CN2569415Y - 具自动侦测切换的汽车电瓶充电装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型是提供一种具自动侦测切换的汽车电瓶充电装置，其主要是于供电单元设有至少两组的电源，并分别通过串联及并联继电单元受控于高、低正电压准位检测单元，使于汽车电瓶的剩余电压经判别为正电压时，是令并联继电单元导通以提供低准位电压，而若电压超过一预设值时，则令串联继电单元导通以提供高准位电压，以达可自动切换的目的，另，若将正极夹头拔离时，则因输入电压瞬间骤降于参考电压以下，而使高准位正电压检测单元或低准位正电压检测单元呈截止状态，而促使串联或并联小功率继电器停止吸磁截止断电，如此即可有效防止因于通电状态时若不慎将导电端面相接触时所易造成的短路危险，而极具安全性。

Description

具自动侦测切换的汽车电瓶充电装置

技术领域

本实用新型涉及一种充电装置，特别是一种具自动侦测切换的汽车电瓶充电装置。

背景技术

如图1所示，习用汽车电瓶紧急充电装置1，其是将一蓄电池11通过封闭回路分别接设出一正极夹头A与一负极夹头B(请配合参阅图1a所示)，并将该正极夹头A与负极夹头B的导电端面A1、B1分别夹扣于汽车电瓶C的正极端C1及负极端C2，以当汽车因电瓶的电量不足而无法发动时，即可于电源接通时令蓄电池11的电力供给车内所接置的启动马达电力，而达紧急启动的功效。

然而，该一般习用汽车电瓶紧急启动装置1于开启时，是于正极夹头A与负极夹头B两端形成开路电压，而若不慎使的导电端面A1、B1相碰触时，则会产生极大的短路电流，而于导电端面A1、B1间造成火花现象，尤对于脆弱的孩童，往往因此产生相当程度的惊吓及伤害，且若使用的环境无具备足够的照明设备以供识别接电的正确位置，或使用者未有充分的电学常识，则易造成正、负极接反，继而对车内的电器产品(如电脑、音响等)产生不良影响，是以创作人已于先前发展出可识别接电极性是否正确的安全充电保护装置，并向钧局提出申请在案，如申请案号第90213102号的前案，其是藉由一正电压检测电路与一负电压检测电路来侦测所接设的汽车电瓶极性C是否正确，藉使接设于汽车电瓶正极夹头A与负极夹头B可于导通前呈无电状态，而当正电压检测电路感应正电压时，才可促使一小功率继电器吸磁导通，而同时令大功率继电器吸磁导通后形成通电回路，以确保其安全性。

但是，上述的装置仍存再着若干缺失，其一为若于充电其间，将正极夹头A与负极夹头B两者交换接设时，仍会因大功率继电器尚处于通电导通状态，而失去判别极性的功能，如此即无法有效避免短路的危险；其二为一般汽车电瓶C所需的充电电源属性是分为12伏特及24伏特两种，因此若汽车电瓶若未清楚标明所需，则会造成误接状况，尤如将24伏特规格的电池接设于需12伏特时，甚会导致烧毁的情事，因此由上可知，上述的安全充电保护装置于设计上仍然具有未臻完善之处，有待加以改善。

习用缺失

1、需依汽车电瓶所需的电源属性不同(如：12/24伏特)而选用不同蓄电池。

2、若使用的蓄电池的电压大于汽车电瓶所需的电压规格时，则易导致烧毁的情形。

3、若于充电期间，将正极夹头与负极夹头两者交换接设时，则仍会因大功率继电器尚处于通电导通状态，而失去判别极性的功能，如此即无法有效避免短路的堪虑。

4、需额外携带数种不同蓄电池规格的充电装置，而仍不具实用性。本实用新型优点

发明内容

有鉴于此，本案创作人以其本身所具备的专业素养与技术理念，经过多次的试作、测试与突破改良，终使本实用新型得以诞生。

本实用新型所要解决的技术问题是，针对现有技术的上述不足，而提供一种能确保安全性、使用方便]灵活，且无需因电源属性不同而添购携带数种规格蓄电池的具自动侦测切换的汽车电瓶充电装置。

