JP2022081465A - スマート接続装置、始動電源及びバッテリークランプ - Google Patents

Abstract

【課題】保護機能の検出速度及び有効性を顕著に向上させ、さらに電力出力制御システムの安全性及び信頼性を顕著に向上させるスマート接続装置、始動電源及びバッテリークランプを提供する。【解決手段】スマート接続装置１００は、スイッチ回路４０と、送信モジュール４４と、検出ユニット１０とを備える。送信モジュール４４は、コントローラ７０から出力された駆動信号をスイッチ回路４０に送信して、スイッチ回路４０をオンにするために用いられる。検出ユニット１０は、負荷接続端と外部負荷の接続状態を検出して対応する制御信号を出力し、且つ、制御信号を送信モジュール４４に送信して送信モジュール４４の駆動信号の送信を制御することにより、スイッチ回路４０のオン/オフ状態を制御するために用いられる。【選択図】図１

Description

本願は、電子技術分野に関し、特にスマート接続装置、始動電源及びバッテリークランプに関する。

現在、市販されている大部分の緊急始動電源製品は、自動車エンジンを点火する緊急始動出力機能を実現することができるが、大部分の類似する製品の始動回路は接続極性を自動的に識別する機能を有さず、自動車バッテリーなどの外部負荷と電気的に接続する操作中に、一部のユーザは外部負荷と始動電源の出力ポートとの間の電気的接続極性を正確に区別することができない。外部負荷の接続電極と始動電源の出力ポートの接続電極が正確に接続されていない場合、例えば、２つの電極が逆に接続されている場合、回路が短絡して、始動電源のバッテリー又は外部負荷の損害を招く、さらに火災による物的損害や人身傷害などの安全事故を引き起こす可能性がある。

現在、市販されている一部の始動電源は極性識別回路又は極性逆接続保護回路を有するが、それらの大部分は光電分離デバイスを極性検出デバイスとして採用し、電極が逆に接続されている場合、光電分離デバイスから逆接続信号を出力する。マイクロコントローラユニット（ＭＣＵ）は、逆接続信号に基づいて始動電源の放電出力回路を切断するとともに、対応する状態指示回路を駆動して警報提示する。

しかし、光電分離デバイス及びコントローラは、コストが高く、寿命が短く、応答時間が長く、外部干渉を受けて無効になるという応用欠陥が存在する。ユーザが外部負荷の接続電極と始動電源の出力ポートの接続電極を逆接続するとき、光電分離デバイスが故障して無効になるか、又は逆接続信号の送信に異常が発生すると、コントローラの誤判定を招く、従って逆接続信号に正確、タイムリーに応答することができず、始動電源の放電出力をタイムリーに切断できず、さらに始動電源又は外部負荷が損壊し易い。

本願は、上述した接続極性検出回路及び電源出力制御システムの応用欠陥を解決するために、スマート接続装置、始動電源及びバッテリークランプを提供し、外部負荷の逆接続状態を迅速に検出して且つ応答することにより、外部負荷へのバッテリアセンブリの放電出力をタイムリーに制御することができ、従って関連する保護機能の検出速度及び有効性を向上させ、且つ電源出力制御システムの安全性及び信頼性を向上させる。

