CN100492805C - 锂离子车辆应急启动电源 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种锂离子车辆应急启动电源，它具有一个由电压保护电路、整流滤波振荡电路、稳压电路和电流、电压控制电路组成的限压充电器，其上有一充电插头；和一个电池组，该电池组上分别带有正极柱和负极柱，其上设有过放电断电保护器，所述的电池组上有一充电插座与充电器上的插头连接；和一对电线夹，该电线夹包括一对带有蟹爪形夹齿的左右夹体，并通过销轴铰接，该左右夹体上设有夹持力矩调节装置，以及所述的左右夹体上设置与之分别连接的双束导线。具有体积小，重量轻、工作电流大、循环寿命长、自放电率低、启动连接电阻小、电热损失低和具有充放电保护功能，同时还具有不受环境温度的限制，对因蓄电池出现故障，导致发动机不能正常启动的各种车辆实施应急启动、救援。
Description
技术领域
本发明涉及一种应急启动电源，具体说是涉及一种锂离子车辆应急启动电源。
背景技术
目前，对于各种车辆的应急启动，大部分由救援车辆或专用电源车上的铅酸蓄电池来完成。这种电池使用广泛，价格便宜。但最大的缺点就是体积大，重量重，耐高低温性能差，循环寿命不长。(一组24伏铅酸蓄电池最小重量也在55公斤左右。当电池温度为26.7℃时，启动能力为100％；0℃时启动能力为65％；-17.8℃时启动能力仅为40％；循环寿命一般为300次)在寒带地区车辆因蓄电池故障熄火或车库外停放时间长，再加上蓄电池容量不足，致使发动机不能正常启动，车辆不能行走。加之车辆蓄电池发生故障的地方通讯条件差，联系救援实属困难。
另外，对于辅助应急启动应急电源来说，均是由对称的夹持体，通过销轴铰接，其上连接导线。但是有一个共性问题。那就是夹持头的夹持力距仅是靠电线夹中销轴上的扭簧来完成，因而具有夹持力距小容易脱落造成短路。如遇有空间狭小，被启动车辆电源线或电池极柱腐蚀严重的情况下，事必造成启动电阻增高，电压降增大，电热损失加快。有时还会发生电池极柱烧掉现象，从而降低电源使用效率和启动安全。
因此，本领域迫切需要一种体积轻便，使用操作方便安全的应急电源。目前，尚未见到有关这方面的报到。
发明内容
本发明的目的是为解决上述问题，而提供一种锂离子车辆应急启动电源。
本发明的发明人经过研究和实践，通过整体配置的充电器，锂离子电池组和具有强制夹紧装置的电线夹用以作为应急电源，在此基础上完成了本发明。
完成其目的技术解决方案是：一种锂离子车辆应急启动电源，它具有由电压保护电路，整流滤波振荡电路、稳压电路和电流、电压控制电路组成的限压充电器，其上有一输出充电插头；和一个电池组，该电池组上具有正、负极柱，以及其上有一充电插座，该充电插座与限压充电器上的充电插头连接；和
一对电线夹，该电线夹具有一对蟹爪形夹齿的夹体，通过销轴绞接，该夹体上设置一夹持力矩调节装置，每一夹体上单独连接一束导线，所述夹体与电池组上的正、负极柱连接。
在本发明中，所涉及限压充电器的电压保护电路是由220V电压接于快恢复保险F1、F2，通过热敏电阻TR和并接的第一电阻R1、第一电容C1接于电抗器T1的输入点；电抗器T1的输出点1、4并接第二电容C2连接于桥整流器BR的第三、第四端。
在本发明中，所涉及限压充电器的整流滤波电路是由桥整流器BR的第一、第二端并接第三电容C3，第三电容C3正极接第一整流二极管D1并反接第二整流二极管D2接于开关变压器T2初级的第一、第二端，第二整流二极管D2正极接于开关芯片U1的第一极D，开关芯片U1的第二极S接桥整流器BR的第二端，开关芯片U1的第三极C连接于光电管U2的第三端，并通过第二电阻R2、第四电容C4接于开关变压器T2次极的第三，开关变压器T2次极的第四端经第三整流二极管D3整流接第五电容C5滤波，然后连接于光电管U2的第四端；开关变压器T2次极的第八、第六6端输出，经第四整流二极管D4接于第六电容C6输出作为后级稳压电路取样电压和电流、电压控制电路的输入端。
