CN108979931A - 一种发动机应急启动提供动力的装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种发动机应急启动提供动力的装置，包括电源主机三叉输出端、欠压保护电路、MCU‑A和MCU‑B，所述电源主机三叉输出端由电源正极输出端、电源负极输出端和电源信号采集线连接构成，且三叉夹子正极输入端、三叉夹子负极输入端和三叉夹子信号采集线组合构成三叉子输入端，且电源输出红色夹子上设有电源输出正端和三叉夹子信号采集线，该发明具有自动连接功能，防反接保护，温度保护，防反充保护和过流保护的功能，转换稳定性极高，导通和关断时间短，提高了产品工作的稳定性和安全性。
Description
技术领域
本发明涉及应急动力装置技术领域，特别涉及一种发动机应急启动提供动力的装置。
背景技术
原有的电路保护的方式与保护的器件选择，一般简单性的保护电路只有防反接电路，缺点在于导通和关断时间比较长，触点接触的稳定性不高，原有的应急启动保护，电芯的过压、欠压保护同为重要，设计者必须考虑并且设计出相应的保护，而使用时，电瓶夹的正负极与汽车的正负极的连接时，往往会出现错误导致严重的后果，电芯与场效应管在瞬间大电流放电时，电芯内部以及场效应管会产生大量的热量，过度使用，会使电芯和场效应管过热而永久性损伤，为此，我们提出一种发动机应急启动提供动力的装置。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种发动机应急启动提供动力的装置，大电流场效应管用作开关管，通过控制场效应管的栅极来实现导通和关断，转换稳定性极高，导通和关断时间短，保护IC通过检测电芯的每一串的电压来控制电芯的充放电，电路中的MCU中的软件也将会实时的检测电芯的总电压来控制电芯的充放电，可以有效解决背景技术中的问题。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种发动机应急启动提供动力的装置，包括电源主机三叉输出端、温度保护电路、大电流保护电路、识别电路、充电电路、放电电路、欠压保护电路、MCU-A和MCU-B，所述电源主机三叉输出端由电源正极输出端、电源负极输出端和电源信号采集线连接构成，转换稳定性极高，导通和关断时间短，提高了产品工作的稳定性和安全性。
进一步，所述电源输出正端接电源输出红色夹子的上夹，三叉夹子信号采集线接电源输出红夹子的下夹，电源输出红夹子闭合时，电源输出正端和三叉夹子信号采集线导通，电源输出红色夹子张开时，电源输出正端和信号采集线断开，从而形成了一个物理开关；电源主机三叉输出端和三叉夹子输入端相连接时，电源正极输出端通过电源输出红夹子物理开关和电源信号采集线导通，电路开始工作；电源主机三叉输出端和三叉夹子输入端未相连接时，电源正极输出端和电源信号采集线断开，电路无电源不工作，从而降低无启动时的静态功耗，延长应急电源的待机时间。
进一步，所述充电电路与USB充电输入端电性相连，把DC5V电源升压到12V后给锂聚合物电池组充电，充电的同时MCU-A读取充电信号，以及MCU-A控制着充电端的使能端，在充满电或者是发生故障时关断充电，所述应急电源主机的顶端外表面上嵌套安装有人工启动键和开关照明键，且应急电源主机的顶端外表面上设有电量指示灯和警示灯，所述应急电源主机的前端设有USB充电输入端、USB放电输出端、照明灯和电源主机三叉输出端。
进一步，所述放电电路和MCU-A控制着应急电源主机是否放电，在使能端高电平时，电路开始放电，从锂聚合物电池组的12V降压到5V供手机、平板电脑和游戏机等电子产品使用，并在5V输出端设计了输出过流保护电路，在过流输出时，MCU-A采集到信号后再通过电路给IC1的使能端低电平使IC1停止工作，输出恢复正常后即重新开始工作。
