CN203387214U - 汽车应急启动电源及汽车电源装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型适用于汽车电源，提供了一种汽车应急启动电源，与汽车的蓄电池及启动器电连接，所述汽车应急启动电源包括充放电开关、升压电路以及超级电容模组，所述充放电开关的接入端与所述蓄电池及启动器连接，所述充放电开关的第一连接端经升压电路与所述超级电容模组的电源端连接，所述充放电开关的第二连接端直接与所述超级电容模组的电源端连接。汽车应急启动电源在低温环境下或蓄电池电量不足时，利用蓄电池的剩余电流为超级电容模组充电，充电完成后，由超级电容模组向汽车启动器提供大电流，完成应急启动，此种方式在不必要时不会消耗蓄电池电量，也不需要更换原有的电池，节省了应用成本。

Description

汽车应急启动电源及汽车电源装置

技术领域

本实用新型属于汽车电源领域，尤其涉及一种汽车应急启动电源及汽车电源装置。

背景技术

传统的汽车启动蓄电池多为铅酸蓄电池。由于汽车蓄电池老化、充电不足、长期放置或天气寒冷等原因，将导致蓄电池供电不足、发动机无法正常启动，影响车辆的正常使用，若此时对车辆尝试进行多次启动，还会对蓄电池和启动器造成一定的损害。

目前，市场上的汽车应急启动电源多采用铅酸蓄电池作为储能元件。由于发动机启动时，需要较大的启动电流，因此汽车应急启动电源要采用高容量蓄电池，这将导致该种启动器存在体积、重量比较大以及操作不方便等问题；另外，铅酸蓄电池的寿命也比较短，仅能进行500-1000次的充放电。

针对铅酸蓄电池的种种不足，也有采用锂电池作为汽车应急启动电源的方案。但是，锂电池在低温环境下，其放电能力会大大减弱，也不能完成对车辆的应急启动。现有技术提出了一种基于超级电容和启动蓄电池并联的新型汽车启动电池，该种电池虽能较好的解决汽车低温环境下的启动问题。但是，由于超级电容有较大的自放电现象，超级电容和电池直接并联，将不断消耗蓄电池中的电量。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种汽车应急启动电源，旨在解决传统的启动电源会消耗汽车本身蓄电池电量的问题。

本实用新型是这样实现的，一种汽车应急启动电源，与汽车的蓄电池及启动器电连接，所述汽车应急启动电源包括充放电开关、升压电路以及超级电容模组，所述充放电开关的接入端悬空、或与其第一连接端接通、或与其第二连接端接通，所述充放电开关的接入端与所述蓄电池及启动器连接，所述第一连接端经升压电路与所述超级电容模组的电源端连接，所述第二连接端直接与所述超级电容模组的电源端连接。

在优选的实施例中，所述超级电容模组包括多个串联后接地的超级电容单体以及多个与多个所述超级电容单体分别并联的电量均衡电路。

在优选的实施例中，所述电量均衡电路包括分压模块、限流模块、第一电阻、电压检测芯片以及N型MOS管；

所述分压模块的输入端和输出端分别与所述超级电容单体的正极和负极连接、分压输出端输出检测电压；

所述电压检测芯片的检测端与所述分压模块的分压输出端连接、控制端与所述MOS管的栅极连接并根据所述检测电压改变输出电平，所述电压检测芯片的接地端与所述超级电容单体的负极连接；

所述MOS管的栅极经所述第一电阻与所述超级电容单体的正极连接、漏极经所述限流模块与所述超级电容单体的正极连接、源极与所述超级电容单体的负极连接。

在优选的实施例中，所述超级电容模组还包括第二电阻以及第一发光二极管，所述发光二极管的阳极经所述第二电阻与所述超级电容单体的正极连接、阴极与所述MOS管的漏极连接。

在优选的实施例中，所述分压模块包括第一分压电阻、第二分压电阻、第三分压电阻以及滤波电容，所述第一分压电阻连接在所述超级电容单体的正极与所述电压检测芯片的检测端之间，所述第二分压电阻、第三分压电阻以及滤波电容并联后的一端与所述电压检测芯片的检测端连接、另一端与所述超级电容单体的负极连接；

所述限流模块包括多个并联的电阻器，该多个并联的电阻器的一端与所述超级电容单体的正极连接、另一端与所述MOS管的漏极连接。

在优选的实施例中，所述汽车应急启动电源还包括输入端与所述超级电容模组的电源端连接，呈现所述超级电容模组电量的电量指示电路。

在优选的实施例中，所述电量指示电路包括多个比较器、多个分压网络以及多个依次呈现所述超级电容模组电量的第二发光二极管，多个所述分压网络的输入端均与所述超级电容模组的电源端连接，多个所述比较器的反相输入端均与基准电压源连接、正相输入端依次与所述分压网络的输出端连接、输出端分别经第三电阻与所述第二发光二极管的阳极连接，所述第二发光二极管的阴极接地。

