CN113595050A - 一种智能供电连接器及汽车应急启动电源 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能供电连接器，包括供电连接线路、信号连接线路及可控开关。供电连接线路连接电池与受电器，形成供电通路；可控开关设置于供电连接线路上，可控开关具有切断和导通两种状态，可使供电通路切断或者导通；信号线路包括信号采集线路及控制信号线路；信号采集线路一端与电池MCU相连接，另一端与供电连接线路相连接，用于将采集到的供电连接线路状态信号传输到电池MCU；控制信号线路一端与电池MCU相连接，另一端与可控开关相连接，用于将电池MCU的控制信号传输到可控开关。本发明的智能供电连接器省去了现有连接器的控制装置，结构更简单，成本更低，体积更小。本发明还公开了一种汽车应急启动电源。

Description

一种智能供电连接器及汽车应急启动电源

技术领域

本发明涉及电池供电装置领域，尤其涉及一种带保护装置的智能供电连接器及汽车应急启动电源。

背景技术

电池作为一种常见储能设备，在各方面的应用非常广泛。电池可制作成便携式的应急电源，用于在电器电力不足给电器供电或给电器内置的电池充电，极大地增加了人们生活的便利性。但是，由于电池的电化学结构的特殊性，在某些情况下，可能产生安全问题。电池自燃自爆等安全事故也是屡见不鲜。因此，如何保证安全，是本领域技术人员一直关注的问题。

通常，电池的供电必须通过连接器来完成。连接器的一端与电池相连接，另一端与受电器相连接，在电池与受电器之间形成一个供电回路。在连接器里设置供电保护装置，则是一种常见的保证安全的技术手段。

图1示出了一种现有的供电连接器。其中，电池10作为供电装置，通过供电保护装置20与受电器30相连接，供电保护装置20包括可控开关21及控制装置22，控制装置22通过检测电池10及受电器30的各项参数(例如，温度、电压等)，以确定整个供电连接线路是否处于安全状态。只有供电连接线路处于安全状态时，控制装置22才发出信号给可控开关21使其导通，开始供电。供电过程中，如果发现异常，则随时切断可控开关21，停止供电。

现有的供电连接器使用的供电保护装置包括控制装置及可控开关，其结构相对复杂，成本较高。因此，本领域的技术人员致力于开发一种结构更简单，成本更低的带保护装置的连接器。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是如果实现一种结构更简单成本更低的供电连接器。

为实现上述目的，技术人员注意到，很多电池，特别是锂电池，为提升电池性能，在电池内部安装有用于管理电池性能微控制单元，英文简称为MCU(为方便表述，后文均使用MCU)，所述MCU在功能上与本发明想要实现的供电保护装置的功能有所重叠，并且，所述MCU在性能上一般都有冗余。本发明利用电池MCU在功能上的冗余，实现了一种新的智能供电连接器。

所述智能供电连接器包括供电连接线路、信号连接线路及可控开关。

其中，

供电连接线路一端与电池相连接，另一端与受电器相连接，形成供电通路；

可控开关设置于供电连接线路上，可控开关具有切断和导通两个状态，通过切断和导通两种状态的切换，可使供电通路切断或者导通。

信号线路包括信号采集线路及控制信号线路；其中，信号采集线路一端与电池MCU相连接，另一端与供电连接线路相连接，用于将采集到的供电连接线路状态信号传输到电池MCU；控制信号线路一端与电池MCU相连接，另一端与可控开关相连接，用于将电池MCU的控制信号传输到可控开关。

当智能供电连接器的供电连接线路的两端分别与电池与受电器相连接时，同时信号线路将电池MCU与可控开关相连接，信号线路将采集到的供电连接线路状态信号传输到电池MCU，此时，可控开关默认设置于断开状态。电池MCU通过检测电池当前的电压、温度等参数，以及连接器的连接状态等信号，判断当前是否处于安全状态。只有当所有参数均为正常时，MCU才会通过控制信号线路传送控制信号至可控开关，使可控开关导通，从而使整个供电通路导通，实现电池给受电器供电。

在供电过程中，电池MCU始终保持对电池自身的安全状态以及连接器的连接状态的监测，一旦监测到电池本身安全参数异常或者连接状态异常，MCU将通过控制信号线路传送控制信号至可控开关，使可控开关断开，从而使整个供电通路断开，以保证安全。

