CN1647340A - 微处理器控制的具有极性保护的升压装置 - Google Patents

Abstract

提供了一种用于电池升压装置的极性保护电路。根据典型的实施方式，所述极性保护电路包括固态装置。优选地，在所述极性保护电路中不包括机械的或者机电装置，例如螺线管。所述极性保护电路被电连接到要充电的电池以及所述升压电池。除非获得正确的极性，否则所述极性保护电路防止在所述电池之间的电流流动。

Description

微处理器控制的具有极性保护的升压装置

技术领域

本发明涉及用于升压一耗尽电池的升压装置，具体地，涉及对升压设备和一极性保护电路的微处理控制。

背景技术

众所周知，当一辆汽车的发动机由于电能不足而不能启动时，所述汽车的电池可以由另一汽车的电池跳跃启动或者从一升压装置中的电池启动，从而启动所述发动机。

为了增加即使通过另一电池的电力电能仍然不足的所述汽车的电池的电压，所述两个电池必须通过一对电线连接。例如，所述耗尽电池的正端子应该连接到所述升压电池的正端子。所述两个电池的负端子应该以对应的方式连接。

但是如果所述电池连接不正确则执行此连接可能是很危险的。电池具有很小的内阻，并且具有充足电能的电池与电能不足的电池之间有一个电压差。因此电流将在一连接完成时立刻在所述两个电池之间流动。当所述两个电池正确连接时，即对应极性的端子被正确如上面所述分别连接时，一个大的电流流过所述电线。当两个电池错误地连接时，流过所述电线的电流比所述电池正确连接时存在于所述电线上的电流大10到20倍。另外，不正确的连接可能使所述电池中的一个或者两个短路。在这样的条件下，一个或者两个所述电池可能会损坏，并且在某些情况下可能会导致车辆或人的爆炸，火灾以及损坏。

因此，需要一种能够确保所述两个电池之间正确地并且以一安全方式连接的装置。所述装置应当使所述两个电池之间的不正确的连接，以及一个或者两个电池的短路导致的任何危险最小。

除了由于能量不足而导致一汽车的发动机不能启动之外，由于不足的电能导致汽车的发动机不能启动的原因也可能是不好的交流发电机，其未能补充一好电池上的电荷。具有不好的交流发电机，即使更换了电池，所述新电池也不累积电荷，并且其电荷很快再次消耗完。一个不好的交流发电机需要更换以防止导致电池能量低的问题。但是对于一个没有经验的人来说，检测一个不好的交流发电机不是一项容易的任务。

另外，对于没有必要的经验以及专门知识的人来说，其他简单的任务例如检查一轮胎的空气压力，检查氟利昂气的泄露，以及将一轮胎加压到适当的压力也经常是困难的。也很方便知道所述跳跃启动器电池自身的充电状态，以及在跳跃启动之前已经之后所述耗尽电池的充电状态。

因此，需要一种自身包含跳跃启动器的系统，可以用作车辆的跳跃启动器，测试器，以及诊断系统，以辅助执行车辆诊断以及较小的车辆修理。也需要一便携的，上面类型的自身包含跳跃启动器的系统，所述系统是结实的，具有最少数量的组件，并且对于没有车辆经验的人是友好的，提供自身测试以及车辆诊断，并且价格相对低廉，大量的消费者都能够负担。

发明内容

提供了一个极性保护电路。根据一个典型的实施方式，所述极性保护电路包括固态装置。优选地所述极性保护电路中不包括机械的或者机电装置例如螺线管。所述极性保护电路被电连接到要充电的电池(耗尽电池)以及所述升压电池或者其他电源。除非获得正确的极性否则所述极性保护电路防止电流在所述电池之间流动。所述极性保护电路在下面正文的一电池升压装置中描述，但是其可以与任何充电或者升压装置结合使用。

典型地，一电池升压装置(booster)包括一端连接到配置在一个便携的盒子中一内置电池或者其他电源的一对电缆。所述电缆的另一端连接到一对鳄口夹。所述内置电池提供了用于对一耗尽电池进行升压的一直流电源。当所述夹子连接到所述耗尽电池时，电流从所述电池升压装置的内置电池流向所述耗尽电池。如上面所提到的，所述升压装置中提供了一极性保护电路，并且防止电流在所述两个电池之间的流动除非获得所述两个电池之间的正确的极性连接。

在另一个实施方式中，所述电池升压装置也可以包括一个微处理器。所述微处理器可以用作一极性保护电路的部分。其也可以执行附加的检测和控制功能，例如检测不好的交流发电机，检测氟利昂气的泄露，以及检测低轮胎压力并且控制一空气压缩机以补充所述低轮胎压力。与此相对应，所述升压装置也还可以包括一个显示器和/或其他的告知装置，例如一视觉的或者听觉的指示器。

在本发明的另一实施方式中提供了一极性保护电路。所述电路包括：用于将一升压电池连接到一耗尽电池的电缆；连接到所述升压电池的一个极性检测电路，用于在完成所述升压电池与所述耗尽电池之间的正确极性连接时提供一个使能；一连接到所述极性检测电路的固态开关，所述固态开关在接收到所述使能时允许所述升压电池与所述耗尽电池之间的电流流动。

在另一个典型的实施方式中提供了升压装置。所述装置包括：一个具有正端子和负端子的升压电池；连接到所述升压电池的正端子的第一电缆，并且具有用于连接到耗尽电池的端子的一夹子；连接到所述升压电池的负端子的第二电缆，并且具有用于连接到耗尽电池的另一端子的一夹子；与所述电缆之一串联的一个固态开关；连接在所述第一电缆和所述第二电缆之间的极性检测电路，所述极性检测电路在完成所述升压电池与所述耗尽电池之间的正确极性连接时提供一个使能信号，以使将所述固态开关置于导通状态。

在另一个实施方式中，一个升压装置包括：用于提供电源的装置；用于连接所述装置以向一耗尽电池提供电源的装置；用于检测提供电源以及所述耗尽电池的装置，以及当检测到正确的极性时产生一使能信号的装置之间的连接极性的装置；并且至少一个场效应晶体管(FET)具有一个控制电极，并且被连接到所述装置以检测极性，所述控制电极接收所述使能信号，并且将所述FET接通以允许电流在所述装置之间流动，以提供电源以及所述耗尽电池。