在优选的实施例中，所述汽车应急启动电源还包括充电电路，所述充电电路具有输入交流电压的交流输入端和输入直流电压的直流输入端，所述充电电路的输出端与所述超级电容模组的电源端连接。

在优选的实施例中，所述充放电开关为单刀双掷开关，该单刀双掷开关的动端、第一不动端、第二不动端分别作为所述充放电开关的接入端、第一连接端、第二连接端。

本实用新型的另一目的在于提供一种汽车电源装置，与汽车的启动器连接，包括蓄电池以及上述的汽车应急启动电源，所述汽车应急启动电源与所述蓄电池及汽车的启动器电连接。

上述汽车应急启动电源在低温环境下或蓄电池电量不足时，利用蓄电池的剩余电流为超级电容模组充电，充电完成后，由超级电容模组向汽车启动器提供大电流，完成应急启动，此种方式在必要时采用充放电开关可控制地利用蓄电池为超级电容充电，在不必要时不会消耗蓄电池电量，也不需要更换原有的电池，节省了应用成本。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的汽车应急启动电源的模块图；

图2是本实用新型实施例提供的超级电容模组的结构示意图；

图3是本实用新型实施例提供的电量均衡电路的原理图；

图4是本实用新型另一实施例提供的汽车应急启动电源的模块图；

图5是本实用新型实施例提供的电量指示电路的原理图。

具体实施方式

为了使本实用新型要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1所示，为一优选实施例中的汽车应急启动电源的模块图，汽车应急启动电源100与汽车的蓄电池200及启动器300电连接。汽车应急启动电源100包括充放电开关110、升压电路120以及超级电容模组130，充放电开关110的接入端A悬空、或与其第一连接端B接通、或与其第二连接端C接通，充放电开关110的接入端A与蓄电池200及启动器300连接，充放电开关110的第一连接端B经升压电路120与超级电容模组130的电源端连接，充放电开关110的第二连接端C直接与超级电容模组130的电源端连接。

升压电路120主要应用于由蓄电池200对超级电容模组130的充电，其采用BOOST升压拓扑结构，采用限压恒流的方式，完成蓄电池200在较低输出电压下对超级电容模组130的充电，并能有效的防止对超级电容模组130的过充现象。

充放电开关110为单刀双掷开关，该单刀双掷开关的动端、第一不动端、第二不动端分别作为充放电开关110的接入端A、第一连接端B、第二连接端C。

优选地，超级电容模组130包括多个串联后接地的超级电容单体Cx以及多个与多个超级电容单体Cx分别并联的电量均衡电路132，本实施例中，超级电容单体Cx与电量均衡电路132的数量一致。超级电容单体Cx带有极性，多个超级电容单体Cx串接后的正极作为超级电容模组130的正极电源端，串接后的负极接地并作为负极电源端；电量均衡电路132保证在对超级电容模组130充电时，可对每个超级电容单体Cx进行有效的均压，从而延长了超级电容模组130的使用寿命。

如图2所示，在其中一个实施例中，超级电容模组130模组采用6个650F/2.7V、ф35×100的超级电容单体Cx串联组成。串联组成的超级电容模组130规格为108F/16V，可储存3.84Wh的能量。并且超级电容单体Cx之间增加了电量均衡电路132，保证在充电时，每个超级电容单体Cx的电压不会超过其额定使用电压，有效防止了过压情况下对超级电容单体Cx的损害。

如图3所示，电量均衡电路132包括分压模块1322、限流模块1324、第一电阻R1、电压检测芯片U1以及N型MOS管Q1。第一电阻R1用于限流分压。

分压模块1322的输入端和输出端分别与超级电容单体Cx的正极和负极连接，分压模块1322的分压输出端输出检测电压；电压检测芯片U1的检测端与分压模块1322的分压输出端连接，电压检测芯片U1的控制端与MOS管Q1的栅极连接并根据检测电压改变输出电平，电压检测芯片U1的接地端与超级电容单体Cx的负极连接；MOS管Q1的栅极经第一电阻R1与超级电容单体Cx的正极连接，MOS管Q1的漏极经限流模块1324与超级电容单体Cx的正极连接，MOS管Q1的源极与超级电容单体Cx的负极连接。

