。 
13.根据权利要求1所述的汽车电源失能的急救装置，其特征在于：该外加小电源（50）提供的外加电流（I2）为0.1A至550A。 
14.根据权利要求3或6所述的汽车电源失能的急救装置，其特征在于：该电容器的电容值为0.01至1000F。 
15.根据权利要求1所述的汽车电源失能的急救装置，其特征在于：在汽车启动过程的电压值曲线上，设定该电压基准点（Q）的范围包括以下电压值曲线上的点： 
P2点，启动前的汽车电池（10）电压曲线上的点； 
P3点，启动开始瞬间汽车电池（10）电池电压产生大幅电压下降的电压最低点； 
P4点，启动马达过程中测量到的电池（10）电压波形曲线变化范围；P5点，引擎正常启动后电池（10）电压上升的同时发电机向电池充电的点； 
而该电压基准点（Q）是选自电池（10）电压波形曲线上P2点至P5点之间的任一点。 
16.根据权利要求15所述的汽车电源失能的急救装置，其特征在于：该电压基准点（Q）是选自电池（10）电压波形曲线上P2点至P3点之间的任一点。 
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