CN108429299B - 带隔离通迅自动转换技术的双电压应急启动电源 - Google Patents

带隔离通迅自动转换技术的双电压应急启动电源 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种带隔离通迅自动转换技术的双电压应急启动电源,启动夹在连到待启动车辆的电池后,主控系统接收传来的车内电池的电压信号,根据电压信号判断启动夹与车内电池的连接极性关系是否正确,在连接极性关系为正确时,分别通过第一和第二隔离通讯电路向第一和第二分控系统发送工作指令;第一和第二分控系统分别读取对应的电池组状态,并将电池组状态分别通过第一和第二隔离通讯电路向主控系统发送;主控系统基于电池组状态确认对应的电池组是否存在过温、低压、过压和正在充电状态,在为否时根据车内电池的电压信号调整自动转换开关电路的开关通断来控制第一和第二电池组的串并联,以使得输出与车内电池对应的工作电压辅助车辆启动。

Description

带隔离通迅自动转换技术的双电压应急启动电源
技术领域
本发明涉及汽车应急启动电源管理系统技术领域,特别是涉及一种带隔离通迅自动转换技术的双电压应急启动电源。
背景技术
一般的应急启动电源具有单电压或双电压输出,但在双电压或多电压输出实际应用中,电池组串联或并联基本上靠人为控制开关进行切换,而在实际应用中,人的因素最不稳定,经常出现内外电压选择不匹配导致机器或设备过充和过放而损坏。双电池组自动转换难点在于机器的串并模式不能固定,一切由外部连接信号来决定,导致主控电路的电源与参考地之前不能同时与两个电池组共地,没有固定的参考电位点时,主控系统也无法撑握每组电池的实时状态。
发明内容
本发明针对现有技术存在的问题和不足,提供一种新型的带隔离通迅自动转换技术的双电压应急启动电源。
本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的:
本发明提供一种带隔离通迅自动转换技术的双电压应急启动电源,其特点在于,其包括第一电池组、第二电池组、自动转换开关电路、第一分控系统、第二分控系统、第一隔离通讯电路、第二隔离通讯电路和主控系统。
所述双电压应急启动电源的启动夹在连接到待启动车辆的车内电池后,所述主控系统用于接收传来的车内电池的电压信号,根据电压信号判断启动夹与车内电池的连接极性关系是否正确,在连接极性关系为连接极性正确时,分别通过第一隔离通讯电路和第二隔离通讯电路向第一分控系统和第二分控系统发送工作指令。
所述第一分控系统与第一电池组对应,所述第二分控系统与第二电池组对应,所述第一分控系统和第二分控系统用于分别读取对应的电池组状态,并将电池组状态分别通过第一隔离通讯电路和第二隔离通讯电路向主控系统发送。
所述主控系统还用于基于电池组状态确认对应的电池组是否存在过温、低压、过压和正在充电状态,在为否时根据车内电池的电压信号调整自动转换开关电路的开关通断来控制第一电池组和第二电池组的串并联,以使得输出与车内电池对应的工作电压辅助车辆启动。
较佳地,所述自动转换开关电路包括第一继电器、第二继电器、第三继电器和第四继电器,所述第一电池组的正极连接启动夹的正极夹子、负极连接启动夹的负极夹子,所述第一电池组的负极接地、正极通过第一继电器和第四继电器电连接第二电池组的正极,所述第一电池组的正极还通过第四继电器电连接第二电池组的正极,所述第一电池组的正极通过第二继电器和第三继电器与第一电池组的负极电连接,所述第一电池组的正极通过第二继电器与第二电池组的负极电连接,所述第二电池组的负极接地。
较佳地,所述第一继电器、第二继电器、第三继电器和第四继电器的线圈均并联有二极管、且通过三极管接地,所述三极管的基极与主控系统电连接。
较佳地,所述主控系统包括主控MCU、外接信号采集模块、主控电源模块和显示屏,所述外接信号采集模块和显示屏均与主控MCU电连接;所述主控电源模块用于为主控MCU、外接信号采集模块和显示屏提供工作电源。
较佳地,所述主控MCU用于在外接信号采集模块采集的信号为连接极性相反的信号时控制显示屏显示连接极性错误的提示信息。
