TWM471098U - 汽車電源失能之急救裝置 - Google Patents

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TWM471098U
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Description

汽車電源失能之急救裝置
本創作係關於一種汽車電源失能之急救裝置，尤指一種汽車電池無法啟動時，外加一般現成的小電池或手機電池，以提供短時間大電流的外加電流加入汽車原有之汽車電池兩端，即可啟動馬達，使汽車順利啟動。
當汽車電池因故無法啟動時，一般均須藉助外加電源(如借助另一輛汽車的電池)來靠接使之啟動，啟動後，該先前無法啟動的汽車的發電機會將其電池充電，然後再將該外加電源移除。
但是，碰到在郊外或夜晚時段發生汽車電池因故無法啟動時，要找到另一輛汽車並不是容易的事；找汽車修理廠是解決的方法，但是成本高；而且道路急難救助也不一定有，因此以下的本創作可以提供一種汽車電源失能時的急救裝置。
本創作的主要目是提供一種汽車電源失能之急救裝置，該汽車包括一啟動馬達及一連接啟動馬達的原有電池，該急救裝置包括：一控制單元，該控制單元與該汽車原有電池並聯；一外加小電源；及一開關，該開關受該控制單元控制並串接於汽車原有電池與該外加小電源之間；其中當汽車在啟動過程中，該控制單元比較 該汽車原有電池的電壓與一電壓基準點，若比較結果是汽車原有電池的電壓低於電壓基準點，即閉合該開關，使該外加小電源電能瞬間轉換為一短時間大電流的外加電流同步加入汽車原有電池的電流，而合併為一總電流，以使汽車具有足夠之電流啟動該啟動馬達，使汽車失能之狀態立即回復正常啟動功能。
所述之控制單元係根據汽車電池之規格、出廠別及其性能，選擇汽車啟動過程中電壓值取樣時間與波形的電壓曲線上的一點，而設定該電壓基準點。
所述之控制單元與該外加小電源之間更連接一第一電容器，用以儲存該外加小電源的電能，及當該開關閉合時，提供大電流的外加電流。
所述之控制單元與該汽車原有電池之間並接一第二電容器，用以儲存該汽車原有電池的電能，及當汽車的啟動電路動作時，提供大電流的外加電流併合原有電池的電能至啟動馬達。
所述之控制單元與外加小電源之間設有一直流電源轉換器，其連接該外加小電源，用以增加該外加小電源的外加電流之電壓至一適合啟動該啟動馬達之電壓。
所述之控制單元與該直流電源轉換器之間連接有一第一電容器，用以增加該外加小電源的外加電流之電壓至適合電壓，且藉由該直流電源轉換器及儲存在該第一電容器中的電能併合原有電池的電能供給至該啟動馬達，而啟動該啟動馬達。
所述之外加小電源係複數個串聯、並聯或串、並聯組合式小電源之其一的電池。
所述之控制單元更包括一輸出輸入裝置，用以顯示急救裝置之狀態。
所述之控制單元係一微控器。
所述之控制單元係一電壓比較器。
所述之外加小電源係為手機的電池、筆記型電腦的電池或可攜式電子裝置的行動電源之其一。
所述之外加小電源於汽車啟動過程中提供外加電流的短時間範圍為0.001至30秒。
所述之外加小電源提供之外加電流為0.1A至550A。
所述之電容器之電容值為0.01至1000F。
所述之汽車電源失能之急救裝置，其中在汽車啟動過程之電壓值曲線上，設定該電壓基準點之範圍包括以下電壓值曲線上的點：P2點，啟動前的汽車電池電壓曲線上之點；P3點，啟動開始瞬間汽車電池電壓產生大幅電壓下降的電壓最低點；P4點，啟動馬達過程中測量到的電池電壓波形曲線變化範圍；及P5點，引擎正常啟動後電池電壓上升同時發電機向電池充電之點；而該電壓基準點係選自電池電壓波形曲線上P2點至P5點之間的任一點。
所述之電壓基準點係選自電池電壓波形曲線上P2點至P3點之間的任一點。
