CN112134330A - 一种便携式车辆电池快速启动装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种便携式车辆电池快速启动装置，包括：电源、两个车辆电池端子连接器、第一极性检测电路、电源输出极性切换开关电路和微控制器，微控制器从所述第一极性检测电路接收检测的所述两个车辆电池端子连接器连接的车辆电池的极性信号，根据所述车辆电池的极性信号控制所述电源输出极性切换开关电路切换所述电源输出至所述两个车辆电池端子连接器的极性，使得所述电源输出至所述两个车辆电池端子连接器的极性与所述两个车辆电池端子连接器连接的车辆电池的极性相匹配，所述电源向车辆电池通电。本发明自动识别待启动车辆电池的正极和负极，并对应调整该装置输出电源的极性，提高了安全性，使用十分便利。

Description

一种便携式车辆电池快速启动装置
技术领域
本发明属于电源技术领域，尤其涉及一种便携式车辆电池快速启动装置。
背景技术
随着人们生活水平的逐渐提高，车辆已经成为主要的代步工具。但是，当车辆电池电量不足时，车辆则发动不了。
有些用户通过将电量不足的电池的正极和负极通过电缆分别与电量充足的电池的正极和负极连接以启动车辆，但是，当电缆的另一端没有连接到电量充足的电池的正极和负极而出现接触短路，或者正极和负极接反时，则会引起火花，并可能损坏电池，或者造成人身伤害，而且使用起来非常不方便。
在现有技术中已经进行了各种尝试来解决这些技术问题。专利号为US5793185，授权日为1998年8月11日的美国专利，公开了一种手持式跳跃起动器，其具有控制部件和电路以防止过度充电和与电池的错误连接。
专利号为US10604024B2，授权日为2020年3月31日的美国专利公开了一种具有安全保护功能的便携式车辆电池快速启动装置，该装置可以通过电池检测传感器检测电池连接端端子是否连接到待启动车辆的电池，以及通过极性检测传感器检测电池连接端端子是否正确连接到待启动车辆电池的正极和负极，如果电池检测传感器返回已经连接到待启动车辆的电池的信号和极性检测传感器返回正确连接到待启动车辆电池的正极和负极的信号，该装置输出信号以接通电源开关；如果电池检测传感器返回未连接到待启动车辆的电池的信号和/或极性检测传感器返回连接待启动车辆电池的正极和负极错误的信号，该装置输出信号以关闭电源开关。
如上所述，尽管现有技术试图解决上述问题，但是每种现有技术解决方案都具有其他缺点，无论是复杂性、成本、潜在的故障还是使用的便利性。因此，在本领域中存在对车辆快速启动装置的进一步改进的需求。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供了一种便携式车辆电池快速启动装置，实现两个车辆电池端子连接器与待启动车辆电池正极和负极的任意连接，该装置自动识别待启动车辆电池的正极和负极，并对应调整该装置输出电源的极性，使用十分便利。
为了解决上述技术问题，本发明提供一种便携式车辆电池快速启动装置，包括：
电源；
两个车辆电池端子连接器，所述两个车辆电池端子连接器用于分别电连接至车辆电池的两极；
第一极性检测电路，所述第一极性检测电路与所述两个车辆电池端子连接器电连接，所述第一极性检测电路用于检测所述两个车辆电池端子连接器连接至车辆电池两极的极性，并输出指示所述两个车辆电池端子连接器连接的车辆电池的极性信号；
电源输出极性切换开关电路，所述电源输出极性切换开关电路与所述电源和所述两个车辆电池端子连接器电连接，所述电源输出极性切换开关电路用于切换所述电源输出至所述两个车辆电池端子连接器的极性，且使得所述电源与车辆电池电连通；
微控制器，用于从所述第一极性检测电路接收检测的所述两个车辆电池端子连接器连接的车辆电池的极性信号，根据所述车辆电池的极性信号控制所述电源输出极性切换开关电路切换所述电源输出至所述两个车辆电池端子连接器的极性，使得所述电源输出至所述两个车辆电池端子连接器的极性与所述两个车辆电池端子连接器连接的车辆电池的极性相匹配，所述电源向车辆电池通电。
