CN217009780U - 一种智能汽车电瓶夹 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种智能汽车电瓶夹，该智能汽车电瓶夹包括：两个电瓶夹、隔离电力输出电路、隔离极性检测电路、极性判别电路、保护电路、微控制单元和电源供应线路，隔离电力输出电路耦接两个电瓶夹，隔离极性检测电路与隔离电力输出电路间隔设置，且耦接两个电瓶夹；极性判别电路与隔离极性检测电路之间相对设置，且极性判别电路与隔离极性检测电路之间隔离；微控制单元耦接隔离电力输出电路、极性判别电路、EC5公插座和保护电路；电源供应线路与微控制单元间隔设置。通过设置隔离电力输出电路和隔离极性检测电路，独特的隔离设计，两端拥有高绝缘特性，避免发生漏电、触电、静电等的现象，隔离极性检测电路能够自动判别极性，提高使用者的人身安全。

Description

一种智能汽车电瓶夹

技术领域

本申请涉及电瓶夹技术领域，具体涉及一种智能汽车电瓶夹。

背景技术

电瓶夹属于汽车配件，生产商制造的电瓶夹都是采用优质金属材料制成，不仅耐用、耐磨，而且导电性能好。当汽车在使用的过程中，如果因为电瓶老化或损坏，导致无法正常启动汽车时，这时候电瓶夹能将应急电源和电瓶直接连接，可以为它提供电源来启动汽车。电瓶夹作为给电瓶充电用的电极夹子，只要在夹子的尾部连接上应急电源，将电瓶夹的夹子两头正确的夹在电瓶的正负极上就可以了。

本申请的发明人在长期研发中发现，现有的电瓶夹绝缘性较低，容易发生漏电、触电、静电等现象，危害使用者的人身安全，并且电瓶夹不能自动识别电瓶的正负极，因此因极性接反而造成的损坏现象也是非常普遍。

实用新型内容

本申请提供一种智能汽车电瓶夹，以解决现有技术中电瓶夹极性接反而造成的损坏现象，电瓶夹绝缘性较低，容易发生漏电、触电、静电等现象，危害使用者的人身安全的问题。

为解决上述技术问题，本申请采用的一个技术方案是：提供一种智能汽车电瓶夹，其中，所述智能汽车电瓶夹包括：两个电瓶夹、隔离电力输出电路、隔离极性检测电路、极性判别电路、保护电路、微控制单元和电源供应线路，所述隔离电力输出电路耦接两个所述电瓶夹，所述隔离极性检测电路与所述隔离电力输出电路间隔设置，且耦接两个所述电瓶夹；所述极性判别电路与所述隔离极性检测电路之间相对设置，且所述极性判别电路与所述隔离极性检测电路之间隔离；所述微控制单元耦接所述隔离电力输出电路、所述极性判别电路、EC5 公插座和所述保护电路；所述电源供应线路与所述微控制单元间隔设置。

本申请的有益效果是：区别于现有技术的情况，本申请提供一种智能汽车电瓶夹，该智能汽车电瓶夹包括：两个电瓶夹、隔离电力输出电路、隔离极性检测电路、极性判别电路、保护电路、微控制单元和电源供应线路，隔离电力输出电路耦接两个电瓶夹，隔离极性检测电路与隔离电力输出电路间隔设置，且耦接两个电瓶夹；极性判别电路与隔离极性检测电路之间相对设置，且极性判别电路与隔离极性检测电路之间隔离；微控制单元耦接隔离电力输出电路、极性判别电路、EC5公插座和保护电路；电源供应线路与微控制单元间隔设置。通过设置隔离电力输出电路和隔离极性检测电路，独特的隔离设计，两端拥有高绝缘特性，避免发生漏电、触电、静电等的现象，并且隔离极性检测电路能够自动判别极性，提高使用者的人身安全，解决了现有技术中电瓶夹极性接反而造成的损坏现象，电瓶夹绝缘性较低，容易发生漏电、触电、静电等现象，危害使用者的人身安全的问题。

附图说明

为了更清楚地说明申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述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申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的情况下，还可以根据这些附图获得其他的附图，其中：

图1是本申请一种智能汽车电瓶夹一实施例的结构示意图；

图2是一种智能汽车电瓶夹另一实施例的部分结构示意图；

图3是第二供应电路一实施例的结构示意图；

图4是隔离极性检测电路和极性判别电路一实施例的结构示意图；

图5是人机界面模块一实施例的部分结构示意图；

图6是功能按键开关一实施例的结构示意图；

图7是过流保护电路一实施例的结构示意图；

图8是高低压保护电路一实施例的结构示意图；

图9是温度保护电路一实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动情况下所获得的所有其他实施例，均属于本申请保护的范围。

需要说明，若本申请实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本申请要求的保护范围之内。

请参阅图1，图1是本申请一种智能汽车电瓶夹一实施例的结构示意图。本实施例揭示的智能汽车电瓶夹100包括：两个电瓶夹1、隔离电力输出电路2、隔离极性检测电路3、极性判别电路4、保护电路 5、微控制单元6和电源供应线路7。

