CN108023384A - 汽车应急启动电源 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种汽车应急启动电源，通过MCU控制第一充电控制电路对主电池进行充电，控制第二充电控制电路对从电池进行充电，控制第一放电控制电路对主电池放电，控制第二放电控制电路对从电池放电，并在第一充电控制电路、第二充电控制电路和第二放电控制电路中分别设置有变压器，将主电池与从电池在电气上相互隔离，用户可对主电池和从电池任意进行串联或并联工作，大大方便了用户使用习惯。同时因为变压器耐压超高，就算出现故障，也不会像继电器一样造成安全事故，大大提高了产品的可靠性。

Description

汽车应急启动电源

技术领域

本发明涉及电路设计技术，尤其涉及一种汽车应急启动电源。

背景技术

汽车应急启动电源产生以来，随着应用的不断推广和技术的不断成熟，许多用户希望同一款启动电源既能够应用于启动小汽车，同时也能够应用于启动大卡车。目前市场上该类产品的通用做法是在控制板上用继电器将主从电池隔开，控制板工作时，主从电池并联，控制板不工作时，主从电池在电气上通过继电器隔离。当启动汽车时(无论是小汽车还是大卡车)，控制板立即停止工作，将主从电池的连接继电器断开，以保证主从电池没有任何的气连接，这样主从电池在外部可以随意连接，串联或者并联都可以。这种模式简单粗暴，基本能够满足正常的需求，但是也有很多用户使用上的不足和使用过程中的安全隐患。比如夜晚使用该类应急启动电源启动汽车时，产品本身自带的高亮度手电筒是不能工作的，给用户使用带来不便。同时控制板内部的主从电池隔离继电器如果出现故障，用户在使用该类产品时就很容易引起事故。即便是采取了很多安全保护措施，也不能完全杜绝事故的发生。

发明内容

本发明提供了一种汽车应急启动电源，以解决现有汽车应急启动电源采用隔离继电器隔离主、从电池，隔离继电器容易出现故障，导致安全事故的问题。本发明是通过如下技术方案实现的：

一种汽车应急启动电源，包括主电池、从电池、主电池保护板、从电池保护板、第一充电控制电路、第二充电控制电路、第一放电控制电路、第二放电控制电路、MCU和电压转换电路；

所述主电池通过所述主电池保护板与所述第一放电控制电路连接，所述第一放电控制电路与所述电压转换电路连接，所述第一放电控制电路能够将所述主电池通过所述主电池保护板输出的第一电压输出给所述电压转换电路进行变压；

所述从电池通过所述从电池保护板与所述第二放电控制电路连接，所述第二放电控制电路与所述电压转换电路连接，所述第二放电控制电路能够将所述从电池通过所述从电池保护板输出的第二电压输出给所述电压转换电路进行变压；

所述电压转换电路用于将变压后的电压输出给与所述电压转换电路连接的负载；

所述第一充电控制电路通过所述主电池保护板与所述主电池连接，用于通过所述主电池保护板对所述主电池进行充电；

所述第二充电控制电路通过所述从电池保护板与所述从电池连接，用于通过所述从电池保护板对所述从电池进行充电；

所述MCU与所述第一放电控制电路、所述第二放电控制电路、所述第一充电控制电路、所述第二充电控制电路和所述电压转换电路连接，用于控制所述第一充电控制电路对所述主电池进行充电或不充电，以及控制所述第二充电控制电路对所述从电池进行充电或不充电，以及控制所述第一放电控制电路将所述第一电压输出给所述电压转换电路或不输出给所述电压转换电路，以及控制所述第二放电控制电路将所述第二电压输出给所述电压转换电路或不输出给所述电压转换电路；

所述第一充电控制电路中设有原边用于连接充电器，副边用于连接所述主电池，且原、副边共地的第一变压器；

所述第二充电控制电路中设有原边用于连接所述充电器，副边用于连接所述从电池，且原、副边不共地的第二变压器；

所述第二放电控制电路中设有原、副边不共地，且原边连接所述从电池的正、负端，副边与所述主电池共地的第三变压器。

进一步地，所述MCU具有用于检测所述主电池的电压的第一检测引脚，和用于检测所述从电池的电压的第二检测引脚。

进一步地，所述MCU具有第一放电控制引脚和第二放电控制引脚，能够通过所述第一放电控制引脚控制所述第一放电控制电路将所述第一电压输出给所述电压转换电路或不输出给所述电压转换电路，通过所述第二放电控制引脚控制所述第二放电控制电路将所述第二电压输出给所述电压转换电路或不输出给所述电压转换电路。