进一步的，所述便携式车辆电池快速启动装置还包括第二极性检测电路，所述第二极性检测电路与所述两个车辆电池端子连接器电连接，所述第二极性检测电路用于检测所述两个车辆电池端子连接器连接至车辆电池两极的极性，并输出指示所述两个车辆电池端子连接器连接的车辆电池的极性信号。
示例性的，所述电源输出极性切换开关电路包括第一电源输出极性切换开关电路和第二电源输出极性切换开关电路，所述第一电源输出极性切换开关电路和所述第二电源输出极性切换开关电路分别与所述两个车辆电池端子连接器电连接。
示例性的，所述第一电源输出极性切换开关电路包括第一开关和第二开关，所述第二电源输出极性切换开关电路包括第三开关和第四开关。
示例性的，所述第一开关、第二开关、第三开关和第四开关分别包括多个并联的MOSFET。
示例性的，所述第一开关、第二开关、第三开关和第四开关分别包括继电器开关。
示例性的，所述电源包括多个锂离子电池组。
示例性的，所述第一极性检测电路包括光耦传感器。
进一步的，所述便携式车辆电池快速启动装置还包括USB放电电路，所述USB放电电路用于所述电源向外部设备充电。
进一步的，所述便携式车辆电池快速启动装置还包括USB充电电路，所述USB充电电路用于外部电源向所述电源充电。
本发明提供的便携式车辆电池快速启动装置通过第一极性检测电路用于检测所述两个车辆电池端子连接器连接至车辆电池两极的极性，并输出指示所述两个车辆电池端子连接器连接的车辆电池的极性信号，微控制器根据该极性信号控制所述电源输出极性切换开关电路切换所述电源输出至所述两个车辆电池端子连接器的极性，使得所述电源输出至所述两个车辆电池端子连接器的极性与所述两个车辆电池端子连接器连接的车辆电池的极性相匹配，所述电源向车辆电池通电，实现了自动识别两个车辆电池端子连接器连接的车辆电池的极性，并对电源输出的极性进行相应的切换匹配，用户使用该启动装置时将两个车辆电池端子连接器分别任意连接至车辆电池的两极，不用担心正负极连返，使用更加便利，用户体验好。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的便携式车辆电池快速启动装置的功能方框示意图。
图2是本发明实施例提供的第一极性检测电路及电源输出极性切换开关电路的电路原理图。
图3是本发明实施例提供的电源部分电路原理图。
图4是本发明实施例提供的USB放电电路原理图。
图5是本发明实施例提供的USB充电电路原理图。
图6是本发明实施例提供的电源指示灯电路原理图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。
还需要说明的是，本发明实施例中的左、右、上和下等方位用语，仅是互为相对概念或是以产品的正常使用状态为参考的，而不应该认为是具有限制性的。
图1是本发明实施例提供的便携式车辆电池快速启动装置的功能示意框图。参考图1所示，该便携式车辆电池快速启动装置包括电源10、两个车辆电池端子连接器20、第一极性检测电路30、电源输出极性切换开关电路40和微控制器50；
电源10包括多个锂离子电池组101、电池组管理电路102和电源控制电路103，该锂离子电池组101存储足够的能量，能够输出大电流快速启动车辆，锂离子电池101组成的电池组瞬间放电电流大，能够反复充放电使用。电池组具体包括锂离子电池的个数，根据设定的输出最大电流来确定，能够启动车辆即可。电源10可以是设置于便携式车辆电池快速启动装置内的内部电源。在产品具体结构形态上，电源10可以与便携式车辆电池快速启动装置独立开，采用可拆卸的方式电连接，也可以是集成在一个壳体内。电池组管理电路102用于管理锂离子电池组101充放电安全及过热保护等，电源控制电路103用于控制锂离子电池组101充电或者放电，电池组管理电路102和电源控制电路103为本领域常规电路，这里不再详述。
两个车辆电池端子连接器20用于分别电连接至车辆电池的两极，两个车辆电池端子连接器20可以随意与车辆电池的两极电连接，两个车辆电池端子连接器20可以是电缆的自由端，也可以是与电缆连接的夹子，具体形式多种多样，这里不做具体限定，两个车辆电池端子连接器20可以完全相同，不区分正极和负极。