具体来说，隔离电力输出电路2耦接两个电瓶夹1，隔离极性检测电路3与隔离电力输出电路2间隔设置，且耦接两个电瓶夹1。极性判别电路4与隔离极性检测电路3之间相对设置，且极性判别电路4与隔离极性检测电路3之间隔离。微控制单元6耦接隔离电力输出电路2、极性判别电路4、EC5公插座和保护电路5。电源供应线路7与微控制单元。

本申请提出的智能汽车电瓶夹100能够能自动辨识正负极性，智能汽车电瓶夹100独创智能接口，产品能实现让用户盲夹，不用在意、也不用担心要如何夹才正确的疑问。在操作过程中，无火花发生，不会滋生其他事故的发生。在未判定前是隔离高绝缘的特性，夹上后才送出电力，杜绝瞬间搭电火花的产生。独特的隔离设计，两端拥有高绝缘特性，不会发生漏电、触电、静电等的现象，提高使用者的人身安全。特别设计相互牵制双重保护回路，不必担心外在的噪声干扰造成错误判断，造成故障的问题，强化了人车之间的安全保障。

本申请提供一种智能汽车电瓶夹100，该智能汽车电瓶夹100包括：两个电瓶夹1、隔离电力输出电路2、隔离极性检测电路3、极性判别电路4、保护电路5、微控制单元6和电源供应线路7，隔离电力输出电路2耦接两个电瓶夹1，隔离极性检测电路3与隔离电力输出电路2间隔设置，且耦接两个电瓶夹1。极性判别电路4与隔离极性检测电路3之间相对设置，且极性判别电路4与隔离极性检测电路3之间隔离。微控制单元6耦接隔离电力输出电路2、极性判别电路4、EC5公插座和保护电路5。电源供应线路7与微控制单元间隔设置。通过设置隔离电力输出电路2和隔离极性检测电路3，独特的隔离设计，两端拥有高绝缘特性，不会发生漏电、触电、静电等的现象，并且隔离极性检测电路3能够自动判别极性，提高使用者的人身安全。

在上述实施方式的基础上，请一并参阅图2，图2是一种智能汽车电瓶夹另一实施例的部分结构示意图。本实施例揭示的智能汽车电瓶夹100包括：两个电瓶夹1、隔离电力输出电路2、隔离极性检测电路 3、极性判别电路4、保护电路5、微控制单元6和电源供应线路7。本实施例揭示的智能汽车电瓶夹100具体实施方式与上述实施方式相同的部分，此处不做赘述。

在一具体实施例中，电源供应线路7包括第一供应电路和第二供应电路，第一供应电路包括二极管D5，二极管D5的一端耦接接EC5 公插座的IN+端，另一端耦接第二供应电路的VCC_12V端。第二供应电路包括R9电阻、电容器C5、直流稳压器U13和电容器C6，R9电阻的一端耦接VCC_12V端，另一端耦接电容器C5的一端和直流稳压器U13的IN脚，电容器C5的另一端耦接电容器C6的一端，电容器 C6的一端耦接直流稳压器U13的OUT脚和VCC端。直流稳压器U13 的两个GND脚耦接电容器C5的另一端和地面GND端。

在本实施例中，电源供应线路产品采用双电源线路设计，一种为 +12Vdc±10％，另一种为+5Vdc±5％100mA。

图2中为第一供应电路的结构示意图，通过直取锂电池的电源来供应：从EC5插座IN+端取得的+12Vdc电压，经过一颗快速二极管D5，做单向引流限制来提供给产品+12Vdc电源供应，图上标号为 VCC_12V。

请一并参阅图3，图3是第二供应电路一实施例的结构示意图。通过利用降压线路来提供电源供应：从VCC_12V端取得+12Vdc电压，利用电阻R9来做引电限流保护作用和电容器C5 MLCC来做滤波储能作用后，直接引到直流稳压器U13的INPUT脚(3PIN)，直流稳压器U13的GND脚(2PIN)接地，直流稳压器U13的OUTPUT脚(1PIN)是电压输出脚位，此脚位接了一个电容器C6 MLCC来做滤波储能作用之后，提供给产品+5Vdc的电压电源供应。提供电器规格为+5Vdc±5％ 100mA。图上标号为VCC。

请一并参阅图4，图4是隔离极性检测电路和极性判别电路一实施例的结构示意图，其中，左侧为极性判别电路，右侧为隔离极性检测电路。

在一具体实施例中，智能汽车电瓶夹100包括第一光耦合组件 U37和第二光耦合组件U38，第一光耦合组件U37包括第一光二极管和第一光三极管，第二光耦合组件U38包括第二光二极管和第二光三极管。隔离极性检测电路3包括电阻R7，电阻R7的两端分别耦接第一光二极管的第一端和OUT+端，第一光二极管的第二端耦接第二光二极管的第二端，第二光二极管的第一端耦接OUT-端。

隔离极性检测电路3(夹子端)

电池侦测电压范围：2.3Vdc～20Vdc

侦测判定时间：1.5秒内，讯号不中断判定为有效。

使用对象：光耦合二极管或者是隔离变压器

绝缘阻抗：10¹⁴Ω

在一具体实施例中，极性判别电路4包括电阻R16和电阻R1，第一光三极管的集电极脚位耦接电阻R16的一端，电阻R16的另一端耦接电阻R1的一端和VCC端。第一光三极管的发射极脚位耦接第二光三极管的发射极脚位和地面GND端，第二光三极管的集电极脚位耦接电阻R1的另一端。

