CN114006434A - 一种装甲车应急启动仪及充放电方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种装甲车应急启动仪及充放电方法，装甲车应急启动仪包括电源箱、超级电容模组、充放电管理单元以及主控电路板，主控电路板设置在电源箱的内部，用于控制超级电容模组工作状态选择，且超级电容模组和充放电管理单元均与主控电路板电连接，用于主控电路板接收外部输入的装甲车启动指令，控制超级电容模组给装甲车提供足够的启动功率以完成启动。充放电方法包括通过铅酸电池充电模式给启动仪充电，以及通过无铅酸电池放电模式或铅酸电池亏电的放电模式由启动仪给装甲车提供足够的启动功率。本发明采用超级电容模组作为启动电源，实现了低温环境下，可满足使用，在满足装甲车启动的前提下，重量较低，体积较小，循环寿命较长。

Description

一种装甲车应急启动仪及充放电方法

技术领域

本发明实施例涉及特种车辆启动技术领域，具体涉及一种装甲车应急启动仪及充放电方法。

背景技术

目前装甲车辆用启动电源全部使用的是铅酸电池作为启动电源，该形式作为装甲车启动的电源具有低温启动失效的现象，无法满足在极寒地带的使用；且装甲车辆运输负载有限，而在相同能量下，铅酸电池体积较大，重量较重，无法满足装甲车轻巧型设计要求。铅酸电池循环寿命不超过500次，放电倍率较低，维护效率较低，在铅酸电池制作时对环境也有污染，不利于环境的保护。

发明内容

为此，本发明实施例提供一种装甲车应急启动仪及充放电方法，以解决现有技术中特种车辆在特殊环境中存在启动困难的问题。

为了实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：

根据本发明实施例的第一方面，提供一种装甲车应急启动仪，包括：

电源箱，所述电源箱的内部形成有封闭的容置空间；

超级电容模组，所述超级电容模组设置在电源箱的内部，且超级电容模组用于储存电能；

充放电管理单元，所述充放电管理单元设置在电源箱的内部，用于为超级电容模组提供充放电接口，且充放电接口包括作为启动电源正极端子的红色夹子和作为启动电源负极端子的黑色夹子，所述红色夹子和黑色夹子均设置在电源箱的外部；

主控电路板，所述主控电路板设置在电源箱的内部，用于控制超级电容模组工作状态选择，且所述超级电容模组和充放电管理单元均与主控电路板电连接，用于主控电路板接收外部输入的装甲车启动指令，控制超级电容模组给装甲车提供足够的启动功率以完成启动；

其中，所述超级电容模组包括多个超级电容单体，多个超级电容单体呈线性阵列排布，且相邻的两个超级电容单体串联连接，并在相邻的两个超级电容单体之间采用导热绝缘橡胶黏接进行减振缓冲，所述红色夹子和黑色夹子分别与超级电容模组的正负极通过电线连接。

进一步地，所述装甲车应急启动仪还包括与主控电路板电连接的告警模块，为超级电容模组的电压状态提供告警，所述告警模块包括故障指示灯和蜂鸣器，且告警模块设置于电源箱的外部表面。

进一步地，所述装甲车应急启动仪还包括与主控电路板电连接的开关机按键，为启动仪提供手动控制，所述开关机按键设置于电源箱的外部表面。

进一步地，所述装甲车应急启动仪还包括与主控电路板电连接的锂电池模组和显示单元，所述锂电池模组用于装甲车启动之后，控制锂电池模组为装甲车上仪器仪表持续供电以及控制锂电池模组为超级电容模组充电，且锂电池模组设置在电源箱的内部，所述显示单元用于提供锂电池模组工作状态显示，其设置于电源箱的外部表面，包括作为锂电池模组工作状态的LED指示灯和作为锂电池模组电量状态的LED指示灯，其中，作为锂电池模组电量状态的LED指示灯呈并排的多格显示框设置。

进一步地，所述装甲车应急启动仪还包括与主控电路板电连接的均衡器，所述均衡器设置在电源箱的内部，用于监测超级电容模组和锂电池模组的电压，并根据监测的超级电容模组和锂电池模组的电压与设定的电压超过预设的电压差值时，控制均衡器对电压高的超级电容单体或者锂电池单体进行放电。