进一步，所述识别电路和防反接保护电路电性相连，自动连接识别电路功能是通过读取汽车电瓶电压自动启动应急电源，电压范围在2V-13V均可自动启动，当夹子的正负极与电瓶的正负极接反时，防反接保护电路模能工作，警示电路红灯亮，并且自动连接识别电路、与手动启动BOOST均无反应，保证了启动的安全。
进一步，所述大电流保护电路，其保护器件是体积小、低阻值、快速切换的场效应管，使得在工作时发热小，出现故障时能快速的关断场效应管切断电源。
进一步，所述电源黑色输出夹子和电源红色输出夹子分别夹在汽车电瓶的负极和正极上，所述三叉子输入端一端连接电源黑色输出夹子和电源输出红色夹子，所述三叉子输入端的另一端插入到应急电源主机的电源主机三叉输出端中，且三叉夹子正极输入端、三叉夹子负极输入端和三叉夹子信号采集线组合构成三叉子输入端，且电源输出红色夹子上设有电源输出正端和三叉夹子信号采集线，保证电流的正常输出。
进一步，所述MCU-B电路，包含电池电压识别电路、警示电路和手动启动BOOST电路，当MCU-B的电池电压识别电路检测到锂聚合物电池组电压低于安全启动电压时警示电路的红灯慢闪，当MCU-B的电池电压识别电路检测到锂聚合物电池组电压高于安全电压时警示电路的红灯快闪，当锂聚合物电池组向汽车负载电路正常连接时警示电路的绿灯常亮，此时MCU-B发出信号导通大电流保护电路使锂聚合物电池组经过大电流保护电路向汽车负载电路连通放电，此时大电流放电到低于锂聚合物电池组的安全电压时，MCU-B关断大电流保护电路使锂聚合物电池组与汽车负载电路之间断开连接保护锂聚合物电池组，同时警示电路灯灭，当夹子正负极与电瓶接反，通过反接保护电路，MCU-B，警示电路模块的红灯常亮。
进一步，所述MCU-A的输出端与指示灯电路、照明灯电路、充电电路、USB放电电路、第一稳压电路输入端电性连接，所述欠压保护电路与充电电路、USB放电电路、第一稳压电路和锂聚合物电池组电性连接，且USB放电电路的输入端与欠压保护电路输出端电性连接，所述第一稳压电路的输入端与欠压保护电路的输入端电性连接，所述锂聚合物电池组和欠压保护电路、电源输出红色夹子和大电流保护电路的输入端电性连接，利用两者高精度的检测保护，从而使电芯不仅安全，而且经久耐用。
进一步，所述MCU-B的输出端与第二稳压电路、大电流保护电路、电池电压识别电路、温度保护电路、警示电路、反接保护电路和自动连接识别电路的输入端电性连接，所述电源输出红色夹子的输出端与第二稳压电路模块、汽车电瓶和汽车负载电路的输入端电性连接，所述大电流保护电路的输入端与短路保护输出端电性连接，所述自动连接识别电路的输入端与防反接保护电路、汽车电瓶、汽车负载电路电性连接，提高了产品工作的稳定性和安全性，并且场效应管相对于继电器来说有体积小。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
1.本发明的大电流场效应管用作开关管，通过控制场效应管的栅极来实现导通和关断，利用电子开关实现转换，无触点连接，转换稳定性极高，导通和关断时间短。提高了产品工作的稳定性和安全性，并且场效应管相对于继电器来说有体积小，重量轻等优点。
2.采用的是3/4节电池串联电池保护IC，内置高精度电压检测电路和延时电路。保护IC通过检测电芯的每一串的电压来控制电芯的充放电。此外，电路中的MCU中的软件也将会实时的检测电芯的总电压来控制电芯的充放电。利用两者高精度的检测保护，从而使电芯不仅安全，而且经久耐用。
3.启动的方式分为自动识别启动和手动启动，自动识别启动是检测电瓶电压后自动启动应急电源，免去手动启动的繁琐。
4.该产品中设有防反接功能，反接时不仅会有相对应的指示灯提示，并且不能启动应急电源，该产品增加温度保护功能，实时检测场效应管和电池的温度是否过高来控制应急电源瞬间关断，以此达到保护电芯与场效应管。
附图说明
图1为本发明电路连接框图；
图2为本发明应急电源主机的内部结构示意图；
图3为本发明应急电源主机的外部结构示意图；