极性判别电路4

电源范围：+7Vdc～+30VDC

侦测判别：接收光耦合二极管的讯号，传送给微控制单元6。侦测判定时间：1.5秒内，讯号不中断判定为有效。

使用对象：光耦合三极管或者是隔离变压器

绝缘阻抗：10¹⁴Ω

隔离极性检测电路3此检测电路采用两组光耦合组件(Photo Coupler)第一光耦合组件U37、第二光耦合组件U38，每组里面包含了一颗光二极管和一颗光三极管组成。

隔离极性检测电路3上是以第一光耦合组件U37/第二光耦合组件 U38其中的光二极管组件所构成的检测电路。此电路最主要是起到极性辨识的功用，传送可辨识的讯号给极性判别电路4。第一光耦合组件 U37的1PIN接到第二光耦合组件U38的2PIN，串接一个电阻R7做限流作用后接到OUT+端。第二光耦合组件U38的1PIN接到第一光耦合组件U37的2PIN后，直接就接到OUT-端。此种接法的原理是利用二极管的单向导通的特性设计的，将两颗二极管的阴极和阳极倒着接通，通过一颗电阻限流后，就可以检测OUT端的极性。原理如下：

情况一：OUT+端为输入正极电压。OUT-端为输入负极电压。 OUT+端的正极电压，顺着电阻R7流向第一光耦合组件U37的PIN1 接入第一光耦合组件U37内部的光二极管的阳极，此时二极管处在顺向电势，正极电压顺着阳极导通后通向第一光耦合组件U37的PIN2阴极，最后通向OUT-端。此时，第一光耦合组件U37的光二极管正处于导通状态，光讯号发出。OUT+端的正极电压，顺着电阻R7流向第二光耦合组件U38的PIN2接入第二光耦合组件U38内部的光二极管的阴极，此时二极管处在逆向电势，正极电压会被阴极截止。此时回路中断。此时，第二光耦合组件U38的光二极管正处于截止状态，无光讯号发出。

情况二：OUT+端为输入负极电压。OUT-端为输入正极电压。 OUT-端的正极电压，流向第一光耦合组件U37的PIN 2接入第一光耦合组件U37内部的光二极管的阴极，此时二极管处在逆向电势，正极电压会被阴极截止。此时回路中断。OUT-端的正极电压，流向第二光耦合组件U38的PIN1接入第二光耦合组件U38内部的光二极管的阳极，此时二极管处在顺向电势，正极电压顺着阳极导通后通向第二光耦合组件U38的PIN2阴极，经过R7电阻最后通向OUT+端。此时。第二光耦合组件U38的光二极管正处于导通状态，光讯号发出。此时。第一光耦合组件U37的光二极管正处于截止状态，无光讯号发出。

这两种情况得出表一所示的逻辑表，此逻辑表规律会被传递到极性判别电路4。

表一

OUT+端	OUT-端	U37光讯号	U38光讯号
				正	负	1	0
负	正	0	1

在一具体实施例中，隔离电力输出电路2包括继电器K1、继电器 K2、继电器K3、继电器K4、高耐压、大电流复合晶体管阵列U3、二极管D5和电阻R6，继电器K1的3脚、4脚及5脚耦接二极管D5的第一端、IN+端、继电器K2的4脚及3脚。继电器K1的1脚耦接 VCC_12V端、二极管D5的第二端、继电器K2的1脚、继电器K3的 2脚、继电器K4的1脚。继电器K1的2脚耦接继电器K4的2脚、高耐压、大电流复合晶体管阵列U3的10脚。继电器K1的6脚、7脚及 8脚耦接继电器K3的6脚、7脚及8脚和OUT+端。继电器K2的2脚耦接继电器K3的1脚和高耐压、大电流复合晶体管阵列U3的12脚，继电器K2的6脚、7脚及8脚耦接继电器K4的6脚、7脚及8脚和 OUT-端。继电器K3的3脚、4脚及5脚耦接继电器K4的3脚、4脚及 5脚、IN-端。

隔离电力输出电路2规格

电源范围：+7Vdc～+30VDC

承载电流：80A(持续)、300A(3Sec.)、600A(1.5Sec.)