本实用新型的上述技术问题是由如下技术方案来实现的。

一种具自动侦测切换的汽车电瓶充电装置，其是由一供电控制电路接设出一正极夹头与一负极夹头，藉以提供汽车电瓶的电源，并由正极夹头的导电端面接设一讯号导线至供电控制电路的输入端点，以提供其控制电压讯号；其特征是包括：

一供电单元，其具有两组相同的电源，及一可切换通电与否的总开关；

一并联继电器单元，其是由两相互并联的小功率继电器及两相互并联的大功率继电器所组成，其中各将小功率继电器的常开端点分别接至大功率继电器的激磁线圈后导入地端，并将其激磁线圈与供电单元的电源串联后，再将其负极导入地端，使于呈导通状态时，可将供电单元的两电源并联而得到一低准位供电输出电压；

一串联继电器单元，其是由一小功率继电器及一大功率继电器所组成，其中是将小功率继电器的常开接点一端接至于一大功率继电器的激磁线圈后导入地端，使于呈导通状态时，即可将供电单元的电源直接串联而得到一高准位的供电输出电压；及将小功率继电器的激磁线圈接至于前述小功率并联继电器单元的，小功率继电器的共同接脚，而大功率继电器则与其常开接脚串接后，即接至于前述大功率并联继电器的大功率继电器的共同接脚，使该串联继电器单元可与并联继电器单元间做开关切换；

一低准位正电压检测单元，其是包含由运算集成电路、一第一三极管及其相关周边元件所构成的比较检测电路，藉于输入端点撷取正电压讯号，即令并联继电器单元导通；

一高准位正电压检测单元，其是包含由运算集成电路、一第二三极管及其相关周边元件所构成的比较检测电路，及由电阻器所构成的分压电路，藉于输入端点撷取大于前述低准位电压检测单元一预设值的正电压，以控制前述的串联继电器单元导通：

一参考电压单元，其是以两组不同准位的参考电压源衔接前述低准位正电压检测单元及高准位正电压检测单元的输入端点，以分别提供其参考电压；

一异常讯号检测单元，其包含由一运算集成电路与其相关周边元件所构成的异常讯号比较电路，且其输入端则分别衔接前述参考电压单元的低准位电压源及输入端点，藉以检测输入端点是否有异常状态；

一警示单元，其是衔接于前述异常讯号检测单元的输出端，藉以警示其异常状态；及

一状态显示单元，其具有多个显示元件分别衔接于前述低准位正电压检测单元及高准位正电压检测单元的输出端点及供电单元的电源，并将一第三三极管的集电极和射极衔接低准位正电压检测单元的输出端点与供电单元的电源，以及一第四三极管的集电极和射极衔接低准位正电压检测单元与高准位正电压检测单元，以个别切换及显示通电、低准位与高准位状态：

藉由上述结构，当总开关切上而开启时，若极性反接或尚未接通时，则无法使大功率继电器单元导通，而使供电单元与输出端点间处于完全无电压状态，进而达到极性保护及短路保护的目的；当极性接设正确，则由输入端点撷取感应一正电压，以当该正电压大于参考电压单元的参考电压时，则通过第一三极管而促使并联继电器单元的小功率继电器的激磁线圈同时吸磁，使之相互并联大功率继电器的激磁线圈同时吸磁后形成低准位的通电回路；而若当输入端点撷取所感应的正电压经由分压后已大于参考电压单元的参考电压时，则促使第三三极管接地导通，并令串联继电器单元的小功率继电器导通后，使该电源可通过导通后的小功率继电器而令大功率继电器的激磁线圈吸磁，此时蓄电池与蓄电池则形成串联，而形成高准位的通电回路，并触发第四三极管导通而令低准位检测单元直接短路至负极端而截止，以达自动切换的目的；

另，若当正极夹头拔离时，则使其无法通过讯号导线的输入端点得到输入电压，即使第一三极管或第二三极管因感测不到导通电压，而促使串、并联继电器单元的小功率继电器停止吸磁，而令供电单元自动截止断电。