进一步地，所述主控电路板包括MCU主控单元、汽车启动模块和控制电路，所述MCU主控单元作为数据处理和控制中心，分别与超级电容模组、充放电管理单元、告警模块、显示单元、开关机按键、锂电池模组以及均衡器连接，并控制各模块的工作状态选择、工作参数设置、电气性能调整和应急情况处置，汽车启动模块包括电压保护单元、充电限流保护单元和延时控制单元，其中，充放电管理单元的控制部分包括电压检测单元、升压单元、充电管理单元和充放电自动控制单元。

进一步地，所述电源箱包括顶部呈开口的箱体和安装在箱体顶开口上的箱盖，所述箱体和箱盖之间为可拆卸连接，在电源箱的容置空间内设有隔板，且隔板将电源箱的容置空间自左向右分隔为独立的锂电池仓和电容仓，所述超级电容模组和充放电管理单元均设置于电容仓内，所述锂电池模组设置在锂电池仓内，其中，所述隔板的高度低于箱体的高度，以所述主控电路板于隔板的上方水平设置在箱体内。

根据本发明实施例的第二方面，提供一种充放电方法，采用本实施例的一种装甲车应急启动仪，所述充放电方法包括：

铅酸电池充电模式：把装甲车应急启动仪的红、黑夹子对应的接在亏电的装甲车铅酸电池正负极两端，按下开关机按键，当听到蜂鸣器“嘀”的一声，铅酸电池开始给启动仪的超级电容模组充电，随着超级电容模组的电压上升到16V，故障指示灯熄灭，作为锂电池模组工作状态的LED指示灯亮；当再次听到蜂鸣器“嘀”的一声，超级电容模组充电完成；

无铅酸电池放电模式：把装甲车应急启动仪的红、黑夹子对应的接在装甲车的发动机的正负极两端，确保正负极接入正确的情况下，按下开关机按键，并打开装甲车的点火开关，超级电容模组放电，并启动装甲车完成；

其中，若要连续启动装甲车，可以在第一次启动结束后，按两次开关机按键，打开装甲车的点火开关，超级电容模组放电，并启动装甲车完成；或关闭装甲车的点火开关，再打开点火开关，按下开关机按键后，打开装甲车的点火开关，超级电容模组放电，并启动装甲车完成。

进一步地，所述充放电方法还包括：

铅酸电池亏电的放电模式：把装甲车应急启动仪的红、黑夹子对应的接在铅酸电池正负极两端，在确保正负极正确接入的情况下，打开装甲车的点火开关，超级电容模组放电，并启动装甲车完成；若需连续启动装甲车，直接打开装甲车的点火开关，再次完成启动。

本发明实施例具有如下优点：

1、本发明由于采用超级电容模组与锂电池模组作为装甲车启动电源，实现了在低温环境下，可满足使用。相比现有技术中的铅酸电池作为启动电源的方法，在满足装甲车启动的前提下，重量较低，体积较小，维护方便，循环寿命较长，因为超级电容的特性，可重复使用100000次；

2、本发明通过对超级电容模组与锂电池模组的充放电管理、电压检测以及告警，保证了装甲车启动过程和行驶时的电源使用状态，增加了使用的可靠性和安全性，提高了工作效率；

3、本发明通过超级电容单体呈线性阵列排布，以方便超级电容单体串联连接，且减小超级电容模组的占用空间，使启动电源整体轻巧，便于携带，易操作，且具备普通应急启动电源的功能；

4、本发明利用超级电容模组，可以通过车辆电瓶里面的残电或220V电源充电2到3分钟，就可以达到启动装甲车的标准，以达到快速充电启动，只要车辆电瓶里面有一点残电就可以达到充电启动，以适合于野外快速应急。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述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示例性的，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，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。

本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。

图1为本发明实施例提供的一种装甲车应急启动仪的整体结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种装甲车应急启动仪的内部结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种装甲车应急启动仪的充放电原理框图。

图中：1、电源箱；2、超级电容模组；3、充放电管理单元；4、红色夹子；5、黑色夹子；6、主控电路板；7、告警模块；8、故障指示灯；9、开关机按键；10、锂电池模组；11、显示单元；12、绿色LED指示灯；13、蓝色LED指示灯；14、均衡器；15、箱体；16、箱盖；17、隔板。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

实施例1

如图1、图2和图3所示，本发明实施例提供了一种装甲车应急启动仪，利用超级电容在用作发动机启动动力源时，具有低温放电特性好、能够提供大电流等优点，能够在低温环境下高效快速启动发动机的特性，包括：

