CN205846826U - 一种便携式启动电源 - Google Patents
一种便携式启动电源 Download PDFInfo
- Publication number
- CN205846826U CN205846826U CN201620727942.4U CN201620727942U CN205846826U CN 205846826 U CN205846826 U CN 205846826U CN 201620727942 U CN201620727942 U CN 201620727942U CN 205846826 U CN205846826 U CN 205846826U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- super capacitor
- module
- lithium ion
- ion battery
- battery
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 116
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 claims abstract description 116
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 153
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 32
- 230000008901 benefit Effects 0.000 abstract description 7
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 abstract description 3
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 17
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 17
- 238000000034 method Methods 0.000 description 16
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 11
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 9
- 230000006870 function Effects 0.000 description 7
- 230000008569 process Effects 0.000 description 6
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 6
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 5
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 4
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 4
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 3
- 210000000056 organ Anatomy 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- YDONNITUKPKTIG-UHFFFAOYSA-N [Nitrilotris(methylene)]trisphosphonic acid Chemical group OP(O)(=O)CN(CP(O)(O)=O)CP(O)(O)=O YDONNITUKPKTIG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 2
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 2
- 230000003446 memory effect Effects 0.000 description 2
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 2
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000010892 electric spark Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 1
- 230000001771 impaired effect Effects 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 229910003002 lithium salt Inorganic materials 0.000 description 1
- 159000000002 lithium salts Chemical class 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 230000001960 triggered effect Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Abstract