较佳地,所述显示屏为LCD屏,所述外接信号采集模块包括:电阻(R49)的一端通过二极管(D7)与光电耦合器(IC9)的第一输入端电连接、另一端接入外接信号,所述光电耦合器(IC9)的第二输入端接地、第一输出端与第一电池组的正极电连接、第二输出端通过电阻(R28)与主控MCU电连接,电阻(R28)与主控MCU电连接的一端分别通过电阻(R48)和电容(C16)接地。
所述电阻(R49)的一端与光电耦合器(IC10)的第二输入端电连接,所述光电耦合器(IC9)的第二输入端通过二极管(D8)与光电耦合器(IC10)的第一输入端电连接、第一输出端与第一电池组的正极电连接、第二输出端通过电阻(R29)与主控MCU电连接,电阻(R29)与主控MCU电连接的一端分别通过电阻(R50)和电容(C17)接地。
较佳地,所述第一隔离通讯电路和第二隔离通讯电路均包括:光电耦合器(IC5)的第一输入端接电源并与主控系统的第一输出端电连接、第二输入端与主控系统的第二输出端电连接、第一输出端通过电阻(R39)接SVDC并电连接对应的分控系统的输入端。
光电耦合器(IC6)的第一输入端通过电阻(R40)接SVDC、第二输入端与对应的分控系统电连接、第一输出端电连接主控系统的第一输入端、第二输出端电连接主控系统的第二输入端并接地,所述光电耦合器(IC6)的第一输出端与光电耦合器(IC5)的第一输入端电连接SVDC。
较佳地,所述第一分控系统和第二分控系统均包括:分控电源模块,所述分控电源模块为对应的分控系统提供工作电源。
较佳地,所述第一分控系统和第二分控系统均还包括:与电池组的每一节电池一一对应的平衡放电控制电路、电量信息采集电路、充电控制开关电路和温度信息采集电路。
较佳地,所述平衡放电控制电路包括:MOS管、三极管和电阻,一节电池的正极通过三极管和电阻与一节电池的负极电连接,三极管的基极通过MOS管接地。
在符合本领域常识的基础上,上述各优选条件,可任意组合,即得本发明各较佳实例。
本发明的积极进步效果在于:
本发明将两个电池组完全独立管控,通过采集外接电压信号进行识别计算,并由主控系统驱动对应的串并联控制开关,以实现自动串联或并联,使之输出电压与外接电池电压相匹配。每个电池组都有自己独立的充放电管理系统,再由一个主控系统对每个电池组发出来的数据进行监测以及发出相应的控制指令。电气上三个控制系统完全独立工作,三者之前通过电气隔离进行通迅,实现数据交换,从而解决了双电压或多电压电源不共地系统的控制难题。
附图说明
图1为本发明较佳实施例的双电压应急启动电源的结构框图。
图2和3为本发明较佳实施例的自动转换开关电路图。
图4为本发明较佳实施例的主控MCU的电路图。
图5为本发明较佳实施例的外接信号采集模块的电路图。
图6为本发明较佳实施例的主控电源模块的电路图。
图7为本发明较佳实施例的LCD屏的电路图。
图8为本发明较佳实施例的第一隔离通讯电路的电路图。
图9为本发明较佳实施例的第二隔离通讯电路的电路图。
图10为本发明较佳实施例的分控电源模块的电路图。
图11为本发明较佳实施例的平衡放电控制电路、电量信息采集电路的电路图。
图12为本发明较佳实施例的充电控制开关电路的电路图。
图13为本发明较佳实施例的温度信息采集电路的电路图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,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获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
如图1所示,本实施例提供一种带隔离通迅自动转换技术的双电压应急启动电源,其包括电池组1、电池组2、自动转换开关电路、分控系统1、分控系统2、隔离通讯电路1、隔离通讯电路2和主控系统。
所述双电压应急启动电源的启动夹在连接到待启动车辆的车内电池后,所述主控系统用于接收传来的车内电池的电压信号,根据电压信号判断启动夹与车内电池的连接极性关系是否正确,在连接极性关系为连接极性正确时,分别通过隔离通讯电路1和隔离通讯电路2向分控系统1和分控系统2发送工作指令。