第一极性检测电路30与两个车辆电池端子连接器20电连接，第一极性检测电路30跨接于两个车辆电池端子连接器20之间，第一极性检测电路30用于检测两个车辆电池端子连接器20连接至车辆电池两极的极性，并输出指示两个车辆电池端子连接器20连接的车辆电池的极性信号，即第一极性检测电路30可以检测出两个车辆电池端子连接器20哪个车辆电池端子连接器20连接的车辆电池的正极，哪个车辆电池端子连接器20连接的车辆电池的负极，自动识别出车辆电池的极性，第一极性检测电路30识别出车辆电池的正极和负极后，向微控制器50输出指示信号。例如，两个车辆电池端子连接器20包括第一车辆电池端子连接器和第二车辆电池端子连接器，第一车辆电池端子连接器和第二车辆电池端子连接器分别连接至车辆电池的两极，第一极性检测电路30则自动检测出第一车辆电池端子连接器连接的是正极或者负极，第二车辆电池端子连接器连接的是负极或者正极。
电源输出极性切换开关电路40与电源10和两个车辆电池端子连接器20电连接，电源输出极性切换开关电路40用于切换电源10输出至两个车辆电池端子连接器20的极性，且使得电源10与车辆电池电连通，例如，当第一极性检测电路30检测到第一车辆电池端子连接器连接车辆电池的负极，第二车辆电池端子连接器连接车辆电池的正极，而当前电源10输出至第一车辆电池端子连接器为正，输出至第二车辆电池端子连接器为负，那么电源输出极性切换开关电路40进行切换并电连通，使得电源10输出至第一车辆电池端子连接器为负，输出至第二车辆电池端子连接器为正，从而向车辆电池的正极和负极通电使得汽车启动。
微控制器50用于从第一极性检测电路30接收检测的两个车辆电池端子连接器20连接的车辆电池的极性信号，根据该车辆电池的极性信号控制电源输出极性切换开关电路40切换电源输出至两个车辆电池端子连接器20的极性，使得电源10输出至两个车辆电池端子连接器20的极性与两个车辆电池端子连接器20连接的车辆电池的极性相匹配，该电源10向车辆电池通电。微控制器50可以根据具体需要选择供应商和型号，这里不再详述，本领域技术人员可以根据实际需求进行合适的选型。
本实施例提供的便携式车辆电池快速启动装置通过第一极性检测电路30检测两个车辆电池端子连接器20连接至车辆电池两极的极性，并输出指示两个车辆电池端子连接器20连接的车辆电池的极性信号，微控制器50根据该车辆电池的极性信号控制电源输出极性切换开关电路40切换电源输出至两个车辆电池端子连接器20的极性，使得电源10输出至两个车辆电池端子连接器20的极性与两个车辆电池端子连接器20连接的车辆电池的极性相匹配，该电源10向车辆电池通电，用户不用区分两个车辆电池端子连接器20的正负极，可以随意将两个车辆电池端子连接器20与车辆电池正负极连接，自动检测两个车辆电池端子连接器20连接的车辆电池的极性并自动进行电源极性切换至与两个车辆电池端子连接器20相匹配的状态进而实现通电启动车辆，用户使用更加方便，不会出现正负极接反导致火花引起爆炸的危险情况，提高了安全性。
本实施例中，便携式车辆电池快速启动装置还包括第二极性检测电路60，该第二极性检测电路60与两个车辆电池端子连接器20电连接，第二极性检测电路60用于检两个车辆电池端子连接器20连接至车辆电池两极的极性，并输出指示两个车辆电池端子连接器20连接的车辆电池的极性信号。即第二极性检测电路60可以检测出两个车辆电池端子连接器20哪个车辆电池端子连接器20连接的车辆电池的正极，哪个车辆电池端子连接器20连接的车辆电池的负极，自动识别出车辆电池的极性，第二极性检测电路60识别出车辆电池的正极和负极后，向微控制器50输出指示信号。例如，两个车辆电池端子连接器20包括第一车辆电池端子连接器和第二车辆电池端子连接器，第一车辆电池端子连接器和第二车辆电池端子连接器分别连接至车辆电池的两极，第二极性检测电路60则自动检测出第一车辆电池端子连接器连接的是正极或者负极，第二车辆电池端子连接器连接的是负极或者正极。通过第一极性检测电路30和第二极性检测电路60分别进行极性检测，并分别输出指示信号，微控制器50根据两个只是信号确定是否需要切换输出至两个车辆电池端子连接器20电源的极性，检测结果更加准确，避免检测错误导致意外事故。而且，当第一极性检测电路30和第二极性检测电路60中的任何一个发生故障后，另外一个还可以正常工作，提高了安全性。
