CN100544159C - 微处理器控制的具有极性保护的助启动装置 - Google Patents

Abstract

提供了一种用于电池升压装置的极性保护电路。根据典型的实施方式，所述极性保护电路包括固态装置。优选地，在所述极性保护电路中不包括机械的或者机电装置，例如螺线管。所述极性保护电路被电连接到要充电的电池以及所述升压电池。除非获得正确的极性，否则所述极性保护电路防止在所述电池之间的电流流动。

Description

微处理器控制的具有极性保护的助启动装置

技术领域

本发明涉及用于对一耗尽电池进行助启动的助启动装置，具体地，涉及对助启动设备和一极性保护电路的微处理控制。

背景技术

众所周知，当一辆汽车的发动机由于电能不足而不能启动时，所述汽车的电池可以由来自另一汽车的电池的电力或者来自一助启动装置中的电池的电力跳接启动，从而启动所述发动机。

为了对即使借助另一电池的电力而电能仍然不足的所述汽车的电池进行助启动，所述两个电池必须通过一对电线连接。例如，所述耗尽电池的正端子应该连接到所述助启动电池的正端子。所述两个电池的负端子应该以对应的方式连接。

但是如果所述电池连接不正确则执行此连接可能是很危险的。电池具有很小的内阻，并且具有充足电能的电池与电能不足的电池之间有一个电压差。因此电流将在一连接完成时立刻在所述两个电池之间流动。当所述两个电池正确连接时，即对应极性的端子被正确如上面所述分别连接时，一个大的电流流过所述电线。当两个电池错误地连接时，流过所述电线的电流比所述电池正确连接时存在于所述电线上的电流大10到20倍。另外，不正确的连接可能使所述电池中的一个或者两个短路。在这样的条件下，一个或者两个所述电池可能会损坏，并且在某些情况下可能会导致爆炸、火灾以及对车辆或人的损害。

因此，需要一种能够确保所述两个电池之间正确地并且以一安全方式连接的装置。所述装置应当使所述两个电池之间的不正确的连接，以及一个或者两个电池的短路导致的任何危险最小。

除了由于能量不足而导致汽车的发动机不能启动之外，由于不足的电能导致汽车的发动机不能启动也可能是由于不好的交流发电机，其未能补充一好电池上的电荷。具有不好的交流发电机，即使更换了电池，所述新电池也不累积电荷，并且其电荷很快再次消耗完。一个不好的交流发电机需要更换以防止导致电池能量低的问题。但是对于一个没有经验的人来说，检测一个不好的交流发电机不是一项容易的任务。

另外，对于没有必要的经验以及专门知识的人来说，其他简单的任务例如检查一轮胎的空气压力、检查氟利昂气的泄露以及将一轮胎加压到适当的压力也经常是困难的。另外，也不能方便地知道所述跳接启动器电池自身的充电状态，以及在跳接启动之前和之后所述耗尽电池的充电状态。

因此，需要一种自身包含跳接启动器的系统，可以用作车辆的跳接启动器，测试器，以及诊断系统，以辅助执行车辆诊断以及较小的车辆修理。也需要一便携的，上面类型的自身包含跳接启动器的系统，所述系统是结实的，具有最少数量的组件，并且对于没有汽车经验的人是友好的，提供自检以及车辆诊断，并且价格相对低廉，大量的消费者都能够负担。

发明内容

提供了一种极性保护电路。根据一个典型的实施方式，所述极性保护电路包括固态装置。优选地所述极性保护电路中不包括机械的或者机电装置例如螺线管。所述极性保护电路被电连接到要充电的电池(耗尽电池)以及所述助启动电池或者其他电源。除非获得正确的极性否则所述极性保护电路防止电流在所述电池之间流动。所述极性保护电路在下面正文的一电池助启动装置中描述，但是其可以与任何充电或者助启动装置结合使用。

典型地，一电池助启动装置(booster)包括一端连接到配置在便携的盒子中一内置电池或者其他电源的一对电缆。所述电缆的另一端连接到一对鳄口夹。所述内置电池提供了用于对一耗尽电池进行助启动的一直流电源。当所述夹子连接到所述耗尽电池时，电流从所述电池助启动装置的内置电池流向所述耗尽电池。如上面所提到的，所述助启动装置中提供了一极性保护电路，并且防止电流在所述两个电池之间的流动除非获得所述两个电池之间的正确的极性连接。

在另一个实施方式中，所述电池助启动装置也可以包括微处理器。所述微处理器可以用作一极性保护电路的部分。其也可以执行附加的检测和控制功能，例如检测不好的交流发电机，检测氟利昂气的泄露，以及检测低轮胎压力并且控制一空气压缩机以补充所述低轮胎压力。与此相对应，所述助启动装置也还可以包括显示器和/或其他的告知装置，例如一视觉的或者听觉的指示器。

在本发明的另一实施方式中提供了一极性保护电路。所述电路包括：用于将一助启动电池连接到一耗尽电池的电缆；连接到所述助启动电池的极性感测电路，用于在完成所述助启动电池与所述耗尽电池之间的正确极性连接时提供使能信号；一连接到所述极性感测电路的固态开关，所述固态开关在接收到所述使能信号时允许所述助启动电池与所述耗尽电池之间的电流流动。

在另一个典型的实施方式中提供了助启动装置。所述装置包括：具有正端子和负端子的助启动电池；连接到所述助启动电池的正端子的第一电缆，并且具有用于连接到耗尽电池的端子的一夹子；连接到所述助启动电池的负端子的第二电缆，并且具有用于连接到耗尽电池的另一端子的一夹子；与所述电缆之一串联的固态开关；连接在所述第一电缆和所述第二电缆之间的极性感测电路，所述极性感测电路在完成所述助启动电池与所述耗尽电池之间的正确极性连接时提供使能信号，以使将所述固态开关置于导通状态。