图4为本发明三叉子输入端的外部结构示意图；
图5为本发明三叉子输入端的内部结构示意图；
图6为本发明应急电源主机与汽车电瓶连接示意图；
图7为本发明应急电源主机的充电功能部分结构示意图；
图8为本发明应急电源主机的DC5V放电结构示意图；
图9为本发明应急电源主机的过压和欠压保护部分结构示意图；
图10为本发明应急电源主机的MCU结构示意图；
图11为本发明应急电源主机的自动识别结构示意图；
图12为本发明应急电源主机的防反接结构示意图；
图13为本发明应急电源主机的大电流保护电路结构示意图；
图14为本发明应急电源主机的照明灯结构示意图；
图15为本发明应急电源主机的MCU结构示意图；
图中：1、汽车电瓶；2、电源输出黑色夹子；3、电源输出正端；4、三叉子输入端；5、应急电源主机；6、人工启动键；7、开关照明键；8、电量指示灯；9、警示灯；10、USB充电输入端；11、USB放电输出端；12、照明灯；13、电源主机三叉输出端；14、三叉夹子正极输入端；15、三叉夹子负极输入端；16、三叉夹子信号采集线；17、电源正极输出端；18、电源负极输出端；19、电源信号采集线；20、电源输出红色夹子；21、指示灯电路；22、照明灯电路；23、充电电路；24、USB放电电路；25、欠压保护电路；26、MCU-A；27、第一稳压电路；28、锂聚合物电池组；29、MCU-B；30、第二稳压电路；31、自动连接识别电路；32、防反接保护电路；33、警示电路；34、手动启动BOOST；35、温度保护电路；36、大电流保护电路；37、自动识别电路；38、取样电路；39、电池电压识别电路；41、放电开关；42、MOS管3400；43、电路保护模块；44、汽车负载电路。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
如图1-15所示，一种发动机应急启动提供动力的装置，包括电源主机三叉输出端13、温度保护电路35、大电流保护电路36、识别电路31、充电电路23、放电电路24、欠压保护电路25、MCU-A26和MCU-B29，所述电源主机三叉输出端13由电源正极输出端17、电源负极输出端18和电源信号采集线19连接构成，转换稳定性极高，导通和关断时间短，提高了产品工作的稳定性和安全性。
其中，所述电源输出正端3接电源输出红色夹子20的上夹，三叉夹子信号采集线16接电源输出红夹子20的下夹，电源输出红夹子20闭合时，电源输出正端3和三叉夹子信号采集线16导通，电源输出红色夹子20张开时，电源输出正端3和信号采集线16断开，从而形成了一个物理开关；电源主机三叉输出端13和三叉夹子输入端4相连接时，电源正极输出端17通过电源输出红夹子20物理开关和电源信号采集线19导通，电路开始工作；电源主机三叉输出端13和三叉夹子输入端4未相连接时，电源正极输出端17和电源信号采集线19断开，电路无电源不工作，从而降低无启动时的静态功耗，延长应急电源的待机时间。
其中，所述充电电路模块23与USB充电输入端(10)电性相连，把DC5V电源升压到12V后给锂聚合物电池组充电，充电的同时MCU-A26读取充电信号，以及MCU-A26控制着充电端的使能端，在充满电或者是发生故障时关断充电，所述应急电源主机5的顶端外表面上嵌套安装有人工启动键6和开关照明键7，且应急电源主机5的顶端外表面上设有电量指示灯8和警示灯9，所述应急电源主机5的前端设有USB充电输入端10、USB放电输出端11、照明灯12和电源主机三叉输出端13。
其中，所述放电电路24和MCU-A26控制着应急电源主机5是否放电，在使能端高电平时，电路开始放电，从锂聚合物电池组28的12V降压到5V供手机、平板电脑和游戏机等电子产品使用，并在5V输出端设计了输出过流保护电路，在过流输出时，MCU-A26采集到信号后再通过电路给IC1的使能端低电平使IC1停止工作，输出恢复正常后即重新开始工作。