本实用新型提供了一种便携式启动电源，其包括超级电容器、锂离子电池、超级电容器预充电模块、并联开关模块、BMS电池管理系统、充电模块、控制器、开关和汽车电池桥接与保护模块，所述控制器与充电模块、BMS电池管理系统、超级电容器预充电模块、并联开关模块、超级电容器、汽车电池桥接与保护模块、开关连接，所述充电模块通过BMS电池管理系统与锂离子电池连接，所述锂离子电池的正极通过超级电容器预充电模块与超级电容器的正极连接，所述超级电容器与汽车电池桥接与保护模块连接，所述并联开关模块与锂离子电池、超级电容器接。本实用新型将锂离子电池与超级电容器进行结合，实现优势互补，在极低温下，仍具有良好的启动性能。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种启动电源，尤其涉及一种便携式启动电源。
背景技术
随着生活水平的不断提高，越来越多的人都会驾驶汽车。而当一辆汽车车载电池因低温、意外亏电、或其它原因损坏等导致无法启动汽车引擎时，目前的解决办法都存在缺陷或者安全与品质隐患。传统的方案，如采用电缆将抛锚的汽车电池连接至一台正常的汽车电池上，实现启动汽车；又如采用铅酸电池制作成的外置启动装置用来启动汽车。前一种方法显然并不人性化，因为当一个用户遇到汽车无法发动的情况，不一定能快速找到另一辆汽车来协助。另外该方法操作繁琐，对于动手能力较弱的普通用户并不适用。而后一种方案的铅酸电池体积庞大笨重，循环寿命短，动力特性弱，自耗电较严重且不环保。
锂离子电池具有工作电压高、比能量高、充放电寿命长、自放电率低和无记忆效应等优点，采用锂离子电池作为便携式的汽车启动电源似乎解决了这些不足。但问题是，锂离子电池的低温特性表现欠佳，特别是在-30℃以下的工作性能较差。因为锂电池所用的电解液为有机液体，在低温下会变粘稠甚至凝结。此时，导电的锂盐在里面的活动大大受到限制，所以充放电效率很低，从而导致锂离子电池在低温下充电慢、充不满，放电亦是如此。这样，在低温的环境下，采用锂离子电池作为内置电源的便携式启动装置的特性大大被削弱，其难以瞬间释放足以启动一台汽车所需要的动力电流。其中的，一般的低温都指不低于零下20摄氏度。在这个温度下，常规电池的容量也只有标称容量的50~70%。还有一个问题就是，启动一辆排量较大的汽车发动机所需要的电流（CCA值，Cold Cranking Ampere）很大，锂离子电池在进行很大电流放电时，其自身温度很高，存在安全问题。而且在低温下，受着锂离子电池自身的原因，其不能进行大电流放电。所以，严重抑制了其在低温下和作为启动汽车用的应用。
实用新型内容
针对以上技术问题，本实用新型公开了一种便携式启动电源，其采用超级电容器结合锂离子电池作为内置电源，实现优势互补，解决了锂离子电池在低温下放电电流过小和作为启动汽车用不能大电流放电的问题。
对此，本实用新型的技术方案为：
一种便携式启动电源，其包括超级电容器、锂离子电池、超级电容器预充电模块、并联开关模块、BMS（Battery Management System，电池管理系统）电池管理系统、充电模块、控制器、开关和汽车电池桥接与保护模块，所述控制器与充电模块、BMS电池管理系统、超级电容器预充电模块、并联开关模块、超级电容器、汽车电池桥接与保护模块、开关连接，所述充电模块与BMS电池管理系统连接，所述BMS电池管理系统与锂离子电池连接，所述锂电池负极与超级电容器负极连接，所述锂离子电池正极与超级电容器预充电模块连接，所述超级电容器预充电模块与超级电容器正极连接，所述超级电容器与汽车电池桥接与保护模块连接，所述锂离子电池正极与超级电容正极通过并联开关模块连接。优选的，所述开关包括强制启动开关。所述开关还可以包括电容充电开关。
优选的，所述便携式启动电源设有指示灯和警示模块，所述指示灯和警示模块与控制器连接。所述指示灯和警示模块包括指示灯和蜂鸣器。
其中，锂离子电池作为储能的主要部分，承担存储电能与动力输出，同时能为超级电容器进行快速充电，以及为本装置其它内部组件实现供电。所述充电模块用于连接外部电源，用于对本便携式启动电源中的锂离子电池进行充电。BMS电池管理系统具有过流、过压、欠压保护功能；同时，还可以实现USB、DC直流供电输出，用于外部设备供电续航。控制器可以由可编程MCU单元组成，负责监控与接收各组件的反馈信号，实现智能判断与控制。所述并联开关模块为接通锂离子电池正极与超级电容器正极实现两者并联的开关模块。所述超级电容器预充电模块是一个充电模块，其将通过锂离子电池对超级电容器进行小电流预充电，并充电至设定电压。
所述超级电容器并不能用于长时间储存电能，而是用于应急大电流瞬间放电，正常情况下超级电容并没有储存任何电能。其中，所述超级电容器预充电模块将通过锂离子电池对超级电容器进行小电流预充电，并充电至设定电压，例如针对采用4串锂电池的版本，锂电池电压为14.8V，则需要将超级电容器预充电至设定电压值，范围：10V<U<13V。之所以需要小电流预充电，是因为超级电容器在不充电时，电压可能为0V。直接将锂离子电池与超级电容器并联，将可能造成锂电池短路风险，另外预充电电压值不宜过低，否则并联开关模块在瞬间接通锂电池正极与超级电容器正极的过程中可能会因为电流过大而产生电火花，缩短并联开关模块的工作寿命。本技术方案巧妙利用超级电容器预充电模块对超级电容器进行小电流预充电，充电到预设电压后，将传递信号给到控制器，由控制器发出信号关停超级电容预充电模块同时，启动并联开关模块接通锂离子电池正极与超级电容器正极，锂离子电池与超级电容器实现并联，此时超级电容与锂离子电池输出电压一致，电容量进一步补充到位，两者输出电流实现叠加，组成混合动力输出，瞬间放电电流为两者之和。然后，通过所述汽车电池桥接与保护模块连接到汽车电池上，并由该模块判断是否可以开启打火输出。