除上述必要技术特征外，在具体实施过程中，还可补充如下技术内容：

其中该并联继电器单元中小功率继电器的激磁线圈是串接一低准位手动开关，使于输入端点完全无电压的情况下或电压低于感测值时，强迫该并联继电器单元导通，以令其输出供给低准位电压。

其中该串联继电器单元中小功率继电器的激磁线圈是串接一高准位手动开关，以当应为高准位输出规格因剩余电压低于判别高准位电压的预设值，而使其误判以低准位供电回路输出时，即可强迫令串联继电器单元导通，使其能正常得到高准位的供电输出电压回路。

其中该异常讯号检测单元检测的异常讯号包括短路状态及极性反接。

其中该状态显示单元及警示单元是发光二极管、液晶显示器及灯泡等任何输出影像装置，或任何声音或语音等装置。

其中该低准位正电压检测单元、高准位正电压检测单元与异常讯号检测单元的控制元件是二极管、三极管、整流器(SCR)、比较器及运算放大器等…。

本实用新型的优点在于：

1、可依汽车电瓶所需的电源属性(如：12/24伏特)来自动切换，而可有效避免人为操作的疏失。

2、当正极夹头离开汽车电瓶时，则自动断电，如此即可有效避免短路情形的产生。

3、操作更为简便。

4、可确保其无论于通电或断电状态错按或短路皆不会产生火花。

5、更具使用安全性。

6、无需因电源属性不同而添购携带数种蓄电池规格的充电装置。

7、可感应到极低电压值，而具灵敏性。

8、可分别显示装置处于导通前、导通后的低准位(12伏特)或高准位(24伏特)，以及异常(极性接反或短路)状态。

9、具实用性及产业竞争力。

为方便了解本实用新型的内容，及所能达成的功效、兹配合附图列举一具体实施例，详细介绍说明如下：

附图说明

图1是一般习用汽车电瓶紧急充电装置回路示意图。

图1a是一般习用汽车电瓶紧急充电装置夹设于汽车电瓶的实施情形。

图2是本实用新型的结构方块图。

图3是本实用新型的实施电路图。

图4是本实用新型夹持于汽车电瓶的实施情形。

具体实施方式

本实用新型是提供一种具自动侦测切换的汽车电瓶充电装置，其是由一供电控制电路2接设出一正极夹头A与一负极夹头B(请参阅图3所示)，藉以提供汽车电瓶C的电源，并由正极夹头A的导电端面A1额外接设一讯号导线D至供电控制电路2的输入端点I/P；而本实用新型为达成目的所运用的技术手段及其构造特征乃在于：

该供电控制电路2(请参阅图2所示)主要是由一供电单元21、一并联继电器单元22、一串联继电器单元23、一异常讯号检测单元24、一低准位正电压检测单元25、一高准位正电压检测单元26、一参考电压单元27、  一警示单元28与一状态显示单元29所组成；其中(请参阅图3所示)：

供电单元21，其包括有两组相同规格的蓄电池211、212，及一总开关213来控制其供给控制电源Vcc是否开启；

并联继电器单元22，其是由两小功率继电器RELAY2、RELAY3相互并联的小功率并联继电器组221，及由两大功率继电器RELAY5、RELAY6相互并联的大功率并联继电器组222所组成，其中各将小功率继电器RELAY2、RELAY3的常开端点2a、3a分别接至大功率继电器RELAY5、RELAY6的激磁线圈5d、6d后导入地端(Ground)，并将RELAY5各激磁线圈5d与蓄电池212串联后，再将其负极导入地端(Ground)，使于呈导通状态时，可将供电单元21的蓄电池211、212的电源并联而得到一低准位供电输出电压；

串联继电器单元23，其是由一具小功率继电器RELAY1的小功率串联继电器组231及一具大功率继电器RELAY4的大功率串联继电器组232所组成，其中是将小功率继电器RELAY1的常开接点1a一端接至于一大功率继电器RELAY4的激磁线圈4d后导入地端(Ground)，使于呈导通状态时，即可将供电单元21的蓄电池211、212电源直接串联而得到一高准位的供电输出电压；另同时将该小功率继电器RELAY1的激磁线圈1d提至于前述小功率并联继电器组221的小功率继电器RELAY2、RELAY3的共同接脚2c、3c，而大功率继电器RELAY4的激磁线圈4d则与其常开接脚4a串接后，即接至于前述大功率并联继电器组222的大功率继电器5的共同接脚5c，使该串联继电器单元23可与并联继电器单元24间做开关切换；