此間應先予說明者，汽車電池失能無法啟動時，汽車原有的電池並非完全無法使用，雖是沒有足夠的電流啟動馬達運轉，但是仍然保有相當的堪用電能，只是差一點點電流而已，如果能在最適 合的時間點瞬間同步加入極小安培或足夠安培電流，與汽車原有的電池的電流合併後，即可輕易地啟動馬達運轉，達成順利地啟動汽車之目的。
10‧‧‧汽車原有電池
20‧‧‧啟動馬達
30‧‧‧控制單元
30A‧‧‧電壓比較器
30B‧‧‧微控器
31‧‧‧輸出輸入裝置
33‧‧‧開關
34‧‧‧類比數位轉換器
35‧‧‧開關
37‧‧‧類比數位轉換器
40‧‧‧直流電源轉換器
50‧‧‧外加小電源
60‧‧‧第一電容器
61‧‧‧第二電容器
I‧‧‧總電流
I1‧‧‧電流
I2‧‧‧外加電流
Q‧‧‧電壓基準點
第1圖係本創作之汽車電源失能之急救裝置的功能方塊圖；第2圖係本創作汽車電源失能之急救裝置之第一實施例的架構電路示意圖；第2A圖係本創作汽車電源失能之急救裝置之第二實施例的架構電路示意；第2B圖係本創作汽車電源失能之急救裝置之第三實施例的架構電路示意；第2C圖係本創作汽車電源失能之急救裝置之第四實施例的架構電路示意；第3圖係本創作汽車電源失能之急救裝置之第五實施例的架構電路示意圖；第4圖係本創作汽車電源失能之急救裝置之第六實施例的架構電路示意圖；第5圖係本創作之汽車啟動過程中電壓值取樣時間與波形的電壓曲線實測圖。
茲為便於瞭解起見，擬先就本創作說明書中所稱之電壓基準點Q之定義先行說明，如第5圖所示，電壓基準點Q之設定係以汽車啟動過程中電壓值取樣時間與電壓變化波形的電壓曲線上之一點，即在汽車正常啟動時電池的電壓瞬間變化波形曲線上之一點，其 中，P2點代表在啟動前的汽車電池電壓曲線上之點，P3點代表在汽車啟動開始瞬間電池電壓產生大幅電壓下降的電壓最低點，因啟動時以短時間大電流啟動引擎馬達是相當耗電能，曲線的段落P4點表示啟動馬達過程中汽車電池電壓波形變化範圍，曲線的段落P5點表示引擎正常啟動後電池電壓上升同時發電機向電池充電之點，於本說明書中所稱之電壓基準點Q，是界定在汽車啟動過程中汽車電池電壓值取樣時間與電壓波形的曲線上P2至P5上的任一點而言(如圖5所示)，亦即，如圖5所示的電壓波形的曲線上P2至P5上的任一點皆可做為電壓基準點Q的設定點。至於電壓基準點Q的設定是如何判定以下將有詳細說明。
茲再對照第2圖與第5圖說明如下：汽車啟動過程中電池兩端電壓的變化曲線，在本創作說明書中的特定點，包括：P2點，啟動前的汽車原有電池10的電壓值；P3點，啟動開始時產生短時間大電流使汽車原有電池10電池電壓瞬間大幅下降至最低點；P4點，引擎啟動過程中所測量到的汽車原有電池10兩端間電壓變化曲線的範圍；及P5點，引擎正常啟動後的電壓上升同時發電機向電池充電過程中汽車原有電池10所測量到的電壓值。
明確而言，上述所稱之電壓基準點Q的選擇要使得當汽車在啟動過程中，汽車原有電池10的電壓至少等於該電壓基準點Q時，電池可以啟動汽車；若不是，則需採用本創作之電源失能的急救裝置，根據本創作的第一特徵是提供一種電源失能之急救裝置以啟動失能的汽車。
請參閱第1圖，為本創作的汽車電池失能之急救裝置的操作流程，包括以下的步驟：
步驟1：由控制單元30設定電壓基準點Q。
於汽車啟動過程中之電壓值取樣時間與電壓波形的曲線上(如第5圖所示P2點至P5點)之任一點，依汽車電池之規格、出廠別及其性質藉由控制單元30設定汽車電池失能電壓基準點Q。
步驟2：比較汽車原有電池10的電壓與該電壓基準點Q值的高或低，如果低於該電壓基準點Q值，進行下一步驟3；如果汽車原有電池10電壓的比對結果是高於所預設電壓基準點Q時，流程回到步驟1。
步驟3：閉合開關35(ON)，將外接電源接到失能的汽車電池。
