CN114156996A - 点火夹、启动电源及启动装置 - Google Patents

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Abstract

本发明适用于汽车技术领域，提供了一种点火夹，包括：用于与启动电源的正极电连接的第一输入端、与启动电源的负极电连接的第二输入端、用于夹持在汽车电瓶正极的第一夹子、用于夹持在汽车电瓶负极的第二夹子；第二输入端与第二夹子之间电连接；开关装置，第一输入端与第一夹子通过开关装置电连接；非MCU型控制电路，与开关装置的控制端电连接，用于当第一夹子和第二夹子正接到汽车电瓶的电极上时，控制开关装置导通，使得启动电源与汽车电瓶之间形成通路；用于当第一夹子和第二夹子反接到汽车电瓶的电极上时，不控制开关装置导通，使得启动电源与汽车电瓶之间无法形成通路。本发明可以在点火夹反接到汽车电瓶的电极时起到必要的保护作用。

Description

点火夹、启动电源及启动装置
技术领域
本发明属于汽车技术领域，尤其涉及一种点火夹、启动电源及启动装置。
背景技术
汽车在启动时通常需要借助额外的启动电源，通过点火夹将该启动电源与汽车电瓶连接，启动电源通过点火夹为汽车电瓶充电，以便汽车进行启动打火。
要实现为汽车电瓶正常充电，必须保证启动电源的正负极通过点火夹能正确地对应连接到汽车电瓶的正负极上，即，启动电源的正极通过点火夹与汽车电瓶的正极连接，启动电源的负极通过点火夹与汽车电瓶的负极连接。一旦不慎反接，不仅无法正常点火启动，影响用户的用车需求，甚至还有可能会导致短路起火、损伤启动电源甚至整个汽车电气系统等安全隐患，因此，防反接是汽车启动打火过程中一个需要解决的问题。
发明内容
鉴于此，本发明提供一种具有反接保护功能的点火夹和启动电源。
本发明第一方面的实施例提供了一种点火夹，包括：
用于与启动电源的正极电连接的第一输入端、与启动电源的负极电连接的第二输入端、用于夹持在汽车电瓶正极的第一夹子、用于夹持在汽车电瓶负极的第二夹子；所述第二输入端与所述第二夹子之间电连接；
开关装置，所述第一输入端与所述第一夹子通过所述开关装置电连接；
非MCU型控制电路，与所述开关装置的控制端电连接，用于当所述第一夹子和所述第二夹子正接到汽车电瓶的电极上时，控制所述开关装置导通，使得启动电源与汽车电瓶之间形成通路；用于当所述第一夹子和所述第二夹子反接到汽车电瓶的电极上时，不控制所述开关装置导通，使得启动电源与汽车电瓶之间无法形成通路。
本发明第二方面的实施例还提供了一种启动电源，所述负极用于与点火夹的第二输入端电连接；所述点火夹还具有夹持在汽车电瓶正极的第一夹子、用于夹持在汽车电瓶负极的第二夹子，所述第一输入端与所述第一夹子之间电连接，所述第二输入端与所述第二夹子之间电连接；所述启动电源包括：
开关装置；所述第一输入端与所述启动电源的正极通过所述开关装置电连接；
非MCU型控制电路，与所述开关装置的控制端电连接，用于当所述第一夹子和所述第二夹子正接到汽车电瓶的电极上时，控制所述开关装置导通，使得启动电源与汽车电瓶之间形成通路；用于当所述第一夹子和所述第二夹子反接到汽车电瓶的电极上时，不控制所述开关装置导通，使得启动电源与汽车电瓶之间无法形成通路。
本发明第三方面还提供一种启动装置，包括启动电源和点火夹，其中所述点火夹为第一方面的实施例所述的点火夹：或者所述启动电源为第二方面的实施例所述的启动电源。
本发明实施例中，当点火夹的两个夹子被反接到汽车电瓶的两个电极上时，即第一夹子被夹持到汽车电瓶的负极且第二夹子被夹持到汽车电瓶的正极时，非MCU型控制电路不会控制开关装置导通，使得启动电源与汽车电瓶之间无法形成反接的通路，不会引起短路起火以及对启动电源等造成损伤，因此在反接时可以起到必要的保护作用。
附图说明
图1是本发明第一实施例提供的启动装置的模块框图；
图2是本发明第一实施例提供的启动装置的点火夹的一种结构示意图；
图3是本发明第一实施例中的点火夹正接到汽车电瓶电极时的等效电路图；
图4是本发明第一实施例中的点火夹反接到汽车电瓶电极时的等效电路图；
图5是本发明第一实施例中的点火夹的一种较佳的电路结构图；
图6是图5中的定时管理芯片的引脚定义示意图；
图7是本发明第一实施例中的点火夹包含单向导通组件时且当点火夹反接到汽车电瓶电极的等效电路图；
图8是本发明第二实施例提供的启动装置的模块结构图；
图9是本发明第二实施例中的点火夹的一种结构示意图。
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仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明第一实施例提供了一种点火夹及具有该点火夹的启动装置，此点火夹可用于汽车应急启动。参照图1、图2，启动装置100包括点火夹1和启动电源2。该点火夹1连接于启动电源2和汽车电瓶3之间，当汽车电瓶3老化或其他原因导致的储能不足时，启动电源2通过该点火夹1对汽车电瓶3进行充电，以进行汽车的启动打火。
点火夹1包括输入端和输出端，输入端与启动电源1连接，输出端与汽车电瓶3连接。
具体地，如图1、图2所示，该输入端包括用于与启动电源2的正极EC5+连接的第一输入端Vin+、与启动电源2的负极EC5-连接的第二输入端Vin-。该输出端可设计成夹子的形式，包括用于夹持在汽车电瓶3的正极的第一夹子Vout+、用于夹持在汽车电瓶3的负极的第二夹子Vout-。其中，第一夹子Vout+和第二夹子Vout-与汽车电极接触的部分为导电材料制成，当夹持在汽车电瓶3的电极上时，两个夹子与汽车电瓶3的电极之间即可形成电性的连接。