在另一个实施方式中，一个跳跃启动器系统包括：一个具有正端子和负端子的升压电池；一对电池电缆，其第一端分别连接到所述升压电池的正和负端子，并且第二端适合于连接到所述耗尽电池的正和负端子；一个半导体开关分别电连接到所述升压电池的一个端子以及与之相连的电池电缆；连接到所述电池电缆的一个极性检测电路，并且仅在所述电池电缆将所述升压电池的正端子连接到所述耗尽电池的正端子，并且将所述升压电池的负端子连接到所述耗尽电池的负端子时产生一个第一信号；以及连接到所述半导体开关以及所述极性检测电路的一个微处理器，并且响应来自所述极性检测电路的第一信号，以激活所述半导体开关以允许电流在所述升压电池与所述耗尽电池之间流动。

在另一实施方式中，一计算机可读的信息存储媒介与控制一跳跃启动器系统的计算机一起使用，所述跳跃启动器系统包括一个具有正端子和负端子的第一电池；一对电池电缆，其第一端分别连接到所述第一电池的正和负端子，并且第二端适合于连接到一车辆中的耗尽电池的正和负端子，所述计算机可读的信息存储媒介存储计算机可读的程序代码，以使所述计算机执行下列步骤：在所述车辆已经启动之后检查电压的快速上升；如果存在所述的电压的快速上升，则指示所述交流发电机工作正常；如果不存在所述的电压的快速上升，则指示所述交流发电机工作不正常。

在另一实施方式中，一计算机可读的信息存储媒介与控制一跳跃启动器系统的计算机一起使用，所述跳跃启动器系统包括一个具有正端子和负端子的第一电池；一对电池电缆，其第一端分别连接到所述第一电池的正和负端子，并且第二端适合于连接到一耗尽电池的正和负端子，所述计算机可读的信息存储媒介存储计算机可读的程序代码，以使所述计算机执行下列步骤：测量所述电池的充电速率；确定所述电池已经接收一电流的时间长度；测量所述电池的电压；以及如果充电速率大于预定的电流，所述电池已经接收一电流超过了一预定的时间长度，以及所述电池的电压大于或者等于一预定的电压时检测一超时故障。

在另一实施方式中，一计算机可读的信息存储媒介与控制一跳跃启动器系统的计算机一起使用，所述跳跃启动器系统包括一个具有正端子和负端子的第一电池；一对电池电缆，其第一端分别连接到所述第一电池的正和负端子，并且第二端适合于连接到一耗尽电池的正和负端子，所述计算机可读的信息存储媒介存储计算机可读的程序代码，以使所述计算机执行下列步骤：测量所述电池的充电速率；确定所述电池已经接收一电流的时间长度；测量所述电池的电压；以及如果充电速率大于预定的电流，所述电池已经接收一电流超过了一预定时间长度，以及所述电池的电压小于或等于一预定的电压，则检测一短路单元电池(cellbattery)故障。

在另一实施方式中，一计算机可读的信息存储媒介与控制一跳跃启动器系统的计算机一起使用，所述跳跃启动器系统包括一个具有正端子和负端子的第一电池；一对电池电缆，其第一端分别连接到所述第一电池的正和负端子，并且第二端包括适合于连接到一耗尽电池的正和负端子的夹子，所述计算机可读的信息存储媒介存储计算机可读的程序代码，以使所述计算机执行下列步骤：测量所述电池的充电速率；确定所述电池已经接收一电流的时间长度；测量所述电池的电压；以及如果充电速率大于预定的电流，所述电池已经接收一电流超过了一预定的时间长度，以及所述电池的电压大于或者等于一预定的电压时检测一超时故障。

在另一实施方式中，一计算机可读的信息存储媒介与控制一跳跃启动器系统的计算机一起使用，所述跳跃启动器系统包括一个具有正端子和负端子的第一电池；一对电池电缆，其第一端分别连接到所述第一电池的正和负端子，并且第二端适合于连接到一耗尽电池的正和负端子，所述计算机可读的信息存储媒介存储计算机可读的程序代码，以使所述计算机执行下列步骤：测量所述电池的充电速率；确定所述电池已经接收一电流的时间长度；测量所述电池的电压；以及如果充电速率大于预定的电流，所述电池已经接收一电流超过了一预定的时间长度，以及所述电池电压大于或者等于一预定的电压时检测一太阳能电池开路故障。

附图说明

图1是一个电路示意图，其示出了根据本发明的一个优选实施方式的一极性保护电路；

图2是一个电路示意图，其示出了根据本发明的另一个优选实施方式的一极性保护电路；

图3是一个电路示意图，其示出了根据本发明的另一个优选实施方式的一极性保护电路；

图4是一个电路示意图，其示出了根据本发明的另一个优选实施方式的一极性保护电路；

图5是一个电路示意图，其示出了根据本发明的另一个实施方式的一微处理器控制的升压器系统；

图6是一个电路示意图，其示出了根据本发明的另一个实施方式的一微处理器控制的升压器系统；

具体实施方式

图1示出了根据本发明的一个典型实施方式的包括一个极性保护电路的一个电池升压装置。在所述升压装置中一个升压电池2提供了一个正端子4和一个负端子6。所述升压电池2的正端子4被连接到一对鳄口夹8，10中的一个，所述鳄口夹要通过一电线或者电池电缆连接到一要充电的电池11(耗尽电池)。所述升压电池2的负端子6被连接到一对鳄口夹8，10中的另一个，所述鳄口夹要通过一电线或者电池电缆连接到一要充电的电池11。

一个开关12被连接到要连到所述耗尽电池11的电线或者电池电缆之一。只有在获得所述电池之间的正确的极性连接时，所述开关12被激活以完成所述升压电池2与所述耗尽电池11之间的升压电路。在所示的实施方式中，所述开关12被配置在所述升压电池2的负端子6以及所述鳄口夹10之间，所述鳄口夹将连接到所述耗尽电池11的负端子。因此所述开关12是一个电流处理装置，并且是所述升压电路的部分。当然，所述开关在所述升压电路中的其他位置也是可能的。