當啟動過程中汽車原有電池10電壓的比對結果是低於所預設電壓基準點Q時，就依該控制單元30指令操作開關35，使開關35切換為閉合的ON狀態。
步驟4：外加電源加入失能的汽車的電池，外加電流大小是I2。
當操作開關35使其切換為閉合(ON)之狀態時，外加小電源50於瞬間轉換成短時間大電流的外加電流I2加入汽車原有電池10的電流I1。
步驟5：外加電流I2加入汽車原有電池的電流I1，而得到總電流I=原有電池的電流I1+外加電流I2。
步驟6：向汽車的啟動馬達供給總電流I，以便順利地啟動該失能的汽車。
外加小電源50轉換之外加電流I2加入汽車原有電池10的電流I1，即可使汽車具有足夠之電流，即總電流I，以啟動馬達20，而使 汽車失能之狀態立即回復為正常啟動功能者。
此間應先予說明者，汽車電池失能無法啟動時，汽車原有的電池並非完全無法使用，雖是沒有足夠的電流啟動馬達運轉，但是仍然保有相當的堪用電能，只是差一點電流而已，如果能在最適合的時間點瞬間同步加入極小安培或足夠安培電流，與汽車原有的電池的電流合併後，即可輕易地啟動馬達運轉，達成順利地啟動汽車之目的，使本創作汽車電源失能之急救裝置可予付諸實際實施。
如第2圖所示，係本創作汽車電源失能之急救裝置的第一實施例，其包括以下元件：一與啟動馬達20透過開關33而並聯的汽車原有電池10，一與汽車原有電池10透過類比數位轉換器(A/D，Analog to digital converter)37而連接的控制單元30，用以測量汽車原有電池10的電壓，控制單元30控制開關35的開閉，以並聯或不並聯汽車原有電池10與外加小電源50。
一輸出輸入裝置(I/O)31(如聲光顯示器、數位顯示器、或電壓/電流值顯示器)電連接到控制單元30，用以顯示外加小電源及其它元件的狀態。
該控制單元30係控制本創作整個裝置的運作，其能設定為操作電壓基準點Q及利用類比數位轉換器37的取樣功能，利用汽車啟動過程中電壓值取樣時間與電壓波形的曲線上之任一點，即如第5圖所示之P2點至P5點之間的任一點，設定為操作電壓基準點Q，將一連續量(如汽車原有電池10的電壓)轉成數位形式的時間表 示，隨時與類比數位轉換器37連線偵測，以判定汽車原有電池10的電壓是否低於電壓基準點Q，亦即控制單元30能在正常啟動時監控汽車原有電池10的電壓，以產生如第5圖所示的資料，及選擇P2點至P5點之間(更明確地是P2點至P3點之間)的任一點設定為電壓基準點Q。
較佳地，控制單元30係一電子控制單元。
此外，控制單元30也可與一類比數位轉換器34連線隨時監控外加小電源50的電壓狀況，以便讓使用者隨時掌控外加小電源50之供電狀況。
外加小電源50可為手機的一或多個電池、筆記型電腦的電池或多個電池或其他電子裝置的一或多個行動電源。
實驗數據顯示上述裝置的小電源在短時間內提供足夠的外加電流以啟動失能的汽車；或者，使用二個或二個以上現有電池以串、並聯組合成的組合式串並聯小電源組當外加小電源，亦屬可行。
控制單元30判定汽車原有電池10的電壓低於所設定之電壓基準點Q時，控制單元30自動地將開關35閉合以連接外加小電源50到汽車原有電池10，開關33接著閉合，外加小電源50供給外加電流I2到汽車原有電池10，外加電流I2瞬間同步加入汽車原有電池10的電流I1成為總電流I，即I=I1+I2，該電流供給啟動馬達20以成功地啟動該失能的汽車。
較佳地，外加小電源50可提供低電壓(如0.5V至12V)的高電流(如0.1A至550A)I2，較佳地，外加電流I2是1A至50A，該外加電流I2的極短時間係設定在0.001秒至30秒，其較佳極短時間為 0.001秒至5秒。