在点火夹2的内部还包括开关装置11和非MCU型控制电路12。开关装置11电性连接于第一输入端Vin+与第一夹子Vout+之间。具体地，开关装置11的一端通过导线a与第一输入端Vin+连接，另一端通导线a与第一夹子Vout+连接，第二输入端Vin-与第二夹子Vout-之间通过导线b电连接。并且，非MCU型控制电路12与开关装置11的控制端电连接，开关装置11的开关状态由非MCU型控制电路12进行控制，其中，非MCU型控制电路12是指其电路结构中不包含MCU(微处理器)之类的软件芯片，而是设计成全硬件的电路，有助于提高点火夹的整体响应速度。
作为一种实现方式，开关装置11可以基于功率继电器实现，当然也可以采用其他的可控的开关元件或开关电路实现。并且，为便于整体控制，开关装置11的常态为断开状态。
这样，当点火夹2的输入端、输出端分别正确连接到启动电源2和汽车电瓶3的电极上且开关控制11被非MCU型控制电路12控制导通时，启动电源2可以通过点火夹1为汽车电瓶3充电。
需要说明的是，在具体实施时还可以在点火夹1的内部或者启动电源2上根据实际需要设计相关的充电控制管理电路，以便对充电过程进行管控。
对于输入端，在正常使用时需要将第一输入端Vin+连接到启动电源2的正极，将第二输入端Vin-连接到启动电源的负极。在设计时可以将第一输入端Vin+和第二输入端Vin-设计成不同的接口形式，例如两个接口的形状不同，或者两个接口中的插针的排布方式不同，这样不会出现两个输入端在启动电源2上接反的情况。
对于输出端，在正常使用时需要将第一夹子Vout+夹持到汽车电瓶3的正极，将第二夹子Vout-夹持到汽车电瓶3的负极。在设计时可以将两个夹子设计成不同的颜色来进行区分，例如，将第一夹子Vout+设计成红色，将第二夹子Vout-设计成黑色。但是，在使用过程中仍然可能会有由于疏忽而将两个夹子在汽车电瓶3上反接的情况，即，第一夹子Vout+被夹持到汽车电瓶3的负极且第二夹子Vout-被夹持到汽车电瓶3的正极即为反接。
为避免输出端两个夹子被反接到汽车电瓶3上而可能造成的不良后果，本实施例中，非MCU型控制电路12用于当第一夹子Vout+和第二夹子Vout-正接到汽车电瓶3的电极上时，控制开关装置11导通，使得启动电源2与汽车电瓶3之间形成通路；用于当第一夹子Vout+和第二夹子Vout-反接到汽车电瓶3的电极上时，不控制开关装置11导通，使得启动电源2与汽车电瓶3之间无法形成通路。
这样可以保证在点火夹1与汽车电瓶3之间反接时，启动电源2与汽车电瓶3之间无法形成反接的通路，避免因反接而导致短路起火、损伤启动电源1及整个汽车电气系统，因此在反接时可以起到必要的保护作用。
继续参阅图1，非MCU型控制电路12具有触发端，该触发端电连接至第一夹子Vout+与开关装置11之间的线路上。同时，非MCU型控制电12还具有电源端和输出端，电源端用于连接稳压供电信号，作为一种实现方式，该稳压供电信号可以是启动电源2的输出电压经过稳压处理后的信号，输出端用于与开关装置11的控制电连接，向开关装置11输出控制信号以控制开关装置11导通或断开。
当点火夹1的两个夹子正接到汽车电瓶3的两个电极上时，汽车电瓶3的正极会通过第一夹子Vout+向非MCU型控制电12的触发端提供电信号形成触发，即该触发端能从第一夹子Vout+与开关装置11之间的线路上得电，此时非MCU型控制电路12被触发进而可以控制开关装置11导通，启动电源2可以为汽车电瓶3充电。其等效电路如图3所示，可以看出，此时启动电源2与汽车电瓶3等效为两个并联的电池单元。
当点火夹1的两个夹子反接到汽车电瓶3的两个电极上时，此时第一夹子Vout+电连接的是汽车电瓶3的负极，而该负极无法向非MCU型控制电12的触发端提供电信号，这样该触发端不能从第一夹子Vout+与开关装置11之间的线路上得电，非MCU型控制电路12不被触发自然也无法控制开关装置11导通了。其等效电路如图4所示，可以看出，此时启动电源2与汽车电瓶3等效为串联但形不成通路的两个电池单元。
进一步地，非MCU型控制电路12包括与开关装置11的控制端电连接的定时电路，该定时电路具有上述触发端，用于在所述触发端得电时向所开关装置11的控制端输出控制信号，控制信号用于控制开关装置11在启动电源2给汽车电瓶3充电过程中按照预置的开关频率循环执行导通、断开的动作，以检测第一夹子和第二夹子是否仍然连接至电瓶上，即检测第一夹子Vout+和/或第二夹子Vout-是否被用户从汽车电瓶3上取下，例如，一旦第一夹子Vout+被取下，汽车电瓶3无法通过第一夹子Vout+得电，就不会继续开关装置11的工作，开关装置11会恢复到常断开的状态。
图5为本发明第一实施例提供的点火夹的一种较佳的电路结构图，其中，红夹子表示第一夹子，黑夹子表示第二夹子，开关装置11基于继电器实现，具体包括继电器及其输出控制电路，其输出控制电路包括三极管Q1、三极管Q2、电阻R7、二极管D6、二极管D7，具体连接关系如图5所示。
参阅图5，定时电路包括：定时管理芯片U2、NPN型的第一三极管Q9、第一MOS管Q8。上述第一三极管Q9的基极作为所述触发端，定时管理芯片U2的输出端与所述开关装置的控制端电连接，用于输出所述控制信号。
当所述第一夹子Vout+和所述第二夹子Vout-正接到汽车电瓶3的电极上时，汽车电瓶3的电压由其正极通过所述第一夹子Vout+给所述第一三极管Q9的基极供电，由所述第一三极管Q9控制所述第一MOS管Q8导通，使得启动电源1的输出经稳压处理后通过所述第一MOS管Q8为所述定时管理芯片U2供电。
作为一种选择，定时管理芯片U2为NE555定时芯片，其8个引脚PIN1-PIN8的引脚定义如图6所示。