所述开关12优选的是一个固态装置，例如一个晶体管，二极管，场效应晶体管(FET)等。图1将所述开关12表示为互相并联连接的一定数量的FET 12a-12d。所述FET 12a-12d优选地为高功率，低接通电阻的类型。提供的FET的数量取决于所述电路中的电流流动以及所使用的FET的类型。所述FET 12a-12d的控制电极14a-14d通过一个电阻36连接到所述升压电池负端子6。此配置在所述夹子处没有电压时保持所述FET 12a-12d处于关断或者非导通状态，防止电流从所述升压电池2流向所述夹子8，10以及所述耗尽电池11。

所述开关12由一极性检测电路16激活，以允许电流从所述升压电池2流向所述耗尽电池11。当所述夹子8，10被连接到所述耗尽电池11时，所述极性检测电路16被连接到所述升压电池2以及所述耗尽电池11。所述极性检测电路16检测所述升压电池2以及所述耗尽电池11之间的连接的极性，并且提供一个指示所述连接状态的信号。来自所述检测电路16的信号被提供给所述开关12。当一个正确的极性连接的信号被发出时，所述开关12接通所述升压电路并且允许电流流向所述耗尽电池11。

在图1所示的实施方式中，所述极性检测电路包括一个光隔离器16。所述光隔离器16包括一个光电晶体管22以及一个发光二极管(LED)26。所述光电晶体管22的集电极以及所述LED 26的阳极被电连接到所述升压电池2的正端子4。所述光电晶体管22的发射极24通过电阻34连接到包括所述开关12的FET 12a-12d的控制电极14a-14d。所述LED 26的阴极28通过电阻30以及二极管32电连接到所述FET 12a-12d的一个电极。所述FET 12a-12d的一个电极的其他电极电连接到所述升压电池2的负端子6。

在如图1中所示的电池升压装置的操作过程中，所述FET 12a-12d初始时通过电阻36保持在一个不导通的状态。仅在所述升压电池2以及所述耗尽电池11之间的正确极性连接的结果使所述光隔离器16被正确地偏置时，所述光隔离器16才会导通。当所述LED 26被正确偏置时，所述光隔离器16中光电晶体管22接通。电流流过光电晶体管22使所述FET 12a-12d的控制电极进入导通状态，允许电流通过所述FET 12a-12d流到所述耗尽电池11。更具体的，如图1中所示当所述耗尽电池11被正确地连接到所述升压电池2时，所述LED 26和二极管32被正向偏置。电流从而流过这些二极管以及电阻30。电阻30被提供以用于调节流经所述光隔离器16的电流的数量。所述电流流经LED 26，电阻30以及二极管32而激活所述光电晶体管22，使其导通。当所述光电晶体管22导通时，电流流经所述光电晶体管22，电阻34到达所述FET 12a-12d的控制电极。所述FET 12a-12d的控制电极响应于此电流而被激活，并且所述FET 12a-12d被接通而进入一个导通状态。所述升压电路现在关闭，并且电流可以从所述升压电池2经过所述FET 12a-12d流到所述耗尽电池11。由于所述FET是当前处理装置，因此不需要任何机械的或者机电的装置。

如图2中所示，当所述升压电池2与所述耗尽电池11之间的极性连接不正确时，所述光隔离器16中的LED 26以及二极管32被反向偏置。二极管32防止了电流从所述耗尽电池11以一个相反的方向流动。因此，必要的是没有电流流过所述LED 26，二极管32以及电阻30。结果，所述光隔离器16中的光电晶体管22是处于一个非导通状态。接下来，所述开关的所述FET 12a-12d处于一个非导通状态，并且必要的是没有电流从所述升压电池2流到所述耗尽电池11，以防止潜在的危险情况。

一旦完成所述升压电池2与所述耗尽电池11之间正确的极性连接，所述耗尽电池11被充电或者所述车辆被跳跃启动。所述鳄口夹8，10随后被从要充电的电池11断开。当所述夹子被断开时，二极管26不再被正向偏置并且没有电流从其中流过，将所述光隔离器中的光电晶体管22关闭，其随后也关闭了FET 12a-12d。所述升压电路实际上随后复位，在完成一个正确的极性连接后防止短路或者一个相反的极性连接。在另一个实施方式中，下面结合图3来描述，所述电池升压装置可以提供一个禁止开关，其中断所述升压电路，以确保所述夹子从所述耗尽电池11或者一个微处理器或者其他电路安全断开，所述其他电路在所述耗尽电池被断开时能够被编程以进行检测。

现在转到图3，其中描述了本发明的另一个实施方式。图3中所示的实施方式以与上面参照图1描述的实施方式相似的方式来操作。图3与图1的区别在于图3包括一个频率发生器以及一个频率检测器。所述频率发生器以及频率检测器用于检测所述夹子8，10从所述耗尽电池11的断开，或者所述升压电路的其他中断。所述频率发生器37被配置以向所述升压电路输入一个特殊频率的信号。所述频率检测器38被配置以检测由所述频率发生器37输入到所述升压电路的频率。所述频率发生器37以及所述频率检测器38优选地配置在耗尽电池11的相反侧上。当所述耗尽电池11与正确的极性连接时，存在一个由所述频率发生器37发射的频率通过所述电路的路径。所述频率检测器38检测所述输入的频率，并且所述电池升压处理正常地执行。当所述夹子8，10从所述耗尽电池11去掉或者所述电路被以其他方式中断时，电流的流动被停止，并且所述频率检测器38不再检测由所述频率发生器37输出的所述频率。所述频率检测器被配置用于随后将FET 12a-12d置于一个非导通状态，以复位所述升压电路。在一个正确的极性连接建立后防止短路或者一个相反的极性连接。

图4示出了本发明的另一个实施方式。图4中所示的实施方式包括多个与图1-3一起描述的相同元件。这些相同的元件在所有的图中被以相同的参考号来标记。图4中所示的电路以类似于上面参考图1-3描述的方式来工作，并且下面将只给出其差别的详细描述。