所述分控系统1与电池组1对应,所述分控系统2与电池组2对应,所述分控系统1和分控系统2用于分别读取对应的电池组状态,并将电池组状态分别通过隔离通讯电路1和隔离通讯电路2向主控系统发送。
所述主控系统还用于基于电池组状态确认对应的电池组是否存在过温、低压、过压和正在充电状态,在为否时根据车内电池的电压信号调整自动转换开关电路的开关通断来控制电池组1和电池组2的串并联,以使得输出与车内电池对应的工作电压辅助车辆启动。
其中,如图2和图3所示,所述自动转换开关电路包括第一继电器K1、第二继电器K2、第三继电器K3和第四继电器K4,所述第一电池组BAT1的正极连接启动夹的正极夹子、负极连接启动夹的负极夹子,所述第一电池组BAT1的负极接地、正极通过第一继电器K1和第四继电器K4电连接第二电池组BAT2的正极,所述第一电池组BAT1的正极还通过第四继电器K4电连接第二电池组BAT2的正极,所述第一电池组BAT1的正极通过第二继电器K2和第三继电器K3与第一电池组BAT1的负极电连接,所述第一电池组BAT1的正极通过第二继电器K2与第二电池组BAT2的负极电连接,所述第二电池组BAT2的负极接地。见图3,所述第一继电器K1、第二继电器K2、第三继电器K3和第四继电器K4的线圈均并联有二极管、且通过三极管接地,所述三极管的基极与主控系统电连接。
所述主控系统包括主控MCU(见图4)、外接信号采集模块(见图5)、主控电源模块(见图6)和LCD屏(见图7),所述外接信号采集模块和LCD屏均与主控MCU电连接;所述主控电源模块用于为主控MCU、外接信号采集模块和LCD屏提供工作电源。所述主控MCU用于在外接信号采集模块采集的信号为连接极性相反的信号时控制LCD屏显示连接极性错误的提示信息。
如图5所示,所述外接信号采集模块包括:电阻R49的一端通过二极管D7与光电耦合器IC9的第一输入端电连接、另一端接入外接信号,所述光电耦合器IC9的第二输入端接地、第一输出端与第一电池组的正极电连接、第二输出端通过电阻R28与主控MCU电连接,电阻R28与主控MCU电连接的一端分别通过电阻R48和电容C16接地。
所述电阻R49的一端与光电耦合器IC10的第二输入端电连接,所述光电耦合器IC9的第二输入端通过二极管D8与光电耦合器IC10的第一输入端电连接、第一输出端与第一电池组的正极电连接、第二输出端通过电阻R29与主控MCU电连接,电阻R29与主控MCU电连接的一端分别通过电阻R50和电容C17接地。
如图8所示,所述隔离通讯电路1包括:光电耦合器IC5的第一输入端接电源并与主控系统的第一输出端电连接、第二输入端与主控系统的第二输出端电连接、第一输出端通过电阻R39接SVDC并电连接对应的分控系统的输入端。光电耦合器IC6的第一输入端通过电阻R40接SVDC、第二输入端与对应的分控系统电连接、第一输出端电连接主控系统的第一输入端、第二输出端电连接主控系统的第二输入端并接地,所述光电耦合器IC6的第一输出端与光电耦合器IC5的第一输入端电连接SVDC。
如图9所示,所述隔离通讯电路2包括:光电耦合器IC7的第一输入端接电源并与主控系统的第一输出端电连接、第二输入端与主控系统的第二输出端电连接、第一输出端通过电阻R41接SVDC并电连接对应的分控系统的输入端。光电耦合器IC8的第一输入端通过电阻R42接SVDC、第二输入端与对应的分控系统电连接、第一输出端电连接主控系统的第一输入端、第二输出端电连接主控系统的第二输入端并接地,所述光电耦合器IC8的第一输出端与光电耦合器IC7的第一输入端电连接SVDC。
所述分控系统1和分控系统2均包括:分控电源模块(见图10)、与电池组的每一节电池一一对应的平衡放电控制电路(见图11)、电量信息采集电路(见图11)、充电控制开关电路(见图12)和温度信息采集电路(见图13)。
所述分控电源模块为对应的分控系统提供工作电源。所述平衡放电控制电路包括:MOS管、三极管和电阻,一节电池的正极通过三极管和电阻与一节电池的负极电连接,三极管的基极通过MOS管接地。