在定时管理芯片U2采用NE555定时芯片的前提下，如图5所示，定时电路还包括：第一电阻R2、第二电阻R30、第三电阻R31、第四电阻R32、第五电阻R38、第一电容C14、第二电容C16、第三电容C17、第一二极管D14、第二二极管D15。
第一电阻R2的第一端与第一夹子电性连接，第一电阻R2的第二端与第一三极管Q9的基极连接，第一三极管Q9的发射极接地，启动电源的输出经稳压处理后通过第五电阻R38电连接至第一三极管Q9的集电极。
启动电源的输出经稳压处理后电连接至第一MOS管Q8的源极，第一MOS管Q8的栅极与第一三极管Q9的集电极电连接，第一MOS管Q8的漏极还通过第二电容C16接地。
定时管理芯片U2的第1脚接地，第5脚通过第一电容C14接地，第4脚和第8脚同时与第一MOS管Q8的漏极电连接；第2脚和第6脚同时电连接至第三电容C17的第一极板，第三电容C17的第二极板接地；第2脚和第6脚同时电连接第二二极管D15的阳极，第二二极管D15的阴极依次通过第二电阻R30、第四电阻R32后电连接至第一MOS管Q8的漏极；第7脚与第一二极管D14的阳极电连接，第一二极管D14的阴极与第三电容C17的第一极板电连接；第7脚还电连接至第二电阻R30与第四电阻R32串联处；第3脚通过第三电阻R31与开关装置的控制端电连接。
进一步地，定时电路还包括：第六电阻R39、第七电阻R40、第四电容C18、第三二极管D18。第一电阻R2的第一端通过第七电阻R40与第一夹子电性连接；第一三极管Q9基极通过第六电阻R39接地；第一电阻R2的第一端通过第四电容C18接地；第三二极管D18并联于第三电阻R31两端，且第三二极管D18的阳极与开关装置的控制端电连接，阴极与定时管理芯片U2的第3脚电连接。采用第六电阻R39、第七电阻R40、第四电容C18、第三二极管D18的目的主要是起到滤波处理、吸收等作用，维持定时电路的稳定工作。
在定时电路的基础上，本实施例中，点火夹还包括：延时电路，延时电路的输出端与开关装置的控制端电连接，用于在定时电路对开关装置进行控制时进一步以延时的方式控制开关装置的最长导通时长，当本次启动点火时长达到预设的最长导通时长时，该延时电路会控制开关装置断开。设定最长导通时长的意义在于将用户点火的时长加以限制，在设定的时长内，用户必需要完成点火，防止用户点火接通时间过长而导致启动电源1的电池电量不足或温度过高。
参阅图5，延时电路包括：第四二极管D10、PNP型的第二三极管Q32、NPN型的第三三极管Q6、第八电阻R22、第九电阻R23、第十电阻R37、第十一电阻R41、第五电容C15、电解电容CE1，NPN型的第四三极管Q3、NPN型的第五三极管Q7、第十二电阻R28、第十三电阻R36。
第一MOS管Q8的漏极依次通过第八电阻R22、第五电容C15后接地，第八电阻R22与第五电容C15的串联处通过第九电阻R23电连接至第二三极管Q32的基极，第二三极管Q32的发射极通过第十一电阻R41电连接至第一MOS管Q8的漏极，第二三极管Q32的集电极连接第四二极管D10的阳极，第四二极管D10的阴极连接电解电容CE1的正极板，电解电容CE1的负极板接地；
第四二极管D10的阴极通过第十电阻R37电连接第三三极管Q6的基极，第三三极管Q6的发射极接地，第三三极管Q6的集电极与第四三极管Q3的基极电连接；
启动电源的输出经稳压处理后通过第十三电阻R36电连接第四三极管Q3的基极，第四三极管Q3的集电极连接开关装置的控制端，第四三极管Q3的发射极接地；
第五三极管Q7的集电极电连接开关装置的控制端，第五三极管Q7的发射极接地，五三极管Q7的基极通过第十二电阻R28电连接第二三极管Q32的集电极。
进一步地，延时电路还包括：第六电容C7、第五二极管D16、第十四电阻R34、第十五电阻R35。第五二极管D16并联在第十一电阻R41两端，且第五二极管D16的阳极连接第一MOS管Q8的漏极，第五二极管D16的阴极电连接第二三极管Q32的发射极，第五二极管D16的阴极还通过第六电容C7接地；第四三极管Q3的基极通过第十五电阻R35接地；第十四电阻R34电连接在第五三极管Q7的基极和发射极之间。采用第六电容C7、第五二极管D16、第十四电阻R34、第十五电阻R35的目的主要是进行滤波处理，维持整个延时电路稳定工作。
下面结合图5详细描述定时电路、延时电路的工作原理如下：
当红色夹子与黑色夹子正接到汽车电瓶3的电极后，OUT+电压通过R40,R2到Q9的基极，使Q8工作，把Q8打开给定时电路提供工作电压，使定时电路正常定频工作(C18、R2、R39用于增强工作稳定性)；同时给延时电路开启限时长工作，当V1网络(V1网络即指图5中U2的第8脚和第4脚、Q8的漏极共同形成的网络结点)通电后，通过D16、R41、R22给电容C15充电，同时使Q32的三极管导通经过D10给电解电容CE1充电，又经过R28使Q7导通工作，把用于控制继电器的三极管Q1的基极电平拉低(三极管Q1的基极用于接收定时电路输出的控制信号，作为继电器的控制脚)，使继电器不能开启输出，主要目的是延时开启制继电器的输出，同时R37使Q6导通工作，把Q3基极拉低，使Q3停止工作；当C15充满电后，PNP型的Q32的发射极不导通，由于D10的单向导通的特性，电压不会后灌，Q7由导通变为截止，开启输出点火回路(打开继电器)，这时只有CE1电容通过电阻R37给Q6继续放电工作，当CE1电容放完电后，Q6停止工作，VDD网络电压(即启动电源的输出经稳压处理后的电压)通过R36到Q3基极，使Q3导通，把定时电路电路的继电器的控制脚拉低，使继电器关闭实现控制开关装置的最长导通时长。