图4中所示的本发明的实施方式包括一个指示器40，用于在所述升压电池2与所述耗尽电池11之间的正确极性连接建立时进行指示。所述指示器40可以向用户提供一个视觉的或者听觉的指示，以指示一个正确的极性连接已经或者尚未建立。图4中所示的指示器40包括一个电阻41以及一个LED 42。当所述鳄口夹8，10连接到所述耗尽电池11时，所述电阻41以及LED 42跨越所述耗尽电池11的端子而连接。如果所述鳄口夹8，10以不正确的极性连接到所述耗尽电池11，LED 42被正向偏置并且被照亮以指示不正确的连接。但是必须的是在所述升压电路中没有任何其他的情况发生。所述光隔离器16防止了任何其他的电流流动。所述光隔离器16中的LED 26以及二极管32被反向偏置，防止电流以相反方向流动。因此没有电流流过这些二极管以及电阻30。结果是，所述光隔离器16中光电晶体管22保持截止。那么所述FET 12a-12d保持为一个非导通状态，并且没有电流从所述升压电池2流向所述耗尽电池11。

如果所述鳄口夹8，10以正确的极性连接到所述耗尽电池11，LED 42被反向偏置并且不被照亮。所述光隔离器16被接通，并且所述升压电路如上面参照图1的描述而完成。

在所述跳跃启动处理的某些实例中，所述升压电池2的电压可能降到低电平，例如2V或者更低。在这样的实例中，所述升压电池2的电压可能不足以将所述FET 12a-12d保持在一个导通状态中。因此提供了一种用于将所述FET 12a-12d保持在一个导通状态的装置。在图4中所示的实施方式中，此装置包括互相串联的一个二极管44以及一个电容器46，并且跨接在所述升压电池2的端子4，6上。二极管44的正极连接到所述升压电池2的正端子4上。所述光隔离器16中光电晶体管22的集电极连接在所述二极管44以及所述电容器46之间。所述二极管44以及所述电容器46的组合提供了即使所述升压电池的电压衰减到一低电平也能够将所述FET 12a-12d保持在导通状态所需要的一个高电平的门电压。

图4中的实施方式也包括用于在一个正确的极性连接建立后，中断流向所述耗尽电池11的电流的装置。此用于中断的装置允许所述鳄口夹8，10从所述耗尽电池11安全地移除。在所示实施方式中的所述用于中断的装置包括电容器48，电阻50，开关52以及晶体管53的一个组合。这些元件用于将所述FET 12a-12d变成一个非导通状态，以允许所述鳄口夹8，10的安全移除。例如开关52被连接到附着于夹子8，10之一的所述电缆之一。电阻50以及电容器48被连接到所述电缆的另一个，并且与开关52串联连接。开关52可以是一个瞬间开关，当其被按下时通过电阻50对电容器48充电。电容器48的充电使晶体管53进入导通状态。来自所述光隔离器16中光电晶体管22的电流因此通过所述FET 12a-12d的控制电极而短路，使所述FET 12a-12d进入非导通状态。因此所述两个电池2，11之间的连接是开路的，并且所述鳄口夹8，10可以安全地从所述耗尽电池11安全地移除。

另外，也可以提供一个用于指示可以安全地从所述耗尽电池11移除所述鳄口夹的指示器。在图4中，所述指示器包括串联连接在所述电缆之间的LED 54，电阻56以及晶体管58。所述晶体管58的控制电极连接到开关52。当所述开关52被按下时，晶体管58被流过开关52的电流所接通。电流从而流过所述晶体管58以及电阻56，点亮LED 54。被点亮的LED 54指示可以安全地从所述耗尽电池11移除所述鳄口夹8，10。

现在参见图5，描述了根据本发明的一实施方式的微处理器控制的跳跃启动器系统。所述微处理器60可以被编程以实质地执行操作所述跳跃启动器所需的所有的控制操作。可以将一个显示器64以及一个输入装置66连接到所述微处理器60，以使一个操作员能够分别地从所述微处理器60接收信息和输入信息。

使用一个反馈电路或者其他装置，所述微处理器60可以监视从所述升压电池2提供到所述耗尽电池11的电压和/或电流，所述耗尽电池11的电压和/或电流，并且能够检测短路或者其他的故障，如下面更详细的描述。一个电阻分压器可以用于向所述微处理器的A/D输入提供电压和电流测量值。所述故障的视觉或者听觉的指示例如在显示器64上给出。描述所述故障的一个滚动信息，一个典型的代码，或者其他消息可以被显示。

在此实施方式中，微处理器60被用于控制所述开关12。当在完成所述升压电池2与所述耗尽电池11之间的正确极性连接时，光隔离器16通过电阻62连接到夹子8，10，以使LED 26被正向偏置。当正向偏置时，LED 26接通光电晶体管22。所述光电晶体管22的集电极23通过所述微处理器60中的内部电路连接到一个电源电压。当所述光电晶体管22接通时，第一电压的第一信号出现在所述集电极23，并且被所述微处理器60所检测。当所述光电晶体管22断开时，第二电压的第二信号出现在所述集电极23，并且被所述微处理器60所检测。所述微处理器60接收到所述第一信号时提供输出信号以激活所述开关12进入导通状态，并且在接收到所述第二信号时提供输出信号以无效所述开关12进入非导通状态。另外，当检测到一个故障时所述微处理器可以无效开关12以结束所述跳跃启动处理。

来自所述微处理器60至控制开关12的输出信号被提供，以控制晶体管12a-12d的电极14a-14d，如图5中所示。所述晶体管的控制电极14a-14d通过一个电平变换器68电连接到所述微处理器60。微处理器通常运行在低电压例如5V上运行。一个低电压电源从电池2通过一个电压调节器70提供给所述所述微处理器60。来自所述微处理器60的低电压输出信号应该在提供到所述晶体管12a-12d之前调节为高电压。所述电平变换器68将所述微处理器60的输出电压变换为操作晶体管12a-12d所需要的高电平。因此，所述微处理器60的输出信号被所述电平变换器68使用，以产生用于所述FET的控制电极的控制信号。

如果夹子8，10到所述耗尽电池11的所述极性连接是不正确的，所述开关12保持关断。所述显示器64可以被所述微处理器60控制，以显示一个指示相反极性的消息。所述微处理器60可以另外激活一个警报器例如蜂鸣器72，以响应于所述不正确的极性连接。