低准位正电压检测单元25，其是包含由运算集成电路U1A、电阻器R16与第一三极管251所构成的比较检测电路，且由单向二极管D2正向衔接于输入端点I/P，以撷取正电压送至运算集成电路U1A的第3脚(+)端；

高准位正电压检测单元26，其是包含由运算集成电路U1B、限流电阻R11及第二三极管261所构成的比较检测电路，且由单向二极管D2正向衔接于输入端点I/P撷取正电压，即再通过由电阻器R12、R13的分压电路降压后输出至运算集成电路U1B的第5脚(+)端；

异常讯号检测单元24，其是包合一由运算集成电路U1C与电阻器R18、R19、R20所构成的短路讯号比较电路，及一由运算集成电路U1D与电阻器R2、R21、R22、R23、R24所构成的负电压讯号比较电路；其中当输入端点I/P发生短路时，则由运算集成电路U1C的第9脚(-)端撷取短路电流，而与其第10脚(+)端藉由电阻R20引入地端(Ground)比较后，即由第8脚(输出)端因同为接地(Ground)准位而输出高电位电压，使该运算集成电路U1D则藉由该反向衔接的单向二极管D1撷取负电压，以令其由第14脚(输出)端输出高电位电压；

参考电压单元27，其是由电阻器R5、R6、R7与齐纳二极管ZD2所构成，其中该电阻器R7为限流用，而齐纳二极管ZD2是可提供约2.5伏特的稳压，并通过电阻器R5、R6分压后输出一低于1伏特的参考电压至运算集成电路U1A的第2脚(-)端；

警示单元28，其是由一音乐ICU2、一齐纳二极管ZD1、一驱动三极管Q1、一蜂鸣器BZ与电阻器R4、R8、R9、R10，其中齐纳二极管ZD1为稳压用，而电阻器R4为限流用，并藉电阻器R4可撷取由异常讯号检测单元中运算集成电路U1C及运算集成电路U1D的第8.14脚(输出端)高电位电压后，即促使者乐ICU2通过电阻器R9产生一推挽放大电流，以令蜂鸣器BZ动作，藉以达警示异常状态的目的；

通电状态显示单元29，其是由电阻器R14、R15、R17及显示元件LED1、LED2、LED3所构成，藉以个别显示通电(尚未充电)、低准位(12伏特)及高准位(24伏特)的状态，并通过第三三极管291、第四三极管292及单向二极管D4、D5与电阻器R1所组成的切换电路来切换其不同显示状态；

由是(以蓄电池211、212皆为12伏特为例)，当总开关213切上而开启时，即产生一电源Vcc，藉以对电阻器R14产生一偏压，而令状态显示单元29显示元件LED1亮启，以显示供电单元21具有电源的状态显示，此时若低准位电压检测单元25的第一三极管251尚未导通，则无法使大功率继电器RELAY5、RELAY6的激磁线圈d5、d6激(吸)磁，使共同接脚c5、c6与常开接点5a、6a间维持常态开路的状态，而使供电单元21与输出端点间处于完全无电压状态，而俟当极性接设正确时，即由输入端点I/P输入一正电压；其中，当该正电压大于参考电压单元27的齐纳二极管ZD2藉由电阻R5、R6所分压的电压时，则同时由运算集成电路U1A的第1脚(输出)端输出一高电位电压，以同时令第一三极管251及第三三极管291导通，此时Vcc内部电压的电流则经由第一三极管251而促使并联继电单元22的小功率继电器RELAY2、RELAY3的激磁线圈2d、3d同时吸磁，同时电源Vcc的电流则经由已导通小功率继电器RELAY2、RELAY3的2a、2c与3a、3c接点，而令相互并联大功率继电器RELAY5、R2LAY6的激磁线圈5d、6d同时吸磁，如此即将供电单元21内蓄电池211、212的电源并联后，于大功率继电器RELAY5、RELAY6间形成通电回路，而使汽车电瓶C得到I2伏特的输出供给，此时状态显示单元29的显示元件LED1则因第三三极管291导通接地(Ground)，而经由单向二极管D5  第三三极管291短路熄灭，并由电阻R15而令显示元件LED2亮启，以显示低准位的电源输出状态；