本实施例中，电源输出极性切换开关电路40包括第一电源输出极性切换开关电路41和第二电源输出极性切换开关电路42，该第一电源输出极性切换开关电路41和第二电源输出极性切换开关电路42分别与两个车辆电池端子连接器20电连接。第一电源输出极性切换开关电路41包括第一开关410和第二开关411，第二电源输出极性切换开关电路42包括第三开关420和第四开关421。
本实施例中，第一开关410、第二开关411、第三开关420和第四开关421分别包括两个并联的MOSFET。当然，在其他实施例中，也可以是三个MOSFET并联，这里仅是举例说明，不做为对本技术方案的限制。具体的，第一开关410包括两个并联的MOSFET(Q15和Q16)，第二开关411包括两个并联的MOSFET(Q19和Q20)，第三开关420包括两个并联的MOSFET(Q21和Q22)，第四开关421包括两个并联的MOSFET(Q17和Q18)，两个MOSFET并联可以分散电源10输出的功率，当微控制器50输出至第一开关410、第二开关411、第三开关420和第四开关421的信号为高电平时，MOSFET Q15、Q16、Q19、Q20、Q21、Q22、Q17和Q18均处于高电阻状态，所有MOSFET关断，因此，电源10与车辆电池断开。第一开关410与第二开关411同时只能有一个导通，第三开关420与第四开关421同时只能有一个导通，通过在第一开关410与第二开关411及第三开关420与第四开关421之间的切换实现输出电源极性的切换。当微控制器50输出至第一开关410或第二开关411，第三开关420或第四开关421的信号为低电平时，对应的MOSFET处于低电阻状态，对应的MOSFET导通，因此，电源10与车辆电池电连通，以快速启动车辆发动机。
本实施例中，第一极性检测电路30包括光耦传感器D10和光耦传感器D11，当第一车辆电池端子连接器连接车辆电池的正极，第二车辆电池端子连接器连接车辆电池的负极时，光耦传感器D11导通，向微控制器50发送“0”或低电平信号，光耦传感器D10不导通，向微控制器50发送“1”或高电平信号；当第一车辆电池端子连接器连接车辆电池的负极，第二车辆电池端子连接器连接车辆电池的正极时，光耦传感器D10导通，向微控制器50发送“0”或低电平信号，光耦传感器D11不导通，向微控制器50发送“1”或高电平信号。微控制器50根据光耦传感器D10和光耦传感器D11的导通状态可以判断出两个车辆电池端子连接器20分别连接的车辆电池的极性，从而控制电源输出极性切换开关电路40的切换和开关，使得电源10输出至两个车辆电池端子连接器20的电源的极性与其连接的车辆电池的极性相对应。
本实施例中，第二极性检测电路60包括比较器D13，比较器D13的两个输入端分别与两个车辆电池端子连接器20电连接，两个车辆电池端子连接器20分别连接车辆电池的正极和负极，根据比较器D13输出的信号判断两个车辆电池端子连接器20连接的车辆电池的极性。避免只用第一极性检测电路30检测两个车辆电池端子连接器20连接的车辆电池的极性不准确的情况，双重检测，增加检测的准确性，提高了安全性。
本实施例中，便携式车辆电池快速启动装置还包括USB放电电路70，该USB放电电路用于电源10向外部设备充电，该便携式车辆电池快速启动装置能够向移动终端进行充电，具有普通充电宝的功能，使得便携式车辆电池快速启动装置应用范围更广，增加产品使用率，解决用户的不时之需。充电宝技术已经是非常成熟的技术，这里不再详述。
本实施例中，便携式车辆电池快速启动装置还包括USB充电电路80，该USB充电电路用于外部电源向电源10充电。USB接口的充电设备现在应用非常广泛，可以与其他设备共用一个USB充电插头，充电更加方便，在充电线遗失时，也可以使用其他智能终端的USB充电线进行充电，兼容性好。