所述汽车电池桥接与保护模块具有正负极输出端口，用于连接汽车电池的打火夹子。该模块具备判断所述汽车电池存在性以及汽车电池打火夹子是否正确连接到汽车电池对应的正负极上。该模块还支持所述锂离子电池欠压、过流以及反充保护。优选的，所述锂离子电池的欠压、过流以及反充保护，是使用若干个并联MOSFET与二极管组成。
超级电容器（Supercapacitors，ultracapacitor），也叫电化学电容器(Electrochemical Capacitors)，是上世纪七、八十年代发展起来的通过极化电解质来储能的一种电化学元件。它不同于传统的化学电源，是一种介于传统电容器与电池之间、具有特殊性能的电源，主要依靠双电层和氧化还原假电容电荷储存电能。但在其储能的过程并不发生化学反应，这种储能过程是可逆的，也正因为此超级电容器可以反复充放电数十万次。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。
超级电容器的突出优点是充电速度快，充电10秒～10分钟可达到其额定容量的95%以上，循环使用寿命长，深度充放电循环使用次数可达数十万次，并且没有“记忆效应”。其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%；另外超级电容的功率密度高，可达300W/KG~5000W/KG，相当于电池的5~10倍，使用安全系数高。最重要的是超级电容器的超低温特性表现良好，温度范围宽-40℃～+70℃，这使其非常适用于极低温环境，是世界上已投入量产的双电层电容器中容量最大的一种。利用超级电容器的特性可用来启动一台汽车。
由于单颗超级电容器电压在充电条件下电压只有2.8V左右，而要达到启动汽车所需要的电压，如常见柴汽油车为12V，卡车、客车等为24V，则需要串并联多个超级电容以达到所需要的电压，单纯利用超级电容器来启动汽车的话，往往为了获得与锂离子电池相似的放电性能，所需要进行串并联的超级电容器数量较大，体积也将大幅度增加，并且造成高昂的成本。另一个缺陷是，由于超级电容器无法像锂离子电池那样可以超长时间蓄电，一旦充电源头切断，其所蓄存的电能将迅速衰减，电压也快速下降，能量快速耗尽，这并不利于储存。这也是为什么当前采用超级电容作为充放电介质的汽车启动装置在给汽车启动前需要进行预先充电，已有的方法通常是使用汽车的电池对超级电容进行反向充电，但这要求汽车电瓶仍有一定的电能，并足以将该装置充电到足以用于启动该汽车引擎所需要电容量。这种操作方法无法用于汽车电瓶已经严重亏电的情况。
采用此技术方案，将锂电池与超级电容器的特性进行结合，实现优势互补，各自的劣势在两者结合工作时实现抵消。该便携式启动电源利用内置锂离子电池为超级电容器进行快速充电，使超级电容器无需寻找第三方电源来即可以快速充电。而超级电容器具有极快的充电特性，只需极短的时间，消耗极小一部分锂电池能量，即可获得所需要的电压输出。在极低温的条件下，锂离子电池受低温影响，放电能力下降，即瞬间释放大电流性能下降，但锂离子电池仍可以将超级电容器充电至所需要的电压。启动汽车前，当控制器检测到用户触发超级电容充电开关后，将指示超级电容器预充电模块对超级电容器进行预充电，并充电至预设定的电压值后将传递信号给到控制器，由控制器控制关断超级电容器预充电模块，同时并联开关模块接通超级电容器正极与锂离子电池的正极，此时锂离子电池与超级电容器实现并联组成混合动力，通过汽车电池桥接与保护模块连接到汽车电池上，利用锂离子电池与超级电容强劲的混合大电流动力输出，从而实现对汽车引擎进行应急启动。
该电源实现了锂离子电池与超级电容器并行作为混合动力输出，超级电容器的瞬态放电能力与锂电池的放电能力实现叠加，达到启动一台汽车所需要的启动电流值。在极低温条件下，锂离子电池的大电流放电能力下降，此时由于有了超级电容器的辅助放电，启动汽车引擎所需要的瞬态电流由超级电容器分担了一部分，减轻了锂离子电池的负担，降低了锂离子电池组的发热，同时也延长了锂离子电池组的使用寿命，可谓一举多得。
作为本实用新型的进一步改进，所述超级电容器预充电模块包括降压充电电路和超级电容器电压检测电路，所述降压充电电路的输入端与锂离子电池的正极连接，所述降压充电电路的输出端与超级电容器的正极连接，所述超级电容器的电压检测电路与降压充电电路的输出端连接，所述降压充电电路、超级电容器电压检测电路与控制器连接；所述开关包括超级电容器充电开关，所述超级电容器充电开关与控制器连接。
作为本实用新型的进一步改进，所述便携式启动电源包括锂离子电池形变检测传感模块，所述锂离子电池形变检测传感模块与锂离子电池的表面连接，所述锂离子电池形变检测传感模块与控制器连接。其中，所述锂离子电池形变检测传感模块对锂离子电池的电芯进行形变感应并反馈的模块。所述锂离子电池形变检测传感模块的传感头对锂离子电池的表面进行形变感应。采用此技术方案，锂离子电池形变检测传感模块对锂离子电池进行安全形态监控，一旦检测到锂电池存在危险状况将即时发出信号至控制器以关停本装置所有功能，以防止诸如过充燃烧或爆炸等严重后果发生，保护使用者生命与财产安全。
作为本实用新型的进一步改进，所述便携式启动电源包括温度检测模块，所述温度检测模块一端与锂离子电池连接，另一端与控制器连接。采用此技术方案，对锂离子电池的温度进行监控，一旦温度超过预先设定值或者温度急剧上升，控制器就会即刻关停本装置的所有功能，以防止诸如锂离子电池过充燃烧或爆炸等严重后果的发生，保护使用者的生命与财产安全。
作为本实用新型的进一步改进，所述便携式启动电源包括USB接口和/或DC接口，所述USB接口和/或DC接口的一端与控制器连接，所述USB接口和/或DC接口的另一端与BMS电池管理系统连接。
作为本实用新型的进一步改进，所述控制器包括MCU单元。采用此技术方案，可以进行编程以及烧录。优选的，所述MCU的型号为NTMP2014-3。该芯片可实现编程，并且可以重新烧录。