使用对象：大电流型继电器或者是低压型IGBT

绝缘阻抗：∞

在本实施例中，隔离电力输出电路2由4颗继电器 RELAY(K1/K2/K3/K4)和U3三极管开关IC所组成。此产品用的继电器 RELAY是汽车产业的规格，特性是可持续通过大电流(持续80A)，可靠性高，银合金触点。U3是高耐压、大电流复合晶体管阵列，由七个硅NPN复合晶体管组成。

继电器是负责送出电力的主要元器件，共4颗，分两组，每一组各自负责OUT+和OUT-端的电力及极性切换。继电器K1、继电器K3 为一组，负责OUT+端。继电器K2、继电器K4为一组，负责OUT- 端。具体关系表如表二所示：

表二

原理如下：

情况一：微控制单元6的1PIN(EN_A)为HIGH电位时，经过限流电阻R2接入U3 PIN7(IN7)，U3 PIN 7(IN7)为HIGH电位时，U3 PIN 10(OUT7)就会接地为0电位，此时会牵动继电器K1和继电器K4的吸合线圈动作而继电器吸合造成开关短路，短路后继电器K1送出正电压的电力，继电器K4送出负电压的电力。此时，IN+和OUT+短路相通，IN-和OUT-短路相接。此时，应急电源和汽车电池搭桥成功。另外，微控制单元6的1PIN(EN_A)还有另外一个通路是接入U3 PIN6(IN6)，U3 PIN 6(IN6)为HIGH电位时，U3 PIN 11(OUT6)就会接地为0电位，U3PIN 11(OUT6)又跟U3 PIN 5(IN5)相接，而U3 PIN5(IN5)则是EN_B(2PIN)的输入控制脚位，所以EN_B(2PIN)的输入控制脚位也会接地为0电位，此做法的目的是EN_A在工作时，EN_B就不可能在动作，以避免线路故障或受外界干扰时，会造成EN_A及 EN_B同时启动的状况，对输出做出绝对安全的保护。

情况二：微控制单元6的2PIN(EN_B)为HIGH电位时，经过限流电阻R3接入U3 PIN5(IN5)，U3 PIN 5(IN5)为HIGH电位时，U3 PIN 12(OUT5)就会接地为0电位，此时会牵动继电器K2和继电器K3的吸合线圈动作而继电器吸合造成开关短路，短路后继电器K2送出正电压的电力，继电器K3送出负电压的电力。此时，IN+和OUT-短路相通， IN-和OUT+短路相接。此时，应急电源和汽车电池搭桥成功。

另外，微控制单元6的2PIN(EN_B)还有另外一个通路是接入U3 PIN4(IN4)，U3 PIN4(IN4)为HIGH电位时，U3 PIN 12(OUT6)就会接地为0电位，U3 PIN 13(OUT4)又跟U3 PIN 7(IN7)相接，而U3 PIN7(IN7)则是EN_A(1PIN)的输入控制脚位，所以EN_A(1PIN)的输入控制脚位也会接地为0电位，此做法的目的是EN_B在工作时，EN_A 就不可能在动作，以避免线路故障或受外界干扰时，会造成EN_A及 EN_B同时启动的状况，对输出做出绝对安全的保护。

请一并参阅图5，图5是人机界面模块一实施例的结构示意图。在一具体实施例中，智能汽车电瓶夹100还包括人机界面模块8，包括指示灯组件、蜂鸣器、开关电路，指示灯组件包括红灯电路和绿灯电路，红灯电路包括电阻R4和红灯LED，红灯LED的第一端耦接电阻R4的一端，另一端耦接VCC_12V端，电阻R4的另一端耦接高耐压、大电流复合晶体管阵列U3的14脚。绿灯电路包括电阻R5和绿灯 LED，绿灯LED的第一端耦接电阻R5的一端，另一端耦接VCC_12V 端，电阻R5的另一端耦接高耐压、大电流复合晶体管阵列U3的15 脚。蜂鸣器的第一端耦接VCC_12V端，另一端耦接高耐压、大电流复合晶体管阵列U3的16脚。开关电路包括电阻R15、轻触开关K5，电阻R15的一端耦接VCC端，另一端耦接轻触开关K5的2脚，轻触开关K5的1脚与3脚、4脚耦接地面GND端。

为了让用户掌握产品的实时情况，设计了产品的人机接口，即人机界面模块8，能够将产品的及时情况告知用户，让用户很轻松的使用产品，提高了产品体验的观感。人机接口包括了LED三色指示灯、蜂鸣器、轻触开关三个部分组成。

以下是人机接口的程序介绍：由共阳极双色LED灯(红绿)和功能 (复位)按键以及蜂鸣器所组成。灯号是由双色LED(红绿)灯来构成红灯、绿灯、橙灯三种颜色组成。闪橙灯，代表开机正常后进入电压侦测阶段1.5秒红灯1长1短闪(持续)蜂鸣器1长1短响(持续)代表电压超标报警。(太高/太低)绿灯闪烁代表开机正常、供应端的电池电压正常，可继续正常操作。

绿灯常亮、蜂鸣器两短响代表电瓶夹1已夹上需求端的电瓶上，且产品已正确识别极性，送出供应端的电力以供随时使用。红灯常亮、蜂鸣器常响代表过流保护启动。红灯短响、蜂鸣器短响(持续)代表连续打火次数超过5次。红灯1长2短闪蜂鸣器1长2短响(持续)代表温度保护启动。

请一并参阅图6，图6是功能按键开关一实施例的结构示意图。功能按键开关短按一次是起到产品重置到开机原始状态。长按10秒是将自动侦测转为人工判定+/-极性，以防止如电瓶短路、超低电压(低于 2.3Vdc)、电瓶严重溃电、无电瓶的任何故障情况下。还能使用本产品。进入人工判定模式时，有限时60秒限制，60秒内需启动汽车，否则回自动退出恢复到自动检测模式，可在长按再次启动人工模式。在人工判定模式下，正负极性是被固定的，可依照线材颜色来判定，红线为正极、黑线为负极，对应电瓶正负极。原理如下：