应急启动电源的启动夹连接到待启汽车电池后,将汽车电池的电压信息采集到主控系统,通过外接信号采集模块的电阻R49、二极管D7、二极管D8、光电耦合器IC9、光电耦合器IC10等将外接电信号(即汽车电池的电压信息)转换到主机内部,再通过外接信号采集模块的电阻R28、电阻R48、电容C16组成正接信号采集,通过外接信号采集模块的电阻R29、电阻R50、电容C17等组成反接信号采集,分别送到主控系统的主控MCU,并唤醒主控MCU进入正常工作状态,并对所有信息进行分析、处理以及判连接状态。
主控MCU唤醒工作后,如果连接极性相反,则直接在LCD屏中显示极性错误提示;如果连接极性正确,并且电压在机器最大工作范围内时,由隔离通讯电路1的电阻R39、光电耦合器IC5向分控系统1发出工作指令;由隔离通讯电路2的电阻R41、光电耦合器IC7向分控系统2发出工作指令;两个分控系统唤醒工作后,分别读取电池组的每一节电量状态并分别经过隔离通讯电路1的电阻R40和光电耦合器IC6、隔离通讯电路2的电阻R42和光电耦合器IC8向主控MCU进行汇报。
主控系统收到内外所有信息后,进行综合分析、判断,确认内部电池没有过温、低压、正在充电等问题后,根据外接电压状态调整相应的开关进行导通工作,使机器输出与之对应的工作电压辅助汽车点火启动。
继电器K1、K3、K4同时工作时,机器两电池组实现并联输出模式,此时输出电压为12V;当继电器K2、K4同时工作时,机器两电池组实现串联工作模式,此时输出电压为24V。
主控电源模块由IC11、C21、C13、C15、C30组成;由IC1、C19、C24、C9、C26组成分控电源模块1的工作电源;由IC2、C20、C25、C11、C27组成分控电源模块2的工作电源。
由Q1、R1、Q7组成1#电池组第1节的平衡放电控制电路;由Q2、R2、Q8组成1#电池组第2节的平衡放电控制电路;由Q3、R3、Q9组成1#电池组第3节的平衡放电控制电路;由R4、Q19组成1#电池组第4节的平衡放电控制电路;由Q21、Q22、Q23、Q24、Q13、R33、R9、C1、R10、C2、R11、C3、R12、C4等组成1#电池组的电量信息采集。由Q29、D1、C15组1#电池组的充电控制开关;由R19、RT1、C10组成1#电池组的温度信息采集。
分控系统2与上分控系统其工作原理完全一样,这再重复阐述。
双电压自动转换应急启动电源由三个独立的控制系统分别管理,由主控系统统一控制,三者通过相互隔离方式进行通迅,实现各组电池信息共享和管控。三个独立控制系统中,以主从关系分为一个主控系统和两个或多个分控系统,分控系统与主控系统之前的通迅方式均以双向通迅数据交换方式进行传输。
双电压自动转换应急启动电源的串并联方式由四组大功率开关分别控制,并由主控系统统一管控,根据外接电池电压信号高低或人为强制干预方式来决定电池组的串并联组合,使之输出与外接电源相匹配。
主要通迅数据有:工作指令、结束工作关闭指令、充电控制指令、充电电压电流数据、单节电池电压数据、电池组总电压数据、充电结束指令、低压关断指令、过压关断指令、过温判断指令等。两个分控系统负责电池电量信息采集、充电管理以及电池温度监测,并将检测信息实时向主控系统汇报,同时接收主控系统的所有工作指令。主控系统人机界面信息交换,负责内外电池信号检测,串并联输出控制以及各种安全保护控制和提示。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式,但是本领域的技术人员应当理解,这些仅是举例说明,本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下,可以对这些实施方式做出多种变更或修改,但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种带隔离通迅自动转换技术的双电压应急启动电源,其特征在于,其包括第一电池组、第二电池组、自动转换开关电路、第一分控系统、第二分控系统、第一隔离通讯电路、第二隔离通讯电路和主控系统;