作为本实用新型的进一步改进，所述锂离子电池为电池组，其包括四个或七个单体的锂离子电池串联而成。正常锂离子电池的电压为3.7V，四个单体的锂离子电池串联组成的锂离子电池组的电压可以达到14.8V左右。优选的，所述单体的锂离子电池的容量为3000mAh。这个电池组温度合适条件下可实现大电流放电，可用于启动一台12V汽车电池的柴汽油车，在低温条件下，可以供电给超级电容器，用于启动汽车。其中，采用4个锂离子电池串联可以适用于12V的柴汽油车，采用7个锂离子电池串联可以适用于24V的卡车。
作为本实用新型的进一步改进，所述超级电容器包括超级电容组。优选的，所述超级电容器包括多个超级电容器串联和/或并联组成的超级电容组。进一步优选的，所述超级电容器包括5并5串的超级电容组。选定超级电容器后，设定超级电容器充电的目标电压，其根据是超级电容的定额曲线。大多数超级电容器单元的额定电压范围为室温下2.5V-3.3V，此额定值在更高温度时下降。通常，充电目标电压设置值应低于最大额定电压，以延长超级电容的工作寿命。超级电容组配置可为并联、串联或者并联的串联电容串组合。如果能量要求需要的话，将并联多个串联电容串。例如所述单个超级电容的电压为2.8V左右，容量为25F，利用5串的方法可以获得等效输出电压值为5x2.8V=14V，但容量还不足以启动一台汽车，通过5并的方法可以获得更大的容量，实现更大的瞬间放电。其中的，5并5串为将5组超级电容串进行并联得到，其中每组超级电容串由5个超级电容器串联而成。这样，得到的超级电容组与锂离子电池的电压相当。
作为本实用新型的进一步改进，所述并联开关模块包括至少两个继电器或MOS管，所述至少两个继电器或MOS管并联连接。
作为本实用新型的进一步改进，所述锂离子电池形变检测传感模块包括至少两个形变传感器，所述形变传感器阵列式分布于所述锂离子电池的电芯表面。
作为本实用新型的进一步改进，其包括LED灯和蜂鸣器，所述LED灯、蜂鸣器分别与BMS电池管理系统连接。此技术方案，所述控制器控制BMS电池管理系统，BMS电池管理系统控制LED灯，可实现常亮-SOS-爆闪的功能。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：
采用本实用新型的技术方案，将锂离子电池与超级电容器进行结合，实现优势互补，此便携式电源利用内置锂离子电池为超级电容进行快速充电，极低温的条件下，也可以将超级电容器充电至所需要的电压。从而实现锂离子电池与超级电容器并行混合的动力输出，让超级电容器的瞬态放电能力与锂离子电池的放电能力实现叠加，达到启动一台汽车所需要的启动电流值。并且在极低温条件下，有了超级电容的辅助放电，启动汽车引擎所需要的瞬态电流由超级电容分担了一部分，减轻了锂离子电池的负担，延长了锂离子电池的使用寿命，可谓一举多得。同时，还能为其他便携式电子设备进行充电，具有多功能性。
附图说明
图1是本实用新型一种实施例的电路模块图。
图2是本实用新型一种实施例的超级电容器预充电模块的电路模块图。
图3是本实用新型一种实施例的超级电容器预充电模块的电路图。
图4是本实用新型一种实施例的超级电容器的一种组合方案图。
图5是本实用新型一种实施例的并联开关模块的电路图。
图6是本实用新型一种实施例汽车电池桥接与保护模块的一种方案的电路图。
图7是本实用新型一种实施例的锂离子电池形变检测传感模块的电路图。
具体实施方式
下面结合附图，对本实用新型的较优的实施例作进一步的详细说明。
如图1所示，一种便携式启动电源，其包括超级电容器、锂离子电池、超级电容器预充电模块、并联开关模块、BMS电池管理系统、充电模块 、MCU微处理器、开关和汽车电池桥接与保护模块，所述MCU微处理器与充电模块、BMS电池管理系统、超级电容器预充电模块、并联开关模块、超级电容器、汽车电池桥接与保护模块、开关连接，所述充电模块与BMS电池管理系统连接，所述BMS电池管理系统与锂离子电池连接，所述锂离子电池与超级电容器预充电模块连接，所述超级电容器预充电模块与超级电容器连接，所述超级电容器与汽车电池桥接与保护模块连接，所述并联开关模块与锂离子电池、超级电容连接。所述便携式启动电源包括锂离子电池形变检测传感模块，所述锂离子电池形变检测传感模块与锂离子电池的表面连接，当锂电池形变，如鼓包时会触发传感器，传感器会传回信号给到MCU以关停整个系统；锂离子电池形变检测传感模块还与MCU微处理器连接。所述便携式启动电源包括USB接口和DC接口，所述USB接口和DC接口的一端与MCU微处理器连接，所述USB接口和DC接口的另一端与BMS电池管理系统连接。所述开关包括强制启动开关和电容充电开关。所述便携式启动电源包括指示灯警示模块，所述指示灯警示模块与MCU微处理器连接。
优选的，所述MCU的型号为NTMP2014-3。
所述锂离子电池为锂离子电池组，其采用4个3.7V/3000mAh聚合物锂电池串联组成14.8V/3000mAh时锂电池组，温度合适条件下可实现大电流放电，可用于启动一台12V汽车电池的柴汽油车。
如图2所示，所述超级电容器预充电模块包括降压充电电路和超级电容器电压检测电路，所述降压充电电路的输入端与锂离子电池的正极连接，所述降压充电电路的输出端与超级电容器的正极连接，所述超级电容器的电压检测电路与降压充电电路的输出端连接，所述降压充电电路、超级电容器电压检测电路与控制器连接；所述超级电容器充电开关与控制器连接。超级电容器预充电模块的电路图如图3所示。