在其中一个实施例中，超级电容模组130还包括第二电阻R2以及第一发光二极管D1，第一发光二极管D1的阳极经第二电阻R2与超级电容单体Cx的正极连接、第一发光二极管D1的阴极与MOS管Q1的漏极连接。

在其中一个实施例中，分压模块1322包括第一分压电阻R3、第二分压电阻R4、第三分压电阻R5以及滤波电容C1，第一分压电阻R3连接在超级电容单体Cx的正极与电压检测芯片U1的检测端之间，第二分压电阻R4、第三分压电阻R5以及滤波电容C1并联后的一端与电压检测芯片U1的检测端连接、另一端与超级电容单体Cx的负极连接；限流模块1324包括多个并联的电阻器，该多个并联的电阻器的一端与超级电容单体Cx的正极连接、另一端与MOS管Q1的漏极连接。

超级电容单体Cx正负极之间的电压通过第一分压电阻R3、第二分压电阻R4、第三分压电阻R5分压输出检测电压，送给电压检测芯片U1。当超级电容单体Cx正负极之间电压超过额定使用电压时，电压检测芯片U1的检测端电压超过其额定检测电压，电压检测芯片U1的控制端电平翻转，控制MOS管Q1导通。充电电流经MOS管Q1和限流模块1324流向下一超级电容单体Cx，不再对与该电量均衡电路132并联的超级电容单体Cx进行充电，固定其电压在额定使用电压。同时，增加了均压指示电路，当对该电量均衡电路132并联的超级电容单体Cx进行均压时，第一发光二极管D1将被点亮，这样，电量均衡电路132的工作状态一目了然。

在优选的实施例中，如图4所示，汽车应急启动电源100还包括电量指示电路140，电量指示电路140的输入端与超级电容模组130的电源端连接，电量指示电路140呈现超级电容模组130的电量。

本实施例中，汽车应急启动电源100还包括充电电路150，充电电路150具有输入交流电压的交流输入端和输入直流电压的直流输入端，充电电路150的输出端与超级电容模组130的电源端连接。

如图5所示，电量指示电路140包括多个比较器U21～U2n、多个分压网络142以及多个依次呈现超级电容模组130电量的第二发光二极管D2，多个分压网络142的输入端均与超级电容模组130的电源端连接，多个比较器U21～U2n的反相输入端均与基准电压源144连接、多个比较器U21～U2n的正相输入端依次与分压网络142的输出端连接、多个比较器U21～U2n的输出端分别经第三电阻R6与第二发光二极管D2的阳极连接，第二发光二极管D2的阴极接地。

本实施例中，多个比较器U21～U2n为带有差动输入的四运算放大器中的比较器，可以选择LM324系列四运算放大器U2。分压网络142包括两个串接的分压电阻，该两个分压电阻的串接节点作为分压网络142的输出端与比较器的正相输入端连接。事实上，在其中一个实施例中，当超级电容模组130充满电时，所有的第二发光二极管D2同时点亮；当超级电容模组130电压大于14V时，前三个第二发光二极管D2点亮；当超级电容模组130电压大于10V时，前两个第二发光二极管D2点亮。当超级电容模组130电压大于8V时，第一个第二发光二极管D2点亮。根据第二发光二极管D2的指示，可对超级电容模组130电量进行了解，以确定应急启动前，是否还需要对其进行充电。

本实施例中，基准电压源144包括三端可调分流基准源D6、可调电阻R7以及分压电阻R8，三端可调分流基准源D6的阳极与可调电阻R7的一端连接、参考极与可调电阻R7的调节端连接，三端可调分流基准源D6的阴极与可调电阻R7的另一端以及多个比较器U21～U2n的反相输入端连接，且该阴极经分压电阻R8与直流电源连接。

本实用新型提供的汽车应急启动电源100具体操作步骤如下：

对汽车进行应急启动前，首先需要打开电量指示电路140，确保超级电容模组130电压在14V以上，方可对车辆进行正常启动。

如果超级电容模组130电压较低，则需要将汽车应急启动电源100通过帮线与蓄电池200相连，而后将充放电开关110的接入端A打到充电处（第一连接端B），对超级电容模组130进行充电。直到超级电容模组130电压大于14V时，将充放电开关110的接入端A打到放电处（第二连接端C），对车辆进行启动。

如果有220V市电或移动电源等，还可选择通过充电电路150，对超级电容模组130进行充电。

在汽车启动的瞬间，超级电容模组130可以释放600A以上的电流，完成严寒、蓄电池200亏电等特殊情况下对车辆的应急启动。

对车辆完成一次应急启动后，超级电容模组130电压将下降至10V左右。如需进行下一次的启动，需要对超级电容模组130再次进行充电。如果不需要充电，则可将帮线取下，取下时应防止正负极短路。