另外，如图5所示，点火夹还包括稳压电路，用于为点火夹中的其他电流提供稳定的电压。稳压电路可通过稳压芯片U3实现，U3可采用型号为78L05-SOT的稳压芯片。U3的外围电路如图5所示，其中，D1的作用是防反向电流，C1、C2用于输入滤波C3、C6、CE3为输出供电滤波电容。
点火夹1还包括正常工作指示灯组件。正常工作指示灯组件连接在开关装置11(即继电器)与第一输入端Vcc+之间，用于当第一夹子Vout
+和第二夹子Vout-正接到汽车电瓶3的电极上时，指示非MCU型控制电路12对开关装置11的控制状态。
如图5所示，正常工作指示灯组件包括：第一发光二极管LED1和第十六电阻R1；第一发光二极管LED1的阳极与第一输入端电连接，第一发光二极管LED1的阴极通过第十六电阻R1电连接至开关装置11(RK-)，第一发光二极管LED1用于在开关装置11被控导通时亮启。图5中，第一发光二极管LED1两端还并联有发光二极管LED7，主要目的是为了提
相应地，在此基础上，正常工作指示灯组件还包括：第二发光二极管LED5和第二电阻R27；第二发光二极管LED5的阳极与开关装置11电连接，第二发光二极管LED5的阴极通过第二电阻R27接地，第二发光二极管LED5用于在开关装置11被控断开时亮启。
图5中，第一发光二极管LED1两端还并联有发光二极管LED7，主要目的是为了提高开关装置11被控导通时的发光亮度，与开关装置11被控断开时的发光亮度进行区别，具体实施时，也可以直接采用应该功率较大的发光二极管来代替LED1和LED7。
进一步地，本实施例中点火夹1还包括反接指示灯组件，该反接指示灯12连接在第二夹子Vout-与第一夹子Vout+之间，用于当第一夹子Vout+被夹持到汽车电瓶3的负极且第二夹子Vout-被夹持到汽车电瓶3的正极时亮启。
图5进一步示出了反接指示灯组件13的电路结构，包括第一发光二极管LED2和第三电阻R20。第一发光二极管LED2的阳极与第二夹子Vout-电连接，第三发光二极管LED2的阴极与第三电阻R20的第一端电连接，第三电阻R20的第二端与第一夹子Vout+电连接。当反接时，由于汽车电瓶3的正极连接的是第二夹子Vout-、而汽车电瓶3的负极连接的是第一夹子Vout+，因此，汽车电瓶3的正极、第二夹子Vout-、第三发光二极管LED2、第三电阻R20、第一夹子Vout+、汽车电瓶3的负极之间形成通路，第三发光二极管LED2会亮启。
进一步地，点火夹1还包括：检测电路、保护电路。检测电路用于检测点火夹的工作参数是否正常；保护电路用于在检测电路检测到工作参数不正常时，控制可控开关装置断开。
进一步地，本实施例中点火夹还可以包括报警电路，用于在工作参数不正常时以蜂鸣或指示灯的形式报警。在图5中一蜂鸣器BZ2表示蜂鸣器，LED3、LED6为工作指示灯，BZ2、LED3、LED6的外围电路如图5所示，此处不再赘述。
进一步地，本实施例中检测电路包括：输入欠压检测电路、输入过压检测电路、温度检测电路和/或输出过压检测电路。
输入欠压检测电路用于检测启动电源的输入电压是否欠压，并在检测到欠压时触发报警电路以蜂鸣或指示灯的形式报警。输入过压检测电路用于检测启动电源的输入电压是否过压，并在检测到过压时触发报警电路以蜂鸣或指示灯的形式报警。
如图5所示，输入电压的检测可基于运算放大器U1-B实现，检测原理为：启动电源2通过点火夹1为汽车电瓶3充电后，启动电源2输入的电压会经过稳压电路产生稳定的5V电压给U1供电，由U1-B的同相输入端5脚、反相输入端6脚及相对应的器件做分压对比，比较EC5输入电压是否正常，如果正常，输出端7脚就不会输出电压，如果电压过低，7脚就会输出电压，通过D5、R4、Q2把继电开关控制脚Q1关闭，LED3亮启，蜂鸣器长响。
稳压二极管ZD2、D9、R13、R4、Q2、U1-B组成输入过压保护，当电压达到18V时，会关闭继电器开关，蜂鸣器长响。ZD2的作用为钳制电压，D9防电流反作，R13的作用为限流，R4、Q2其开关的作用，当电压达到阈值时(如18V)，通过ZD2、D9、R13到U1-B比较并输出给R4、Q2来实现控制
温度检测电路用于检测点火夹的工作温度是否正常。参照图5，运算放大器U1-A的反相输入端2脚、同相输入端3脚及相对应的器件做分压对比，比较温度是否正常，如果正常，输出端1脚就不会输出电压，如果电压过低，1脚就会输出电压，通过D5、R4、Q2把继电控制脚Q1关闭，LED3亮启，蜂鸣器长响。R14、R10、C9组成给U1-A的基准电压，R3、C10、NTC组成给U1-A的比较电压，NTC的电阻是随温度的变化需变，即比较电压也会跟着变化
输出过压检测电路用于检测汽车电瓶的电压是否过压，并在检测到过压时触发报警电路以蜂鸣或指示灯的形式报警。参照图5，稳压二极管ZD1、二极管D13、电阻R21、电阻R4、三极管Q2组成输出过压保护，当电压达到阈值时(如18V)，会关闭继电器，蜂鸣器长响。ZD1的作用为钳制电压，D13防电流反作，R21为限流用，R4、Q2起开关的作用
上述运算放大器U1-A和运算放大器U1-B也可以共同采用一个双运放的芯片来替代，例如型号为LM358的运放芯片。
进一步地，点火夹还可以包括：单向导通组件，电性设置在第二输入端Vin-与第二夹子Vout-之间的线路上且导通方向为从地到第二夹子Vout-，用于当第一夹子Vout+和第二夹子Vout-反接到汽车电瓶3的电极上时，通过其单向导通特性保证开关装置11不会导通并对点火夹1进行保护。继续参阅图5，单向导通组件包括第六二极管D12，所述第六二极管D12的阳极接地，阴极连接第二夹子Vout-。