如图3所示，预充电使用的UCT 3685芯片的降压充电方式。UCT 3685 工作过程为：当IC通电后，开始进行降压充电，这个是典型的BUCK电路，Q31 为PMOS 管，D7与D5为快恢复二极管，L3为电感，R79为电流取样电阻（电流公式：ICH=200mV/RCS, ICH为充电电流单位安培，Rcs为检测电阻R79）。UCT 3685芯片的FB脚为充电判饱电压检测，当检测到超级电容电压高于12.5V时，充电停止。其中，充电判饱和电压公式为:VBAT=2.416* (1+R7/R6)+IB*R7，其中，IB是FB管脚的偏置电流，其典型值为50nA。
如图4所示，所述超级电容器包括多个超级电容器串、并联组成的超级电容组。图4中，所述超级电容组为5并5串的超级电容组。单个超级电容的电压为2.8V左右，容量为25F，为了获得更大的瞬间放电能力，往往需要在获得所需电压的基础上串联更多的超级电容，如利用5串的方法可以获得等效输出电压值为5x2.8V=14V，但容量还不足以启动一台汽车，通过5并5串的方法可以获得更大的容量，实现更大的瞬间放电。等效电容容量计算为：
串联：各分电容的倒数之和等于总电容的倒数 1/C1+1/C2+1/C3....=1/C总。
并联：各分电容之和等于总电容 C1+C2+C3....=C总。
例如，5并5串的方法，等效输出电压为5x2.8V=14V，等效容量C为1/(1/25+1/25+1/25+1/25+1/25)x5=25F。
根据超级电容容量及放电时间计算公式：C=(Vwork+ Vmin)*IC*t/( V2work -V2min)，其中Vwork为电容工作起始电压，Vmin为电容工作截止电压，t为工作时间，I为工作电流值。例如设定Vwork为电容工作起始电压14.8V，Vmin为电容工作截止电压为12.5V，要求在0.1秒瞬间放电，则等效IC工作电流为575A，如果所述锂电池组可输出电流IB为400A，则本方法可实现975A峰值瞬间放电，足以启动一台大功率汽车引擎。
所述超级电容器预充电模块将通过锂离子电池对超级电容器进行小电流预充电。对超级电容器进行小电流预充电到预设电压后，再通过并联开关模块实现锂离子电池与超级电容器直接并联，作为混合动力输出。
工作原理为：
当MCU检测到超级电容器预充电开关按下后，MCU CHARGEING输出高电平，UCT3685开始工作，MCU PC4开始检测超级电容电压，电容电量指示灯快闪，当MCU PC4检测到超级电容电压高于12.5V（可根据需要调整），MCU CHARGERON 输出低电平，超级电容电量指示灯常亮，UCT3685 停止工作，MCU检测到超级电容预充电完成后，将发出信号关闭超级电容预充电模块，如果此时打火夹子正确连接到汽车电池正负极上，汽车电池桥接与保护模块正常识别到汽车电池的存在，将反馈工作正常信号给到MCU微处理器，MCU微处理器将同时触发启动并联开关模块实现锂离子电池与超级电容直接并联，此时锂离子电池将以大电流对超级电容进行快充，并迅速充电至与锂离子电池一致的电压值，利用锂离子电池与超级电容强劲的混合大电流动力输出，实现对汽车引擎进行应急启动。由于所述超级电容器仅用于瞬态放电，不作长期储能用途，所以每次所述超级电容器预充电模块对超级电容器进行预充电，一直到启动并联开关模块，从而实现锂离子电池与超级电容器直接并联整个过程时间较短，以上述5串5并电容组为例，充电至所述工作电压14.8V所需要的时间仅1分钟左右，消耗不到3%所述锂电池的电能。
如图5所示，所述并联开关模块包括若干个并联的继电器（K3 K9 K10 K11 K12K13 K14 K15），实现控制所述锂离子电池与所述超级电容器并联组成混合动力，同时实现所述锂离子电池对所述超级电容器进行快充，并充电至达到所述锂离子电池的电压输出。当所述MCU微处理器检测到所述超级电容器预充电到所设定的电压值后，例如本案例给出的12.5V，所述MCU微处理器在关闭所述超级电容器预充电模块的同时，CAPON输出高电平，打开所述并联开关模块，使得继电器通电工作，锂离子电池与所述超级电容器实现并联，MCU JON脚高电平，开启打火。
当所述超级电容器预充电完毕，并且所述并联开关模块完成所述超级电容器与所述锂离子电池实现并联，并组成混合动力输出。此时如果所述汽车电池桥接与保护模块连接到汽车电池上，并由该模块判断是否可以开启打火输出。
如图6所示，为所述汽车电池桥接与保护模块实现的电路原理图。所述汽车电池桥接与保护模块具有正负极输出端口，用于连接汽车电池打火夹子。该模块判断所述汽车电池存在性，以及汽车电池打火夹子是否正确连接到汽车电池对应的正负极上。该模块还包括所述锂电池欠压、过流以及反充保护。所述锂电池欠压、过流以及反充保护设计使用若干个并联MOSFET或继电器与二极管(D9 D10 D11 D12)组成。其中，U7光电藕合器PC817为汽车电池正负极是否正确连接检测器件，当连接到所述汽车电池桥接与保护系统的输出正负极端口上的汽车电池打火夹子正负极与汽车电池对应正负极正确连接，即红夹子接汽车电瓶正极，黑夹子接汽车电瓶负极时，U7通电工作，LED4点亮/MCU RE脚检测到低电平，微处理器MCU JON脚输出高电平开启打火。U3光电藕合器PC817为汽车电瓶错误连接检测器件，当产品打火夹子与汽车电瓶错误连接，即红夹子接汽车电瓶负极，黑夹子接汽车电瓶正极时，U3通电工作，LED3点亮/MCU NG脚检测到低电平，MCU 控制蜂鸣器发出报警声音（声音可软件调整）。LM358 做比较器功能，当LM358 5脚输入检测到打火电流大于600A时（可根据实际需要调整），LM358 7脚输出高电平关闭打火，MCU检测到NG脚被拉低到地，软件 JON 低电平，蜂鸣器进行打火NG 报警。LM358 做比较器功能，当LN358 2脚检测到产品电池电压低于5V时（可根据实际需要调整），LM358 1脚输出高电平关闭打火，MCU检测到NG脚被拉低到地，软件 JON 低电平，蜂鸣器进行打火NG 报警。