所述微处理器60可以编程，以检测夹子8，10是否连接到了一个电池或者已经断开。为了执行所述检测，所述微处理器60无效所述开关12进入非导通状态。通过所述反馈电路或者其他装置，所述微处理器检测夹子8，10是否连接到了一个电池。如果没有电池，所述开关12被置于非导通状态，即所有所述的FET 12a-12d被置于非导通状态。如果有一个电池，所述跳跃启动过程继续进行。所述检查优选地为每秒执行一次，并且占用少于几千秒而完成。同样地，所述检查对于所述跳跃启动器的操作是透明的。一个比较器或者可操作的放大器也可以用于执行此检查。

所述微处理器60也可以用于对一车辆的交流发电机执行一测试。当一车辆的所述交流发电机正常工作时，所述耗尽电池11的电压电平在所述电池跳跃启动之后立刻迅速地上升。所述电压的快速上升可以由所述微处理器60根据所述微处理器从光隔离器电路16接收的信号而检测。如果检测到电压的快速上升，一条消息即所述交流发电机工作正常将出现在显示器64上。如果没有检测到电压的快速上升，一条消息即所述交流发电机可能工作不正常将出现在显示器64上。所述电压的快速上升可以根据所述耗尽电池11的消耗情况而不同。所述微处理器优选地被编程以解决此变化。

根据本发明的另一实施方式，所述升压器系统也可以包括一个氟利昂气泄漏检测器。所述检测器74可以包括一个热敏电阻，用于检测在氟利昂泄漏点产生的极冷引起的温度变化。所述检测器74也可以选择性地包括一个变换器，例如一个压力变换器，以检测所述氟利昂泄漏点，由于氟利昂在所述系统中处于高压下，并且所述泄露点呈现出一个高压区域。所述检测器被连接到所述微处理器60。所述检测器在检测到一些物理变化，例如伴随着氟利昂气泄漏的温度或者压力的改变而产生的一个电信号。在从所述检测器74接收到这样一个信号后，所述微处理器60可以使一指示泄露的消息出现在所述显示器64上。

根据本发明的另一实施方式，所述升压器系统包括用于检测所述车辆的轮胎膨胀的装置。可以提供一个空气压力检测器76以测量所述轮胎的空气压力。所述空气压力检测器76被连接到所述微处理器60的一个输入。所述微处理器60从所述空气压力检测器76接收一个空气压力测量值，并且通过显示器64向操作员显示空气压力。另外，一个内置的压缩机78可以通过一个开关80连接到所述微处理器60。根据本发明的此实施方式，一个期望的压力通过所述输入装置66而被选择。所述压缩机78随后由微处理器60控制，以将所述轮胎加压到所选择的空气压力。当达到所期望的压力时所述压缩机78由微处理器60自动停掉。

还是根据本发明的另一实施方式，所述微处理器60可以被编程以检测所述升压电池2与所述耗尽电池11的电荷水平。所检测的电荷水平可以随后通过显示器64传递给操作员。电压调节器70被连接到所述升压电池2与所述耗尽电池11以检测它们的电荷水平。

为了测量所述升压电池2的电荷水平，夹子8，10应该从所述耗尽电池11断开。所述电压调节器随后产生一个与所述升压电池2的电压成比例的电压，并且所述电压在所述微处理器60的操作范围内。所述微处理器60被编程以检测什么时候所述升压电池2的电压下降到一个预定的电平之下，所述预定电平例如大约是其额定值的80％。所述蜂鸣器72或者其他的装置可以随后被激活，以向所述操作员指示所述升压电池2的电荷为低，并且其应该重新充电。所述升压器系统可以插入一个标准的110/220V电源插座，通过一个标准的墙壁充电器82对所述升压电池2重新充电。

为了测量所述耗尽电池11的电压，所述升压电池2与所述耗尽电池11之间的开关12应该处于不导通的状态。微处理器60可以由来自输入装置66的操作员输入，以使开关12置于非导通状态。夹子8，10随后被连接到所述耗尽电池11。所述电压调节器产生一个与所述耗尽电池11的电压成比例的电压。所述微处理器60从所述电压调节器70接收此信号，并且在显示器64上确定和显示所述耗尽电池11的电压。

所述微处理器60也可以被编程以检测一坏电池，或者一电压太低以至于不能被跳跃启动的电池。正常地，即使是一个死电池也有一些电压，通常大约是3-5V。但是，偶尔的情况下一个电池会没有任何电压，原因在于其被深度地消耗以至于所述电池是完全死掉的。这种类型的电池不能被立刻跳跃启动，并且有时甚至不能充电。当所述夹子8，10被连接到这种类型的电池时，感觉就象所述跳跃启动器没有连接到任何东西一样。由于这样一个电池的电压极低，所述微处理器60不检测所述夹子8，10处的任何电压。如果试图以此种类型的电池来跳跃启动一车辆则会显示一故障。

如果没有电池连接到夹子8，10，或者与所述耗尽电池11的连接不好并且所述跳跃启动器被激活，则所述类型的故障也可以被检测。当所述故障发生时，所述微处理器60也可以被编程以结束所述跳跃启动过程，并且向用户显示一建议即在尝试跳跃启动之前修理所述电池，或者检查所述夹子8，10是否正确地连接到所述耗尽电池11。

在本发明的另一实施方式中，所述微处理器60被编程以确定可以从所述耗尽电池11获得的冷启动安培数(CCA)。当在冷天气启动一车辆时，CCA是由一电池施加的功率的数量。国际电池委员会(BCI)的定义是以安培表示的放电负载，即一个新的完全充电的电池在华氏(Farenheit)0度可以释放30秒，并且保持每节电池1.2V的电压或者更高。

在所描述的实施方式中，CCA是通过将一电阻与所述耗尽电池11并联连接而确定的。所述电阻应该只被连接一个比较短的时间，以使所述电池不被消耗完。所述电池的电压是在装载了所述电阻时确定的。在所述负载下的所述电池的电压越低，所述电池的CCA越低。所述微处理器被编程以将所述测量电压与一个CCA值关联。所述CCA值可以随后显示给用户。