在本发明中，所涉及限压充电器的稳压电路是由第四整流二极管D4的第二端接第三、第四电阻R3、R4，第三电阻R3的另一端连接光电管U2的第一端，第四电阻R4另一端分别接于光电管U2的第二端和可调基准电压源U3的第三端，可调基准电压源U3的第三、第一端并接第九电容C9，第五电阻R5可调基准电压源U3的第一端通过可调电阻REP1接取样电压位L1，经取样电压位L1接第十、第十一电容C10、C11接电源VCC，可调基准电压源U3的第二端通过T2的第六端接地，电源VCC的第一发光二极管LED1与第八电阻R8构成电源指示电路，可调基准电压源U3的第二端通过第八、第七电容C8、C7接于桥整流器BR的第二端。
在本发明中，所涉及限压充电器中的电流、电压控制电路由电源VCC经第二发光二极管LED2的第二端，通过第十电阻R10接充电管理芯片U4提供电源，同时电源VCC通过并按的第九电阻R9接于场效应管U5的源极S，场效应管U5的漏极D输出接到电池电极，充电管理芯片U4的第一、第二端接于第九电阻R9的两端电压采样，充电管理芯片U4的8端接于场效应管U5的栅极G，场效应管U5的漏极D接电池JP2的第一端，充电管理芯片U4的第七端接电池JP2的正极，电源VCC通过第二发光二极管LED2接于充电管理芯片U4的第三端，充电管理芯片U4的第六端输出接于电池负极。
在本发明中，所涉及电池组包括具有在壳体内排列有若干单体电池，使其正、负极彼此通过连接片串联，该电池组的两端引出负极柱和在正极端上串接一个过放电断电保护器所引出一个输出正极柱，该电池组上有一插座。该单体电池其体积仅有十个火柴盒大小；电池重量410g；循环寿命可达600-800次；正常工作温度为-30℃～+55℃，特殊情况可在-40℃～+60℃环境温度下完成供电。
上述中所述电池组正极与负极之间设按钮开关和电池容量显示器。
上述中，所述过放电断电保护器具有一滑动铁芯，安装在其一端连接一个能够控制滑动铁芯位移的弹簧。当低于设定值时，滑动铁芯在弹簧力作用下断开，切断了负极柱和输出正极柱的导通，防止电池过放现象的发生。
在本发明中，所涉及电线夹上的夹持力矩调节装置，它具有在其中一夹体上开有一长孔，通过一蝶型螺栓，分别穿过长孔和位于其内侧的托架，与另一夹体对应端设置支撑座活动连接。这样使其夹体与极柱连接时，除夹体上的扭簧作用夹持外，还可利用夹持调节螺栓牢固的锁紧，避免夹体容易落脱所带来的不便或因脱落所造成的短路。
本发明的锂离子车辆应急启动电源，所应用的限压充电器，其充电电压限制为4.1伏，充电电流可达3000mA；电池组是由多个单体电池组成，单体充电电路对单充电电池限压并联充电，从而保证了每个单体电池达到一致的充满状态。无过充现象，使电池组的整体特性得以长期稳定。在特殊情况下，也可用车载220V电源对电池组进行充电。该电池组的体积具有十个火柴盒大小；单块电池重量为410g；循环奉命可达600～800次；正常工作温度为-30℃～+50℃，特殊情况可在-40℃～+60℃环境温度下完成供电。该电池组设置了过放电显示器，过放电断电保护器。使其电压低于放电设定值能及时切断放电回路，保护电池组的过放电现象发生。使电池组充电、放电特性稳定。所以电池组能接近单体高功率锂离子电池的独立使用寿命。
另外，该应急启动电源装置上还通过设置的强制锁紧机构的电线夹，不管环境空间多么复杂，电池极柱、马达电源线接点是否锈蚀，它都具有足够大的夹持力距。从而保证了启动电源的电线夹和导线接触电阻小，夹持力矩大、无功电热损失低、安全可靠的将工作电流输送被启动车辆。