优选的，所述BMS电池管理系统包括BM3451系列芯片，可以实现所术锂电池过流，过压，欠压，温度保护功能。
如图7所示，所述锂离子电池形变检测传感模块包括五个形变传感器，所述形变传感器并联、且阵列式分布于所述锂离子电池的电芯表面。如图1所示，所述便携式启动电源包括温度检测模块，所述温度检测模块一端与锂离子电池连接，另一端与MCU微处理器连接。
以上所述之具体实施方式为本实用新型的较佳实施方式，并非以此限定本实用新型的具体实施范围，本实用新型的范围包括并不限于本具体实施方式，凡依照本实用新型之形状、结构所作的等效变化均在本实用新型的保护范围内。
Claims (10)
1.一种便携式启动电源，其特征在于：其包括超级电容器、锂离子电池、超级电容器预充电模块、并联开关模块、BMS电池管理系统、充电模块、控制器、开关和汽车电池桥接与保护模块，所述控制器与充电模块、BMS电池管理系统、超级电容器预充电模块、并联开关模块、超级电容器、汽车电池桥接与保护模块、开关连接，所述充电模块与BMS电池管理系统连接，所述BMS电池管理系统与锂离子电池连接，所述锂离子电池的正极通过超级电容器预充电模块与超级电容器的正极连接，所述锂离子电池的负极与超级电容器的负极连接，所述超级电容器与汽车电池桥接与保护模块连接，所述并联开关模块与锂离子电池的正极、超级电容器的正极连接。
2.根据权利要求1所述的便携式启动电源，其特征在于：所述超级电容器预充电模块包括降压充电电路和超级电容器电压检测电路，所述降压充电电路的输入端与锂离子电池的正极连接，所述降压充电电路的输出端与超级电容器的正极连接，所述超级电容器的电压检测电路与降压充电电路的输出端连接，所述降压充电电路、超级电容器电压检测电路与控制器连接；所述开关包括超级电容器充电开关，所述超级电容器充电开关与控制器连接。
3.根据权利要求1或2所述的便携式启动电源，其特征在于：所述便携式启动电源包括锂离子电池形变检测传感模块，所述锂离子电池形变检测传感模块与锂离子电池的表面连接，所述锂离子电池形变检测传感模块与控制器连接。
4.根据权利要求3所述的便携式启动电源，其特征在于：所述便携式启动电源包括温度检测模块，所述温度检测模块一端与锂离子电池连接，另一端与控制器连接。
5.根据权利要求3所述的便携式启动电源，其特征在于：所述便携式启动电源包括USB接口和/或DC接口，所述USB接口和/或DC接口的一端与控制器连接，所述USB接口和/或DC接口的另一端与BMS电池管理系统连接。
6.根据权利要求3所述的便携式启动电源，其特征在于：所述控制器包括MCU单元。
7.根据权利要求3所述的便携式启动电源，其特征在于：所述锂离子电池为电池组，其包括四个或七个单体的锂离子电池串联而成。
8.根据权利要求3所述的便携式启动电源，其特征在于：所述超级电容器包括至少三个超级电容器串联和/或并联组成的超级电容组。
9.根据权利要求3所述的便携式启动电源，其特征在于：所述并联开关模块包括至少两个继电器或至少两个MOS管，所述至少两个继电器或至少两个MOS管并联连接。
10.根据权利要求3所述的便携式启动电源，其特征在于：其包括LED灯和蜂鸣器，所述LED灯、蜂鸣器分别与BMS电池管理系统连接。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201620727942.4U CN205846826U (zh) | 2016-07-08 | 2016-07-08 | 一种便携式启动电源 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201620727942.4U CN205846826U (zh) | 2016-07-08 | 2016-07-08 | 一种便携式启动电源 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN205846826U true CN205846826U (zh) | 2016-12-28 |
Family
ID=57618515
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201620727942.4U Active CN205846826U (zh) | 2016-07-08 | 2016-07-08 | 一种便携式启动电源 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN205846826U (zh) |
Cited By (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106786976A (zh) * | 2017-01-19 | 2017-05-31 | 雅德电业（深圳）有限公司 | 便捷充电的超级电容应急启动电路 |
| CN106786974A (zh) * | 2017-01-22 | 2017-05-31 | 湖南电将军新能源有限公司 | 一种汽车启动电源的充放电控制方法 |
| CN106786975A (zh) * | 2017-01-22 | 2017-05-31 | 湖南电将军新能源有限公司 | 一种启动电源的充电控制电路 |
| CN106936179A (zh) * | 2017-01-22 | 2017-07-07 | 湖南电将军新能源有限公司 | 一种用于汽车启动电源的输入输出电路 |
| CN107565626A (zh) * | 2017-08-28 | 2018-01-09 | 楼森燎 | 智能应急电源 |
| WO2018006422A1 (zh) * | 2016-07-08 | 2018-01-11 | 深圳市思倍生电子科技有限公司 | 一种便携式启动电源 |