如果一电池具有一个短路的单元，当其试图向所述电池提供电压并且跳跃启动所述车辆时所述电池电压未必会增加。但是在能够确定所述电池是否具有一个短路的单元之前，必须向所述电池提供一定时间的电荷。所述微处理器60可以被编程以监视所述电压，电流以及充电时间，以检测一短路的单元。如果所述电池的充电速率大于一预定的电流，所述电池已经充电超过了预定数量的时间，以及所述电池的电压小于或者等于一预定的电压，则一个短路的单元被检测出来。例如如果所述电池的充电速率大于2安培，所述电池已经充电超过了1个小时，以及所述电池的电压小于或者等于大约11V，所述跳跃启动过程被结束，并且向用户指示一个短路的单元故障。

检测一个开路单元电池的过程类似于检测一个短路单元电池的过程。一个开路单元电池由于所述开路单元与其连接器之间的泄露而具有一定的电压。但是，所述开路单元电池没有能力接受或者释放电流。当所述跳跃启动器被连接到一个开路单元电池时，所述微处理器检测夹子8，10处的电压，但是当所述跳跃启动过程开始时，没有检测到明显的电流。如果一预定的时间例如5分钟之后没有检测到电流，所述跳跃启动过程被结束，并且显示适当的故障。

很多车辆具有用于提供基本发动机诊断数据的接口端口。所述跳跃启动器系统可以还包括一个用于从这样的车辆的接口端口下载基本发动机诊断数据的接口。所述跳跃启动器系统可以另外具有一个用于打印信息的打印机端口，以用于记录的保持或者分析。所述微处理器60内部的存储器可以用于存储数据，所述数据用于后面的检查和分析。

另外，所述微处理器60可以在所述升压器上运行自检测，以确定是否所述升压器系统的所有组件是否运行正常。每个组件被迅速地接通和断开以确定是否存在任何的故障。所述自检测的结果可以显示在所述显示器64上。蜂鸣器72或另一个警报可以被激活以指示任何故障。

另外，所述微处理器60可以被编程，以在有信息显示在所述显示器64上时，以及在有错误/故障情况例如检测到所更换的电池2的低电荷水平或者检测到一不好的交流发电机时，使所述蜂鸣器72或其他警报发声。

在另一个实施方式中，所述微处理器60控制一个脱硫过程。所述铅酸车辆电池的电极金属板超时间地收集硫，最终导致所述电池无用。但是，通过除去从所述金属板沉积的硫，这样一个电池可以被复原，也就是说被恢复。众所周知电池恢复可以通过施加周期性的短电流脉冲(在微秒的数量级上)从所述升压电池2到所述耗尽电池11来获得。根据本发明的此实施方式，所述微处理器60被编程通过其对所述开关12的控制来开始所述的脱硫过程，并且在所述显示器64上显示一“脱硫正在进行”的消息。一种典型的可以用于执行脱硫过程的电路在图6中示出。

图6包括上面对于前面的图所讨论的多个相同组件。除了那些组件，一个晶体管84通过电阻86连接到所述微处理器60。所述微处理器60输出一个信号以控制晶体管84的电极，接通和断开晶体管84。当晶体管84接通时，电流流过电阻88和90，接通晶体管92。接下来，电流流过晶体管92，以及电阻94和96，接通晶体管98。晶体管98充当一个开关，用于激活一脉冲发生电路110，所述脉冲发生电路用于发生一个用于修复所述电池11的脉冲电流。当晶体管98处于导通状态时，电流流过电阻100，电容器102，感应器104，以及二极管106，其包括所述脉冲发生电路110，用于产生一电流脉冲。

所述显示器64可以是，例如一滚动或闪光显示器，显示可以被所述微处理器60得到的信息，其可以包括但不限制于自测试的结果，所述跳跃启动器电池2以及所述耗尽电池11的所述状态或条件(例如电荷的百分数)，如果所述跳跃启动器系统的连接极性是不正确的为一个“警告：相反的极性”，当一切正确连接时为一个“准备起动”消息，当一切正确连接时为一个“准备起动”消息，当一个脱硫过程正在进行时为一个“脱硫正在进行”消息，以及各种其他诊断包括，例如，一坏交流发电机的检测，来自具有空气压缩机和/或压力感测器那些跳跃启动器系统的期望和实际的压力读数，以及来自具有氟利昂气的泄露感测器的那些跳跃启动器系统的氟利昂气的泄露读数。

总之，所述微处理器可以被编程以控制所述极性保护操作，执行所述车辆电池以及其他系统的诊断，扫描所述显示器，由操作员输入通过所述输入装置启动的所述微处理器的各种功能，执行一个脱硫过程，激活所述蜂鸣器或其他警报，检测氟利昂泄露，可以与所述车辆的接口端口对接的基本的发动机诊断，重新充电所述跳跃启动器电池，以及基于一存储的值或者用户输入的轮胎的充气。上面的功能列表目的是示范性的，并且没有穷尽这里公开的所述跳跃启动器系统的正文中所述微处理器可以控制的功能类型。

在此说明书中说明和讨论的所述实施方式，目的仅是将发明人所知道的制作和使用本发明的最佳方式讲解给本专业技术人员。此说明书中没有任何内容应被看作限制本发明的范围。上面描述的本发明的实施方式可以被更改或者变化，元件可以被增加或者省略，不脱离本发明的范围，如本专业技术人员通过上面讲解的启示而理解的。因此需要理解的是，在所述权利要求以及其等价的范围内，本发明可以以不同于专门描述的方式来实践。

Claims (60)

1.一种极性检测电路，包括：

电缆，用于连接一第一电池到一耗尽电池；

极性检测电路，其连接到所述第一电池，用于在所述第一电池与所述耗尽电池之间作出正确极性连接时提供一个使能信号；以及

固态开关，其连接到所述极性检测电路，所述固态开关在接收到所述使能信号时允许在所述第一电池与所述耗尽电池之间的电流电动。

2.如权利要求1所述的极性检测电路，还包括：

安全开关，当其被激活时防止所述固态开关允许在所述第一电池与所述耗尽电池之间的电流流动。

3.如权利要求1所述的极性检测电路，其中所述极性检测电路包括光隔离器。

4.如权利要求1所述的极性检测电路，其中所述极性检测电路包括连接到所述电缆之一的发光二极管(LED)，所述二极管当在所述第一电池与所述耗尽电池之间作出正确极性连接时被正向偏置；以及