在其他一些实施例中，第一开关410、第二开关411、第三开关420和第四开关421分别包括继电器开关。继电器为开关领域常用器件，这里不再赘述。当然，在其他一些实施例中，也可采用其他方式实现。
本实施例中，微控制器50可以是一个或者多个控制芯片协同处理不同的任务，并不局限于一个控制芯片。
本实施例中，便携式车辆电池快速启动装置还包括按键组件90和电源指示灯00，按键组件90包括开启按键，使用便携式车辆电池快速启动装置时，按压开启按键，电源指示灯00点亮，说明便携式车辆电池快速启动装置已经上电可以使用。
需要说明的是，本发明公开的只是部分电路原理图，其他常规功能本领域技术人员可以不用付出创造性劳动就可以实现，这里列举的部分电路原理图仅是举例说明，并不作为对本技术方案的限制。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种便携式车辆电池快速启动装置，其特征在于，包括：
电源；
两个车辆电池端子连接器，所述两个车辆电池端子连接器用于分别电连接至车辆电池的两极；
第一极性检测电路，所述第一极性检测电路与所述两个车辆电池端子连接器电连接，所述第一极性检测电路用于检测所述两个车辆电池端子连接器连接至车辆电池两极的极性，并输出指示所述两个车辆电池端子连接器连接的车辆电池的极性信号；
电源输出极性切换开关电路，所述电源输出极性切换开关电路与所述电源和所述两个车辆电池端子连接器电连接，所述电源输出极性切换开关电路用于切换所述电源输出至所述两个车辆电池端子连接器的极性，且使得所述电源与车辆电池电连通；
微控制器，用于从所述第一极性检测电路接收检测的所述两个车辆电池端子连接器连接的车辆电池的极性信号，根据所述车辆电池的极性信号控制所述电源输出极性切换开关电路切换所述电源输出至所述两个车辆电池端子连接器的极性，使得所述电源输出至所述两个车辆电池端子连接器的极性与所述两个车辆电池端子连接器连接的车辆电池的极性相匹配，所述电源向车辆电池通电。
2.如权利要求1所述的便携式车辆电池快速启动装置，其特征在于，所述便携式车辆电池快速启动装置还包括第二极性检测电路，所述第二极性检测电路与所述两个车辆电池端子连接器电连接，所述第二极性检测电路用于检测所述两个车辆电池端子连接器连接至车辆电池两极的极性，并输出指示所述两个车辆电池端子连接器连接的车辆电池的极性信号。
3.如权利要求1所述的便携式车辆电池快速启动装置，其特征在于，所述电源输出极性切换开关电路包括第一电源输出极性切换开关电路和第二电源输出极性切换开关电路，所述第一电源输出极性切换开关电路和所述第二电源输出极性切换开关电路分别与所述两个车辆电池端子连接器电连接。
4.如权利要求3所述的便携式车辆电池快速启动装置，其特征在于，所述第一电源输出极性切换开关电路包括第一开关和第二开关，所述第二电源输出极性切换开关电路包括第三开关和第四开关。
5.如权利要求4所述的便携式车辆电池快速启动装置，其特征在于，所述第一开关、第二开关、第三开关和第四开关分别包括多个并联的MOSFET。
6.如权利要求4所述的便携式车辆电池快速启动装置，其特征在于，所述第一开关、第二开关、第三开关和第四开关分别包括继电器开关。
7.如权利要求1所述的便携式车辆电池快速启动装置，其特征在于，所述电源包括多个锂离子电池组。
8.如权利要求1所述的便携式车辆电池快速启动装置，其特征在于，所述第一极性检测电路包括光耦传感器。
9.如权利要求1所述的便携式车辆电池快速启动装置，其特征在于，所述便携式车辆电池快速启动装置还包括USB放电电路，所述USB放电电路用于所述电源向外部设备充电。
10.如权利要求1所述的便携式车辆电池快速启动装置，其特征在于，所述便携式车辆电池快速启动装置还包括USB充电电路，所述USB充电电路用于外部电源向所述电源充电。
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