在實際應用上，控制單元30、開關35及類比數位轉換器34、37可作成一個單元元件，以連接在汽車的電控系統(如插入連接到外部插座)與可攜式電子裝置如手機之間，依此，可以將手機的電源加到汽車的電池以啟動失能的汽車。控制單元30也可以是彈簧夾以直接接到汽車原有電池10的接頭，亦屬可行。此間應予說明者，乃本創作上述實施例中所稱該控制單元30亦可為一種手動開關或手動夾子或手動公母插件者，亦屬可行。
如第2A圖所示，係本創作汽車電源失能之急救裝置的第二實施例，本實施例的架構大體上皆同於上述第一實施例，其中不同之處在於：外加小電源50的兩端並聯一第一電容器60，以便該外加小電源50的電能在常態下儲存於第一電容器60內，俾提供較大外加電流I2至啟動馬達20。
控制單元30係判定汽車原有電池10的電壓低於所設定之電壓基準點Q時，控制單元30自動地將開關35閉合，外加小電源50及第一電容器60共同供給外加電流I2到汽車原有電池10，外加電流I2瞬間同步加入汽車原有電池10的電流I1成為總電流I，即總電流I=原有電池10的電流I1+外加電流I2，當開關33閉合時，該總電流I便足以供給啟動馬達20以成功地啟動該失能的汽車。
如第2B圖所示，係本創作汽車電源失能之急救裝置的第三實施例，在本實施例的架構大體上皆同於上述第二實施例(即第2A圖)，其中不同之處在於： 控制單元30與外加小電源50之間進一步設有一直流電源轉換器(DC/DC Converter)40及與直流電源轉換器40並聯的第一電容器60，以便將低電壓低電流的外加小電源50之電壓能經由該直流電源轉換器40增高後(例如從6伏特增加到12伏特)，儲存於第一電容器60內，俾於開關33閉合時提供足夠的電流I1以供輸出。
控制單元30判定汽車原有電池10的電壓低於所設定之電壓基準點Q時，控制單元30自動地將開關35閉合，外加小電源50及第一電容器60共同供給外加電流I2到汽車原有電池10，外加電流I2瞬間同步加入汽車原有電池10的電流I1成為總電流I，即總電流I=原有電池10的電流I1+外加電流I2，當開關33閉合時，該總電流I供給啟動馬達20以成功地啟動該失能的汽車。
如第2C圖所示，係本創作汽車電源失能之急救裝置的第四實施例，在本實施例的架構大體上皆同於上述第二實施例(即第2A圖)，其中不同之處在於：除了汽車原有電池10與控制單元30並聯第一電容器60，又在該汽車原有電池10的兩端並聯一第二電容器61，以便外加小電源50的電能在常態下儲存於第一電容器60內，俾成為較大的外加電流I2供輸出，及汽車原有電池10的電能在常態下儲存於第二電容器61內，俾提供汽車原有電池10具較大的電流I1以供輸出。
較佳地，第一電容器60及第二電容器61的電容值為0.01F至1000F，其電容值大小依使用外加小電源50及汽車原有電池10的容量大小而定。
控制單元30判定汽車原有電池10的電壓低於所設定之電壓基準點 Q時，控制單元30自動地將開關35閉合，外加小電源50，第一電容器60及第二電容器61共同供給外加電流I2到汽車原有電池10，外加電流I2瞬間同步加入汽車原有電池10的電流I1成為總電流I，即總電流I=原有電池10的電流I1+外加電流I2，當開關33閉合時，該總電流I供給啟動馬達20以成功地啟動該失能的汽車。
如第3圖所示，係本創作汽車電源失能之急救裝置的第五實施例，在本實施例的架構大體上皆同於第三實施例(即第2B圖)，其中不同之處在於：該控制單元30及類比數位轉換器34、37被電壓比較器30A取代，藉由該電壓比較器30A比較汽車原有電池10的電壓是否低於或未低於所設定的電壓基準點Q，若比較結果是汽車原有電池10的電壓低於電壓基準點Q，則自動閉合開關35。
如同第2B圖的第三實施例，控制單元30與外加小電源50之間進一步設有一直流電源轉換器40及與直流電源轉換器40並聯的第一電容器60，以儲存電能，使第一電容器60能儲存外加小電源50的輸出電能，以提供外加小電源50具較大外加電流I2。