又，若当汽车电瓶C的电压经由电阻器R12、R13分压后已大于参考电压单元27中齐纳二极管ZD2的电压时，即由运算集成电路U1B的第7脚(输出)端输出高电位，促使第三三极管261接地导通，并令小功率继电器RELAY1导通后，使该电源Vcc可通过导通后的小功率继电器RELAY1令大功率继电器RELAY4的激磁线圈4d吸磁，即令蓄电池211与蓄电池212则形成串联，而形成24伏特的高准位通电回路，以达到自动切换的功效，又同时因RELAY1吸磁导通而经由电阻器R17提供压降，以令显示元件LED3导通发亮，并再由电阻器R1触发第四三极管292导通后，使运算集成电路U1A经由单向二极管D4第四三极管292接地(Ground)截止，同时电阻R15因短路得不到偏压，而促使状态显示单元29的显示元件LED2熄灭；

而若当极性接反时，则由输入端点I/P得到负电压，使得低准位正电压检测单元25及高准位正电压检测单元26因单向二极管D2逆向截止电流流通，而使运算集成电路U1A、U1B的第3.5脚(+)端因得不到偏压，使其第1.7端(输出端)仍处于低电位而截止；此时异常讯号检测单元24则藉由该单向二极管D1撷取负电压，并经由电阻器R23、R24分压后送至运算集成电路U1D的第12脚(+)端，并由参考电压单元27的齐纳二极管ZD2经由电阻器R21、R22提供参考电压送至其第13脚(-)端比较后，若电压值大于其参考电压值时，即令第14脚(输出端)输出高电位电压，以经由单向二极管D3及齐纳二极管ZD1稳压后，即令警示单元28的音乐ICU2通过电阻器R9产生一推挽放大电流，以使蜂鸣器BZ动作，籍以警示极性接反的异常状态；又该运算集成电路U1C是由其第9脚(-)端撷取由输入端点I/P经电阻器R18、R19分压后的短路电流，并将其第10脚(+)端通过电阻器R20直接导入地端(Ground)，即令该运算集成电路U1C由第14脚(输出端)输出高电位电压，以令警示单元28的蜂鸣器BZ动作，而达短路保护及警示的目的：

另，若不慎将正极夹头A拔离时，则可因第一三极管251或第二三极管261感测不到导通电压，而促使小功率继电器RELAY2、3或RELAY1停止吸磁截止断电，如此即可有效防止因于通电状态时若不慎将其导电端面A1、B1相接触时，易造成的短路危险；

再请参阅图2、3所示，本实用新型是可进一步于并联继电器单元22及串联继电器单元23的小功率继电器221、231的激磁线圈分别串接低准位手动开关3及高准位手动开关4，其中该低准位手动开关3可在汽车电瓶C于完全无电压的情况下或电压低于感测值时，强迫该并联继电器单元22导通，以令其输出供给低准位电压；而若高准位(24伏特)的汽车电瓶C因剩余电压低于判别高准位电压的预设值(如14伏特)，而使系统判别以低准位(12伏特)的供电回路输出时，即可藉由启动高准位手动开关4，以强迫令串联继电单元23导通，使其能得到高准位的供电输出电压回路，以正常完成启动动作，而可达增加使用灵活性与便利性的目的；

再者，上述状态显示单元29及警示单元28是可为发光二极管、液晶显示器及灯泡等任何输出影像装置，或任何声者或语者等装置；而该低准位正电压检测单元25、高准位正电压检测单元26与异常讯号检测单元24的控制元件亦可为二极管、三极管、整流器(SCR)、比较器及运算放大器等…者；