单向导通组件也可以采用一些具有单向导通功能的电路结构实现。
当第一夹子Vout+和第二夹子Vout-反接到汽车电瓶上时，等效电路如图7所示，可以看出，启动电源2与汽车电瓶3相当于两个串联的电源，而此时的第二夹子Vout-连接的是汽车电瓶3的正极，由于第一二极管D12以及开关装置11的存在，可以使得启动电源2与汽车电瓶3两个串联的电源无法通过D12到非MCU型控制电路12的地形成回路，不会给图5中的稳压电路、以及各种检测电路和保护电路造成任何损坏。
本发明第二实施例提供了一种启动电源，与第一实施例不同的是，第二实施例是将第一实施例中的点火夹的所有电路部分均内置到启动电源的内部。
参照图8，本发明第二实施例提供的启动装置200包括启动电源2和点火夹1。启动电源2中包括第一线路板和第二线路板，其中第一线路板主要向第二线路板输出供电信号，并且二者之间不涉及控制信号的传输，第一线路板上具有正极EC5+和负极EC5-，负极EC5-用于与点火夹的第二输入端Vin-电连接。点火夹1还具有夹持在汽车电瓶3正极的第一夹子Vout+、用于夹持在汽车电瓶负极的第二夹子Vout-，第一输入端Vin+与第一夹子Vout+之间直接电连接，第二输入端Vin-与所述第二夹子Vout-之间直接电连接。
其中，点火夹1的外形设计如图9所示，可以看出，点火夹1只是一个单纯的导电夹子，包括输入端的一个插头(包含两个正负两个输入接口)、输出端的两个夹子以及之间的导线。
启动电源2的第二线路板上包括开关装置11，第一输入端Vin+与启动电源的正极EC5+通过开关装置11电连接。
非MCU型控制电路12与开关装置11的控制端电连接，用于当第一夹子Vout+和第二夹子Vout-正接到汽车电瓶3的电极上时，控制开关装置11导通，使得启动电源2与汽车电瓶3之间形成通路；用于当第一夹子Vout+和第二夹子Vout-反接到汽车电瓶3的电极上时，不控制开关装置11导通，使得启动电源2与汽车电瓶3之间无法形成通路。
其中，非MCU型控制电路12的具体电路结构如第一实施例所述，并且，图5中的稳压电路、检测电路、保护电路等也可以全部内置在第二线路板上，具体不再赘述。
综上所述，本发明所提供的点火夹具有防反接、输入欠压保护、输入过压保护、输出过压保护、过温保护等功能，整个电路采用纯硬件电路，响应速度快，可以更安全有效地进行打火。
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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护区间之内。

Claims (41)

1.一种点火夹，其特征在于，包括：
用于与启动电源的正极电连接的第一输入端、与启动电源的负极电连接的第二输入端、用于夹持在汽车电瓶正极的第一夹子、用于夹持在汽车电瓶负极的第二夹子；所述第二输入端与所述第二夹子之间电连接；
开关装置，所述第一输入端与所述第一夹子通过所述开关装置电连接；
非MCU型控制电路，与所述开关装置的控制端电连接，用于当所述第一夹子和所述第二夹子正接到汽车电瓶的电极上时，控制所述开关装置导通，使得启动电源与汽车电瓶之间形成通路；用于当所述第一夹子和所述第二夹子反接到汽车电瓶的电极上时，不控制所述开关装置导通，使得启动电源与汽车电瓶之间无法形成通路。
2.如权利要求1所述的点火夹，其特征在于，所述非MCU型控制电路具有触发端，所述触发端电连接至所述第一夹子与所述开关装置之间的线路上；在所述触发端能从所述第一夹子与所述开关装置之间的线路上得电时，所述非MCU型控制电路被触发进而控制所述开关装置导通；在所述触发端不能从所述第一夹子与所述开关装置之间的线路上得电时，所述非MCU型控制电路不被触发进而无法控制所述开关装置导通。
3.如权利要求2所述的点火夹，其特征在于，所述非MCU型控制电路包括与所述开关装置的控制端电连接的定时电路；
所述定时电路具有所述触发端，用于在所述触发端得电时向所述开关装置的控制端输出控制信号；所述控制信号用于控制所述开关装置在启动电源给汽车电瓶充电过程中按照预置的开关频率循环执行导通、断开的动作。
4.如权利要求3所述的点火夹，其特征在于，所述定时电路包括：定时管理芯片U2、NPN型的第一三极管Q9、第一MOS管Q8；所述第一三极管Q9的基极作为所述触发端；
当所述第一夹子和所述第二夹子正接到汽车电瓶的电极上时，汽车电瓶的电压通过所述第一夹子给所述第一三极管Q9的基极供电，由所述第一三极管Q9控制所述第一MOS管Q8导通，使得启动电源的输出经稳压处理后通过所述第一MOS管Q8为所述定时管理芯片U2供电；
所述定时管理芯片U2的输出端与所述开关装置的控制端电连接，用于输出所述控制信号。
5.如权利要求4所述的点火夹，其特征在于，所述定时管理芯片U2为NE555定时芯片；所述定时电路还包括：第一电阻R2、第二电阻R30、第三电阻R31、第四电阻R32、第五电阻R38、第一电容C14、第二电容C16、第三电容C17、第一二极管D14、第二二极管D15；
所述第一电阻R2的第一端与所述第一夹子电性连接，所述第一电阻R2的第二端与所述第一三极管Q9的基极连接，所述第一三极管Q9的发射极接地，启动电源的输出经稳压处理后通过所述第五电阻R38电连接至所述第一三极管Q9的集电极；
启动电源的输出经稳压处理后电连接至所述第一MOS管Q8的源极，所述第一MOS管Q8的栅极与所述第一三极管Q9的集电极电连接，所述第一MOS管Q8的漏极还通过所述第二电容C16接地；