附图说明
图1本发明的整体结构示意图。
图2是图1限压充电器电路原理图。
图3是图1电池组组合结构示意图。
图4是图1过放电保护器结构示意图。
具体实施方式
下面将结合附图实施例，对本发明作进一步的详细说明。
由图1所示的锂离子车辆应急启动电源，它具有一个限压充电器的壳体1，其壳体1安装有充电器电路板3。其上分别设有一个电源插座2和一个带有输出导线4的充电插头5构成的限压充电器。通过该充电插头5连接在电池组的充电插座6上。所述的电池组具有一外壳体19，其内安装有单体电池7串接组成24伏电池组。各单体电池7之间设有隔离胶垫11。该多块单体电池7的正极8和负极9，通过交错排列的连接片10连接。使其组合单体电池7的两端引出一个负极柱13和正极14。在该正极14上通过过放电断电保护器16连接一个输出正极柱15。各单体电池7上均设一个安全阀12。在所述的电池组外壳19上分别设有报警显示器18和开关17。还包括可拆卸安装在该电池组的负极柱13和正极柱15的一对电线夹，该电线夹间通过主导线20连接成一体。所述的电线夹具有两个夹体21，通过铆钉26与一对蟹爪形夹齿25冲压连接。在两夹体21的凸起部位通过销轴27铰接，并在该销轴27上安装一扭簧23作用于该左右夹体21上，用于控制电线夹的开合。为了实现强制性与电池柱锁紧，具有大力矩，且在其中一夹体的手柄部位上开有长孔28，与其长孔28的内侧位置安装一个带有长孔30的螺母托架31，通过蝶形螺栓29穿过夹体长孔28和螺母托架31，与另一夹体对应端固定设置的支撑座22活动连接。当需增大锁紧力矩时。转动蝶形螺栓29，通过其上的螺纹托架31上的螺母配合形成支撑作用左右夹体21前置端的蟹爪形夹齿22向内闭合用以强制锁紧防止脱落。
由图2给出了充电器电路板的电路原理图。它由电压保护电路、整流滤波振荡电路、稳压电路和一个电流、电压控制电路组成。所述的电压保护电路是由220V电压接快恢复保险F1、F2起短路保护，通过热敏电阻TR和并接的第一电阻R1、第一电容C1接于电抗器T1的输入接点；电抗器T1的输出接点第一、第四端并接第二电容C2为温度补偿、滤波作用之后连接于整流、滤波、振荡电路的桥整流器BR的第三、第四端。所述的整流滤波振荡电路是由桥整流器BR的整流第一、第二端输出作为正、负极并接第三电容C3滤波，第三电容C3正极端连接第一整流二极管D1并反接第二整流二极管D2组成限压网络，同时连接开关变压器T2初级的第一、第二端；第二整流二极管D2的正极接于开关芯片U1的D极，开关芯片U1的S极接于桥整流器BR输出的负极2端，开关芯片U1的C极连接光电管U2的第三端，并且通过第二电阻R2、第四电容C4充放电路接于开关变压器T2次极的第三端，开关变压器T2次极的第四端输出经第三整流二极管D3整流，接第五电容C5滤波，然后接于稳压电路中的光电管U2的第四端。当220V通电时，在本电路中产生振荡，开关芯片U1工作，并由开关变压器T2次级的第八、第六端输出，经连接的第四整流二极管D4整流，与并接的第六电容C6滤波、输出作为后级稳压电路取样电压和电流、电压控制电路的输入端。所述的稳压电路是由第四整流二极管D4的第二端输出连接取样的第三、第四电阻R3、R4一端，由第三电阻R3另一端连接光电管U2的第一端，第四电阻R4另一端连接光电管U2的第二端，并与可调基准电压源U3的第三、第一端并接第九电容C9，基准电压源由取样电压经电压位L1、第十、第十一电容C10、C11滤波后的电压VCC作为电源，经可调基准电压源U3的第一端通过可调电阻REP1接取样电压位L1和第五电阻R5，由第五电阻R5与第九电容C9构成杂波消除电路，由可调基准电压源U3的第二端接于开关变压器T2的第六端作为地端，这样第四整流二极管D4整流输出电压变化，通过反馈电路控制光电管U2反馈，从而控制开关芯片U1控制振荡电路保证输出电压的稳定；由电源VCC接第一发光二极管LED1连接第八电阻R8构成电源指示电路，第七、第八电容C7、C8是滤除杂波的前后级隔离耦合电容。