进一步地，所述MCU具有用于检测所述主电池的充电电流的第三检测引脚，和用于检测所述从电池的充电电流的第四检测引脚。

进一步地，所述MCU具有用于向所述第一充电控制电路发送用于控制所述主电池的充电电流的第一PWM信号的第一PWM信号引脚，和用于向所述第二充电控制电路发送用于控制所述从电池的充电电流的第二PWM信号的第二PWM信号引脚。

与现有技术相比，本发明提供的汽车应急启动电源，通过MCU控制第一充电控制电路对主电池进行充电，控制第二充电控制电路对从电池进行充电，控制第一放电控制电路对主电池放电，控制第二放电控制电路对从电池放电，并在第一充电控制电路、第二充电控制电路和第二放电控制电路中分别设置有变压器，将主电池与从电池在电气上相互隔离，用户可对主电池和从电池任意进行串联或并联工作，大大方便了用户使用习惯。同时因为变压器耐压超高，就算出现故障，也不会像继电器一样造成安全事故，大大提高了产品的可靠性。

附图说明

图1是本发明提供的汽车应急启动电源的电路结构示意图；

图2是主电池保护板和从电池保护板的电路结构示意图；

图3是第一放电控制电路的电路结构示意图；

图4是第二放电控制电路的电路结构示意图；

图5是电压转换电路的电路结构示意图；

图6是第一充电控制电路的电路结构示意图；

图7是第二充电控制电路的电路结构示意图

图8是MCU的引脚示意图。

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明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步详细说明。

结合图1至图8，本发明实施例提供的汽车应急启动电源，包括主电池1、从电池3、第一电池保护板4、第二电池保护板7、第一充电控制电路5、第二充电控制电路6、第一放电控制电路8、第二放电控制电路10、MCU9和电压转换电路11。MCU是微控制单元的英文简称。

主电池1通过第一电池保护板4与第一放电控制电路8连接，第一放电控制电路8与电压转换电路11连接，第一放电控制电路8能够将主电池1通过第一电池保护板4输出的第一电压输出给电压转换电路11进行变压。

从电池3通过第二电池保护板7与第二放电控制电路10连接，第二放电控制电路10与电压转换电路11连接，第二放电控制电路10能够将从电池3通过第二电池保护板7输出的第二电压输出给电压转换电路11进行变压。

电压转换电路11用于将变压后的电压输出给与电压转换电路11连接的负载12。

第一充电控制电路5通过第一电池保护板4与主电池1连接，用于通过第一电池保护板4对主电池1进行充电。

第二充电控制电路6通过第二电池保护板7与从电池3连接，用于通过第二电池保护板7对从电池3进行充电。

MCU9与第一放电控制电路8、第二放电控制电路10、第一充电控制电路5、第二充电控制电路6和电压转换电路11连接，用于控制第一充电控制电路5 对主电池1进行充电或不充电，以及控制第二充电控制电路6对从电池3进行充电或不充电，以及控制第一放电控制电路8将第一电压输出给电压转换电路 11或不输出给电压转换电路11，以及控制第二放电控制电路10将第二电压输出给电压转换电路11或不输出给电压转换电路11。

第一充电控制电路5中设有原边用于连接充电器2，副边用于连接主电池1，且原、副边共地的第一变压器。第二充电控制电路6中设有原边用于连接充电器2，副边用于连接从电池3，且原、副边不共地的第二变压器。也就是说，通过第一变压器，使得主电池1与充电器2共地，而通过第二变压器，使得从电池3与变压器不共地，从而使得主电池1与从电池3在电气上相互隔离，这样就不影响用户对主电池1和从电池3的串并联操作，安全性大大提高。

第二放电控制电路10中设有原、副边不共地，且原边连接从电池3的正、负端，副边与主电池1共地的第三变压器，通过第三变压器，将主电池1与从电池3相互隔离，以保证主电池1与从电池3不共地，不影响用户对主电池1 和从电池3的串并联操作，安全性大大提高。