在另一个实施方式中，一种助启动装置包括：用于提供电源的装置；用于将所述用于提供电源的装置连接到一耗尽电池的装置；用于检测所述用于提供电源的装置与所述耗尽电池之间的连接极性并且当检测到正确的极性时产生一使能信号的装置；以及至少一个场效应晶体管(FET)，其具有控制电极，并且被连接到所述用于检测极性的装置，所述控制电极接收所述使能信号，并且将所述FET接通以允许电流在所述用于提供电源的装置与所述耗尽电池之间流动。

在另一个实施方式中，一种跳接启动器系统包括：具有正端子和负端子的助启动电池；一对电池电缆，其第一端分别连接到所述助启动电池的正和负端子，并且第二端适合于连接到所述耗尽电池的正和负端子；半导体开关分别电连接到所述助启动电池的一个端子以及与之相连的电池电缆；连接到所述电池电缆的极性感测电路，并且仅在所述电池电缆将所述助启动电池的正端子连接到所述耗尽电池的正端子，并且将所述助启动电池的负端子连接到所述耗尽电池的负端子时产生第一信号；以及连接到所述半导体开关以及所述极性感测电路的微处理器，并且响应来自所述极性感测电路的第一信号，以激活所述半导体开关以允许电流在所述助启动电池与所述耗尽电池之间流动。

在另一实施方式中，一计算机可读的信息存储媒介与控制一跳接启动器系统的计算机一起使用，所述跳接启动器系统包括具有正端子和负端子的第一电池；一对电池电缆，其第一端分别连接到所述第一电池的正和负端子，并且第二端适合于连接到一车辆中的耗尽电池的正和负端子，所述计算机可读的信息存储媒介存储计算机可读的程序代码，以使所述计算机执行下列步骤：在所述车辆已经启动之后检查电压的快速上升；如果存在所述的电压的快速上升，则指示所述交流发电机工作正常；如果不存在所述的电压的快速上升，则指示所述交流发电机工作不正常。

在另一实施方式中，一计算机可读的信息存储媒介与控制一跳接启动器系统的计算机一起使用，所述跳接启动器系统包括具有正端子和负端子的第一电池；一对电池电缆，其第一端分别连接到所述第一电池的正和负端子，并且第二端适合于连接到一耗尽电池的正和负端子，所述计算机可读的信息存储媒介存储计算机可读的程序代码，以使所述计算机执行下列步骤：测量所述电池的充电速率；确定所述电池已经接收一电流的时间长度；测量所述电池的电压；以及如果充电速率大于预定的电流，所述电池已经接收一电流超过了一预定的时间长度，以及所述电池的电压大于或者等于一预定的电压时检测到超时故障。

在另一实施方式中，一计算机可读的信息存储媒介与控制一跳接启动器系统的计算机一起使用，所述跳接启动器系统包括具有正端子和负端子的第一电池；一对电池电缆，其第一端分别连接到所述第一电池的正和负端子，并且第二端适合于连接到一耗尽电池的正和负端子，所述计算机可读的信息存储媒介存储计算机可读的程序代码，以使所述计算机执行下列步骤：测量所述电池的充电速率；确定所述电池已经接收一电流的时间长度；测量所述电池的电压；以及如果充电速率大于预定的电流，所述电池已经接收一电流超过了一预定时间长度，以及所述电池的电压小于或等于一预定的电压，则检测到短路单元电池(cell battery)故障。

在另一实施方式中，一计算机可读的信息存储媒介与控制一跳接启动器系统的计算机一起使用，所述跳接启动器系统包括具有正端子和负端子的第一电池；一对电池电缆，其第一端分别连接到所述第一电池的正和负端子，并且第二端包括适合于连接到一耗尽电池的正和负端子的夹子，所述计算机可读的信息存储媒介存储计算机可读的程序代码，以使所述计算机执行下列步骤：测量所述电池的充电速率；确定所述电池已经接收一电流的时间长度；测量所述电池的电压；以及如果充电速率大于预定的电流，所述电池已经接收一电流超过了一预定的时间长度，以及所述电池的电压大于或者等于一预定的电压时检测到超时故障。

在另一实施方式中，一计算机可读的信息存储媒介与控制一跳接启动器系统的计算机一起使用，所述跳接启动器系统包括具有正端子和负端子的第一电池；一对电池电缆，其第一端分别连接到所述第一电池的正和负端子，并且第二端适合于连接到一耗尽电池的正和负端子，所述计算机可读的信息存储媒介存储计算机可读的程序代码，以使所述计算机执行下列步骤：测量所述电池的充电速率；确定所述电池已经接收一电流的时间长度；测量所述电池的电压；以及如果充电电流小于预定的电流，所述电池已经接收一电流超过了一预定的时间长度，以及所述电池电压大于或者等于一预定的电压时检测到开路单元电池故障。

附图说明

图1是一个电路示意图，其示出了根据本发明的一个优选实施方式的一极性保护电路；

图2是一个电路示意图，其示出了根据本发明的另一个优选实施方式的一极性保护电路；

图3是一个电路示意图，其示出了根据本发明的另一个优选实施方式的一极性保护电路；

图4是一个电路示意图，其示出了根据本发明的另一个优选实施方式的一极性保护电路；

图5是一个电路示意图，其示出了根据本发明的另一个实施方式的一微处理器控制的助启动系统；

图6是一个电路示意图，其示出了根据本发明的另一个实施方式的一微处理器控制的助启动系统；

具体实施方式

图1示出了根据本发明的一个示例性实施方式的包括极性保护电路的电池助启动装置。在所述助启动装置中设置有具有正端子4和负端子6的助启动电池2。所述助启动电池2的正端子4被耦合到一对鳄口夹8，10中的一个，以便通过线或者电池线缆连接到要充电的电池1(耗尽电池)。所述助启动电池2的负端子6被耦合到一对鳄口夹8，10中的另一个，以便通过线或者电池线缆连接到要充电的电池11。