如第4圖所示，係本創作汽車電源失能之急救裝置的第六實施例，在本實施例的架構大體上皆同於第三實施例(即第2B圖)，其中不同之處在於：該控制單元30被微控器(MCU)30B取代，微控器30B係單晶片。
微控器30B藉由類比數位轉換器34、37而判定汽車原有電池10的電壓是否低於或未低於所設定之電壓基準點Q。
微控器30B判定汽車原有電池10的電壓低於所設定之電壓基準點Q時，微控器30B自動地將開關35閉合，外加小電源50的外加電流I2瞬間同步加入汽車原有電池10的電流I1成為總電流I，即總電流I=原有電池10的電流I1+外加電流I2，當開關33閉合時，該總電流I供給啟動馬達20以成功地啟動該失能的汽車。
如第5圖所示，係根據本創作汽車電源失能之急救裝置的第一至六實施例的汽車啟動過程中電壓值取樣時間與波形的電壓曲線圖，類似的圖形可參閱美國專利6,791,464號的說明。
用以與汽車原有電池10的電壓相比的電壓基準點Q，係以P2點至P5點之間的任一點，而其設定係依汽車原有電池、製造商、性能及類型而定。通常電壓基準點Q的選擇要使汽車原有電池10的電壓低於啟動汽車所需的電壓而無法啟動汽車時，本創作的汽車電源失能之急救裝置即可以付諸實施。
本創作上述具體實施例中，其中，有關外加小電源50轉換為外加電流I2之設定值，宜視汽車原有電池10及啟動馬達20之規格、特性或出廠別而定。
據實測得知，該外加電流I2的極短時間係設定在0.001秒至30秒，其較佳極短時間為0.1秒至5秒，而外加電流I2其大電流範圍係設定在0.1A至550A間，其較佳大電流範圍為1A至50A間，即在0.001秒至30秒的極短時間使用外加小電源50轉換為0.1A至550A間之大電流，加入汽車原有電池10的電流I1，使汽車原有電池10具有足夠電功力啟動馬達20。
本創作上述之說明係針對可行實施例之具體說明，惟該實施例並 非用以限制本創作之專利範圍，凡未脫離本創作技術精神所為之等效實施或變更、修飾、轉用、置換，均應包含於本案之專利範圍中。
10‧‧‧汽車原有電池
20‧‧‧啟動馬達
30‧‧‧控制單元
31‧‧‧輸出輸入裝置
33‧‧‧開關
34‧‧‧類比數位轉換器
35‧‧‧開關
37‧‧‧類比數位轉換器
50‧‧‧外加小電源
I1‧‧‧電流
I2‧‧‧外加電流

Claims (16)

  1. 一種汽車電源失能之急救裝置，該汽車包括一啟動馬達及一連接啟動馬達的原有電池(10)，該汽車電源失能之急救裝置包括：一控制單元(30)，該控制單元(30)與該汽車原有電池(10)並聯；一外加小電源(50)；一開關(35)，該開關(35)受該控制單元(30)控制並串接於汽車原有電池(10)與該外加小電源(50)之間；其中當汽車在啟動過程中，該控制單元(30)比較該汽車原有電池(10)的電壓與一電壓基準點(Q)，若比較結果是汽車原有電池(10)的電壓低於電壓基準點(Q)，即閉合該開關(35)，使該外加小電源(50)電能瞬間轉換為一短時間大電流的外加電流(I2)同步加入汽車原有電池(10)的電流(I1)，而合併為一總電流(I)，以使汽車具有足夠之電流啟動該啟動馬達(20)，使汽車失能之狀態立即回復正常啟動功能。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之汽車電源失能之急救裝置，其中該控制單元(30)係根據汽車電池之規格、出廠別及其性能，選擇汽車啟動過程中電壓值取樣時間與波形的電壓曲線上的一點，而設定該電壓基準點(Q)。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之汽車電源失能之急救裝置，其中該控制單元(30)與該外加小電源(50)之間更連接一第一電容器(60)，用以儲存該外加小電源(50)的電能，及當該開關(35 )閉合時，提供大電流的外加電流(I2)。