电源箱1，电源箱1的内部形成有封闭的容置空间；

超级电容模组2，超级电容模组2设置在电源箱1的内部，且超级电容模组2用于储存电能；

充放电管理单元3，充放电管理单元3设置在电源箱1的内部，用于为超级电容模组2提供充放电接口，且充放电接口包括作为启动电源正极端子的红色夹子4和作为启动电源负极端子的黑色夹子5，红色夹子4和黑色夹子5均设置在电源箱1的外部；

主控电路板6，主控电路板6设置在电源箱1的内部，用于控制超级电容模组2工作状态选择，且超级电容模组2和充放电管理单元3均与主控电路板6电连接，用于主控电路板6接收外部输入的装甲车启动指令，控制超级电容模组2给装甲车提供足够的启动功率以完成启动；

其中，超级电容模组2包括多个超级电容单体，多个超级电容单体呈线性阵列排布，且相邻的两个超级电容单体串联连接，并在相邻的两个超级电容单体之间采用导热绝缘橡胶黏接进行减振缓冲。红色夹子4和黑色夹子5分别与超级电容模组2的正负极通过电线连接。

进一步地，装甲车应急启动仪还包括与主控电路板6电连接的告警模块7，为超级电容模组2的电压状态提供告警。告警模块7包括故障指示灯8和蜂鸣器，且告警模块7设置于电源箱1的外部表面。

进一步地，装甲车应急启动仪还包括与主控电路板6电连接的开关机按键9，为启动仪提供手动控制。开关机按键9设置于电源箱1的外部表面。

进一步地，装甲车应急启动仪还包括与主控电路板6电连接的锂电池模组10和显示单元11。锂电池模组10用于装甲车启动之后，控制锂电池模组10为装甲车上仪器仪表持续供电以及控制锂电池模组10为超级电容模组2充电，且锂电池模组10设置在电源箱1的内部。显示单元11用于提供锂电池模组10工作状态显示，其设置于电源箱1的外部表面，包括作为锂电池模组10工作状态的绿色LED指示灯12和作为锂电池模组10电量状态的蓝色LED指示灯13，其中，LED指示灯的颜色可根据具体需求进行选择，本实施例仅是作为一种优选的实施方式，且作为锂电池模组电量状态的蓝色LED指示灯13呈并排的多格显示框设置。

其中，装甲车应急启动源状态：

1)打开开关机按键9，绿色LED指示灯12(ON/OFF)会亮，则表示启动电源的锂电池模组10能正常工作；

2)启动电源面板上的蓝色LED指示灯13，则表示锂电池模组10对应的剩余电量；

3)如果超级电容端对应的故障指示灯8(红色)亮，则表示超级电容模组2的电压低于16V。

进一步地，装甲车应急启动仪还包括与主控电路板6电连接的均衡器14。均衡器14设置在电源箱1的内部，用于监测超级电容模组2和锂电池模组10的电压，并根据监测的超级电容模组2和锂电池模组10的电压与设定的电压超过预设的电压差值时，控制均衡器14对电压高的超级电容单体或者锂电池单体进行放电，以确保***内各元器件不受高压损坏，

如上所述，主控电路板6包括MCU主控单元、汽车启动模块和控制电路。MCU主控单元作为数据处理和控制中心，分别与超级电容模组2、充放电管理单元3、告警模块7、显示单元11、开关机按键9、锂电池模组10以及均衡器14连接，并控制各模块的工作状态选择、工作参数设置、电气性能调整和应急情况处置，汽车启动模块与装甲车的正极点火夹及负极点火夹电连接，包括电压保护单元、充电限流保护单元和延时控制单元，其中，充放电管理单元3的控制部分包括电压检测单元、升压单元、充电管理单元和充放电自动控制单元。从而在装甲车应急启动时，通过电压检测单元检测充电电压，升压单元在充电电压过低时进行升压处理，充放电管理单元自动限制充电电流值大小，以达到给超级电容模组充电目的。

一种优选的实施方式为：电源箱1包括顶部呈开口的箱体15和安装在箱体15顶开口上的箱盖16。箱体15和箱盖16之间为可拆卸连接，在电源箱1的容置空间内设有隔板17，且隔板17将电源箱1的容置空间自左向右分隔为独立的锂电池仓和电容仓。超级电容模组2和充放电管理单元3均设置于电容仓内，锂电池模组10设置在锂电池仓内。其中，隔板17的高度低于箱体15的高度，以使主控电路板6于隔板17的上方水平设置在箱体1内。