开关12被耦合到连接到所述耗尽电池11的所述线或者电池线缆之一。只有在获得所述电池之间的正确的极性连接时，所述开关12才被激活以接通所述助启动电池2与所述耗尽电池11之间的助启动电路。在所示的实施方式中，所述开关12被配置在所述助启动电池2的负端子6与将连接到所述耗尽电池11的负端子的所述鳄口夹10之间。因此所述开关12是一个电流处理装置，并且是所述助启动电路的部分。当然，在所述助启动电路中，所述开关位于其他位置也是可能的。

所述开关12优选的是固态装置，例如晶体管，二极管，场效应晶体管(FET)等。图1将所述开关12表示为互相并联连接的一定数量的FET 12a-12d。所述FET 12a-12d优选地为高功率、很低接通电阻的类型。所提供的FET的数量取决于所述电路中的电流以及所使用的FET的类型。所述FET 12a-12d的控制电极14a-14d通过电阻36连接到所述助启动电池的负端子6。此配置在所述夹子处没有电压时保持所述FET12a-12d处于关断或者非导通状态，防止电流从所述助启动电池2流向所述夹子8，10以及所述耗尽电池11。

所述开关12由极性感测电路16激活，以允许电流从所述助启动电池2流向所述耗尽电池11。当所述夹子8，10被连接到所述耗尽电池11时，所述极性感测电路16被耦合到所述助启动电池2以及所述耗尽电池11。所述极性感测电路16感测所述助启动电池2与所述耗尽电池11之间的连接的极性，并且提供指示该连接的状态的信号。来自所述极性感测电路16的信号被提供给所述开关12。当正确的极性连接被通过信号告知时，所述开关12接通所述助启动电路并且允许电流流向所述耗尽电池11。

在图1所示的实施方式中，所述极性感测电路包括光隔离器16。所述光隔离器16包括光电晶体管22以及发光二极管(LED)26。所述光电晶体管22的集电极以及所述LED 26的阳极被电连接到所述助启动电池2的正端子4。所述光电晶体管22的发射极24通过电阻34连接到构成所述开关12的FET 12a-12d的控制电极14a-14d。所述LED 26的阴极28通过电阻30以及二极管32电连接到所述FET 12a-12d的一个电极。所述FET 12a-12d的另一个电极电连接到所述助启动电池2的负端子6。

在如图1中所示的电池助启动装置的操作过程中，所述FET 12a-12d初始时通过电阻36保持在不导通的状态。仅当所述助启动电池2与所述耗尽电池11之间产生的正确极性连接导致使所述光隔离器16被正确地偏置时，所述光隔离器16才会导通。当所述LED 26被正确偏置时，所述光隔离器16中光电晶体管22导通。流过光电晶体管22的电流使所述FET 12a-12d的控制电极偏置成导通状态，允许电流流过所述FET12a-12d到达所述耗尽电池11。更具体的，如图1中所示当所述耗尽电池11被正确地连接到所述助启动电池2时，所述LED 26和二极管32被正向偏置。电流从而流过这些二极管以及电阻30。电阻30被提供以用于调节流经所述光隔离器16的电流的量。流经LED 26、电阻30以及二极管32的电流激活所述光电晶体管22，使其导通。当所述光电晶体管22导通时，电流流经所述光电晶体管22、电阻34到达所述FET12a-12d的控制电极。所述FET 12a-12d的控制电极响应于此电流而被激活，并且所述FET 12a-12d被导通而进入导通状态。所述助启动电路现在是闭合的，并且电流可以从所述助启动电池2经过所述FET 12a-12d流到所述耗尽电池11。由于所述FET是电流处理装置，因此不需要任何机械的或者机电的装置。

如图2中所示，当所述助启动电池2与所述耗尽电池11之间的极性连接不正确时，所述光隔离器16中的LED 26以及二极管32被反向偏置。二极管32防止来自所述耗尽电池11的相反方向的电流。因此，基本上没有电流流过所述LED 26、二极管32以及电阻30。结果，所述光隔离器16中的光电晶体管22是处于非导通状态。于是，所述开关的所述FET 12a-12d处于非导通状态，并且基本上没有电流从所述助启动电池2流到所述耗尽电池11，防止了潜在的危险情况。

一旦所述助启动电池2与所述耗尽电池11之间产生正确的极性连接，所述耗尽电池11被充电或者所述车辆被跳接启动。所述鳄口夹8，10随后从被充电的电池11断开。当所述夹子被断开时，二极管26不再被正向偏置并且没有电流从其中流过，使所述光隔离器中的光电晶体管22截止，其随后也使FET 12a-12d截止。于是，所述助启动电路实际上被复位，防止在产生正确的极性连接后产生短路或者反向极性连接。在下面结合图4描述的另一个实施方式中，所述电池助启动装置可以提供有用于中断所述助启动电路的装置，以确保所述夹子从所述耗尽电池11安全断开，或者在所述耗尽电池被断开时微处理器或者其他电路能够被编程以进行检测。