U3 IC PIN2(IN2)脚是接通至IC1 MCU PIN5(LED_G)脚，此脚位输出HIGH电位时，U3 IC PIN15(OUT2)脚位就会被接地(0电位)，此时，绿灯就会被点亮，电阻R5是起到限流的作用。U3 IC PIN3(IN3) 脚是接通至IC1 MCU PIN3(LED_R)脚，此脚位输出HIGH电位时，U3IC PIN14(OUT3)脚位就会被接地(0电位)，此时，红灯就会被点亮，电阻R4是起到限流的作用。

U3 IC PIN2(IN2)脚和U3 IC PIN3(IN3)脚同时接入HIGH电位时，U3 IC PIN15(OUT2)和U3 IC PIN14(OUT3)脚位就会同时被接地(0 电位)，此时，红灯和绿灯就会同时被点亮，双灯同时点亮时，会呈现橙色的效果灯。

U3 IC PIN1(IN1)脚是接通至IC1 MCU PIN6(BUZ_EN)脚，此脚位输出HIGH电位时，U3 IC PIN16(OUT1)脚位就会被接地(0电位)，此时，蜂鸣器(BUZ1)会被激活而发出声音鸣叫。K5是轻触开关，它将电阻R15上的HIGH电位接地，产生按开关的讯号，这讯号被送至IC1MCU PIN14(KEY)脚位，让IC1 MCU能够辨识功能键已被触发。人机接口逻辑表可如表三所示。

表三

在本实施例中，微控制单元(MCU)是产品的中央处理器，是产品的大脑，用植入的各种程序逻辑来判断和控制产品。微控制单元 66(MCU)产品，型号是PMS171B-S14，8bitOTP MCU with 8-bit ADC 11channels。MCU脚位图说明如表四所示。

表四

在一具体实施例中，保护电路5包括过流保护电路、高低压保护电路、短路保护电路和温度保护电路。

请一并参阅图7，图7是过流保护电路一实施例的结构示意图。在一具体实施例中，过流保护电路包括电阻R6、电阻R12、电阻R13、电阻R14、运算放大器U1、电容C1、电容C3、电容C8，电阻R6的一端耦接IN-端，另一端耦接电阻R14的一端、电容C3的一端、运算放大器U1的1脚，电容C3的另一端耦接地面GND端。电阻R14的另一端耦接运算放大器U1的4脚、电容C8的一端、电阻R13的一端，电阻R13的另一端耦接电阻R12的一端、运算放大器U1的3脚，电阻R12的另一端耦接运算放大器U1的2脚、地面GND端。电容C1 的一端耦接运算放大器U1的5脚、VCC端，另一端耦接电容C8的另一端。

本产品的瞬间电流相当大，设定保护点为600A。电流检知组件是采用10AWG线段(长20mm)，电阻R6至运算放大器U1的1脚段可以称为R线段，此线段跨接在IN-和GND上，目的为通过电流时，撷取线段两头的电压值。

先来说下这线材规格：10AWG(1050*0.018)TS外径为5.45± 0.15mm绝缘材质为silicone导体截面积为26.72mm2导体电阻为Max 3.55Ω/km用它的电阻来计算出我们20mm长度的线段阻抗为0.07m Ω。

U1 IC是operational amplifier运算放大器(OP AMP.)，主要目的是做电流检测放大器，也就是将R线段上的电压值加以放大处理，以便更加敏锐快速的效果来检知电流。电阻R6从IN-端取得R线段上电压值后，连接至U1 OP AMP.PIN1(IN+同相输入端)上，U1 OPAMP.PIN4 (OUT输出端)上接了电阻R13到U1 OP AMP.PIN3(IN-反相输入端) 上，U1 OPAMP.PIN3(IN-反相输入端)上又接一颗电阻R12电阻(0电位)，此种类型设计称作电压/电流转换电路(Voltage/current conversion circuit)，加上电阻R13、电阻R12的反馈回路(死循环方式)，将U1 OP AMP.PIN1(IN+同相输入端)的输入电压放大输出，再由U1 OP AMP.PIN4(OUT输出端)将放大出来的电压送至微控制单元(MCU)的PIN 13 ADC_OCP上，进行电流保护工作的解析。

运算如下：

Vo＝IiR(R1+R2)/R2＝600RIi

Nc＝0.12mV

1A＝1.4mV

300A＝420mV

600A＝840mV

微控制单元(MCU)按照以上计算值来编程保护时机的数值。

请一并参阅图8，图8是高低压保护电路一实施例的结构示意图。在一具体实施例中，高低压保护电路包括电阻R10、电阻R11、电容 C7，电阻R10的一端耦接VCC_12V端，另一端耦接电容C7的一端，电容C7的另一端耦接地面GND端，电阻R11与电容C7并联。

本产品在开机后，会自动执行电池电压检测的功能，检测通过后才可进入待机模式，如有异常就进入报警模式(可参照人机接口的介绍)，并锁定产品限制操作使用。所谓异常是指：电压<+12Vdc以下及电压>+17.5Vdc以上的范围都属于。