所述定时管理芯片U2的第1脚接地，第5脚通过所述第一电容C14接地，第4脚和第8脚同时与所述第一MOS管Q8的漏极电连接；第2脚和第6脚同时电连接至所述第三电容C17的第一极板，所述第三电容C17的第二极板接地；第2脚和第6脚同时电连接所述第二二极管D15的阳极，所述第二二极管D15的阴极依次通过所述第二电阻R30、所述第四电阻R32后电连接至所述第一MOS管Q8的漏极；第7脚与所述第一二极管D14的阳极电连接，所述第一二极管D14的阴极与所述第三电容C17的第一极板电连接；第7脚还电连接至所述第二电阻R30与所述第四电阻R32串联处；第3脚通过所述第三电阻R31与所述开关装置的控制端电连接。
6.如权利要求5所述的点火夹，其特征在于，所述定时电路还包括：第六电阻R39、第七电阻R40、第四电容C18、第三二极管D18；
所述第一电阻R2的第一端通过所述第七电阻R40与所述第一夹子电性连接；
所述第一三极管Q9基极通过所述第六电阻R39接地；
所述第一电阻R2的第一端通过所述第四电容C18接地；
所述第三二极管D18并联于所述第三电阻R31两端，且所述第三二极管D18的阳极与所述开关装置的控制端电连接，阴极与所述定时管理芯片U2的第3脚电连接。
7.如权利要求4至6任一项所述的点火夹，其特征在于，所述点火夹还包括：延时电路；所述延时电路的输出端与所述开关装置的控制端电连接，用于在所述定时电路对所述开关装置进行控制时进一步以延时的方式控制所述开关装置的最长导通时长，当本次启动点火时长达到预设的最长导通时长时，控制所述开关装置断开。
8.如权利要求7所述的点火夹，其特征在于，所述延时电路包括：第四二极管D10、PNP型的第二三极管Q32、NPN型的第三三极管Q6、第八电阻R22、第九电阻R23、第十电阻R37、第十一电阻R41、第五电容C15、电解电容CE1，NPN型的第四三极管Q3、NPN型的第五三极管Q7、第十二电阻R28、第十三电阻R36；
所述第一MOS管Q8的漏极依次通过所述第八电阻R22、所述第五电容C15后接地，所述第八电阻R22与所述第五电容C15的串联处通过第九电阻R23电连接至所述第二三极管Q32的基极，所述第二三极管Q32的发射极通过所述第十一电阻R41电连接至所述第一MOS管Q8的漏极，所述第二三极管Q32的集电极连接所述第四二极管D10的阳极，所述第四二极管D10的阴极连接所述电解电容CE1的正极板，所述电解电容CE1的负极板接地；
所述第四二极管D10的阴极通过所述第十电阻R37电连接所述第三三极管Q6的基极，所述第三三极管Q6的发射极接地，所述第三三极管Q6的集电极与所述第四三极管Q3的基极电连接；
启动电源的输出经稳压处理后通过所述第十三电阻R36电连接所述第四三极管Q3的基极，所述第四三极管Q3的集电极连接所述开关装置的控制端，所述第四三极管Q3的发射极接地；
所述第五三极管Q7的集电极电连接所述开关装置的控制端，所述第五三极管Q7的发射极接地，所述五三极管Q7的基极通过所述第十二电阻R28电连接所述第二三极管Q32的集电极。
9.如权利要求8所述的点火夹，其特征在于，所述延时电路还包括：第六电容C7、第五二极管D16、第十四电阻R34、第十五电阻R35；
所述第五二极管D16并联在所述第十一电阻R41两端，且所述第五二极管D16的阳极连接所述第一MOS管Q8的漏极，所述第五二极管D16的阴极电连接所述第二三极管Q32的发射极，所述第五二极管D16的阴极还通过所述第六电容C7接地；
所述第四三极管Q3的基极通过所述第十五电阻R35接地；
所述第十四电阻R34电连接在所述第五三极管Q7的基极和发射极之间。
10.如权利要求1所述的点火夹，其特征在于，所述点火夹还包括正常工作指示灯组件；
所述正常工作指示灯组件连接在所述开关装置与所述第一输入端之间，用于当所述第一夹子和所述第二夹子正接到汽车电瓶的电极上时，指示所述非MCU型控制电路对所述开关装置的控制状态。
11.如权利要求10所述的点火夹，其特征在于，所述正常工作指示灯组件包括：第一发光二极管LED1和第十六电阻R1；所述第一发光二极管LED1的阳极与所述第一输入端电连接，所述第一发光二极管LED1的阴极通过所述第十六电阻R1电连接至所述开关装置，所述第一发光二极管LED1用于在所述开关装置被控导通时亮启。
12.如权利要求10或11所述的点火夹，其特征在于，所述正常工作指示灯组件还包括：第二发光二极管LED5和第二电阻R27；所述第二发光二极管LED5的阳极与所述开关装置电连接，所述第二发光二极管LED5的阴极通过所述第二电阻R27接地，所述第二发光二极管LED5用于在所述开关装置被控断开时亮启。
13.如权利要求1所述的点火夹，其特征在于，所述点火夹还包括反接指示灯组件；
所述反接指示灯连接在所述第二夹子与所述第一夹子之间，用于当所述第一夹子和所述第二夹子反接到汽车电瓶的电极上时亮启。
14.如权利要求13所述的点火夹，其特征在于，所述反接指示灯组件包括第三发光二极管LED2和第三电阻R20；所述第三发光二极管LED2的阳极与所述第二夹子电连接，所述第三发光二极管LED2的阴极通过所述第三电阻R20与所述第一夹子电连接。
15.如权利要求1所述的点火夹，其特征在于，所述点火夹还包括：检测电路、保护电路；
所述检测电路用于检测点火夹的工作参数是否正常；
所述保护电路用于在所述检测电路检测到工作参数不正常时，控制所述开关装置断开。
16.如权利要求15所述的点火夹，其特征在于，所述点火夹还包括报警电路，用于在工作参数不正常时以蜂鸣或指示灯的形式报警。
17.如权利要求16所述的点火夹，其特征在于，所述检测电路包括：输入欠压检测电路、输入过压检测电路、温度检测电路和/或输出过压检测电路；