现在转到图3，其中描述了本发明的另一个实施方式。图3中所示的实施方式以与上面参照图1描述的实施方式相似的方式来操作。图3与图1的区别在于图3包括频率发生器以及频率检测器。所述频率发生器以及频率检测器用于检测所述夹子8，10从所述耗尽电池11的断开，或者所述助启动电路的其他中断。所述频率发生器37用于向所述助启动电路输入特定频率的信号。所述频率检测器38用于检测由所述频率发生器37输入到所述助启动电路中的频率。所述频率发生器37以及所述频率检测器38优选地配置在耗尽电池11的相对侧。当所述耗尽电池11与正确的极性连接时，存在供所述频率发生器37所输入的频率通过所述电路的路径。所述频率检测器38检测所输入的频率，并且所述电池助启动处理正常地执行。当所述夹子8，10从所述耗尽电池11移开或者所述电路被以其他方式中断时，电流停止，并且所述频率检测器38不再检测由所述频率发生器37所输入的频率。所述频率检测器用于随后将FET12a-12d置于非导通状态，以复位所述助启动电路。这防止在正确的极性连接建立后产生短路或者反向极性连接。

图4示出了本发明的另一个实施方式。图4中所示的实施方式包括多个结合图1-3所描述的相同元件。这些相同的元件在所有的图中被标以相同的参考号。图4中所示的电路以类似于上面参考图1-3描述的方式来工作，并且下面将只给出其差别的详细描述。

图4中所示的本发明的实施方式包括指示器40，用于指示所述助启动电池2与所述耗尽电池11之间的正确极性连接何时建立。所述指示器40可以向用户提供视觉的或者听觉的指示，以指示正确的极性连接已经或者尚未建立。图4中所示的指示器40包括电阻41以及LED 42。当所述鳄口夹8，10连接到所述耗尽电池11时，所述电阻41以及LED 42跨接在所述耗尽电池11的端子上。如果所述鳄口夹8，10以不正确的极性连接到所述耗尽电池11，则LED 42被正向偏置并且被照亮以指示不正确的连接。但是，在所述助启动电路中基本上没有任何其他的情况发生。所述光隔离器16防止了任何其他的电流流动。例如，所述光隔离器16中的LED 26以及二极管32被反向偏置，防止相反方向的电流。因此没有电流流过这些二极管以及电阻30。结果，所述光隔离器16中光电晶体管22保持截止。那么所述FET 12a-12d保持处于非导通状态，并且没有电流从所述助启动电池2流向所述耗尽电池11。

如果所述鳄口夹8，10以正确的极性连接到所述耗尽电池11，则LED 42被反向偏置并且不被照亮。所述光隔离器16被导通，并且所述助启动电路如上面结合图1所描述的那样接通。

在所述跳接启动处理期间的有些情况下，所述助启动电池2的电压可能降到低电平，例如2V或者更低。在这种情况下，所述助启动电池2的电压可能不足以将所述FET 12a-12d保持在导通状态。因此提供了一种用于将所述FET 12a-12d保持在导通状态的装置。在图4中所示的实施方式中，此装置包括互相串联、并且跨接在所述助启动电池2的端子4，6上的二极管44以及电容器46。二极管44的正极耦合到所述助启动电池2的正端子4上。所述光隔离器16中光电晶体管22的集电极耦合在所述二极管44与所述电容器46之间。所述二极管44与所述电容器46的组合提供了即使在所述助启动电池的电压衰减到低电平时也能够将所述FET 12a-12d保持在导通状态所需要的高电平的门电压。

图4中的实施方式也包括用于在正确的极性连接建立后，中断流向所述耗尽电池11的电流的装置。此用于中断的装置允许所述鳄口夹8，10从所述耗尽电池11安全地移除。在所示实施方式中的所述用于中断的装置包括电容器48，电阻50，开关52以及晶体管53的组合。这些元件用于将所述FET 12a-12d置于非导通状态，以允许所述鳄口夹8，10的安全移除。例如开关52被耦合到附着于夹子8，10之一的所述线缆之一。电阻50以及电容器48被耦合到所述线缆的另一个，并且与开关52串联连接。开关52可以是瞬间开关，当其被按下时通过电阻50对电容器48充电。电容器48的充电使晶体管53进入导通状态。因此，来自所述光隔离器16中的光电晶体管22的电流在所述FET 12a-12d的控制电极上短路，使所述FET 12a-12d进入非导通状态。因此所述两个电池2，11之间的连接是开路的，并且所述鳄口夹8，10可以安全地从所述耗尽电池11安全地移除。

另外，也可以提供用于指示可以安全地从所述耗尽电池11移除所述鳄口夹的指示器。在图4中，所述指示器包括串联耦合在所述线缆之间的LED 54、电阻56以及晶体管58。所述晶体管58的控制电极耦合到开关52。当所述开关52被按下时，晶体管58被流过开关52的电流所导通。电流从而流过所述晶体管58以及电阻56，点亮LED 54。被点亮的LED 54指示可以安全地从所述耗尽电池11移除所述鳄口夹8，10。

现在参见图5，描述了根据本发明一实施方式的微处理器控制的跳接启动器系统的示例。所述微处理器60可以被编程以基本上执行操作所述跳接启动器所需的所有的控制功能。可以将显示器64以及输入装置66耦合到所述微处理器60，以使操作员能够分别地从所述微处理器60接收信息和输入信息。

通过反馈电路或者其他装置，所述微处理器60可以监视从所述助启动电池2提供到所述耗尽电池11的电压和/或电流，所述耗尽电池11的电压和/或电流，并且能够检测短路或者其他的故障，如下面更详细所述。电阻分压器可以用于向所述微处理器的A/D输入提供电压和电流测量值。所述故障的视觉或者听觉的指示例如在显示器64上给出。描述所述故障的滚动信息、代表的代码或者其他消息可以被显示。

