蓄电池欠压启动装置及一种车辆启动系统

技术领域

本发明涉及电子电路技术领域，具体涉及一种蓄电池欠压启动装置及一种车辆启动系统。

背景技术

蓄电池是汽车电气设备中的重要组成部分，它的主要用途，一是满足起动机的用电需要，即在启动发动机的瞬间(5-10秒)供给较大的电流，一般汽油机为200-400安培，柴油机可达到1000安培；二是在发动机运转时，储存发电机输出的电流，以备汽车用电需要。

但在实际使用中，蓄电池是很容易受到外界因素影响而导致参数变化，如内阻增大，输出端电压降低，容量变小等。在这种情况下，当车辆的蓄电池储电不足时，发动机起动时达不到应有的转速，造成起动困难。尤其是在夜间行驶时，发动机转速低时，车灯立刻发红，照明效果很差，影响行车安全，给人们带来不便，还影响了蓄电池的使用寿命。因此，现有技术中提出了对蓄电池的欠压保护方法。

当前用于汽车启动的蓄电池处于电压不足欠压状态时，汽车则不能正常启动，而目前常见的欠压启动方式主要有三种；

第一种是使用备用电池，也就是当车辆蓄电池亏电时，通过连接线将备用电池与车辆蓄电池连接，实现车辆的启动，这样的方法缺点就是需要对备用电池进行不定期的维护，且备用电池重量较大，使用不方便；

第二种是当车辆蓄电池亏电时，使用充电机连接启动蓄电池，给蓄电池紧急充电，从而使其电量达到启动要求，这种方法缺点在于充电机充电速度慢，耗时长，达不到应急启动的效果。

第三种则是搭电方法，即将一辆可以正常启动的车辆点火启动后，开至无法启动车辆对面，两车相对将搭车线进行连接，正极与正极相连，负极与负极相连，线路连接好后则可以进行启动，此方法的缺点就是，线路连接一旦出错，极易造成启动蓄电池的彻底损坏，且造作过程中也有一定的操作安全隐患。

现有的以上三种应急启动方法不能满足人们对便捷、安全的需求，用户体验差。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种蓄电池欠压启动装置及一种车辆启动系统，以解决现有车辆蓄电池应急启动的便捷性、安全性差的问题。