由此，本发明实现了一种结构更为简单的智能供电连接器，只包括可控开关和连接线路，省去了现有连接器的控制装置，成本更低，体积更小。

以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

附图说明

图1是一种现有的供电连接器的使用方式示意图；

图2是本发明的智能供电连接器应用于汽车应急启动电源的示意图；

具体实施方式

以下参考说明书附图介绍本发明的多个优选实施例，使其技术内容更加清楚和便于理解。本发明可以通过许多不同形式的实施例来得以体现，本发明的保护范围并非仅限于文中提到的实施例。

在附图中，结构相同的部件以相同数字标号表示，各处结构或功能相似的组件以相似数字标号表示。附图所示的每一组件的尺寸和厚度是任意示出的，本发明并没有限定每个组件的尺寸和厚度。为了使图示更清晰，附图中有些地方适当夸大了部件的厚度。

实施例1

汽车启动系统用于启动汽车发动机，包括汽油发动机、柴油发动机等。通过启动电机使静止的发动机进入工作状态。目前几乎所有的汽车发动机和一些小型农机的发动机都采用电力的启动系统，即利用蓄电池中的电能驱动启动电机使发动机开始工作。

在蓄电池性能退化无法启动发动机的情况下，一般需要用到应急启动电源来启动发动机。通常，人们会将应急电源主机的输出电极并联到汽车蓄电池的电极上，使用应急电源储存的电能来启动发动机，但此操作可能存在一定风险，下面将介绍结合附图2介绍本发明的智能供电连接器是如何防范风险保证安全的。

如图2所示，

汽车应急启动电源包括主机60以及与主机相接连的智能连接器40.

主机60包括电池61、MCU62及一个四针插座63，四针插座63内包括四个插脚，分别为PIN1A、PIN2A、PIN3A、PIN4A。PIN1A与电池61负极相连接，PIN4A与电池61正极相连接，PIN2A与PIN3A与MCU62相连接。

智能供电连接器40包括由正极输出线43、正极连接线48、负极输出线44组成的供电连接线路，由电压信号采样线45和继电器控制线46组成的信号连接线路，以及由继电器41构成的可控开关。

智能供电夹40还包括一个四针插头49，四针插头49包括四个插脚，分别为PIN1B、PIN2B、PIN3B、PIN4B。

主机60与智能供电连接器40通过四针插座63与四针插头49相连接，其中PIN1A、PIN2A、PIN3A、PIN4A分别对应连接于PIN1B、PIN2B、PIN3B、PIN4B。

在智能供电夹40内部，PIN1B与负极输出线44相连接，PIN4B与正极连接线48相连接，正极连接线48的另一端与继电器41相连接，继电器41包括继电器开关42，继电器开关42一端与正极连接线48相连接，另一端与正极输出线43相连接；继电器开关42被设置为可响应继电器控制线46传送来的控制信号闭合或者断开。

继电器41还包括继电器供电线47，继电器供电线47与负极输出线44相连接，以实现对继电器41的供电。

继电器41被设置为常开的状态，即，在没有控制信号时，继电器开关42为断开状态。

使用时，主机60与智能供电连接器40通过四针插座63与四针插头49相连接，其中PIN1A、PIN2A、PIN3A、PIN4A分别对应连接于PIN1B、PIN2B、PIN3B、PIN4B。此时，如果正极输出线43及负极输出线44正确地接到了汽车蓄电池50的正负电极上时，电压信号采样线45将会采到一个正向电压并通过PIN2B及PIN2A传送到MCU62，此时MCU62被设置为可判断此电压极性是否正确。如果正确，MCU62会通过PIN3A经由PIN3B及继电器控制线46，给继电器41发送一个小电流，使得继电器开关42闭合。当继电器开关42闭合时，可形成由电池正极-PIN4A-PIN4B-正极连接线48-继电器开关42-正极输出线43-汽车蓄电池50-负极连接线44-PIN1B-PIN1A-电池负极组成的闭合电路，此时主机电池61与汽车蓄电池50处于并联状态，主机电池61则可以给汽车提供启动电能。

反之，如果没有正确连接，即，正极输出线43接到汽车蓄电池50的负电极，负极输出线44接到汽车蓄电池50的正电极上时，电压信号采样线45将会采到一个负向电压并通过PIN2B及PIN2A传送到MCU62，此时MCU62则不会发送任何信号到继电器41，继电器开关42会保持断开状态。这样，就有效地防止了因极性接反造成的危险。