在此实施方式中，微处理器60被用于控制所述开关12。当产生所述助启动电池2与所述耗尽电池11之间的正确极性连接时，光隔离器16通过电阻62耦合到夹子8，10，以使LED 26被正向偏置。当正向偏置时，LED 26使光电晶体管22导通。所述光电晶体管22的集电极23通过所述微处理器60中的内部电路耦合到电源电压。当所述光电晶体管22导通时，第一电压的第一信号出现在所述集电极23，并且被所述微处理器60所感测。当所述光电晶体管22截止时，第二电压的第二信号出现在所述集电极23，并且被所述微处理器60所感测。所述微处理器60接收到所述第一信号时提供输出信号以激活所述开关12使其进入导通状态，并且在接收到所述第二信号时提供输出信号以使所述开关12无效而进入非导通状态。另外，当检测到一个故障时所述微处理器可以使开关12无效以结束所述跳接启动处理。

从所述微处理器60至控制开关12的输出信号被提供给晶体管12a-12d的控制电极14a-14d，如图5中所示。所述晶体管的控制电极14a-14d通过一个电平变换器68电连接到所述微处理器60。微处理器通常在低电压例如5V下运行。低电压电源从电池2通过电压调节器70提供给所述所述微处理器60。来自所述微处理器60的低电压输出信号应该在提供到所述晶体管12a-12d之前被变换为高电压。所述电平变换器68将所述微处理器60的输出电压变换为操作晶体管12a-12d所需要的高电平。因此，来自所述微处理器60的输出信号被所述电平变换器68用以产生用于所述FET的控制电极的控制信号。

如果夹子8，10到所述耗尽电池11的所述极性连接是不正确的，则所述开关12保持关断。所述显示器64可以由所述微处理器60控制来显示指示反向极性的消息。所述微处理器60还可以响应于所述不正确的极性连接而激活警报器例如蜂鸣器72。

所述微处理器60可以被编程成检测夹子8，10是否连接到电池或者已经断开。为了执行所述检测，所述微处理器60使所述开关12无线而进入非导通状态。通过所述反馈电路或者其他装置，所述微处理器检测夹子8，10是否连接到电池。如果没有电池，则所述开关12被置于非导通状态，即所有所述的FET 12a-12d被置于非导通状态。如果有电池，则所述跳接启动过程继续进行。所述检查优选地为大约每秒执行一次，并且需要少于几千分之一秒来完成。这样，所述检查对于所述跳接启动器的操作是透明的。比较器或者可操作的放大器也可以用于执行此检查。

所述微处理器60也可以用于执行对车辆的交流发电机的测试。当车辆的所述交流发电机正常工作时，所述耗尽电池11的电压电平在所述电池跳接启动之后立刻迅速地上升。所述电压的快速上升可以由所述微处理器60根据所述微处理器从光隔离器电路16接收的信号而检测到。如果检测到电压的快速上升，则所述交流发电机工作正常的消息将出现在显示器64上。如果没有检测到电压的快速上升，则所述交流发电机可能工作不正常的消息将出现在显示器64上。所述电压的快速上升可以根据所述耗尽电池11的情况不同而不同。所述微处理器优选地被编程成解决此变化。

根据本发明的另一实施方式，所述助启动系统也可以包括氟利昂气泄漏传感器。所述传感器74可以包括用于感测由于在氟利昂泄漏点产生的极冷而引起的温度变化的热敏电阻。所述传感器74也可以可替选地包括变换器，例如压力变换器，用来感测所述氟利昂泄漏点，因为氟利昂在所述系统中处于高压下，并且所述泄露点呈现出高压区域。所述传感器被耦合到所述微处理器60。所述传感器在检测到一些物理变化，例如伴随着氟利昂气泄漏的温度或者压力的改变时产生电信号。在从所述传感器74接收到这种信号后，所述微处理器60可以使指示泄露的消息出现在所述显示器64上。

根据本发明的另一实施方式，所述助启动系统包括用于检测所述车辆的轮胎膨胀的装置。空气压力传感器76可以被提供用来测量所述轮胎的空气压力。所述空气压力传感器76被耦合到所述微处理器60的输入。所述微处理器60从所述空气压力传感器76接收空气压力测量值，并且通过显示器64向操作员显示空气压力。另外，一个内置的压缩机78可以通过开关80连接到所述微处理器60。根据本发明的此实施方式，通过所述输入装置66选择期望的压力。所述压缩机78随后由微处理器60控制来将所述轮胎充气到所选择的空气压力。当达到所期望的压力时所述压缩机78由微处理器60自动停掉。

还是根据本发明的另一实施方式，所述微处理器60可以被编程成检测所述助启动电池2与所述耗尽电池11的电荷水平。所检测的电荷水平可以随后通过显示器64传递给操作员。电压调节器70被耦合到所述助启动电池2与所述耗尽电池11用于检测它们的电荷水平。

为了测量所述助启动电池2的电荷水平，夹子8，10应该与所述耗尽电池11断开。所述电压调节器随后产生与所述助启动电池2的电压成比例、并且在所述微处理器60的操作范围内的电压。所述微处理器60被编程成检测什么时候所述助启动电池2的电压下降到预定的电平之下，所述预定电平例如大约是其额定值的80％。所述蜂鸣器72或者其他的装置可以随后被激活，以向所述操作员指示所述助启动电池2的电荷低，并且其应该重新充电。所述助启动系统可以通过标准的墙壁充电器82插入标准的110/220V电源插座，以对所述助启动电池2重新充电。

为了测量所述耗尽电池11的电压，所述助启动电池2与所述耗尽电池11之间的开关12应该处于不导通的状态。微处理器60可以由来自输入装置66的操作员输入进行控制，来将开关12置于非导通状态。夹子8，10随后被连接到所述耗尽电池11。所述电压调节器产生一个与所述耗尽电池11的电压成比例的电压。所述微处理器60从所述电压调节器70接收此信号，确定并且在显示器64上显示所述耗尽电池11的电压。