低电压保护的目的是防止电池被过度放电。高电压保护的目的是防止电池过度充电之后马上被大电流放电的工作，以免造成电池安全的问题发生。只要发生电压异常时，产品都是锁住，限制使用的。

原理如下：

电阻R10和电阻R1串接，形成分压电路，电阻R10从VCC_12V 端取得电压后，经过电阻R11进行分压，取的一个稳定的分配电压值。而电容C7 MLCC是启到储能稳压的效果。将这分配的电压值送到 IC1微控制单元的PIN 8ADC_BAT脚上，由微控制单元(MCU)内的程序来判定电压的高低。

运算公式：

低电压设定值

ADC_BAT＝(R11/(R10+R11))*VCC_12V＝100K/570K*12V＝ 2.105V

高电压设定值

ADC_BAT＝(R11/(R10+R11))*VCC_12V＝100K/570K*17.5V＝ 3.07V

将这两个值写入程序内后，IC1微控制单元(MCU)就可以辨识出高低电压的数值。

在一具体实施例中，本申请中的电路还提供短路保护。此产品也规划了输出短路的功能，它并无单独线路运作，它是利用产品的隔离绝缘输出的特性和过流保护的功能，合并来进行保护功能。原理如下：

有电压输入且电压高过2.3V时，极性检测电路就会动作，但是输出短路时，电压一定会低于2.3V以下，此时极性检测电路就会无法辨识，此时会使继电器全部跳开恢复OPEN，输出电力中断，完成保护工作。另一方面，短路的瞬间电流很大，短路时电流大过过电流保护点时，此时也会触发过流保护功能，进行锁机保护工作。

请一并参阅图9，图9是温度保护电路一实施例的结构示意图。在一具体实施例中，温度保护电路包括NTC热敏电阻、电阻R8、电容 C4，电阻R8的一端耦接VCC端，另一端耦接电容C4的一端，电容 C4的另一端耦接地面GND端，NTC热敏电阻与电容C4并联。

本产品设计有过温度保护功能，在使用产品的同时，随时监控产品内部的温度，如果内部温度超温，一样会锁住产品，禁止使用，并且人机接口启动报警(可参照人机接口的介绍)。值到内部温度降到45℃以下，解除保护状态，停止人机接口报警，恢复产品的使用功能。产品是在操作大电流的情况下工作，如使用者过度或过长的使用产品，产品将很快地累积内部温度，所以，做温度保护是相当重要的，不但是可以延长产品的寿命；也可以保护用户的安全，不会造成温度高所会造成的任何伤害。主要是利用NTC(Negative TemperatureCoefficient) 组件，来实践此保护电路5。原理如下：

NTC热敏电阻是一种利用电阻与温度呈负温度系数(NTC： Negative TemperatureCoefficient)关系，并且变化率极大的半导体陶瓷的热敏电阻器件。利用这一性质，其不仅多用作温度传感器，同时还作为温度检测以及温度补偿等温度保护器件使用。

NTC热敏电阻是一种电阻值随温度上升而出现急剧下降的热敏电阻器件。利用这一性质，除了温度传感器以外，其还可以作为温度保护器件用来保护电路5免受过热造成的影响。

电阻R8和NTC1(NTC热敏电阻)两颗电阻串接，形成分压电路，电阻R8从VCC端取得电压后，经过NTC1进行分压，取的一个稳定的分配电压值。而电容C4 MLCC是启到储能稳压的效果。将这分配的电压值送到IC1微控制单元的PIN 9ADC_OTP脚上，由微控制单元(MCU)内的程序来判定温度的高低。

运算公式：

常温设定值(25℃)

ADC_OTC＝(NTC1/(R8+NTC1))*VCC＝10K/20K*5V＝2.50V

恢复温度设定值(45℃)

ADC_OTC＝(NTC1/(R8+NTC1))*VCC＝4.92K/14.92K*5V＝1.65V 保护温度设定值(80℃)

ADC_OTC＝(NTC1/(R8+NTC1))*VCC＝1.67K/11.67K*5V＝ 0.7155V

将这三个值写入程序内后，IC1微控制单元(MCU)就可以辨识出高低温度的范围。

用户在实际操作时，将产品的EC5公插头插入应急电源的EC5母插座上，产品从应急电源EC5母插座上取电后，会自动开机，马上自动进入电压侦测程序，人机接口闪橙灯，时间1.5秒后，正常后自动再进入待机状态，人机接口闪绿灯。此时产品进入待机状态，待机状态时随时在侦测电瓶夹1端是否有电压输入，如果没有判定电压输入，则继续循环侦测。人机界面续闪绿灯。

电瓶夹1上有电压输入，在电瓶夹1的侦测电路，会判定极性后发送给微控制单元6进行极性确认后，进行输出电力电路控制，此时，电力控制电路送出的正负极性和侦测端判断输入的极性相符，此时，供电端和需求端的正负极性已经正确接通，人机接口此时变为绿灯常亮。蜂鸣器两短响提示，此时设备已做好应急启动搭桥的所有工作，处在随时供应电力给汽车启动马达，此时只要扭动汽车钥匙到启动打火位置，就可以输送电力给汽车的启动马达，进而启动汽车引擎，完成打火的程序工作，汽车引擎启动后，请记得拔除电瓶夹1子，让产品完全脱离汽车电瓶，并在下次使用前按下功能复位键或者是将产品插头拔出应急电源的插座，让系统重置，为下次使用做好准备。