所述的电流，电压控制电路是由通过连接电源VCC的第十电阻R10给充电管理芯片U4提供电源，同时由电源VCC连接第九电阻R9并接到场效应开关管U5的源极S，场效应开关管U5的漏D输出连接到电池电极，充电管理芯片U4的第一、第二端连接于第九电阻R9两端，对第九电阻R9两端电压采样，并通过充电管理芯片U4的第八端控制场效应管U5，使场效应管U5的漏极D端输出电流得到控制，从而控制充电电流；充电管理芯片U4的第七端通过对电池正极的JP2的第二端电压采样，通过充电管理芯片U4的第八端来控制场效应管U5的栅极G端，从而控制电池充电电压，使之保持稳定电压；由电源VCC接第二发光二极管LED2连接充电管理芯片U4的第三端，该第二发光二极管LED2作为充电指示，充电管理芯片U4的第六端输出连接于地端与电池负极端。
图3所示的电池组是由7块单体电池组合而成。每一单体电池7具有一个正负极，通过连接片10按正极8和负极9依次排列进行串接。该充电器插座6与其单体电池7的正负极并接而成。而插座6可以作为电子交通警示灯的电源插座。在该电池组正极14和电池组输出正极柱15间设置一个过放电断电保护器16。该过放电断电保护器通过开关17接于电池组负极13端；而开关17一端通过报警显示器18接于电池组正极14端。过放电断电保护器是控制电池组工作时，电压低于设定值，该过放电断电保护器16切断过电池组正极14和输出端正极15的导通，防止电池组过放电现象的发生。
上述中的开关17是控制电池阻容量显示器和报警显示器18。
图4给出了过放电断电保护器。该保护器包括壳体32上设有分隔的电池组正极14和输出正极柱15触点，位于两触点14和15的下端有一带有可与该触点导通盘34和滑动导杆44。该滑动导杆44与触点导通盘间有一绝缘套45，顶端设一紧固螺母46。该滑动导杆44安装在滑动导套35上。所述的滑动导杆44中部设有驱动滑动导杆的滑动铁芯43。在滑动导杆44底端安装的压盖螺母40、弹簧压盖39与滑动铁芯43之间装有复位弹簧41。该滑动导杆导套35和滑动铁芯43的外围设有磁力线圈36。位于磁力线圈36的外壳上引出有线圈正极38和线圈负极42。该过放电断电保护器安装在支座47上。
上述中，是在电池组中采用了过放电断电保护器，电池容量显示装置以及报警显示器等。根据电池组本身具有的特性也可以不设。
Claims (9)
1、一种锂离子车辆应急启动电源，其特征在于，包括：
具有一个由电压保护电路、整流滤波振荡电路、稳压电路和一个电流、电压控制电路组成的限压充电器，其上有一充电插头(5)；和
一个电池组，该电池组上分别带有正极柱(15)和负极柱(13)和过放电断电保护器(16)；所述的电池组上有一充电插座(6)与限压充电器上的充电插头(5)连接；和
一对电线夹，该电线夹包括一对带有蟹爪形夹齿(25)的左右夹体(21)，并通过销轴(27)铰接，该左右夹体(21)上设一夹持力矩调节装置，以及所述的左右夹体上设置与之连接的双束导线(20)。
2、按权利要求1所述的锂离子车辆应急启动电源，其特征在于，所述电压保护电路由220V电压接于快恢复保险(F1、F2)，通过热敏电阻(TR)和并接的第一电阻(R1)、第一电容(C1)接于电抗器(T1)的输入点；电抗器(T1)的输出接点(1、4)并接第二电容(C2)连接于桥整流器(BR)的第三、第四端。