由以上所述及附图所示的实施例中可知，本实用新型为达到目的所运用的技术手段及其构造特征，的确可提供一种可依电源属性的不同而自动侦测切换的汽车电瓶充电装置，如此即无需添购携带数种蓄电池规格的充电装置；另若将正极夹头拔离时，即可即时自动截止断电，而使具无需重新将总电源关掉(RESET)，又兼具有极性保护的功效，使于使用时更具实用性及产业利用价值。

综上所述，本实用新型于突破先前技术结构下，确实已达到所欲增进的功效，且也非熟悉该项技艺者所易于思及，再者，本实用新型申请前未曾公开，其所具的进步性、实用性，显已符合新型专利的申请要件，依法提出新型申请。但是以上所述仅为本实用新型的一较佳可行实施例，非因此即拘限本实用新型的专利范围，故举凡运用本实用新型说明书即图示内容所为的等效结构，直接或间接运用于其它相关技术领域者，均同理皆理应包含于本实用新型的精神范畴的范围内，合予陈明。

Claims (6)

1、一种具自动侦测切换的汽车电瓶充电装置，其是由一供电控制电路接设出一正极夹头与一负极夹头，并由正极夹头的导电端面接设一讯号导线至供电控制电路的输入端点；其特征是包括：

一供电单元，其具有两组相同的电源，及一可切换通电与否的总开关；

一并联继电器单元，其是由两相互并联的小功率继电器及两相互并联的大功率继电器所组成，其中各将小功率继电器的常开端点分别接至大功率继电器的激磁线圈后导入地端，并将其激磁线圈与供电单元的电源串联后，再将其负极导入地端；

一串联继电器单元，其是由一小功率继电器及一大功率继电器所组成，其中是将小功率继电器的常开接点一端接至于一大功率继电器的激磁线圈后导入地端；及将小功率继电器的激磁线圈接至于前述小功率并联继电器单元的小功率继电器的共同接脚，而大功率继电器则与其常开接脚串接后，即接至于前述大功率并联继电器的大功率继电器的共同接脚；

一低准位正电压检测单元，其是包含由运算集成电路、一第一三极管及其相关周边元件所构成的比较检测电路；

一高准位正电压检测单元，其是包含由运算集成电路、一第二三极管及其相关周边元件所构成的比较检测电路，及由电阻器所构成的分压电路；

一参考电压单元，其是以两组不同准位的参考电压源衔接前述低准位正电压检测单元及高准位正电压检测单元的输入端点；

一异常讯号检测单元，其包含由一运算集成电路与其相关周边元件所构成的异常讯号比较电路，且其输入端则分别衔接前述参考电压单元的低准位电压源及输入端点；

一警示单元，其是衔接于前述异常讯号检测单元的输出端；及

一状态显示单元，其具有多个显示元件分别衔接于前述低准位正电压检测单元及高准位正电压检测单元的输出端点及供电单元的电源，并将一第三三极管的集电极和射极衔接低准位正电压检测单元的输出端点与供电单元的电源，以及一第四三极管的集电极和射极衔接低准位正电压检测单元与高准位正电压检测单元。

2、根据权利要求1所述的具自动侦测切换的汽车电瓶充电装置，其特征是：其中该并联继电器单元中小功率继电器的激磁线圈串接一低准位手动开关。

3、根据权利要求1所述的具自动侦测切换的汽车电瓶充电装置，其特征是：其中该串联继电器单元中小功率继电器的激磁线圈串接一高准位手动开关。

4、根据权利要求1所述的具自动侦测切换的汽车电瓶充电装置，其特征是：其中该异常讯号检测单元检测的异常讯号包括短路状态及极性反接。

5、根据权利要求1所述的具自动侦测切换的汽车电瓶充电装置，其特征是：其中该状态显示单元及警示单元是发光二极管、液晶显示器或灯泡中的任一种。

6、根据权利要求1所述的具自动侦测切换的汽车电瓶充电装置，其特征是：其中该低准位正电压检测单元、高准位正电压检测单元与异常讯号检测单元的控制元件是二极管、三极管、整流器、比较器或运算放大器中的任一种。

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