所述微处理器60也可以被编程成检测坏电池，或者其电压太低以至于不能被跳接启动的电池。正常地，即使是一个电力用完的电池也有一些电压，通常大约是3-5V。但是，偶尔的情况下，电池会没有任何电压，原因在于其被深度地消耗以至于所述电池电力完全用尽。这种类型的电池不能被立刻跳接启动，并且有时甚至不能充电。当所述夹子8，10被连接到这种类型的电池时，感觉就象所述跳接启动器没有连接到任何东西一样。由于这样一个电池的电压极低，所述微处理器60在所述夹子8，10处检测不到任何电压。如果试图以此种类型的电池来跳接启动车辆，则会显示故障。

如果没有电池连接到夹子8，10，或者与所述耗尽电池11的连接不好并且所述跳接启动器被激活，也将检测到这种类型的故障。当所述故障发生时，所述微处理器60可以被编程成结束所述跳接启动过程，并且向用户显示建议，建议其即在尝试跳接启动之前修理所述电池，或者检查所述夹子8，10是否正确地连接到所述耗尽电池11。

在本发明的另一实施方式中，所述微处理器60被编程成确定可以从所述耗尽电池11获得的冷启动安培数(CCA)。CCA是当在冷天气启动车辆时，由电池施加的功率的量。国际电池委员会(BCI)的定义是新的完全充电的电池在华氏(Farenheit)0度下在30秒中可以释放的以安培表示的放电负载，并且保持每个单元1.2V或者更高的电压。

在所描述的实施方式中，CCA是通过将电阻与所述耗尽电池11并联连接而确定的。所述电阻应该只被连接比较短的时间，以使所述电池不被消耗完。所述电池的电压是在加载了所述电阻时确定的。在所述负载下的所述电池的电压越低，则所述电池的CCA越低。所述微处理器被编程成将所述测量电压与CCA值关联。所述CCA值可以随后显示给用户。

如果电池具有短路的单元，当试图向所述电池提供电压并且跳接启动所述车辆时所述电池电压不太可能会增加。但是在能够确定所述电池是否具有短路的单元之前，必须向所述电池提供一定时间的充电。所述微处理器60可以被编程成监视所述电压、电流以及充电时间，以检测短路的单元。如果所述电池的充电速率大于预定的电流，所述电池已经充电超过了预定量的时间，以及所述电池的电压小于或者等于预定的电压，则检测到短路的单元。例如，如果所述电池的充电速率大于2安培，所述电池已经充电超过了1个小时，以及所述电池的电压小于或者等于大约11V，则所述跳接启动过程被结束，并且向用户指示短路单元故障。

检测开路单元电池的过程类似于检测短路单元电池的过程。开路单元电池由于所述开路单元与其连接器之间的泄露而具有一定的电压。但是，所述开路单元电池没有能力接受或者释放电流。当所述跳接启动器被连接到开路单元电池时，所述微处理器检测夹子8，10处的电压，但是当所述跳接启动过程开始时，没有检测到明显的电流。如果预定的时间例如5分钟之后没有检测到电流，则所述跳接启动过程被结束，并且显示适当的故障。

很多车辆具有用于提供基本发动机诊断数据的接口端口。所述跳接启动器系统可以还包括用于从这种车辆的接口端口下载基本发动机诊断数据的接口。所述跳接启动器系统可以另外具有用于打印信息的打印机端口，以用于记录的保持或者分析。所述微处理器60内部的存储器可以用于存储数据，所述数据用于后面的检查和分析。

另外，所述微处理器60可以对所述助启动器运行自检测，以确定所述助启动系统的所有组件是否运行正常。每个组件被迅速地接通和断开以确定是否存在任何的故障。所述自检测的结果可以显示在所述显示器64上。蜂鸣器72或另一个警报可以被激活以指示任何故障。

另外，所述微处理器60可以被编程，以在有信息显示在所述显示器64上时，以及在有错误/故障情况例如检测到更换电池2的低电荷水平低或者检测到不好的交流发电机时，使所述蜂鸣器72或其他警报发声。

在另一个实施方式中，所述微处理器60控制脱硫过程。所述铅酸车辆电池的电极金属板超时间地收集硫，最终导致所述电池无用。但是，通过除去从所述金属板沉积的硫，这种电池可以被复原，也就是说被恢复。众所周知，电池恢复可以通过将来自所述助启动电池2的周期性短电流脉冲(在微秒的数量级上)施加到所述耗尽电池11来实现。根据本发明的此实施方式，所述微处理器60被编程成通过其对所述开关12的控制来开始所述的脱硫过程，并且在所述显示器64上显示一“脱硫正在进行”的消息。在图6中示出了可以用于执行脱硫过程的电路的示例性实施方式。

图6包括上面关于前面的图所讨论的多个相同组件。除了那些组件之外，晶体管84通过电阻86耦合到所述微处理器60。所述微处理器60输出信号给晶体管84的控制电极，使晶体管84导通和截止。当晶体管84导通时，电流流过电阻88和90，导通晶体管92。接下来，电流流过晶体管92，以及电阻94和96，导通晶体管98。晶体管98充当用于激活脉冲发生电路110的开关，所述脉冲发生电路110产生用于修复所述电池11的脉冲电流。当晶体管98处于导通状态时，电流流过构成所述脉冲发生电路110的电阻100、电容器102、感应器104、以及二极管106，以便产生电流脉冲。

所述显示器64可以是，例如滚动或闪光显示器，显示可以被所述微处理器60得到的信息，其可以包括但不限制于自测试的结果、所述跳接启动器电池2以及所述耗尽电池11的状态或条件(例如电荷的百分数)、在所述跳接启动器系统的连接极性不正确时的消息“警告：反向极性”、当一切正确连接时的消息“准备起动”、当脱硫过程正在进行时的消息“脱硫正在进行”、以及各种其他诊断，包括：例如，检测到坏的交流发电机、来自具有空气压缩机和/或压力感测器那些跳接启动器系统的期望和实际的压力读数、以及来自具有氟利昂气的泄露感测器的那些跳接启动器系统的氟利昂气的泄露读数。