本发明装甲车应急启动仪的各参数具体如下表：

其超级电容具有如下优点：

(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”；

(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)功率密度高，可达300W/KG～5000W/KG，相当于电池的5～10倍；

(5)产品原材料构成、生产、使用、储存以及拆解过程均没有污染，是理想的绿色环保电源；

(6)充放电线路简单，无需充电电池那样的充电电路，安全系数高，长期使用免维护；

(7)超低温特性好，温度范围宽-40℃～+70℃；

(8)检测方便，剩余电量可直接读出；

(9)容量范围通常0.1F--1000F。

另一种实施方式为：

本发明实施例还提供了一种充放电方法，采用本实施例的装甲车应急启动仪，包括：

铅酸电池充电模式：把装甲车应急启动仪的红、黑夹子对应的接在亏电的装甲车铅酸电池正负极两端，按下开关机按键9，当听到蜂鸣器“嘀”的一声，铅酸电池开始给启动仪的超级电容模组2充电，随着超级电容模组2的电压上升到16V，故障指示灯8熄灭，作为锂电池模组10工作状态的LED指示灯亮；当再次听到蜂鸣器“嘀”的一声，超级电容模组2充电完成；

无铅酸电池放电模式：把装甲车应急启动仪的红、黑夹子对应的接在装甲车的发动机的正负极两端，确保正负极接入正确的情况下，按下开关机按键9，并打开装甲车的点火开关，超级电容模组2放电，并启动装甲车完成；

其中，若要连续启动装甲车，可以在第一次启动结束后，按两次开关机按键9，打开装甲车的点火开关，超级电容模组2放电，并启动装甲车完成；或关闭装甲车的点火开关，再打开点火开关，按下开关机按键9后，打开装甲车的点火开关，超级电容模组2放电，并启动装甲车完成。

一种优选的实施方式为：放电模式为铅酸电池亏电的放电模式：把装甲车应急启动仪的红、黑夹子对应的接在铅酸电池正负极两端，在确保正负极正确接入的情况下，打开装甲车的点火开关，超级电容模组2放电，并启动装甲车完成；若需连续启动装甲车，直接打开装甲车的点火开关，再次完成启动。

本发明实施例具有如下优点：

1、本发明由于采用超级电容模组2与锂电池模组10作为装甲车启动电源，实现了在低温环境下，可满足使用。相比现有技术中的铅酸电池作为启动电源的方法，在满足装甲车启动的前提下，重量较低，体积较小，维护方便，循环寿命较长。

2、本发明通过对超级电容模组2与锂电池模组10的充放电管理、电压检测以及告警，保证了装甲车启动过程和行驶时的电源使用状态，增加了使用的可靠性和安全性，提高了工作效率；

3、本发明通过超级电容单体呈线性阵列排布，以方便超级电容单体串联连接，且减小超级电容模组2的占用空间，使启动电源整体轻巧，便于携带，易操作，且具备普通应急启动电源的功能；

4、本发明利用超级电容模组，可以通过车辆电瓶里面的残电或220V电源充电2到3分钟，就可以达到启动装甲车的标准，以达到快速充电启动，只要车辆电瓶里面有一点残电就可以达到充电启动，以适合于野外快速应急。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (9)

1.一种装甲车应急启动仪，其特征在于，所述装甲车应急启动仪包括：

电源箱，所述电源箱的内部形成有封闭的容置空间；

超级电容模组，所述超级电容模组设置在电源箱的内部，且超级电容模组用于储存电能；

充放电管理单元，所述充放电管理单元设置在电源箱的内部，用于为超级电容模组提供充放电接口，且充放电接口包括作为启动电源正极端子的红色夹子和作为启动电源负极端子的黑色夹子，所述红色夹子和黑色夹子均设置在电源箱的外部；

主控电路板，所述主控电路板设置在电源箱的内部，用于控制超级电容模组工作状态选择，且所述超级电容模组和充放电管理单元均与主控电路板电连接，用于主控电路板接收外部输入的装甲车启动指令，控制超级电容模组给装甲车提供足够的启动功率以完成启动；

其中，所述超级电容模组包括多个超级电容单体，多个超级电容单体呈线性阵列排布，且相邻的两个超级电容单体串联连接，并在相邻的两个超级电容单体之间采用导热绝缘橡胶黏接进行减振缓冲，所述红色夹子和黑色夹子分别与超级电容模组的正负极通过电线连接。