此外，还提供了一种汽车电源装置，其与启动器300连接，汽车电源装置包括蓄电池200以及上述的汽车应急启动电源100，汽车应急启动电源100与蓄电池200及启动器300电连接。

上述汽车应急启动电源100在低温环境下或蓄电池200电量不足时，利用蓄电池200的剩余电流为超级电容模组130充电，充电完成后，由超级电容模组130向启动器300提供大电流，完成应急启动，此种方式在必要时采用充放电开关110可控制地利用蓄电池200为超级电容充电，在不必要时不会消耗蓄电池200电量，也不需要更换原有的电池，节省了应用成本。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种汽车应急启动电源，与汽车的蓄电池及启动器电连接，其特征在于，所述汽车应急启动电源包括充放电开关、升压电路以及超级电容模组，所述充放电开关的接入端悬空、或与其第一连接端接通、或与其第二连接端接通，所述充放电开关的接入端与所述蓄电池及启动器连接，所述第一连接端经升压电路与所述超级电容模组的电源端连接，所述第二连接端直接与所述超级电容模组的电源端连接。

2.如权利要求1所述的汽车应急启动电源，其特征在于，所述超级电容模组包括多个串联后接地的超级电容单体以及多个与多个所述超级电容单体分别并联的电量均衡电路。

3.如权利要求2所述的汽车应急启动电源，其特征在于，所述电量均衡电路包括分压模块、限流模块、第一电阻、电压检测芯片以及N型MOS管；

所述分压模块的输入端和输出端分别与所述超级电容单体的正极和负极连接、分压输出端输出检测电压；

所述电压检测芯片的检测端与所述分压模块的分压输出端连接、控制端与所述MOS管的栅极连接并根据所述检测电压改变输出电平，所述电压检测芯片的接地端与所述超级电容单体的负极连接；

所述MOS管的栅极经所述第一电阻与所述超级电容单体的正极连接、漏极经所述限流模块与所述超级电容单体的正极连接、源极与所述超级电容单体的负极连接。

4.如权利要求3所述的汽车应急启动电源，其特征在于，所述超级电容模组还包括第二电阻以及第一发光二极管，所述发光二极管的阳极经所述第二电阻与所述超级电容单体的正极连接、阴极与所述MOS管的漏极连接。

5.如权利要求3或4所述的汽车应急启动电源，其特征在于，所述分压模块包括第一分压电阻、第二分压电阻、第三分压电阻以及滤波电容，所述第一分压电阻连接在所述超级电容单体的正极与所述电压检测芯片的检测端之间，所述第二分压电阻、第三分压电阻以及滤波电容并联后的一端与所述电压检测芯片的检测端连接、另一端与所述超级电容单体的负极连接；

所述限流模块包括多个并联的电阻器，该多个并联的电阻器的一端与所述超级电容单体的正极连接、另一端与所述MOS管的漏极连接。

6.如权利要求1至4任一项所述的汽车应急启动电源，其特征在于，所述汽车应急启动电源还包括输入端与所述超级电容模组的电源端连接，呈现所述超级电容模组电量的电量指示电路。

7.如权利要求6所述的汽车应急启动电源，其特征在于，所述电量指示电路包括多个比较器、多个分压网络以及多个依次呈现所述超级电容模组电量的第二发光二极管，多个所述分压网络的输入端均与所述超级电容模组的电源端连接，多个所述比较器的反相输入端均与基准电压源连接、正相输入端依次与所述分压网络的输出端连接、输出端分别经第三电阻与所述第二发光二极管的阳极连接，所述第二发光二极管的阴极接地。

8.如权利要求1至4任一项所述的汽车应急启动电源，其特征在于，所述汽车应急启动电源还包括充电电路，所述充电电路具有输入交流电压的交流输入端和输入直流电压的直流输入端，所述充电电路的输出端与所述超级电容模组的电源端连接。

9.如权利要求1至4任一项所述的汽车应急启动电源，其特征在于，所述充放电开关为单刀双掷开关，该单刀双掷开关的动端、第一不动端、第二不动端分别作为所述充放电开关的接入端、第一连接端、第二连接端。

10.一种汽车电源装置，与汽车的启动器连接，包括蓄电池以及如权利要求1至9任一项所述的汽车应急启动电源，所述汽车应急启动电源与所述蓄电池及汽车的启动器电连接。

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