为了产品长期插在应急电源上，不过多的消耗电池电量，所以特别设计在十分钟内无任何操作后进入睡眠状态，进入睡眠状态后可以用以下方法唤醒：1.将EC5插座拔出应急电源后重新插入激活功能。2. 按功能复位键后激活功能。

在本实施例的保护电路5中，过流保护保护条件为：超过 300A(3Sec.)、600A(1.5Sec.)的条件下启动保护功能，所有状态下的电力输出电路失效锁定，人机接口启动报警提示。使用对象：10AWG铜线 20mm线段或者是大电流猛铜线或者大电流侦测无感合金电阻。

低压保护：在产品开机时会侦测应急电源端的锂电池(等同或其它电池规格)的电压，侦测时间为1.5秒，电压低于+12Vdc时，锁定电力输出电路，并启动人机接口报警提示。电压正常时，则进入开机待机状态。

高压保护：在产品开机时会侦测应急电源端的锂电池(等同或其它电池规格)的电压，侦测时间为1.5秒，电压高于+17.5Vdc时，锁定电力输出电路，并启动人机接口报警提示。电压正常时，则进入开机待机状态。

短路保护：在使用产品阶段，不慎正负极短路时，会启动短路保护，电压在1mS内电压骤降到≦1Vdc就会启动保护机制。进入保护状态后，主板会被重启(失去电源)，所有状态会被重置到开机状态。

温度保护：温度设定点为80℃，使用产品时；产品内部温度超过 80℃时，会被激活温度保护功能，启动后会断开电力输出电路，并锁定产品不可再使用，并且激活人机接口报警提示。直到机内温度降回至45℃解除锁定和报警。

本申请提出的技术方案还具有以下优势：

为适应汽车电池故障的各种现象，特设计人工介入判定的功能，但这功能开启后是限时内需要完成的，限时之后会自动恢复智能判断模式，以确保智能产品的体验不中断。体贴的人机接口，插上产品后智能程序会自动的检测汽车启动打火的各样条件，适时的给用户声光的讯息响应，用户轻松的掌握状况。超低电瓶电压检测能力，汽车电瓶上只要有>2.3Vdc的电压，产品就能检测识别极性，扩大对故障电瓶的检测能力，适用面积更宽广。省电体贴设计，产品待机状态十分钟后，无任何操作时，产品会自动进入休眠状态。杜绝过多浪费应急电源上的电力。让使用者长期插在应急电源上也不必担心电力消耗。休眠消耗电力仅20μA。

本申请提供一种智能汽车电瓶夹100，该智能汽车电瓶夹100包括：两个电瓶夹1、隔离电力输出电路2、隔离极性检测电路3、极性判别电路4、保护电路5、微控制单元66和电源供应线路7，隔离电力输出电路2耦接两个电瓶夹1，隔离极性检测电路3与隔离电力输出电路2间隔设置，且耦接两个电瓶夹1；极性判别电路4与隔离极性检测电路3之间相对设置，且极性判别电路4与隔离极性检测电路3之间隔离；微控制单元66耦接隔离电力输出电路2、极性判别电路4、EC5公插座和保护电路5；电源供应线路7与微控制单元间隔设置。通过设置隔离电力输出电路2和隔离极性检测电路3，独特的隔离设计，两端拥有高绝缘特性，避免发生漏电、触电、静电等的现象，隔离极性检测电路3起到极性辨识的功用，传送可辨识的讯号给极性判别电路4，提高使用者的人身安全。

以上仅为本申请的实施方式，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种智能汽车电瓶夹，其特征在于，所述智能汽车电瓶夹包括：两个电瓶夹、隔离电力输出电路、隔离极性检测电路、极性判别电路、保护电路、微控制单元和电源供应线路，所述隔离电力输出电路耦接两个所述电瓶夹，所述隔离极性检测电路与所述隔离电力输出电路间隔设置，且耦接两个所述电瓶夹；所述极性判别电路与所述隔离极性检测电路之间相对设置，且所述极性判别电路与所述隔离极性检测电路之间隔离；所述微控制单元耦接所述隔离电力输出电路、所述极性判别电路、EC5公插座和所述保护电路；所述电源供应线路与所述微控制单元间隔设置。

2.根据权利要求1所述的智能汽车电瓶夹，其特征在于，所述电源供应线路包括第一供应电路和第二供应电路，所述第一供应电路包括二极管D5，所述二极管D5的一端耦接接所述EC5公插座的IN+端，另一端耦接第二供应电路的VCC_12V端；所述第二供应电路包括R9电阻、电容器C5、直流稳压器U13和电容器C6，所述R9电阻的一端耦接所述VCC_12V端，另一端耦接所述电容器C5的一端和所述直流稳压器U13的IN脚，所述电容器C5的另一端耦接所述电容器C6的一端，所述电容器C6的一端耦接所述直流稳压器U13的OUT脚和VCC端；所述直流稳压器U13的两个GND脚耦接所述电容器C5的另一端和地面GND端。