总之，所述微处理器可以被编程成控制所述极性保护操作、所述车辆电池以及其他系统的诊断的执行、所述显示器的扫描、由操作员输入通过所述输入装置启动的所述微处理器的各种功能、脱硫过程的进行、所述蜂鸣器或其他警报的激活、氟利昂泄露的检测、可以与所述车辆的接口端口对接的基本的发动机诊断、所述跳接启动器电池的重新充电、以及基于存储值或者用户输入的对轮胎的充气。上面的功能列表目的是示范性的，并且没有穷尽这里公开的所述跳接启动器系统的正文中所述微处理器可以控制的功能类型。

在此说明书中说明和讨论的所述实施方式，目的仅是将发明人所知道的制作和使用本发明的最佳方式讲解给本专业技术人员。此说明书中没有任何内容应被看作限制本发明的范围。上面描述的本发明的实施方式可以被更改或者变化，元件可以被增加或者省略，不脱离本发明的范围，如本专业技术人员通过上面讲解的启示而理解的。因此需要理解的是，在所述权利要求以及其等价的范围内，本发明可以以不同于专门描述的方式来实践。

Claims (42)

1.一种极性保护电路，包括：

线缆，用于将第一电池连接到耗尽电池；

极性感测电路，其耦合到所述第一电池，用于在所述第一电池与所述耗尽电池之间极性连接正确时提供使能信号；

固态开关，其耦合到所述极性感测电路，所述固态开关在其接收到所述使能信号时在所述第一电池与所述耗尽电池之间传递充电电流；

频率发生器，其耦合到所述线缆中的一个，并且将预定频率的信号注入到该线缆中；以及

频率检测器，其耦合到所述线缆中的另一个，在所述频率检测器停止检测由所述频率发生器注入的所述预定频率的信号时，所述频率检测器阻止所述固态开关允许电流在所述第一电池与所述耗尽电池之间流动。

2.如权利要求1所述的极性保护电路，进一步包括：

中断装置，当被激活时，其阻止所述固态开关允许电流在所述第一电池与所述耗尽电池之间流动。

3.如权利要求1所述的极性保护电路，其中所述极性感测电路包括光隔离器。

4.如权利要求1所述的极性保护电路，其中所述极性感测电路包括耦合到所述线缆中的一个的LED，在所述第一电池与所述耗尽电池之间极性连接正确时，所述LED被正向偏置；以及

耦合到所述LED的光敏晶体管，流过所述正向偏置的LED的电流接通所述光敏晶体管以提供所述使能信号。

5.如权利要求1所述的极性保护电路，其中所述固态开关包括至少一个晶体管。

6.如权利要求5所述的极性保护电路，其中来自所述第一电池的电流通过所述至少一个晶体管流到所述耗尽电池。

7.如权利要求1所述的极性保护电路，其中所述固态开关包括至少一个具有控制电极的FET，所述控制电极接收所述使能信号以将所述FET置于导通状态。

8.如权利要求7所述的极性保护电路，其中所述FET是所述第一电池与所述耗尽电池之间的电流路径的一部分。

9.如权利要求1所述的极性保护电路，其中所述耗尽电池具有端子且在车辆内，所述车辆包含电耦合到所述耗尽电池的交流发电机，且进一步包括处理器，用于检测电压的快速上升，以在车辆启动后依赖于所述耗尽电池的电压来测试交流发电机工作。

10.如权利要求9所述的极性保护电路，进一步包括耦合到所述处理器以指示交流发电机功能的显示器。

11.如权利要求10所述的极性保护电路，其中在车辆启动后，如果在所述耗尽电池处没有检测到电压的快速上升，则所述处理器确定所述交流发电机的故障，且所述故障被显示在所述显示器上。

12.如权利要求10所述的极性保护电路，其中在车辆启动后，如果在所述耗尽电池处检测到电压的快速上升，则所述处理器确定所述交流发电机工作正常，且所述交流发电机的正常工作被显示在所述显示器上。

13.一种助启动装置，包括：

第一电池，具有正端子和负端子；

第一线缆，其耦合到所述第一电池的所述正端子，并被提供有用于连接到耗尽电池的端子的装置；

第二线缆，其耦合到所述第一电池的所述负端子，并被提供有用于连接到所述耗尽电池的另一端子的装置；

固态开关，其与所述线缆中的一个以及所述第一电池串联地耦合；

极性感测电路，其在所述第一线缆与所述第二线缆之间耦合，在所述第一电池与所述耗尽电池之间极性连接正确时，所述极性感测电路提供使能信号以将所述固态开关置于导通状态；

频率发生器，其耦合到所述第一和第二线缆中的一个，并且将一频率注入到该线缆中；以及

频率检测器，其耦合到所述第一和第二线缆中的另一个，当所述频率检测器停止检测来自所述频率发生器的所述频率时，所述频率检测器断开所述固态开关。

14.如权利要求13所述的助启动装置，其中只有单个线缆连接到所述耗尽电池的每个端子。

15.如权利要求13所述的助启动装置，其中所述固态开关包括多个晶体管，所述晶体管互相并联连接在用于连接的装置中的一个和所述第一电池的所述端子中的一个之间。

16.如权利要求15所述的助启动装置，其中所述晶体管是所述第一电池与所述耗尽电池之间的电流路径的一部分。

17.如权利要求13所述的助启动装置，进一步包括耦合到所述固态开关以及所述极性感测电路的微处理器，且该助启动装置响应于来自所述极性感测电路的所述使能信号以控制所述固态开关以使电流能够在所述第一电池与所述耗尽电池之间流动。