连接到所述二极管的光电晶体管，流过所述正向偏置的LED的电流接通所述光电晶体管以提供所述使能信号。

5.如权利要求1所述的极性检测电路，其中所述固态开关包括至少一个晶体管。

6.如权利要求5所述的极性检测电路，其中所述电流从所述第一电池流过所述至少一个晶体管到所述耗尽电池。

7.如权利要求1所述的极性检测电路，其中所述固态开关包括至少一个具有控制电极的场效应晶体管(FET)，所述控制电极接收所述使能信号，以将所述FET置于导通状态。

8.如权利要求7所述的极性检测电路，其中所述FET是所述第一电池与所述耗尽电池之间的电流路径的一部分。

9.如权利要求1所述的极性检测电路，还包括一频率发生器，其连接到所述电缆之一，并且发射一个预定频率的信号到所述电缆中。

10.如权利要求9所述的极性检测电路，还包括连接到另一个所述电缆的一频率检测器，在所述频率检测器停止检测由所述频率发生器发射的预定频率的信号时，所述频率检测器防止所述固态开关允许在所述第一电池与所述耗尽电池之间的电流流动。

11.一种升压装置，包括：

一第一电池，具有一正端子和一负端子；

一第一电缆，其连接到所述第一电池的所述正端子，并被提供有用于连接到一耗尽电池的端子的装置；

一第二电缆，其连接到所述第一电池的所述负端子，并被提供有用于连接到所述耗尽电池的另一端子的装置；

一固态开关，其与所述电缆之一以及所述第一电池串联连接；

一极性检测电路，连接在所述第一电缆与所述第二电缆之间，所述极性检测电路提供一个使能信号，用于在所述第一电池与所述耗尽电池之间作出正确极性连接时，将所述固态开关置于导通状态。

12.如权利要求11所述的升压装置，其中只有一单个的电缆被连接到所述耗尽电池的每个端子。

13.如权利要求11所述的升压装置，其中所述固态开关包括多个晶体管，所述晶体管互相并联连接在一个用于连接的装置和所述第一电池的一个所述端子之间。

14.如权利要求13所述的升压装置，其中所述晶体管是所述第一电池与所述耗尽电池之间的电流路径的一部分。

15.如权利要求11所述的升压装置，还包括：

一个频率发生器，其连接到所述第一电缆和第二电缆之一，并且发射一频率到所述电缆中；以及

一个频率检测器，其连接到所述第一和第二电缆中的另一个，当所述频率检测器停止检测来自所述频率发生器的所述频率时，所述频率检测器打开所述固态开关。

16.如权利要求11所述的升压装置，还包括一个连接到所述固态开关以及所述极性检测电路的一个微处理器，其响应来自所述极性检测电路的所述使能信号以控制所述固态开关以允许在所述第一电池与所述耗尽电池之间的电流流动。

17.如权利要求16所述的升压装置，其中所述耗尽电池目的是用于一车辆中。

18.如权利要求16所述的升压装置，还包括一个连接到所述微处理器的显示器，用于显示所述微处理器的选择输出，以及一个输入装置，用于接受操作员向所述微处理器的输入，所述输入用于控制所述跳跃启动器系统。

19.如权利要求16所述的升压装置，还包括至少一个感测器，其连接到所述微处理器的一个输入，用于产生一表示一测量值的信号。

20.如权利要求16所述的升压装置，还包括一个连接到所述微处理器输出的一个声音报警，其中所述微处理器连接到所述第一电池，用于自动地测量所述第一电池的电压，并且产生一个信号，以在所述第一电池的电压低于一预定电平时产生一个信号以激活所述报警。

21.如权利要求18所述的升压装置，还包括一个空气压缩机，其由所述微处理器的输出来控制。

22.如权利要求21所述的升压装置，其中所述微处理器被编程以接受由一操作员通过所述输入装置输入的所需的轮胎充气压力，并且在所述显示器上显示所需压力，所述微处理器通过将所述轮胎的测量压力与所需压力比较直到获得所需压力来自动地控制所述空气压缩机以将一轮胎充气到所需压力。

23.如权利要求16所述的升压装置，其中所述极性检测电路包括一个光隔离器。

24.如权利要求23所述的升压装置，其中所述光隔离器包括一个单向导电的发光元件，其仅在所述电池电缆将所述第一电池的正端子连接到所述耗尽电池的正端子，并且将所述第一电池的负端子连接到所述耗尽电池的负端子时导电。

25.如权利要求16所述的升压装置，还包括：

一安全开关，打开所述固态开关，从而禁止在所述第一电池与所述耗尽电池之间的电流流动。

26.如权利要求16所述的升压装置，还包括：

一高电压提供电路，用于在即使所述第一电池的电压衰减到一个低电平时仍使所述固态开关保持在导通状态。

27.如权利要求25所述的升压装置，还包括：

一指示器，用于指示所述电缆可以安全地从所述耗尽电池移开。

28.如权利要求16所述的升压装置，还包括：

一指示器，用于指示在所述第一电池与所述耗尽电池的之间作出正确的极性连接。

29.如权利要求16所述的升压装置，还包括：

一测量装置，用于测量所述第一电池与所述耗尽电池中至少一个的所述电压。

30.如权利要求29所述的升压装置，其中所述电压在以下至少一种情况下被测量：所述耗尽电池被充电之前；所述耗尽电池被充电之后。

31.如权利要求16所述的升压装置，还包括：

一个脱硫电路，由所述微处理器控制以脱硫一电池。

32.如权利要求16所述的升压装置，还包括用于在所述耗尽电池被跳跃启动后检测电压浪涌的装置。

33.如权利要求16所述的升压装置，其中所述微处理器被编程以在所述耗尽电池被跳跃启动后检测一电压浪涌。

34.一种便携的升压装置，包括：

用于提供电源的装置；

用于连接所述用于提供电源的装置至一耗尽电池的装置；

用于检测在所述用于提供电源的装置以及所述耗尽电池之间的连接极性，并用于在检测到一正确极性时产生一使能信号的装置；以及

至少一个FET，其具有一控制电极并且被连接到所述用于检测极性的装置，所述控制电极接收所述使能信号，并且将所述FET置于导通状态以允许在所述用于提供电源的装置以及所述耗尽电池之间的电流流动。