上述电路结构由于采用了从电池3充放电隔离技术，虽然从电池3充放电效率有所降低，但是在用户对主从电池3进行串联或者并联工作的时候并不影响启动电源的正常工作，大大方便了用户的使用习惯。同时因为变压器耐压高，就算出现故障，也不会像继电器一样造成安全事故，大大提高了产品的可靠性。

本实施例中，MCU9与主电池1共地，用户可以通过按键或者插入充电器2 的方法使启动电源进入工作状态，启动电源工作后，MCU9首先判断需要进入的工作模式，如果有充电器2插入，优先给主电池1和从电池3充电，如果没有充电器2插入，则进入放电模式。

MCU9各个引脚功能描述如下：

CC：允许充电器2充电控制信号；

LIGHT:手电筒控制信号，用于照明；

SW3:产品外壳按键，用于开机或者其他操作；

CHA1:允许主电池1放电控制信号；

CHA:电压放电转换电路工作控制信号；

CHA2:允许从电池3放电控制信号；

LED1,LED2,LED3的组合用于提示电量，以主从电池3中电压低的为准；

SW:应急电源外壳按键，用于开机或者其他操作；

BTI2:从电池3充电电流检测，用来检测从电池3充电电流是否在允许范围；

BTI1:主电池1充电电流检测，用来检测主电池1充电电流是否在允许范围；

BTV2:从电池3电压检测，用来检测从电池3电压是否在允许工作范围；

BTV1:主电池1电压检测，用来检测主电池1电压是否在允许工作范围；

PWM2:从电池3充电电流控制；

PWM1:主电池1充电电流控制；

USB1:负载12电流检测，用于判断负载12是否正常工作或者有没有负载 12接上；

CHAUP:充电器2电压检测，用于检测充电器2是否在允许充电范围或者充电器2能够提供多大充电电流；

RED,WHITE:高亮报警指示灯控制。

如图8所示，MCU9具有用于检测主电池1的电压的第一检测引脚(即第19 引脚，BTV1)，和用于检测从电池3的电压的第二检测引脚(即第18引脚，BTV2)。如图8中，MCU9通过第19引脚判断主电池1的电压，通过第18引脚来判断从电池3的电压，并根据主电池1和从电池3的电压来决定是否要给主电池1和从电池3进行充电。如果主电池1和从电池3满电，则不作任何操作，电量指示灯常量，提示用户电池满电。如果主电池1和从电池3在允许充电范围，则进入充电模式。MCU9具有用于检测主电池1的充电电流的第三检测引脚(即第 17引脚，BTI1)，和用于检测从电池3的充电电流的第四检测引脚(即第16引脚，BTI2)。同时MCU9具有用于向第一充电控制电路5发送用于控制主电池1 的充电电流的第一PWM信号的第一PWM信号引脚(即第21引脚，PWM1)，和用于向第二充电控制电路6发送用于控制从电池3的充电电流的第二PWM信号的第二PWM信号引脚(即第20引脚，PWM2)。进入充电模式后，MCU9通过第17 引脚来检测主电池1的充电电流，通过第16引脚来检测从电池3的充电电流，并通过第21引脚来调节第一PWM信号的占空比，从而调节主电池1的充电电流，通过第20引脚来调节第二PWM信号的占空比，从而调节从电池3的充电电流，直到主电池1和从电池3充满电为止。通过图6、7可以看出，第一充电控制电路5通过变压器后并没有隔离，也就是主电池1与充电器2共地，而第二充电控制电路6通过变压器隔离后与充电器2不共地，也就是说从电池3与主电池 1电气上相互隔离，这样就不影响用户对主电池1和从电池3的串并联，提高了安全性。本专利的第一充电控制电路5和第二充电控制电路6采用常用的反激式开关电路，这种电路优点是元件较少，控制简单成本较低，缺点是效率比较低，通常只有75％左右。当然如果产品空间和成本允许的话，也可以用推挽式或者其他电路效率较高的拓扑结构代替，而且第一充电控制电路5也可以用不隔离的BUCK或BOOST电路代替。但是不管采用什么样的电路结构代替，必须用变压器隔离开来，以保证主从电池3不共地。