所述输入欠压检测电路用于检测启动电源的输入电压是否欠压，并在检测到欠压时触发所述报警电路以蜂鸣或指示灯的形式报警；
所述输入过压检测电路用于检测启动电源的输入电压是否过压，并在检测到过压时触发所述报警电路以蜂鸣或指示灯的形式报警；
所述温度检测电路用于检测点火夹的工作温度是否正常；
所述输出过压检测电路用于检测汽车电瓶的电压是否过压，并在检测到过压时触发所述报警电路以蜂鸣或指示灯的形式报警。
18.如权利要求1所述的点火夹，其特征在于，所述点火夹还包括：
单向导通组件，电性设置在所述第二输入端与所述第二夹子之间的线路上且导通方向为从地到所述第二夹子，用于当所述第一夹子和所述第二夹子反接到汽车电瓶的电极上时，通过其单向导通特性保证所述开关装置不会导通并对所述点火夹进行保护。
19.如权利要求18所述的点火夹，其特征在于，所述单向导通组件包括第六二极管D12，所述第六二极管D12的阳极接地，阴极连接所述第二夹子。
20.如权利要求1所述的点火夹，其特征在于，所述开关装置包括一功率继电器。
21.一种启动电源，所述启动电源具有正极和负极，所述负极用于与点火夹的第二输入端电连接；所述点火夹还具有夹持在汽车电瓶正极的第一夹子、用于夹持在汽车电瓶负极的第二夹子，所述第一输入端与所述第一夹子之间电连接，所述第二输入端与所述第二夹子之间电连接；
其特征在于，所述启动电源包括：
开关装置；所述第一输入端与所述启动电源的正极通过所述开关装置电连接；
非MCU型控制电路，与所述开关装置的控制端电连接，用于当所述第一夹子和所述第二夹子正接到汽车电瓶的电极上时，控制所述开关装置导通，使得启动电源与汽车电瓶之间形成通路；用于当所述第一夹子和所述第二夹子反接到汽车电瓶的电极上时，不控制所述开关装置导通，使得启动电源与汽车电瓶之间无法形成通路。
22.如权利要求21所述的启动电源，其特征在于，所述非MCU型控制电路具有触发端，所述触发端电连接至所述开关装置与所述第一输入端连接的位置；在所述触发端能从所述第一输入端与所述开关装置之间的线路上得电时，所述非MCU型控制电路被触发进而控制所述开关装置导通；在所述触发端不能从所述第一输入端与所述开关装置之间的线路上得电时，所述非MCU型控制电路不被触发进而无法控制所述开关装置导通。
23.如权利要求22所述的启动电源，其特征在于，所述非MCU型控制电路包括与所述开关装置的控制端电连接的定时电路；
所述定时电路具有所述触发端，用于在所述触发端得电时向所述开关装置的控制端输出控制信号；所述控制信号用于控制所述开关装置在启动电源给汽车电瓶充电过程中按照预置的开关频率循环执行导通、断开的动作。
24.如权利要求23所述的启动电源，其特征在于，所述定时电路包括：定时管理芯片U2、NPN型的第一三极管Q9、第一MOS管Q8；所述第一三极管Q9的基极作为所述触发端；
当所述第一夹子和所述第二夹子正接到汽车电瓶的电极上时，汽车电瓶的电压依次通过所述第一夹子、所述第一输入端给所述第一三极管Q9的基极供电，由所述第一三极管Q9控制所述第一MOS管Q8导通，使得启动电源的输出经稳压处理后通过所述第一MOS管Q8为所述定时管理芯片U2供电；
所述定时管理芯片U2的输出端与所述开关装置的控制端电连接，用于输出所述控制信号。
25.如权利要求24所述的启动电源，其特征在于，所述定时管理芯片U2为NE555定时芯片；所述定时电路还包括：第一电阻R2、第二电阻R30、第三电阻R31、第四电阻R32、第五电阻R38、第一电容C14、第二电容C16、第三电容C17、第一二极管D14、第二二极管D15；
所述第一电阻R2的第一端电连接至所述开关装置与所述第一输入端连接的位置，所述第一电阻R2的第二端与所述第一三极管Q9的基极连接，所述第一三极管Q9的发射极接地，启动电源的输出经稳压处理后通过所述第五电阻R38电连接至所述第一三极管Q9的集电极；
启动电源的输出经稳压处理后电连接至所述第一MOS管Q8的源极，所述第一MOS管Q8的栅极与所述第一三极管Q9的集电极电连接，所述第一MOS管Q8的漏极还通过所述第二电容C16接地；
所述定时管理芯片U2的第1脚接地，第5脚通过所述第一电容C14接地，第4脚和第8脚同时与所述第一MOS管Q8的漏极电连接；第2脚和第6脚同时电连接至所述第三电容C17的第一极板，所述第三电容C17的第二极板接地；第2脚和第6脚同时电连接所述第二二极管D15的阳极，所述第二二极管D15的阴极依次通过所述第二电阻R30、所述第四电阻R32后电连接至所述第一MOS管Q8的漏极；第7脚电与所述第一二极管D14的阳极电连接，所述第一二极管D14的阴极与所述第三电容C17的第一极板电连接；第7脚还电连接至所述第二电阻R30与所述第四电阻R32串联处；第3脚通过所述第三电阻R31与所述开关装置的控制端电连接。
26.如权利要求25所述的启动电源，其特征在于，所述定时电路还包括：第六电阻R39、第七电阻R40、第四电容C18、第三二极管D18；
所述第一电阻R2的第一端通过所述第七电阻R40电连接至所述开关装置与所述第一输入端连接的位置；
所述第一三极管Q9基极通过所述第六电阻R39接地；
所述第一电阻R2的第一端通过所述第四电容C18接地；
所述第三二极管D18并联于所述第三电阻R31两端，且所述第三二极管D18的阳极与所述开关装置的控制端电连接，阴极与所述定时管理芯片U2的第3脚电连接。
27.如权利要求24至26任一项所述的启动电源，其特征在于，所述点火夹还包括：延时电路；所述延时电路的输出端与所述开关装置的控制端电连接，用于在所述定时电路对所述开关装置进行控制时进一步以延时的方式控制所述开关装置的最长导通时长，当本次启动点火时长达到预设的最长导通时长时，控制所述开关装置断开。