| CN108052046A (zh) * | 2018-01-17 | 2018-05-18 | 深圳市思倍生电子科技有限公司 | 一种智能保护便携应急储能系统 |
| CN108631429A (zh) * | 2018-05-31 | 2018-10-09 | 合肥同智机电控制技术有限公司 | 一种车辆辅助启动装置 |
| IT201700050571A1 (it) * | 2017-05-10 | 2018-11-10 | Beta Utensili Spa | Avviatore portatile |
| CN108923487A (zh) * | 2018-07-19 | 2018-11-30 | 梁建军 | 一种智能储能应急电源 |
| CN110380468A (zh) * | 2019-06-26 | 2019-10-25 | 深圳市华思旭科技有限公司 | 应急启动电源及应急充电方法 |
| CN110534820A (zh) * | 2018-05-26 | 2019-12-03 | 罗伯特·博世有限公司 | 用于加热电池组模块的方法 |
| CN110611342A (zh) * | 2019-07-22 | 2019-12-24 | 航宇救生装备有限公司 | 一种空投用低温脉冲电池电路 |
| CN110739755A (zh) * | 2018-07-02 | 2020-01-31 | 深圳市格威特光电科技有限公司 | 一种超级电容控制模组及控制方法 |
| CN112585345A (zh) * | 2018-08-21 | 2021-03-30 | 米沃奇电动工具公司 | 由可移除且可充电电池组供电的车辆电池搭电启动装置 |
| CN114006434A (zh) * | 2021-11-01 | 2022-02-01 | 濮阳市黄河实业有限公司 | 一种装甲车应急启动仪及充放电方法 |
| WO2022023817A1 (en) * | 2020-07-31 | 2022-02-03 | Shanghai Power Station Co., Ltd. | Multifunctional mobile power device |
| WO2024027834A1 (zh) * | 2022-08-04 | 2024-02-08 | 杭州广迪科技有限公司 | 自发电水表电源管理系统和管理方法 |
-
2016
- 2016-07-08 CN CN201620727942.4U patent/CN205846826U/zh active Active
Cited By (25)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2018006422A1 (zh) * | 2016-07-08 | 2018-01-11 | 深圳市思倍生电子科技有限公司 | 一种便携式启动电源 |
| CN106786976A (zh) * | 2017-01-19 | 2017-05-31 | 雅德电业（深圳）有限公司 | 便捷充电的超级电容应急启动电路 |
| CN106786974A (zh) * | 2017-01-22 | 2017-05-31 | 湖南电将军新能源有限公司 | 一种汽车启动电源的充放电控制方法 |
| CN106786975A (zh) * | 2017-01-22 | 2017-05-31 | 湖南电将军新能源有限公司 | 一种启动电源的充电控制电路 |
| CN106936179A (zh) * | 2017-01-22 | 2017-07-07 | 湖南电将军新能源有限公司 | 一种用于汽车启动电源的输入输出电路 |
| IT201700050571A1 (it) * | 2017-05-10 | 2018-11-10 | Beta Utensili Spa | Avviatore portatile |
| WO2019041377A1 (zh) * | 2017-08-28 | 2019-03-07 | 楼森燎 | 智能应急电源 |
| CN107565626A (zh) * | 2017-08-28 | 2018-01-09 | 楼森燎 | 智能应急电源 |
| CN108052046A (zh) * | 2018-01-17 | 2018-05-18 | 深圳市思倍生电子科技有限公司 | 一种智能保护便携应急储能系统 |
| CN110534820A (zh) * | 2018-05-26 | 2019-12-03 | 罗伯特·博世有限公司 | 用于加热电池组模块的方法 |
| CN108631429A (zh) * | 2018-05-31 | 2018-10-09 | 合肥同智机电控制技术有限公司 | 一种车辆辅助启动装置 |
| CN110739755A (zh) * | 2018-07-02 | 2020-01-31 | 深圳市格威特光电科技有限公司 | 一种超级电容控制模组及控制方法 |
| CN108923487A (zh) * | 2018-07-19 | 2018-11-30 | 梁建军 | 一种智能储能应急电源 |
| US11245280B2 (en) | 2018-08-21 | 2022-02-08 | Milwaukee Electric Tool Corporation | Vehicle battery jump starter powered by a removable and rechargeable battery pack |