MCU9具有第一放电控制引脚和第二放电控制引脚，能够通过第一放电控制引脚控制第一放电控制电路8将第一电压输出给电压转换电路11或不输出给电压转换电路11，通过第二放电控制引脚控制第二放电控制电路10将第二电压输出给电压转换电路11或不输出给电压转换电路11。进入放电模式后，MCU9 通过第19引脚判断主电池1的电压，通过第18引脚来判断从电池3的电压，并根据主电池1和从电池3的电压来判断主电池1和从电池3是否在允许放电的电压范围，如果某一电池不在允许的放电范围，也就是该电池没电了，不允许该电池进行放电，同时通过电量指示灯提示用户电池低电。此时虽然电量指示灯指示低电，但另外一电池有电，MCU9还是允许另外一电池进行放电。如果两组电池都没有电，MCU9低电提示用户后直接进入关机模式。如果主电池1和从电池3都有电，则允许两电池同时经过电压转换电路11后给负载12放电。从图3可以看出，主电池1经过控制开关管Q3后直接进入电压转换电路11，从图4可以看出，从电池3是经过隔离变压器T1后进入电压转换电路11的，隔离变压器T1的原副边不共地，原边接从电池3的正负端，副边地线与主电池 1共地。在本专利，第二放电控制电路10同样采用常用反激式开关电路，效率会有所下降，也可以采用其他的效率较高的电路拓扑结构进行能量传递。但是不管采用什么样的电路结构，必须用变压器隔离开来，以保证主从电池3不共地。

上述实施例仅为优选实施例，并不用以限制本发明的保护范围，在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种汽车应急启动电源，其特征在于，包括主电池、从电池、主电池保护板、从电池保护板、第一充电控制电路、第二充电控制电路、第一放电控制电路、第二放电控制电路、MCU和电压转换电路；

所述主电池通过所述主电池保护板与所述第一放电控制电路连接，所述第一放电控制电路与所述电压转换电路连接，所述第一放电控制电路能够将所述主电池通过所述主电池保护板输出的第一电压输出给所述电压转换电路进行变压；

所述从电池通过所述从电池保护板与所述第二放电控制电路连接，所述第二放电控制电路与所述电压转换电路连接，所述第二放电控制电路能够将所述从电池通过所述从电池保护板输出的第二电压输出给所述电压转换电路进行变压；

所述电压转换电路用于将变压后的电压输出给与所述电压转换电路连接的负载；

所述第一充电控制电路通过所述主电池保护板与所述主电池连接，用于通过所述主电池保护板对所述主电池进行充电；

所述第二充电控制电路通过所述从电池保护板与所述从电池连接，用于通过所述从电池保护板对所述从电池进行充电；

所述MCU与所述第一放电控制电路、所述第二放电控制电路、所述第一充电控制电路、所述第二充电控制电路和所述电压转换电路连接，用于控制所述第一充电控制电路对所述主电池进行充电或不充电，以及控制所述第二充电控制电路对所述从电池进行充电或不充电，以及控制所述第一放电控制电路将所述第一电压输出给所述电压转换电路或不输出给所述电压转换电路，以及控制所述第二放电控制电路将所述第二电压输出给所述电压转换电路或不输出给所述电压转换电路；

所述第一充电控制电路中设有原边用于连接充电器，副边用于连接所述主电池，且原、副边共地的第一变压器；

所述第二充电控制电路中设有原边用于连接所述充电器，副边用于连接所述从电池，且原、副边不共地的第二变压器；

所述第二放电控制电路中设有原、副边不共地，且原边连接所述从电池的正、负端，副边与所述主电池共地的第三变压器。

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MCU具有用于检测所述主电池的电压的第一检测引脚，和用于检测所述从电池的电压的第二检测引脚。

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MCU具有第一放电控制引脚和第二放电控制引脚，能够通过所述第一放电控制引脚控制所述第一放电控制电路将所述第一电压输出给所述电压转换电路或不输出给所述电压转换电路，通过所述第二放电控制引脚控制所述第二放电控制电路将所述第二电压输出给所述电压转换电路或不输出给所述电压转换电路。

4.如权利要求1所述的汽车应急启动电源，其特征在于，所述MCU具有用于检测所述主电池的充电电流的第三检测引脚，和用于检测所述从电池的充电电流的第四检测引脚。

5.如权利要求4所述的汽车应急启动电源，其特征在于，所述MCU具有用于向所述第一充电控制电路发送用于控制所述主电池的充电电流的第一PWM信号的第一PWM信号引脚，和用于向所述第二充电控制电路发送用于控制所述从电池的充电电流的第二PWM信号的第二PWM信号引脚。