所述双电压应急启动电源的启动夹在连接到待启动车辆的车内电池后,所述主控系统用于接收传来的车内电池的电压信号,根据电压信号判断启动夹与车内电池的连接极性关系是否正确,在连接极性关系为连接极性正确时,分别通过第一隔离通讯电路和第二隔离通讯电路向第一分控系统和第二分控系统发送工作指令;
所述第一分控系统与第一电池组对应,所述第二分控系统与第二电池组对应,所述第一分控系统和第二分控系统用于分别读取对应的电池组状态,并将电池组状态分别通过第一隔离通讯电路和第二隔离通讯电路向主控系统发送;
所述主控系统还用于基于电池组状态确认对应的电池组是否存在过温、低压、过压和正在充电状态,在为否时根据车内电池的电压信号调整自动转换开关电路的开关通断来控制第一电池组和第二电池组的串并联,以使得输出与车内电池对应的工作电压辅助车辆启动;
所述主控系统包括主控MCU、外接信号采集模块、主控电源模块和显示屏,所述外接信号采集模块和显示屏均与主控MCU电连接;
所述主控电源模块用于为主控MCU、外接信号采集模块和显示屏提供工作电源;
所述显示屏为LCD屏,所述外接信号采集模块包括:电阻(R49)的一端通过二极管(D7)与光电耦合器(IC9)的第一输入端电连接、另一端接入外接信号,所述光电耦合器(IC9)的第二输入端接地、第一输出端与第一电池组的正极电连接、第二输出端通过电阻(R28)与主控MCU电连接,电阻(R28)与主控MCU电连接的一端分别通过电阻(R48)和电容(C16)接地;
所述电阻(R49)的一端与光电耦合器(IC10)的第二输入端电连接,所述光电耦合器(IC9)的第二输入端通过二极管(D8)与光电耦合器(IC10)的第一输入端电连接、第一输出端与第一电池组的正极电连接、第二输出端通过电阻(R29)与主控MCU电连接,电阻(R29)与主控MCU电连接的一端分别通过电阻(R50)和电容(C17)接地。
2.如权利要求1所述的双电压应急启动电源,其特征在于,所述自动转换开关电路包括第一继电器、第二继电器、第三继电器和第四继电器,所述第一电池组的正极连接启动夹的正极夹子、负极连接启动夹的负极夹子,所述第一电池组的负极接地、正极通过第一继电器和第四继电器电连接第二电池组的正极,所述第一电池组的正极还通过第四继电器电连接第二电池组的正极,所述第一电池组的正极通过第二继电器和第三继电器与第一电池组的负极电连接,所述第一电池组的正极通过第二继电器与第二电池组的负极电连接,所述第二电池组的负极接地。
3.如权利要求2所述的双电压应急启动电源,其特征在于,所述第一继电器、第二继电器、第三继电器和第四继电器的线圈均并联有二极管、且通过三极管接地,所述三极管的基极与主控系统电连接。
4.如权利要求1所述的双电压应急启动电源,其特征在于,所述主控MCU用于在外接信号采集模块采集的信号为连接极性相反的信号时控制显示屏显示连接极性错误的提示信息。
5.如权利要求1所述的双电压应急启动电源,其特征在于,所述第一隔离通讯电路和第二隔离通讯电路均包括:光电耦合器(IC5)的第一输入端接电源并与主控系统的第一输出端电连接、第二输入端与主控系统的第二输出端电连接、第一输出端通过电阻(R39)接SVDC并电连接对应的分控系统的输入端;
光电耦合器(IC6)的第一输入端通过电阻(R40)接SVDC、第二输入端与对应的分控系统电连接、第一输出端电连接主控系统的第一输入端、第二输出端电连接主控系统的第二输入端并接地,所述光电耦合器(IC6)的第一输出端与光电耦合器(IC5)的第一输入端电连接SVDC。
6.如权利要求1所述的双电压应急启动电源,其特征在于,所述第一分控系统和第二分控系统均包括:分控电源模块,所述分控电源模块为对应的分控系统提供工作电源。
7.如权利要求1所述的双电压应急启动电源,其特征在于,所述第一分控系统和第二分控系统均还包括:与电池组的每一节电池一一对应的平衡放电控制电路、电量信息采集电路、充电控制开关电路和温度信息采集电路。
8.如权利要求7所述的双电压应急启动电源,其特征在于,所述平衡放电控制电路包括:MOS管、三极管和电阻,一节电池的正极通过三极管和电阻与一节电池的负极电连接,三极管的基极通过MOS管接地。
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