3.根据权利要求1所述的智能汽车电瓶夹，其特征在于，智能汽车电瓶夹包括第一光耦合组件U37和第二光耦合组件U38，所述第一光耦合组件U37包括第一光二极管和第一光三极管，所述第二光耦合组件U38包括第二光二极管和第二光三极管；所述隔离极性检测电路包括电阻R7，所述电阻R7的两端分别耦接所述第一光二极管的第一端和OUT+端，所述第一光二极管的第二端耦接所述第二光二极管的第二端，所述第二光二极管的第一端耦接OUT-端。

4.根据权利要求3所述的智能汽车电瓶夹，其特征在于，所述极性判别电路包括电阻R16和电阻R1，所述第一光三极管的集电极脚位耦接所述电阻R16的一端，所述电阻R16的另一端耦接所述电阻R1的一端和VCC端；所述第一光三极管的发射极脚位耦接所述第二光三极管的发射极脚位和地面GND端，所述第二光三极管的集电极脚位耦接所述电阻R1的另一端。

5.根据权利要求1所述的智能汽车电瓶夹，其特征在于，隔离电力输出电路包括继电器K1、继电器K2、继电器K3、继电器K4、高耐压、大电流复合晶体管阵列U3、二极管D5和电阻R6，所述继电器K1的3脚、4脚及5脚耦接所述二极管D5的第一端、IN+端、所述继电器K2的4脚及3脚；所述继电器K1的1脚耦接VCC_12V端、所述二极管D5的第二端、所述继电器K2的1脚、所述继电器K3的2脚、所述继电器K4的1脚；所述继电器K1的2脚耦接所述继电器K4的2脚、所述高耐压、大电流复合晶体管阵列U3的10脚；所述继电器K1的6脚、7脚及8脚耦接所述继电器K3的6脚、7脚及8脚和OUT+端；所述继电器K2的2脚耦接所述继电器K3的1脚和所述高耐压、大电流复合晶体管阵列U3的12脚，所述继电器K2的6脚、7脚及8脚耦接所述继电器K4的6脚、7脚及8脚和OUT-端；所述继电器K3的3脚、4脚及5脚耦接所述继电器K4的3脚、4脚及5脚、IN-端。

6.根据权利要求5所述的智能汽车电瓶夹，其特征在于，所述智能汽车电瓶夹还包括人机界面模块，包括指示灯组件、蜂鸣器、开关电路，所述指示灯组件包括红灯电路和绿灯电路，所述红灯电路包括电阻R4和红灯LED，所述红灯LED的第一端耦接所述电阻R4的一端，另一端耦接所述VCC_12V端，所述电阻R4的另一端耦接所述高耐压、大电流复合晶体管阵列U3的14脚；所述绿灯电路包括电阻R5和绿灯LED，所述绿灯LED的第一端耦接所述电阻R5的一端，另一端耦接所述VCC_12V端，所述电阻R5的另一端耦接所述高耐压、大电流复合晶体管阵列U3的15脚；所述蜂鸣器的第一端耦接所述VCC_12V端，另一端耦接所述高耐压、大电流复合晶体管阵列U3的16脚；所述开关电路包括电阻R15、轻触开关K5，所述电阻R15的一端耦接VCC端，另一端耦接所述轻触开关K5的2脚，所述轻触开关K5的1脚与3脚、4脚耦接地面GND端。

7.根据权利要求1所述的智能汽车电瓶夹，其特征在于，所述保护电路包括过流保护电路、高低压保护电路、短路保护电路和温度保护电路。

8.根据权利要求7所述的智能汽车电瓶夹，其特征在于，所述过流保护电路包括电阻R6、电阻R12、电阻R13、电阻R14、运算放大器U1、电容C1、电容C3、电容C8，所述电阻R6的一端耦接IN-端，另一端耦接所述电阻R14的一端、所述电容C3的一端、所述运算放大器U1的1脚，所述电容C3的另一端耦接地面GND端；所述电阻R14的另一端耦接所述运算放大器U1的4脚、所述电容C8的一端、所述电阻R13的一端，所述电阻R13的另一端耦接所述电阻R12的一端、所述运算放大器U1的3脚，所述电阻R12的另一端耦接所述运算放大器U1的2脚、所述地面GND端；所述电容C1的一端耦接所述运算放大器U1的5脚、VCC端，另一端耦接所述电容C8的另一端。

9.根据权利要求7所述的智能汽车电瓶夹，其特征在于，所述高低压保护电路包括电阻R10、电阻R11、电容C7，所述电阻R10的一端耦接VCC_12V端，另一端耦接所述电容C7的一端，所述电容C7的另一端耦接地面GND端，所述电阻R11与所述电容C7并联。

10.根据权利要求7所述的智能汽车电瓶夹，其特征在于，所述温度保护电路包括NTC热敏电阻、电阻R8、电容C4，所述电阻R8的一端耦接VCC端，另一端耦接所述电容C4的一端，所述电容C4的另一端耦接地面GND端，所述NTC热敏电阻与所述电容C4并联。

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