其中，所述识别电路31和防反接保护电路32电性相连，自动连接识别电路31功能是通过读取汽车电瓶1电压自动启动应急电源，电压范围在1V-12.4V均可自动启动，当夹子的正负极与电瓶的正负极接反时，防反接保护电路模块32功能工作，警示电路33红灯亮，并且自动连接识别电路31、与手动启动BOOST34均无反应，保证了启动的安全。
其中，所述大电流保护电路36，其保护器件是体积小、低阻值、快速切换的场效应管，使得在工作时发热小，出现故障时能快速的关断场效应管切断电源。
其中，所述电源黑色输出夹子2和电源红色输出夹子20分别夹在汽车电瓶1的负极和正极上，所述三叉子输入端4一端连接电源黑色输出夹子2和电源输出红色夹子20，所述三叉子输入端4的另一端插入到应急电源主机5的电源主机三叉输出端13中，且三叉夹子正极输入端14、三叉夹子负极输入端15和三叉夹子信号采集线16组合构成三叉子输入端4，且电源输出红色夹子20上设有电源输出正端3和三叉夹子信号采集线16，保证电流的正常输出。
其中，所述MCU-B29电路，包含电池电压识别电路39、警示电路33和手动启动BOOST34电路，当MCU-B29的电池电压识别电路39检测到锂聚合物电池组28电压低于安全启动电压时警示电路模块33的红灯慢闪，当MCU-B29的电池电压识别电路39检测到锂聚合物电池组28电压高于安全电压时警示电路33的红灯快闪，当锂聚合物电池组28向汽车负载电路44正常连接时警示电路33的绿灯常亮，此时MCU-B29发出信号导通大电流保护电路36使锂聚合物电池组28经过大电流保护电路36向汽车负载电路44连通放电，此时大电流放电到低于锂聚合物电池组28的安全电压时，MCU-B29关断大电流保护电路36使锂聚合物电池组28与汽车负载电路44之间断开连接保护锂聚合物电池组28，同时警示电路33灯灭，当夹子正负极与电瓶接反，通过反接保护电路，MCU-B29处理，警示电路33的红灯常亮，正确连接后，红灯灭，电瓶电压在1V-12.4V之间时，通过自动连接识别电路31、MCU-B 29处理，警示电路33的绿灯常亮，当汽车无电瓶时，正确连接后可通过手动启动人工启动键6启动应急电源。
其中，所述MCU-A26的输出端与指示灯电路21、照明灯电路22、充电电路23、USB放电电路24、第一稳压电路27输入端电性连接，所述欠压保护电路25与充电电路23、USB放电电路24、第一稳压电路27和锂聚合物电池组28电性连接，且USB放电电路24的输入端与欠压保护电路25输出端电性连接，所述第一稳压电路27的输入端与欠压保护电路25的输入端电性连接，所述锂聚合物电池组28和欠压保护电路25、电源输出红色夹子20和大电流保护电路36的输入端电性连接，利用两者高精度的检测保护，从而使电芯不仅安全，而且经久耐用。
其中，所述MCU-B29的输出端与第二稳压电路30、大电流保护电路36、电池电压识别电路39、温度保护电路35、警示电路33、反接保护电路32和自动连接识别电路31的输入端电性连接，所述电源输出红色夹子20的输出端与第二稳压电路30模块、汽车电瓶1和汽车负载电路44的输入端电性连接，所述大电流保护电路36的输入端与短路保护输出端电性连接，所述自动连接识别电路31的输入端与防反接保护电路32、汽车电瓶1、汽车负载电路44电性连接，提高了产品工作的稳定性和安全性，并且场效应管相对于继电器来说有体积小。