28.如权利要求27所述的启动电源，其特征在于，所述延时电路包括：第四二极管D10、PNP型的第二三极管Q32、NPN型的第三三极管Q6、第八电阻R22、第九电阻R23、第十电阻R37、第十一电阻R41、第五电容C15、电解电容CE1，NPN型的第四三极管Q3、NPN型的第五三极管Q7、第十二电阻R28、第十三电阻R36；
所述第一MOS管Q8的漏极依次通过所述第八电阻R22、所述第五电容C15后接地，所述第八电阻R22与所述第五电容C15的串联处通过第九电阻R23电连接至所述第二三极管Q32的基极，所述第二三极管Q32的发射极通过所述第十一电阻R41电连接至所述第一MOS管Q8的漏极，所述第二三极管Q32的集电极连接所述第四二极管D10的阳极，所述第四二极管D10的阴极连接所述电解电容CE1的正极板，所述电解电容CE1的负极板接地；
所述第四二极管D10的阴极通过所述第十电阻R37电连接所述第三三极管Q6的基极，所述第三三极管Q6的发射极接地，所述第三三极管Q6的集电极与所述第四三极管Q3的基极电连接；
启动电源的输出经稳压处理后通过所述第十三电阻R36电连接所述第四三极管Q3的基极，所述第四三极管Q3的集电极连接所述开关装置的控制端，所述第四三极管Q3的发射极接地；
所述第五三极管Q7的集电极电连接所述开关装置的控制端，所述第五三极管Q7的发射极接地，所述五三极管Q7的基极通过所述第十二电阻R28电连接所述第二三极管Q32的集电极。
29.如权利要求28所述的启动电源，其特征在于，所述延时电路还包括：第六电容C7、第五二极管D16、第十四电阻R34、第十五电阻R35；
所述第五二极管D16并联在所述第十一电阻R41两端，且所述第五二极管D16的阳极连接所述第一MOS管Q8的漏极，所述第五二极管D16的阴极电连接所述第二三极管Q32的发射极，所述第五二极管D16的阴极还通过所述第六电容C7接地；
所述第四三极管Q3的基极通过所述第十五电阻R35接地；
所述第十四电阻R34电连接在所述第五三极管Q7的基极和发射极之间。
30.如权利要求21所述的启动电源，其特征在于，所述点火夹还包括正常工作指示灯组件；
所述正常工作指示灯组件连接在所述开关装置与所述第一输入端之间，用于当所述第一夹子和所述第二夹子正接到汽车电瓶的电极上时，指示所述非MCU型控制电路对所述开关装置的控制状态。
31.如权利要求30所述的启动电源，其特征在于，所述正常工作指示灯组件包括：第一发光二极管LED1和第十六电阻R1；所述第一发光二极管LED1的阳极与所述第一输入端电连接，所述第一发光二极管LED1的阴极通过所述第十六电阻R1电连接至所述开关装置，所述第一发光二极管LED1用于在所述开关装置被控导通时亮启。
32.如权利要求30或131所述的启动电源，其特征在于，所述正常工作指示灯组件还包括：第二发光二极管LED5和第二电阻R27；所述第二发光二极管LED5的阳极与所述开关装置电连接，所述第二发光二极管LED5的阴极通过所述第二电阻R27接地，所述第二发光二极管LED5用于在所述开关装置被控断开时亮启。
33.如权利要求21所述的启动电源，其特征在于，所述点火夹还包括反接指示灯组件；
所述反接指示灯连接在所述第二夹子与所述第一夹子之间，用于当所述第一夹子和所述第二夹子反接到汽车电瓶的电极上时亮启。
34.如权利要求33所述的启动电源，其特征在于，所述反接指示灯组件包括第三发光二极管LED2和第三电阻R20；所述第三发光二极管LED2的阳极与所述第二夹子电连接，所述第三发光二极管LED2的阴极通过所述第三电阻R20与所述第一夹子电连接。
35.如权利要求21所述的启动电源，其特征在于，所述点火夹还包括：检测电路、保护电路；
所述检测电路用于检测点火夹的工作参数是否正常；
所述保护电路用于在所述检测电路检测到工作参数不正常时，控制所述开关装置断开。
36.如权利要求35所述的启动电源，其特征在于，所述点火夹还包括报警电路，用于在工作参数不正常时以蜂鸣或指示灯的形式报警。
37.如权利要求36所述的启动电源，其特征在于，所述检测电路包括：输入欠压检测电路、输入过压检测电路、温度检测电路和/或输出过压检测电路；
所述输入欠压检测电路用于检测启动电源的输入电压是否欠压，并在检测到欠压时触发所述报警电路以蜂鸣或指示灯的形式报警；
所述输入过压检测电路用于检测启动电源的输入电压是否过压，并在检测到过压时触发所述报警电路以蜂鸣或指示灯的形式报警；
所述温度检测电路用于检测点火夹的工作温度是否正常；
所述输出过压检测电路用于检测汽车电瓶的电压是否过压，并在检测到过压时触发所述报警电路以蜂鸣或指示灯的形式报警。
38.如权利要求21所述的启动电源，其特征在于，所述点火夹还包括：
单向导通组件，电性设置在所述开关装置与所述第二输入端连接的位置且导通方向为从地到所述第二输入端，用于当所述第一夹子和所述第二夹子反接到汽车电瓶的电极上时，通过其单向导通特性保证所述开关装置不会导通并对所述点火夹进行保护。
39.如权利要求18所述的启动电源，其特征在于，所述单向导通组件包括第六二极管D12，所述第六二极管D12的阳极接地，阴极连接所述第二输入端。
40.如权利要求21所述的启动电源，其特征在于，所述开关装置包括一功率继电器。
41.一种启动装置，包括启动电源和点火夹，其特征在于：
所述点火夹为权利要求1-20任一项所述的点火夹；或者
所述启动电源为权利要求21-40任一项所述的启动电源。
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