MCU62被设置为还具有以下功能：

MCU62可持续监测主机电池61的输出电压。当主机电池61的输出电压低于设定值时，MCU62将不会发送信号使继电器开关42闭合，智能供电连接器将会断开供电连接，以保证主机电池61不会被过放电，从而避免主机电池61的损坏。

MCU62可持续监测主机电池61的工作温度。当主机电池61的工作温度高于设定值时，MCU62将不会发送信号使继电器开关42闭合，智能供电连接器将会断开供电连接，以保证主机电池61的温度不再继续升高，从而避免主机电池61的损坏、自燃甚至自爆的风险。

MCU62可监测汽车蓄电池50的输出电压。当正极输出线43及负极输出线44正确地接到了汽车蓄电池50的正负电极上时，电压信号采样线45将会采到一个正向电压并通过PIN2B及PIN2A传送到MCU62，MCU62对此电压信号的幅度作出测量并与设定电压值比对。由于在汽车蓄电池50的输出电压高于设定值时，汽车蓄电池50可能会对主机电池61进行反向充电，造成主机电池61的损坏，因此，当MCU62监测到汽车蓄电池50的输出电压高于设定值时，MCU62将不会发送信号使继电器开关42闭合，避免反向充电造成主机电池61的损坏。

实施例2

其他与实施例1相同，其中可控开关由继电器改为场效应晶体管(简称MOS管)或者绝缘栅双极型晶体管(简称IGBT管)，MOS管或者IGBT管均可以在控制信号的作用下导通或切断电路，起到与继电器类似的作用。

实施例3

其他与实施例1相同，其中正极输出线43及负极输出线44与汽车蓄电池50相连接的一端均设置有具有弹性的夹子，夹子可使正(负)极输出线与汽车蓄电池50的连接操作更为便捷，同时依靠弹性夹紧汽车蓄电池的电极，可加强供电连接的可靠性。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种智能供电连接器，包括供电连接线路、信号连接线路及可控开关，所述供电连接线路一端与电池相连接，另一端与受电器相连接，形成供电通路；所述可控开关设置于供电连接线路上，可控开关具有切断和导通两个状态，通过切断和导通两种状态的切换，可使供电通路切断或者导通；所述信号线路包括信号采集线路及控制信号线路；其特征在于，所述信号采集线路一端与电池MCU相连接，另一端与所述供电连接线路相连接，用于将采集到的所述供电连接线路状态信号传输到电池MCU；所述控制信号线路一端与电池MCU相连接，另一端与所述可控开关相连接，用于将电池MCU的控制信号传输到所述可控开关。

2.如权利要求1所述的智能供电连接器，其特征在于，所述可控开关为继电器，所述继电器包括继电器开关，所述继电器开关被设置为可响应电池MCU的控制信号而闭合或者断开。

3.如权利要求2所述的智能供电连接器，其特征在于，所述继电器开关被设置为常开的状态，即，在没有控制信号时，所述继电器开关为断开状态。

4.如权利要求1所述的智能供电连接器，其特征在于，所述可控开关为场效应晶体管。

5.如权利要求1所述的智能供电连接器，其特征在于，所述可控开关为绝缘栅双极型晶体管。

6.一种汽车应急启动电源，包括主机，所述主机包括主机电池及MCU，其特征在于，还包括权利要求1-5任一项所述的智能供电连接器；所述受电器为汽车蓄电池。

7.如权利要求6所述的汽车应急启动电源，其特征在于，所述MCU被设置为可持续监测所述信号采集线路采集到的所述供电连接线路状态信号，并根据所述供电连接线路状态信号判定是否通过所述控制信号线路发送控制信号使所述可控开关导通或者切断。

8.如权利要求6所述的汽车应急启动电源，其特征在于，所述MCU被设置为可持续监测主机电池的输出电压，并根据所述主机电池的输出电压信号判定是否通过所述控制信号线路发送控制信号使所述可控开关导通或者切断。

9.如权利要求6所述的汽车应急启动电源，其特征在于，所述MCU被设置为可持续监测主机电池的工作温度，并根据所述主机电池的工作温度信号判定是否通过所述控制信号线路发送控制信号使所述可控开关导通或者切断。

10.如权利要求6所述的汽车应急启动电源，其特征在于，所述MCU被设置为可持续监测汽车蓄电池的输出电压，并根据所述汽车蓄电池的输出电压信号判定是否通过所述控制信号线路发送控制信号使所述可控开关导通或者切断。

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