  4. 如申請專利範圍第1或3項所述之汽車電源失能之急救裝置，其中於該控制單元(30)與該汽車原有電池(10)之間並接一第二電容器(61)，用以儲存該汽車原有電池(10)的電能，及當汽車的啟動電路動作時，提供大電流的外加電流(I2)併合原有電池(10)的電能至啟動馬達(20)。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之汽車電源失能之急救裝置，其中於該控制單元(30)與外加小電源(50)之間設有一直流電源轉換器(40)，其連接該外加小電源(50)，用以增加該外加小電源(50)的外加電流(I2)之電壓至一適合啟動該啟動馬達(20)之電壓。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之汽車電源失能之急救裝置，其中於該控制單元(30)與該直流電源轉換器(40)之間連接有一第一電容器(60)，用以增加該外加小電源(50)的外加電流(I2)之電壓至適合電壓，且藉由該直流電源轉換器(40)及儲存在該第一電容器(60)中的電能併合原有電池(10)的電能供給至該啟動馬達(20)，而啟動該啟動馬達(20)。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之汽車電源失能之急救裝置，其中該外加小電源(50)係複數個串聯、並聯或串並聯組合式小電源之其一的電池。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之汽車電源失能之急救裝置，其中，該控制單元(30)更包括一輸出輸入裝置(31)，用以顯示急救裝置之狀態。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之汽車電源失能之急救裝置，其中該控制單元(30)係一微控器(30B)。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之汽車電源失能之急救裝置，其中該控制單元(30)係一電壓比較器(30A)。
  11. 如申請專利範圍第1項所述之汽車電源失能之急救裝置，其中該外加小電源(50)係為手機的電池、筆記型電腦的電池或可攜式電子裝置的行動電源之其一。
  12. 如申請專利範圍第1項所述之汽車電源失能之急救裝置，其中該外加小電源(50)於汽車啟動過程中提供外加電流(I2)的短時間範圍為0.001至30秒。
  13. 如申請專利範圍第1項所述之汽車電源失能之急救裝置，其中該外加小電源(50)提供之外加電流(I2)為0.1A至550A。
  14. 如申請專利範圍第3或4或6項所述之汽車電源失能之急救裝置，其中該電容器之電容值為0.01至1000F。
  15. 如申請專利範圍第1項所述之汽車電源失能之急救裝置，其中在汽車啟動過程之電壓值曲線上，設定該電壓基準點(Q)之範圍包括以下電壓值曲線上的點：P2點，啟動前的汽車電池(10)電壓曲線上之點；P3點，啟動開始瞬間汽車電池(10)電池電壓產生大幅電壓下降的電壓最低點；P4點，啟動馬達過程中測量到的電池(10)電壓波形曲線變化範圍；P5點，引擎正常啟動後電池(10)電壓上升同時發電機向電池充電之點；而該電壓基準點(Q)係選自電池(10)電壓波形曲線上P2點至P5點之間的任一點。
  16. 如申請專利範圍第15項所述之汽車電源失能之急救裝置，其中該電壓基準點(Q)係選自電池(10)電壓波形曲線上P2點至P3點之間的任一點。
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