需要说明的是，本发明为一种发动机应急启动提供动力的装置，工作时，通过控制MOS管340042导通热敏电阻，热敏电阻通过检测场效应管表面的温度，准确的转化为电信号给MCU-B29，MCU-B29再控制大电流保护电路模块36，控制应急电源主机5导通或关断，从而保护应急电源主机5工作寿命，应急电源主机5没启动时，MOS管340042截止，温度保护电路35不工作，功耗为零，减少应急电源主机5在非启动状态下的功耗，欠压保护电路25的芯片是采用3/4节电池串联电池保护IC，内置高精度电压检测电路和延时电路，通过检测锂聚合物电池组28的每串电池的电压40通过IC来控制充放电开关41，以此保护过压、欠压采用启动前和启动后，三叉夹子智能识别汽车电瓶电压状态，指示灯电路21和MCU-A26，MCU-A26通过取样电路38的电压在指示灯电路21中显示其相对应的电池的电量，应急电源主机充电时，指示灯电路21的对应电量最后一个指示灯闪烁，同时三叉夹子智能控制大电流输出的导通与关断，并且有自动连接功能，防反接保护，温度保护，防反充保护，过流保护，手动启动功能，USB充电输入端10供数码产品充电，以及照明灯12和警示灯9，正确连接后，红灯灭，电瓶电压在2V-13V之间时，通过自动连接识别电路31、MCU-B29处理，警示电路33的绿灯常亮，当汽车无电瓶时，正确连接后可通过手动启动键人工启动键6启动应急电源。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (10)
1.一种发动机应急启动提供动力的装置，包括电源主机三叉输出端(13)、温度保护电路(35)、大电流保护电路(36)、识别电路(31)、充电电路(23)、放电电路(24)、欠压保护电路(25)、MCU-A(26)和MCU-B(29)，其特征在于：所述电源主机三叉输出端(13)由电源正极输出端(17)、电源负极输出端(18)和电源信号采集线(19)连接构成，转换稳定性极高，导通和关断时间短，提高了产品工作的稳定性和安全性。
2.根据权利要求1所述的一种发动机应急启动提供动力的装置，其特征在于：所述电源输出正端(3)接电源输出红色夹子(20)的上夹，三叉夹子信号采集线(16)接电源输出红夹子(20)的下夹，电源输出红夹子(20)闭合时，电源输出正端(3)和三叉夹子信号采集线(16)导通，电源输出红色夹子(20)张开时，电源输出正端(3)和信号采集线(16)断开，从而形成了一个物理开关；电源主机三叉输出端(13)和三叉夹子输入端(4)相连接时，电源正极输出端(17)通过电源输出红夹子(20)物理开关和电源信号采集线(19)导通，电路开始工作；电源主机三叉输出端(13)和三叉夹子输入端(4)未相连接时，电源正极输出端(17)和电源信号采集线(19)断开，电路无电源不工作，从而降低无启动时的静态功耗，延长应急电源的待机时间。
3.根据权利要求1所述的一种发动机应急启动提供动力的装置，其特征在于：所述充电电路(23)与USB充电输入端(10)电性相连，把DC5V电源升压到12V后给锂聚合物电池组(28)充电，充电的同时MCU-A(26)读取充电信号，以及MCU-A(26)控制着充电端的使能端，在充满电或者是发生故障时关断充电，所述应急电源主机(5)的顶端外表面上嵌套安装有人工启动键(6)和开关照明键(7)，且应急电源主机(5)的顶端外表面上设有电量指示灯(8)和警示灯(9)，所述应急电源主机(5)的前端设有USB充电输入端(10)、USB放电输出端(11)、照明灯(12)和电源主机三叉输出端(13)。
4.根据权利要求1所述的一种发动机应急启动提供动力的装置，其特征在于：所述放电电路(24)和MCU-A(26)控制着应急电源主机(5)是否放电，在使能端高电平时，电路开始放电，从锂聚合物电池组(28)的12V降压到5V供手机、平板电脑和游戏机等电子产品使用，并在5V输出端设计了输出过流保护电路，在过流输出时，MCU-A(26)采集到信号后再通过电路给IC1的使能端低电平使IC1停止工作，输出恢复正常后即重新开始工作。
5.根据权利要求1所述的一种发动机应急启动提供动力的装置，其特征在于：所述识别电路(31)和防反接保护电路(32)电性相连，自动连接识别电路(31)功能是通过读取汽车电瓶(1)电压自动启动应急电源，电压范围在2V-13V均可自动启动，当夹子的正负极与电瓶的正负极接反时，防反接保护电路(32)功能工作，警示电路(33)红灯亮，并且自动连接识别电路(31)、与手动启动BOOST(34)均无反应，保证了启动的安全。