18.如权利要求17所述的助启动装置，其中所述耗尽电池被计划用于车辆中。

19.如权利要求17所述的助启动装置，进一步包括耦合到所述微处理器的显示器，用于显示所述微处理器的选取的输出，以及输入装置，用于接受操作员向所述微处理器的输入，以便控制所述助启动装置。

20.如权利要求17所述的助启动装置，进一步包括至少一个传感器，其连接到所述微处理器的输入，用于产生表示测量值的信号。

21.如权利要求17所述的助启动装置，进一步包括连接到所述微处理器的输出的声音报警，其中所述微处理器连接到所述第一电池，用于自动地测量所述第一电池的电压，并且在所述第一电池的电压低于预定电平时产生信号以激活所述报警。

22.如权利要求19所述的助启动装置，进一步包括空气压缩机，其由所述微处理器的输出来控制。

23.如权利要求22所述的助启动装置，其中所述微处理器被编程以接受由操作员通过所述输入装置输入的所需轮胎充气压力值，并且在所述显示器上显示所需压力，所述微处理器通过将所述轮胎的测量压力与所需压力进行比较直到获得所需压力来自动地控制所述空气压缩机以将一轮胎充气到所需压力。

24.如权利要求17所述的助启动装置，其中所述极性感测电路包括光隔离器。

25.如权利要求24所述的助启动装置，其中所述光隔离器包括单向传导电流的发光元件，其仅在所述电池线缆将所述第一电池的正端子连接到所述耗尽电池的正端子并且将所述第一电池的负端子连接到所述耗尽电池的负端子时传导电流。

26.如权利要求17所述的助启动装置，进一步包括：

中断装置，其断开所述固态开关，从而禁止电流在所述第一电池与所述耗尽电池之间流动。

27.如权利要求17所述的助启动装置，进一步包括：

高电压提供电路，用于即使所述第一电池的电压衰减到低电平时仍使所述固态开关保持在导通状态。

28.如权利要求26所述的助启动装置，进一步包括：

指示器，用于指示所述线缆可以安全地从所述耗尽电池去除。

29.如权利要求17所述的助启动装置，进一步包括：

指示器，用于指示所述第一电池与所述耗尽电池之间极性连接正确。

30.如权利要求17所述的助启动装置，进一步包括：

测量装置，用于测量所述第一电池与所述耗尽电池中的至少一个的电压。

31.如权利要求30所述的助启动装置，其中所述电压在所述耗尽电池被充电之前及所述耗尽电池被充电之后的至少一种情况下被测量。

32.如权利要求17所述的助启动装置，进一步包括：

脱硫电路，其由所述微处理器控制，用于使电池脱硫。

33.如权利要求17所述的助启动装置，进一步包括用于在所述耗尽电池被跳接启动后检测电压上升的装置。

34.如权利要求17所述的助启动装置，其中所述微处理器被编程以在所述耗尽电池被跳接启动后检测电压上升。

35.一种便携式助启动装置，包括：

用于提供功率的装置；

用于将所述用于提供功率的装置连接到耗尽电池的装置；

用于检测在所述用于提供功率的装置和所述耗尽电池之间的连接的极性，并用于在检测到正确极性时产生使能信号的装置；

至少一个FET，其具有控制电极并被耦合到所述用于检测极性的装置，所述控制电极接收所述使能信号，并将所述FET置于导通状态以使充电电流在所述用于提供功率的装置和所述耗尽电池之间流过所述FET；以及

用于向所述用于连接的装置注入预定频率的信号的装置；以及

用于检测频率的装置，其在所述耗尽电池的与所述用于注入的装置相对的侧耦合到所述用于连接的装置，所述用于检测的装置在所述用于检测的装置停止检测来自所述用于注入的装置的所述频率时，将所述FET置于非导通状态。

36.如权利要求35所述的助启动装置，进一步包括用于向用户指示正确极性连接的装置。

37.如权利要求36所述的助启动装置，其中所述用于指示的装置包括LED。

38.如权利要求35所述的助启动装置，进一步包括用于在建立正确的极性连接之后中断电流流动的装置。

39.如权利要求38所述的助启动装置，其中所述用于中断的装置包括微处理器，其被编程以在如果不存在耗尽电池时将所述FET置于非导通状态。

40.如权利要求38所述的助启动装置，进一步包括在电流流动已经被中断时用于指示的指示器。

41.如权利要求35所述的助启动装置，其中所述用于检测极性的装置包括光隔离器。

42.一种便携式助启动装置，包括：

用于提供功率的装置；

用于将所述用于提供功率的装置连接到耗尽电池的装置；

用于检测在所述用于提供功率的装置和所述耗尽电池之间的连接的极性，并用于在检测到正确极性时产生使能信号的装置；

至少一个FET，其具有控制电极并被耦合到所述用于检测极性的装置，所述控制电极接收所述使能信号，并将所述FET置于导通状态以使充电电流在所述用于提供功率的装置和所述耗尽电池之间流过所述FET；

用于向所述用于连接的装置注入预定频率的信号的装置；以及

用于检测频率的装置，其在所述耗尽电池的与所述用于注入的装置相对的侧耦合到所述用于连接的装置，所述用于检测的装置在所述用于检测的装置停止检测来自所述用于注入的装置的所述频率时，将所述FET置于非导通状态；

包括用于在建立正确极性连接之后中断电流流动的装置；

其中所述用于中断的装置包括微处理器，其被编程以在不存在耗尽电池时将所述FET置于非导通状态；并且还包括连接到所述微处理器的输入的至少一个传感器，用于产生表示在所述用于连接的装置处存在耗尽电池的测量信号；

其中所述微处理器被编程以将所述至少一个FET置于非导通状态，然后每秒检查一次所述测量信号，并且在存在耗尽电池时将所述至少一个FET置于导通状态。

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