为实现以上目的，本发明采用如下技术方案：一种蓄电池欠压启动装置，包括：外壳，在所述外壳内设有：

升压模块、充电控制模块、储能模块、放电控制模块、稳压模块和主控制器；

其中，所述升压模块用于对接入的蓄电池输出的电信号进行升压处理；

所述充电控制模块用于在所述主控制器的控制下，对所述升压模块输出的电压和电流进行调压和限流控制；

所述储能模块用于在所述充电控制模块的控制下对所述升压模块升压处理后的电信号进行存储；

所述稳压模块用于对所述储能模块存储的电能进行稳压处理；

所述放电控制模块用于在所述主控制器的控制下，对所述稳压模块进行控制，以使所述稳压模块能够为负载提供所需的电压和功率。

可选的，所述升压模块包括：

保护模块、DC-DC升压转换模块和整流模块；

所述保护模块用于当输入的电信号出现过流、过压或短路时，切断输入信号与启动装置的连接，以对启动装置进行保护；

所述DC-DC升压转换模块用于对接入的电信号进行直流升压处理；

所述整流模块用于对所述DC-DC升压转换模块输出的电信号进行整流处理。

可选的，还包括：

运行参数监测模块，用于对启动装置的运行参数进行监测，并将监测数据传送给所述主控制器，以使所述主控制器根据所述监测数据进行控制。

可选的，所述运行参数包括如下项中的一项或多项：

所述升压模块的充电电压、所述升压模块的充电电流、所述稳压模块的表面温度、稳压电压、稳压电流、放电电压、放电电流。

可选的，所述储能模块为超级电容。

可选的，在所述外壳上设有显示模块和输入模块；

所述输入模块用于支持用户对启动装置的工作模式、充放电状态、输出的目标电压和功率，以及放电持续时长进行设置；其中，工作模式包括：自动模式和手动模式；

所述显示模块用于对所述运行参数监测模块监测到的数据，以及所述储能模块的储能情况进行显示。

可选的，所述外壳上还设有：

蓄电池输入正极端子、蓄电池欠压启动装置输出正极端子、输入输出公用负极端子，以及充电接口；

所述蓄电池输入正极端子用于与车载蓄电池相连；

所述输入输出公用负极端子接地；

所述蓄电池欠压启动装置输出正极端子用于与车辆的起动器相连；

所述充电接口用于与外界的充电器相连。

可选的，所述外壳采用全铝合金密封结构；

所述外壳上还设有固定孔位，通过所述固定孔位能够将所述启动装置安装在车辆上。

可选的，所述外壳上还设有提示灯，所述提示灯用于当启动装置中的任一模块出现故障保护而退出工作时，发出故障提示。

本发明还提供了一种车辆启动系统，包括：

起动机和如前面任一项所述的蓄电池欠压启动装置；

所述蓄电池欠压启动装置用于为所述起动机提供特定的电压和功率信号，以使所述起动机能够正常启动。

本发明采用以上技术方案，所述蓄电池欠压启动装置，包括：外壳，在所述外壳内设有：升压模块、充电控制模块、储能模块、放电控制模块、稳压模块和主控制器；其中，所述升压模块用于对接入的蓄电池输出的电信号进行升压处理；所述充电控制模块用于在所述主控制器的控制下，对所述升压模块输出的电压和电流进行调压和限流控制；所述储能模块用于在所述充电控制模块的控制下对所述升压模块升压处理后的电信号进行存储；所述稳压模块用于对所述储能模块存储的电能进行稳压处理；所述放电控制模块用于在所述主控制器的控制下，对所述稳压模块进行控制，以使所述稳压模块能够为负载提供所需的电压和功率。本发明充电时通过升压模块对车载蓄电池输出的欠压电信号进行升压处理，并在充电控制模块的控制下将升压后的电信号存储在储能模块内，放电时通过放电控制模块对稳压模块进行控制，以使稳压模块为起动机提供所需的电压和功率，实现正常启动。本发明所述的启动装置各模块集成在所述外壳内，且基于高效升压和同步整流，采用内部无电池方案，各个功能模块独立设置，便于管理、调试、维修，本发明所述的启动装置应急启动便捷性强，且通过运行参数监测模块对启动装置的运行参数进行监测，并通过主控制器根据监测数据进行控制，安全性强，能够满足人们对便捷、安全的需求，有利于提高用户体验。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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本发明的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明一种蓄电池欠压启动装置实施例一提供的工作原理结构示意图；

图2是本发明一种蓄电池欠压启动装置中的升压模块的工作原理结构示意图；

图3是本发明一种蓄电池欠压启动装置中升压模块中的整流模块的工作原理示意图；

图4是本发明一种蓄电池欠压启动装置实施例二提供的工作原理结构示意图；

图5是本发明一种蓄电池欠压启动装置整体外观示意图；

图6是本发明一种车辆启动系统一个实施例提供的结构示意图。

图中：1、外壳；2、升压模块；21、保护模块；22、DC-DC升压转换模块；23、整流模块；3、充电控制模块；4、储能模块；5、放电控制模块；6、主控制器；7、稳压模块；8、运行参数监测模块；9、显示模块；10、输入模块；11、蓄电池输入正极端子；12、蓄电池欠压启动装置输出正极端子；13、输入输出公用负极端子；14、充电接口；15、固定孔位；16、提示灯；17、起动机；18、蓄电池欠压启动装置。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅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的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。

图1是本发明一种蓄电池欠压启动装置实施例一提供的工作原理结构示意图。

如图1所示，本实施例所述的一种蓄电池欠压启动装置，包括：外壳1，在所述外壳1内设有：

升压模块2、充电控制模块3、储能模块4、放电控制模块5、稳压模块7和主控制器6；

其中，所述升压模块2用于对接入的蓄电池输出的电信号进行升压处理；

所述充电控制模块3用于在所述主控制器6的控制下，对所述升压模块2输出的电压和电流进行调压和限流控制；

所述储能模块4用于在所述充电控制模块3的控制下对所述升压模块2升压处理后的电信号进行存储；

所述稳压模块7用于对所述储能模块4存储的电能进行稳压处理；

所述放电控制模块5用于在所述主控制器6的控制下，对所述稳压模块7进行控制，以使所述稳压模块7能够为负载提供所需的电压和功率。

进一步的，如图2所示，所述升压模块2包括：

保护模块21、DC-DC升压转换模块22和整流模块23；

所述保护模块21用于当输入的电信号出现过流、过压或短路时，切断输入信号与启动装置的连接，以对启动装置进行保护；

所述DC-DC升压转换模块22用于对接入的电信号进行直流升压处理；所述DC-DC升压转换模块22的型号为LM5175；

所述整流模块23用于对所述DC-DC升压转换模块22输出的电信号进行整流处理。

进一步的，本发明实施例中的升压模块2中的整流模块23采用同步整流方式。如图3所示，图3(a)为异步整流工作原理示意图，图3(b)为同步整流工作原理示意图。如图3(a)，异步整流当压降比较高时D1的导通时间变长，V

1)同步整流与异步整流区别在于异步整流的下侧开关使用二极管，而同步整流的下侧开关则与S

2)另一个大区别在于轻负载时的工作状态。图3(b)中箭头1和2分别表示轻负载时异步整流和同步整流的电感电流。当负载电流变得非常少时，电感电流会下降至零交叉级。在此状态下，异步整流为二极管只能朝一个方向流动电流，因此没有如箭头2中进入负领域的波形电流，电流波形呈具有零周期之间断状态，此称为不连续模式。同步整流由于晶体管，故可逆流，使负领域电流持续，此称为连续模式。本发明实施例所述的启动装置是在对车载电池欠压时进行辅助启动，因此在车载电池本来就欠压的状态下如果采用传统的异步整流升压方案无疑会给车载电池带来更大的压力，本发明实施例所述的升压模块2采用同步整流升压方式。

进一步的，所述启动装置还包括：

运行参数监测模块8，用于对启动装置的运行参数进行监测，并将监测数据传送给所述主控制器6，以使所述主控制器6根据所述监测数据进行该装置运行动作的判断，判断出该装置是否是正常运行，当异常运行是控制装置停止工作；所述主控制器6还根据所述监测数据向所述充电控制模块3和放电控制模块5下发相应的指令，以使该启动装置能够为负载(起动机)提供所需的电压和功率。

具体的，所述运行参数包括如下项中的一项或多项：

所述升压模块2的充电电压、所述升压模块2的充电电流、所述稳压模块7的表面温度、稳压电压、稳压电流、放电电压、放电电流。

需要说明的是，所述储能模块4为超级电容。本发明实施例采用超级电容作为储能模块4，超级电容不同于蓄电池，超级电容能够实现快充快放，即通过车辆电池或外界的充电器对所述超级电容进行快充，所述超级电容实现储能，然后当放电时，所述超级电容能够将自身储存的电能在放电控制模块5的控制下，进行快放，以提供出能够满足起动机启动的电压和功率。

本发明实施例所述的启动装置各模块集成在所述外壳1内，且基于高效升压和同步整流，采用内部无电池方案，各个功能模块独立设置，便于管理、调试、维修，本发明所述的启动装置应急启动便捷性强，且通过运行参数监测模块8对启动装置的运行参数进行监测，并通过主控制器6根据监测数据进行控制，安全性强，能够满足人们对便捷、安全的需求，有利于提高用户体验。

图4是本发明一种蓄电池欠压启动装置实施例二提供的工作原理结构示意图。

如图4所示，本实施例所述的一种蓄电池欠压启动装置是在图1所述的基础上，还包括：在所述外壳1上设有显示模块9和输入模块10；

所述输入模块10用于支持用户对启动装置的工作模式、充放电状态、输出的目标电压和功率，以及放电持续时长进行设置；其中，工作模式包括：自动模式和手动模式；

所述显示模块9用于对所述运行参数监测模块8监测到的数据，以及所述储能模块4的储能情况进行显示。

如图5所示，所述外壳1上还设有：

蓄电池输入正极端子11、蓄电池欠压启动装置输出正极端子12、输入输出公用负极端子13，以及充电接口14；

所述蓄电池输入正极端子11用于与车载蓄电池相连；

所述输入输出公用负极端子13接地；

所述蓄电池欠压启动装置输出正极端子12用于与车辆的起动器相连；

所述充电接口14用于与外界的充电器相连。

本实施例在蓄电池发生欠压且蓄电池内还存有一定电量时，用户可以选择自动模式，可以预先将所述蓄电池输入正极端子11与车载蓄电池相连，将蓄电池输出的电信号作为输入信号，上电后，该装置自动打开充电开关对输入信号进行升压处理，对超级电容充电，充满后，在主控制器6的控制下，自动关闭充电开关，关闭放电开关；当运行参数监测模块8监测到车载电源电压降低到特定值(可设，该特定值表明蓄电池欠压)，主控制器6打开放电开关，进行放电并持续特定时长；放电结束后，主控制器6关闭放电开关、打开充电开关进行充电。

在蓄电池发生欠压且蓄电池内完全没电或者存在很少电量时，用户需要选择手动模式，将启动装置外壳1上的充电接口14与外界的充电器相连，将外界的充电器输出的电信号作为输入信号，连接完成后，用户通过手动点击输入模块10关闭放电开关并打开充电开关，对超级电容进行充电，当外壳1上的显示模块9显示储能模块4的储能达到特定值使，用户手动关闭充电开关并打开放电开关，对车辆的起动机进行供电。

需要说明的是，所述外壳1采用全铝合金密封结构；全铝合金材质有利于外壳1作为散热体进行散热，以保证启动装置的稳定性以及防水性能。

所述外壳1上还设有固定孔位15，通过所述固定孔位15能够将所述启动装置安装在车辆上。

本发明实施例所述的启动装置可通过固定孔位15将该启动装置安装在车辆电瓶仓旁边；还可以将普通电瓶与本发明实施例所述的启动装置进行一体设计，作为特种电瓶，直接安装在车辆的电瓶仓，可直接替换原有电瓶；本发明实施例所述的启动装置还可以作为一个额外的维护工具，不特定的安装在某个车辆上，只是当有需要时，进行应急维护。

进一步的，所述外壳1上还设有提示灯16，所述提示灯16用于当启动装置中的任一模块出现故障保护而退出工作时，发出故障提示。

如图6所示，本发明还提供了一种车辆启动系统的实施例，本实施例所述的车辆启动系统包括：

起动机17和如图1或图4所述的蓄电池欠压启动装置18；

所述蓄电池欠压启动装置18用于为所述起动机17提供特定的电压和功率信号，以使所述起动机17能够正常启动。

本实施例所述的车辆启动系统的工作原理请参见前文，在此不再赘述。

通过所述蓄电池欠压启动装置18能够实现即使在车载蓄电池发生欠压或无电时的起动机17正常启动，本发明实施例所述的车辆启动系统便捷性强，安全性高。

可以理解的是，上述各实施例中相同或相似部分可以相互参考，在一些实施例中未详细说明的内容可以参见其他实施例中相同或相似的内容。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指至少两个。

应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

此外，在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。