3、按权利要求2所述的锂离子车辆应急启动电源，其特征在于，所述的整流滤波振荡电路由桥整流器(BR)的第一、第二端并接第三电容(C3)，第三电容(C3)正极接第一整流二极管(D1)并反接第二整流二极管(D2)接于开关变压器(T2)初级的第一、第二端，第二整流二极管(D2)正极接于开关芯片(U1)的第一极(D)，开关芯片(U1)的第二极(S)接于桥整流器(BR)的第二端，开关芯片(U1)的第三极(C)连接于光电管(U2)的第三端，并且通过第二电阻(R2)、第四电容(C4)接于开关变压器(T2)次极的第三端，开关变压器(T2)次极的第四端经第三整流二极管(D3)整流，接第五电容(C5)滤波，然后连接于光电管(U2)的第四端；开关变压器(T2)次极的第八端、第六端输出，经第四整流二极管(D4)接于第六电容(C6)输出作为后级稳压电路取样电压和电流、电压控制电路的输入端。
4、按权利要求3所述的锂离子车辆应急启动电源，其特征在于，所述稳压电路由第四整流二极管(D4)的第二端接第三、第四电阻(R3、R4)的一端，第三电阻(R3)的另一端连接光电管(U2)的第一端，第四电阻(R4)另一端分别接于光电管(U2)的第二端和可调基准电压源(U3)的第三端，可调基准电压源(U3)的第三、第一端并接第九电容(C9)、第五电阻(R5)，可调基准电压源(U3)的第一端通过可调电阻(REP1)接取样电压位(L1)，经取样电压位(L1)通过第十、第十一电容(C10 C11)接电源(VCC)；可调基准电压源(U3)的第二端通过开关变压器(T2)的第六端接地；电源(VCC)、第一发光二极管(LED1)与第八电阻(R8)构成电源指示电路；可调基准电压源(U3)的第二端通过第八、第七电容(C8 C7)接于桥整流器(BR)的第二端。
5、按权利要求1所述的锂离子车辆应急启动电源，其特征在于，所述电流、电压控制电路由电源(VCC)经第二发光二极管(LED2)的第二端，通过第十电阻(R10)接充电管理芯片(U4)提供电源，同时电源(VCC)通过并接的第九电阻(R9)接于场效应管(U5)的源极(S)，场效应管(U5)的漏极(D)输出接到电池电极；充电管理芯片(U4)的第一、第二端接于第九电阻(R9)的两端电压采样，充电管理芯片(U4)的第八端接于场效应管(U5)的栅极(G)，场效应管(U5)的漏极(D)接电池(JP2)的第一端，充电管理芯片(U4)的第七端接电池(JP2)的正极，电源(VCC)通过发光二极管(LED2)接于充电管理芯片(U4)的第三端，充电管理芯片(U4)的第六端输出接于电池负极。
6、按权利要求1所述的锂离子车辆应急启动电源，其特征在于，所述电池组包括在一壳体(19)内排列有若干单体电池(7)，使其正、负极彼此通过连接片(10)串联，该电池组的两终端引出负极柱(13)和在正极(14)上串接一个过放电断电保护器(16)引出一个输出正极柱(15)。
7、按权利要求6所述的锂离子车辆应急启动电源，其特征在于所述电池组正极(14)与负极柱(13)之间设一按钮开关(17)和电池容量显示器(18)。
8、按权利要求1所述的锂离子车辆应急启动电源，其特征在于，所述夹持力矩调节装置，具有在其中一夹体(21)上开有一长孔(28)，通过一蝶型螺栓(29)，分别穿过长孔(28)和位于其内侧的螺母托架(31)，与另一夹体对应端的支撑座(22)活动连接。
9、按权利要求6所述的锂离子车辆应急启动电源，其特征在于，所述过放电断电保护器，包括壳体(32)上分别设置正极(14)和输出正极柱(15)触点，位于两触点下端有一接触盘(34)连接一滑动导杆(44)，该滑动导杆(44)安装导套(35)与滑动铁芯(43)内，位于导套(35)和滑动铁芯(43)外侧有一磁力线圈(36)，该滑动导杆(44)的底端安装一个复位弹簧(41)。
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