6.根据权利要求1所述的一种发动机应急启动提供动力的装置，其特征在于：所述大电流保护电路(36)，其保护器件是体积小、低阻值、快速切换的场效应管，使得在工作时发热小，出现故障时能快速的关断场效应管切断电源。同时MCU-B(29)输出低电平，关闭大电流保护电路(36)。
7.根据权利要求1所述的一种发动机应急启动提供动力的装置，其特征在于：所述电源黑色输出夹子(2)和电源红色输出夹子(20)分别夹在汽车电瓶(1)的负极和正极上，所述三叉子输入端(4)一端连接电源黑色输出夹子(2)和电源输出红色夹子(20)，所述三叉子输入端(4)的另一端插入到应急电源主机(5)的电源主机三叉输出端(13)中，且三叉夹子正极输入端(14)、三叉夹子负极输入端(15)和三叉夹子信号采集线(16)组合构成三叉子输入端(4)，且电源输出红色夹子(20)上设有电源输出正端(3)和三叉夹子信号采集线(16)，保证电流的正常输出。
8.根据权利要求1所述的一种发动机应急启动提供动力的装置，其特征在于：所述MCU-B(29)的电路，包含电池电压识别电路(39)、警示电路(33)和手动启动BOOST(34)电路，当MCU-B(29)的电池电压识别电路(39)检测到锂聚合物电池组(28)电压低于安全启动电压时警示电路(33)的红灯慢闪，当MCU-B(29)的电池电压识别电路(39)检测到锂聚合物电池组(28)电压高于安全电压时警示电路(33)的红灯快闪，当锂聚合物电池组(28)向汽车负载电路(44)正常连接时警示电路(33)的绿灯常亮，此时MCU-B(29)发出信号导通大电流保护电路(36)使锂聚合物电池组(28)经过大电流保护电路(36)向汽车负载电路(44)连通放电，如果此时大电流放电到低于锂聚合物电池组(28)的安全电压时，MCU-B(29)关断大电流保护电路(36)使锂聚合物电池组(28)与汽车负载电路(44)之间断开连接保护锂聚合物电池组(28)，同时警示电路(33)灯灭，当夹子正负极与电瓶接反，通过反接保护电路，MCU-B(29)处理，警示电路(33)的红灯常亮。
9.根据权利要求1所述的一种发动机应急启动提供动力的装置，其特征在于：所述MCU-A(26)的输出端与指示灯电路(21)、照明灯电路(22)、充电电路(23)、USB放电电路(24)、第一稳压电路(27)输入端电性连接，所述欠压保护电路(25)与充电电路(23)、USB放电电路(24)、第一稳压电路(27)和锂聚合物电池组(28)电性连接，且USB放电电路(24)的输入端与欠压保护电路(25)输出端电性连接，所述第一稳压电路(27)的输入端与欠压保护电路(25)的输入端电性连接，所述锂聚合物电池组(28)和欠压保护电路(25)、电源输出红色夹子(20)和大电流保护电路(36)的输入端电性连接，利用两者高精度的检测保护，从而使电芯不仅安全，而且经久耐用。
10.根据权利要求1所述的一种发动机应急启动提供动力的装置，其特征在于：所述MCU-B(29)的输出端与第二稳压电路(30)、大电流保护电路(36)、电池电压识别电路(39)、温度保护电路(35)、警示电路(33)、反接保护电路(32)和自动连接识别电路(31)的输入端电性连接，所述电源输出红色夹子(20)的输出端与第二稳压电路(30)模块、汽车电瓶(1)和汽车负载电路(44)的输入端电性连接，所述大电流保护电路(36)的输入端与短路保护输出端电性连接，所述自动连接识别电路(31)的输入端与防反接保护电路(32)、汽车电瓶(1)、汽车负载电路(44)电性连接，提高了产品工作的稳定性和安全性，并且场效应管相对于继电器来说有体积小。
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