35.如权利要求34所述的升压装置，还包括用于指示到一用户的正确极性连接的装置。

36.如权利要求35所述的升压装置，其中用于指示的装置包括一LED。

37.如权利要求34所述的升压装置，还包括用于在建立一正确的极性连接之后中断电流流动的装置。

38.如权利要求37所述的升压装置，还包括至少一个感测器，其连接到所述微处理器的一输入，以产生表示在所述用于连接的装置处存在所述耗尽电池的测量信号，并且其中所述用于中断的装置包括一个微处理器，其被编程以在不存在耗尽电池时将所述FET置于非导通状态。

39.如权利要求38所述的升压装置，其中所述微处理器被编程以将所述至少一个FET置于非导通状态，随后大约每秒检查一次所述测量信号，并且如果存在一个耗尽电池则将所述至少一个FET置于导通状态。

40.如权利要求37所述的升压装置，其中所述用于中断的装置包括一瞬时开关，其被配置以在被按下时短路所述FET的控制电极。

41.如权利要求37所述的升压装置，还包括在电流已经被中断时用于指示的一指示器。

42.如权利要求34所述的升压装置，还包括：

用于向所述用于连接的装置中发射一预定频率信号的装置；以及

用于检测频率的装置，其在所述耗尽电池的与所述用于发射的装置的相对侧连接于所述用于连接的装置，所述用于检测的装置在所述用于检测的装置停止检测来自所述用于发射的装置的所述频率时，所述用于检测的装置将所述FET置于非导通状态。

43.如权利要求34所述的升压装置，其中所述用于检测极性的装置包括一光隔离器。

44.一种跳跃启动器系统，包括：

一第一电池，具有正和负端子；

一对电池电缆，具有分别连接到所述第一电池的所述正和负端子的第一端，以及适于连接到一耗尽电池正和负端子的第二端；

用于测量所述耗尽电池的充电速率的装置；

用于确定所述耗尽电池已经充电的时间量的装置；

用于测量所述耗尽电池的电压的装置；以及

根据所述耗尽电池的所述充电速率、时间量以及电压中的至少一项来检测超时故障、短路单元电池故障、坏电池故障，以及开路单元电池故障中的至少一项。

45.如权利要求44所述的充电器，还包括一个显示器，其上可视地指示故障。

46.如权利要求44所述的充电器，其中如果所述充电速率大于一预定电流，所述耗尽电池已经充电超过一预定的时间量，且所述耗尽电池的电压大于或等于一预定的电压，则所述用于检测的装置检测所述超时故障。

47.如权利要求46所述的充电器，其中所述预定电流是2安培，所述预定的时间是18小时，并且所述预定电压是12V。

48.如权利要求44所述的充电器，其中如果所述充电电流大于一预定电流，所述耗尽电池已经充电超过一预定的时间量，且所述耗尽电池的电压小于或等于一预定的电压，则所述用于检测的装置检测所述短路单元电池故障。

49.如权利要求48所述的充电器，其中所述预定的时间是1小时，并且所述预定电压是11V。

50.如权利要求44所述的充电器，其中如果在所述用于测量的装置处没有检测到电压，则所述用于检测的装置检测所述坏电池故障。

51.如权利要求44所述的充电器，其中如果所述充电电流小于一预定电流，所述耗尽电池已经充电超过一预定的时间量，以及所述耗尽电池的电压大于或等于一预定的电压，则所述用于检测的装置检测所述开路单元电池故障。

52.一种计算机可读的信息存储媒介，其与一计算机一起使用，用于控制一跳跃启动器系统，包括具有正和负端子的第一电池；一对电池电缆，其具有分别连接到所述第一电池的正和负端子的第一端，并且具有适于连接到一耗尽电池的正和负端子的第二端，所述计算机可读的信息存储媒介存储计算机可读程序代码，所述代码用于使所述计算机执行下列步骤：

测量所述耗尽电池的充电速率；

确定所述耗尽电池已经充电的时间量；

测量所述耗尽电池的电压；以及

根据所述电池的所述充电速率，时间量以及电压中的至少一个来检测超时故障，短路单元电池故障，坏电池故障，以及开路单元电池故障中的至少一项。

53.如权利要求52所述的计算机可读的信息存储媒介，还包括用于使所述计算机执行在一显示器上可视地指示所述故障的步骤的代码。

54.如权利要求52所述的计算机可读的信息存储媒介，还包括代码，如果所述充电速率大于一预定电流，所述耗尽电池已经充电超过一预定的时间量，以及所述耗尽电池的电压大于或等于一预定的电压，则所述代码使所述计算机执行检测所述超时故障的步骤。

55.如权利要求54所述的计算机可读的信息存储媒介，其中所述预定的电流是2安培，所述预定的时间是18小时，并且所述预定电压是12V。

56.如权利要求52所述的计算机可读的信息存储媒介还包括代码，如果所述充电电流大于一预定电流，所述耗尽电池已经充电超过一预定的时间量，以及所述耗尽电池的电压小于或等于一预定的电压，则所述代码使所述计算机执行检测所述短路单元电池故障的步骤。

57.如权利要求56所述的计算机可读的信息存储媒介，其中所述预定的时间是1小时，并且所述预定电压是11V。

58.如权利要求52所述的计算机可读的信息存储媒介，还包括用于使所述计算机执行下列步骤的代码：

如果在所述电缆的第二端没有检测到电压，则指示坏电池故障；以及

如果在所述电缆的第二端检测到一电压，则继续执行充电操作。

59.如权利要求52所述的计算机可读的信息存储媒介，还包括代码，如果所述充电电流小于一预定电流，所述耗尽电池已经充电超过一预定的时间量，以及所述耗尽电池的电压大于或等于一预定的电压，则所述代码使所述计算机执行检测所述开路单元电池故障的步骤。

60.如权利要求52所述的计算机可读的信息存储媒介，还包括用于使所述计算机执行下列步骤的代码：

在所述车辆已经启动之后，核验所述电压的快速上升；

如果存在电压的快速上升，则指示交流发电机工作正常；以及

如果不存在电压的快速上升，则指示所述交流发电机工作不正常。

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