2.根据权利要求1所述的一种装甲车应急启动仪，其特征在于：所述装甲车应急启动仪还包括与主控电路板电连接的告警模块，为超级电容模组的电压状态提供告警，所述告警模块包括故障指示灯和蜂鸣器，且告警模块设置于电源箱的外部表面。

3.根据权利要求2所述的一种装甲车应急启动仪，其特征在于：所述装甲车应急启动仪还包括与主控电路板电连接的开关机按键，为启动仪提供手动控制，所述开关机按键设置于电源箱的外部表面。

4.根据权利要求3所述的一种装甲车应急启动仪，其特征在于：所述装甲车应急启动仪还包括与主控电路板电连接的锂电池模组和显示单元，所述锂电池模组用于装甲车启动之后，控制锂电池模组为装甲车上仪器仪表持续供电以及控制锂电池模组为超级电容模组充电，且锂电池模组设置在电源箱的内部，所述显示单元用于提供锂电池模组工作状态显示，其设置于电源箱的外部表面，包括作为锂电池模组工作状态的LED指示灯和作为锂电池模组电量状态的LED指示灯，其中，作为锂电池模组电量状态的LED指示灯呈并排的多格显示框设置。

5.根据权利要求4所述的一种装甲车应急启动仪，其特征在于：所述装甲车应急启动仪还包括与主控电路板电连接的均衡器，所述均衡器设置在电源箱的内部，用于监测超级电容模组和锂电池模组的电压，并根据监测的超级电容模组和锂电池模组的电压与设定的电压超过预设的电压差值时，控制均衡器对电压高的超级电容单体或者锂电池单体进行放电。

6.根据权利要求5所述的一种装甲车应急启动仪，其特征在于：所述主控电路板包括MCU主控单元、汽车启动模块和控制电路，所述MCU主控单元作为数据处理和控制中心，分别与超级电容模组、充放电管理单元、告警模块、显示单元、开关机按键、锂电池模组以及均衡器连接，并控制各模块的工作状态选择、工作参数设置、电气性能调整和应急情况处置，汽车启动模块包括电压保护单元、充电限流保护单元和延时控制单元，其中，充放电管理单元的控制部分包括电压检测单元、升压单元、充电管理单元和充放电自动控制单元。

7.根据权利要求6所述的一种装甲车应急启动仪，其特征在于：所述电源箱包括顶部呈开口的箱体和安装在箱体顶开口上的箱盖，所述箱体和箱盖之间为可拆卸连接，在电源箱的容置空间内设有隔板，且隔板将电源箱的容置空间自左向右分隔为独立的锂电池仓和电容仓，所述超级电容模组和充放电管理单元均设置于电容仓内，所述锂电池模组设置在锂电池仓内，其中，所述隔板的高度低于箱体的高度，以所述主控电路板于隔板的上方水平设置在箱体内。

8.一种充放电方法，采用权利要求1-7所述的一种装甲车应急启动仪，其特征在于，所述充放电方法包括：

铅酸电池充电模式：把装甲车应急启动仪的红、黑夹子对应的接在亏电的装甲车铅酸电池正负极两端，按下开关机按键，当听到蜂鸣器“嘀”的一声，铅酸电池开始给启动仪的超级电容模组充电，随着超级电容模组的电压上升到16V，故障指示灯熄灭，作为锂电池模组工作状态的LED指示灯亮；当再次听到蜂鸣器“嘀”的一声，超级电容模组充电完成；

无铅酸电池放电模式：把装甲车应急启动仪的红、黑夹子对应的接在装甲车的发动机的正负极两端，确保正负极接入正确的情况下，按下开关机按键，并打开装甲车的点火开关，超级电容模组放电，并启动装甲车完成；

其中，若要连续启动装甲车，可以在第一次启动结束后，按两次开关机按键，打开装甲车的点火开关，超级电容模组放电，并启动装甲车完成；或关闭装甲车的点火开关，再打开点火开关，按下开关机按键后，打开装甲车的点火开关，超级电容模组放电，并启动装甲车完成。

9.根据权利要求8所述的一种充放电方法，其特征在于，所述充放电方法还包括：

铅酸电池亏电的放电模式：把装甲车应急启动仪的红、黑夹子对应的接在铅酸电池正负极两端，在确保正负极正确接入的情况下，打开装甲车的点火开关，超级电容模组放电，并启动装甲车完成；若需连续启动装甲车，直接打开装甲车的点火开关，再次完成启动。

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