| US11752894B2 (en) | 2018-08-21 | 2023-09-12 | Milwaukee Electric Tool Corporation | Vehicle battery jump starter powered by a removable and rechargeable battery pack |
| CN112585345B (zh) * | 2018-08-21 | 2022-08-05 | 米沃奇电动工具公司 | 由可移除且可充电电池组供电的车辆电池搭电启动装置 |
| CN112585345A (zh) * | 2018-08-21 | 2021-03-30 | 米沃奇电动工具公司 | 由可移除且可充电电池组供电的车辆电池搭电启动装置 |
| CN110380468B (zh) * | 2019-06-26 | 2021-11-26 | 深圳市华思旭科技有限公司 | 应急启动电源及应急充电方法 |
| CN114189006A (zh) * | 2019-06-26 | 2022-03-15 | 深圳市华思旭科技有限公司 | 应急启动电源及应急充电方法 |
| CN110380468A (zh) * | 2019-06-26 | 2019-10-25 | 深圳市华思旭科技有限公司 | 应急启动电源及应急充电方法 |
| CN114189006B (zh) * | 2019-06-26 | 2024-04-19 | 深圳市华思旭科技有限公司 | 应急启动电源及应急充电方法 |
| CN110611342A (zh) * | 2019-07-22 | 2019-12-24 | 航宇救生装备有限公司 | 一种空投用低温脉冲电池电路 |
| WO2022023817A1 (en) * | 2020-07-31 | 2022-02-03 | Shanghai Power Station Co., Ltd. | Multifunctional mobile power device |
| CN114006434A (zh) * | 2021-11-01 | 2022-02-01 | 濮阳市黄河实业有限公司 | 一种装甲车应急启动仪及充放电方法 |
| WO2024027834A1 (zh) * | 2022-08-04 | 2024-02-08 | 杭州广迪科技有限公司 | 自发电水表电源管理系统和管理方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN205846826U (zh) | 一种便携式启动电源 | |
| WO2018006422A1 (zh) | 一种便携式启动电源 | |
| CN203387214U (zh) | 汽车应急启动电源及汽车电源装置 | |
| CN104253469A (zh) | 二次电池组充放电管理系统 | |
| CN102340168A (zh) | 一种便携式起动用应急电源 | |
| CN100492805C (zh) | 锂离子车辆应急启动电源 | |
| CN101888114A (zh) | 车载汽车电子装置的多功能电源 | |
| CN102832660A (zh) | 一种具有自动充放电保护功能的电路 | |
| CN101222078A (zh) | 电动车用充电电池包 | |
| CN2922241Y (zh) | 车用锂离子蓄电池均衡保护电路 | |
| CN207705819U (zh) | 一种带快充的多功能安全汽车应急启动电源 | |
| CN205211873U (zh) | 一种汽车启动锂离子蓄电池组装置 | |
| CN204794272U (zh) | 一种防止电动车电瓶过充的自动断电装置 | |
| CN113544007A (zh) | 控制电路、电池管理系统及电化学装置 | |
| CN102810881A (zh) | 一种双模便携式车辆应急启动电源系统 | |
| CN207866998U (zh) | 一种蓄电池充放电在线监测系统 | |
| CN203645312U (zh) | 一种动力锂电池组保护板 | |
| CN203193337U (zh) | 一种动力电池组放电均衡装置 | |
| CN203839453U (zh) | 基于金属膨胀式记忆开关保护器的锂电池模组 | |
| CN208369297U (zh) | 一种智能锂离子电池组充电器 | |
| CN208522480U (zh) | 一种启动电源 | |
| CN106451718A (zh) | 用于车辆低温起动的复合应急电源装置 | |
| CN203056650U (zh) | 一种磷酸铁锂电池应急电源 | |
| CN206903796U (zh) | 一种交通运输工具的内燃机启动电路及装置 | |
| CN201928077U (zh) | 车载汽车电子装置的多功能电源 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of utility model: Portable starting power supply Effective date of registration: 20200513 Granted publication date: 20161228 Pledgee: Shenzhen SME financing Company limited by guarantee Pledgor: SHENZHEN SBASE ELECTRONICS TECHNOLOGY Co.,Ltd. Registration number: Y2020990000462 |
|
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |