技术领域

本发明涉及一种应用在汽车领域中的电器装置，特别涉及一种12V汽车应急启动电源。

背景技术

12V汽车应急启动电源用于在极端条件下的汽车启动，例如低温启动。在短时间内提供大电流，从而启动汽车。在极端条件下，瞬间堵转电流可达1500A以上，属于典型的短时间大电流放电情况。12V汽车一般为启动电压为12V的汽车，一般而言这类汽车为小客车等小型汽车。

市场上12V汽车应急启动电源(Jump-starter)产品多年来绝大多数是用铅酸电池制造的。铅酸电池在制造、使用、回收过程中可能造成严重的环境污染；且应急启动电源属于低温环境下使用的非常用设备，闲置时间长。铅酸电池中的铅容易发生氧化，造成电池无法正常工作。现有技术中有用大倍率磷酸铁锂电池制造的12V汽车应急启动电源，然而大倍率磷酸铁锂电池价格太高，市场接受程度低。

三元锂电池与铅酸电池价格相差不大，在成本上属于容易被市场接受的范围。但现有技术中没有采用三元锂电池制作应急启动电源。

发明内容

在现有技术中没有采用三元锂电池制作应急启动电源，这是因为三元锂电池于12V汽车启动铅酸电瓶电压不匹配。汽车内用电器标称电压为12V，电压范围为7.2V至14.4V。不得大于14.4V，否则容易造成汽车用电器烧毁；同时不得小于7.2V，否则无法启动汽车。

为了防止给三串三元锂电池组过压充电，在放电回路中一般串联有单向导通的二极管。这是因为如果采用三串三元锂电池组做12V汽车应急启动电源时，三元锂电池标称电压为3.6V，充满后的电压为4.2V，因此三串三元锂电池组的充电电压必须小于等于4.2V×3=12.6V。但是12V汽车启动后发电机将给电瓶充电，发电机给三串三元锂电池组的充电电压可以达到14.4V。如果没有设置二极管，14.4V充电电压可以给三串三元锂电池组过压充电，造成电池过热，甚至引发燃烧带来安全问题。可是12V汽车启动时启动电压又必须大于7.2V，应急启动电源大电流供电时(1)二极管0.6V电压，(2)开关0.5V电压，(3)保险丝0.5V电压，(4)一对导线及夹子1.1V电压，7.2V+0.6V+0.5V+0.5V+1.1V=9.9V。而公知的三串三元锂电池组中单节电池大倍率脉冲放电的中后期电压都小于9.9V／3=3.3V，输出到一对夹子的电压小于7.2V，因此其在中后期无法启动汽车。并且大电流0.6V正向导通电压的二极管价格很高。因此无论是采取三串三元锂电池组都难以符合12V汽车应用的要求。另外，三元锂电池的特性是在过压充电、大电流放电时，容易发生过热，且三元锂电池相比传统铅酸电池体积较小，热容量小，更容易发生高温事故，严重时可能引发火灾，造成财产和人员损失。

为了解决上述技术问题，本发明中披露了一种12V汽车应急启动电源，其可采用三元锂电池作为12V汽车应急启动电源。

本发明中的技术方案具体是：

一种12V汽车应急启动电源，它包括

电池组模块，其用于向外输出直流电，所述电池组模块包括三个相互串联的锂电池组，每个锂电池组包括一个或多个相互并联的三元锂电池；

负载端，其与所述电池组模块相串接，所述负载端用于接收所述电池组模块的电压并向外输出；

其特征在于：所述12V汽车应急启动电源还包括

断路保护模块，其包括串接在所述电池组模块与所述负载端之间的第一级断路保护器和第二级断路保护器，所述第一级断路保护器包括继电器，所述第二级断路保护器包括多个并联的热敏电阻，所述断路保护模块还包括多个临近于每个热敏电阻设置的发热电阻，多个发热电阻相并联；

控制装置，所述控制装置用于对继电器进行控制、用于对多个发热电阻进行控制。

优选地，当所述负载端的电压高于所述电池组模块的电压时，所述控制装置关断所述第一级断路保护模块；当所述第一级断路保护模块失效时，所述控制装置接通所述发热电阻并使得第二级断路保护模块断开。

优选地，所述继电器为电磁继电器，所述热敏电阻为PTC热敏电阻。

优选地，所述控制装置包括单片机，所述单片机的第一输出端与一恒流源相电连，所述恒流源与所述继电器相电连，所述单片机的第二输出端与多个并联的发热电阻相电连。

优选地，所述12V汽车应急启动电源还包括检测装置，所述检测装置包括连接在所述恒流源与所述单片机之间的第一反馈单元，连接在所述负载端与所述单片机之间的第二反馈单元。

优选地，在所述第二反馈单元与所述单片机之间还设置有信号转换装置。

优选地，所述发热电阻与所述热敏电阻相一一对应，且相对应的所述发热电阻与所述热敏电阻相热耦合，且相对应的所述发热电阻与所述热敏电阻相紧邻。

实施本发明的技术方案可解决现有技术中无法用三元锂电池制作12V汽车应急启动电源的技术问题；实施本发明的技术方案，可实现防止三元锂电池反向充电，过电流放电和电池过热，保证系统的安全。

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种实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明中12V汽车应急启动电源的结构示意图。

附图中：1、电池组模块：11、锂电池组；12、三元锂电池；2、负载端；3、继电器；4、第二级断路保护器；41、热敏电阻；42、发热电阻；5、控制装置；51、单片机；511、第一输出端；512、第二输出端；52、恒流源；53、信号转换装置；61、第二反馈单元；62、第一反馈单元。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，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作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。

本发明公开了一种12V汽车应急启动电源，它包括电池组模块1、负载端2、断路保护模块、控制装置5。

电池组模块1用于向外输出直流电。根据汽车标准协定，电池组模块1可以向外输出电压为12V的直流电。12V汽车一般为小客车等小型汽车。具体的，参照图1所示，电池组模块1可以包括三个相互串联的锂电池组11，每个锂电池组11包括两个相互并联的三元锂电池12。12V汽车启动后发电机将给电瓶充电，充电电压可以达到14.4V。而采用本发明12V汽车应急启动电源中的电池组模块1的充电电压必须小于等于4.2V×3=12.6V，以防止给电池组模块1反向过压充电。负载端2与电池组模块1相串接。负载端2用于接收所述电池组模块1的电压并向外输出。在本实施方式中，负载端2可以连接有电瓶、电动机等以启动汽车。断路保护模块包括串接在所述电池组模块1与所述负载端2之间的第一级断路保护器和第二级断路保护器4，所述第一级断路保护器可以包括继电器3，所述第二级断路保护器4可以包括多个并联的热敏电阻41，断路保护模块还包括多个临近于每个热敏电阻41的发热电阻42。优选地，所述发热电阻42与所述热敏电阻41相一一对应，且相对应的所述发热电阻42与所述热敏电阻41可以通过贴合或介质传热以实现热耦合，且相对应的所述发热电阻42与所述热敏电阻41相紧邻。控制装置5用于对发热电阻42和继电器3进行控制，即控制装置5可以驱使发热电阻42导通或断开，控制装置5可以驱使第一级断路保护器中的继电器3吸合或断开以使得12V汽车应急启动电源打开或断开。

当所述12V汽车应急启动电源启动时，所述控制装置5驱使发热电阻42断开以保证热敏电阻41正常导通，并驱使所述第一级断路保护模块接通即使得第一级断路保护模块中的继电器3接通。

当所述负载端2的电压高于所述电池组模块1的电压时，所述控制装置5驱使第一级断路保护模块中的继电器3断开。一旦第一级断路保护模块失效，控制装置5驱使发热电阻42导通，以使得发热电阻42向邻近其的热敏电阻41发出热量并促使热敏电阻41断开。

热敏电阻41可以为PTC热敏电阻41。PTC是Positive Temperature Coefficient的缩写，意思是正的温度系数，泛指正温度系数很大的半导体材料或元器件。PTC热敏电阻41是一种典型具有温度敏感性的半导体电阻，超过一定的温度(居里温度)时，它的电阻值随着温度的升高呈阶跃性的增高。发热电阻42，又称加热电阻，在现有技术中是指可以利用电流流过导体的焦耳效应能向外产生的热能的电子元件，例如电阻丝等。

所述控制装置5包括单片机51，所述单片机51的第一输出端511与一恒流源52相电连，所述恒流源52与所述继电器3相电连，所述单片机51的第二输出端512与多个并联的发热电阻42相电连。控制装置5可以通过对恒流源52进行控制，即通过对恒流源52的开闭实现对继电器3的控制。12V汽车应急启动电源还可以包括检测装置，所述检测装置包括第一反馈单元62。第一反馈单元62连接在恒流源52与所述单片机51之间，用于对第一断路保护模块进行监控。第二反馈单元61连接在所述负载端2与所述单片机51之间，用于对负载端2的电压进行监控。在所述第二反馈单元61与所述单片机51之间还设置有信号转换装置53，用于将第二反馈单元61反馈的电压值转换成单片机51能够识别的信号。

本发明中的12V汽车应急启动电源工作原理如下：启动时控制装置5对第二级断路保护模块进行控制使得其在不带电的状态下接通，控制装置5再对第一级断路保护模块进行控制使得其在带电的状态下接通。当12V汽车应急启动电源处于正常工作时，控制装置5维持第一级断路保护模块和第二级断路保护模块的接通。当12V汽车应急启动电源检测到负载端2的电压高于电池组模块1的电压时，控制模块对第一级断路保护模块进行控制使得其在带电的状态下断开。假使第一级断路保护模块失效，则控制模块再对第二级断路保护模块进行控制使得其在不带电的状态下断开。

采用本发明中的12V汽车应急启动电源当大电流供电时：(1)继电器0.5V电压，(2)PTC热敏电阻0.5V电压(同时做由温度控制的二级保护开关)，(3)一对导线及夹子1.1V电压，7.2V+0.5V+0.5V+1.1V=9.3V。而公知的三元锂电池组中单节电池大倍率脉冲放电的中前期电压都大于9.3V／3=3.1V，因此本发明中的汽车应急电源具有较好的稳定性。

综上所述，汽车在启动后，汽车发电机可能会产生高于电池组模块1的充电电压。此时，本发明中的12V汽车应急启动电源中的第一级断路保护模块应当能够将汽车发电机与电池组模块1断开，避免给电池组模块1反向过压充电。一旦第一级断路保护模块失效后，该12V汽车应急启动电源中的PTC电阻也报废无法再次使用，这样就不会出现因为第一级断路保护模块或第二断路保护模块的失灵而造成反向过压充电。因而，采用本发明12V汽车应急启动电源的工作安全可靠。当12V汽车启动后发电机给电池组模块1充电时，继电器和PTC热敏电阻(由温度控制的二级保护开关)可以及时可靠地断开充电电压。同时PTC热敏电阻可以实现短路保护功能。

需要指出的是，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。