本願の第一態様において、スマート接続装置が提供される。スマート接続装置は、電源接続端と、負荷接続端と、スイッチ回路と、コントローラと、駆動信号送信モジュールと、検出ユニットと、を備える。電源接続端は、バッテリーアセンブリに電気的に接続するために用いられる。負荷接続端は、外部負荷に電気的に接続するために用いられる。スイッチ回路は、電源接続端と負荷接続端との間に電気的に接続される。コントローラは駆動信号を出力するために用いられる。スイッチ回路は、コントローラから出力された駆動信号に基づいてオン状態になって、バッテリーアセンブリと外部負荷との間の電気的接続をターンオンさせて、外部負荷へのバッテリアセンブリの放電出力を実現する。駆動信号送信モジュールは、スイッチ回路とコントローラとの間に電気的に接続されており、コントローラから出力された駆動信号をスイッチ回路に送信するために用いられる。検出ユニットは、負荷接続端と駆動信号送信モジュールにそれぞれ電気的に接続される。検出ユニットは、負荷接続端と外部負荷の接続状態を検出し、且つ検出された接続状態に基づいて対応する制御信号を出力するために用いられる。検出ユニットは、さらに、制御信号を駆動信号送信モジュールに送信して、駆動信号送信モジュールの駆動信号の送信を制御することにより、スイッチ回路のオン/オフ状態を制御するために用いられる。制御信号は、第一制御信号を含む。第一制御信号は、駆動信号送信モジュールを制御して駆動信号を送信することを一時停止することにより、スイッチ回路をオフ状態に維持させ、バッテリーアセンブリと外部負荷との間の電気的接続を切断して、外部負荷へのバッテリアセンブリの放電出力を禁止するために用いられる。

本願の第二態様において、始動電源が提供される。始動電源は、ハウジングと、バッテリーアセンブリと、第一態様に記載されたスマート接続装置と、を備える。バッテリーアセンブリ及びスマート接続装置の構造の少なくとも一部はハウジング内に設置され、スマート接続装置の電源接続端は緊急始動電源のバッテリーアセンブリに電気的に接続される。

本願の第三態様において、バッテリークランプが提供される。バッテリークランプは、ハウジングと、電源入力インターフェースと、ワイヤクランプと、第一態様に記載されたスマート接続装置と、を備える。電源入力インターフェースは、ハウジングに設置されており、外部始動電源に電気的に接続するために用いられる。外部始動電源は、バッテリーアセンブリを備える。スマート接続装置の構造の少なくとも一部はハウジング内に設置され、スマート接続装置の電源接続端は、電源入力インターフェースに電気的に接続され、且つ電源入力インターフェースを介して外部始動電源のバッテリーアセンブリに電気的に接続される。ワイヤクランプの一端はスマート接続装置の負荷接続端に電気的に接続され、ワイヤクランプの他端は外部負荷に電気的に接続される。

本願によって提供されるスマート接続装置は、駆動信号の送信経路に駆動信号送信モジュールを設置し、検出ユニットから出力された制御信号によって駆動信号送信モジュールが駆動信号を送信することを直接に制御することにより、外部負荷が逆接続されていると、駆動信号の送信経路を切断し、外部負荷の逆接続状態に対応する制御信号に迅速に応答し、外部負荷へのバッテリアセンブリの放電出力をタイムリーに切断することができ、関連する保護機能の検出速度及び有効性を顕著に向上させることができ、さらに電力出力制御システムの安全性及び信頼性を顕著に向上させることができる。

以下、本発明の実施形態の技術方案をより明確に説明するために、本発明の実施形態の説明に使用される図面について簡単に説明する。明らかに、以下説明される図面は、本発明の一部の実施形態だけのものであり、当業者であれば、これらの図面から創造的な努力なしに他の図面を得ることができる。
本願の実施形態に係るスマート接続装置の機能モジュールの概略図である。 図１に示すスマート接続装置の電流出力回路の回路構造を示す概略図である。 図１に示すスマート接続装置の逆接続検出モジュール、逆接続状態指示モジュール及び駆動信号送信モジュールの回路構造を示す概略図である。 図１に示すコントローラの構造を示す概略図である。 本願の１つの実施形態に係る始動電源の機能モジュールの概略図である。 図５に示す始動電源の構造を示す概略図である。 本願の他の実施形態に係る始動電源の機能モジュールの概略図である。 図７に示す始動電源の構造を示す概略図である。 本願の実施形態に係るバッテリークランプの機能モジュールの概略図である。 図９に示すバッテリークランプの構造を示す概略図である。

以下の具体的な実施形態では、上記した図面を組み合わせて本願についてさらに説明する。

以下に、本発明の実施形態の添付の図面を参照しながら、本発明の実施形態の技術的手段を、明確かつ完全に説明する。図面は、ただ例示的な説明に用いられ、概略図だけのものであり、本願を制限するものとして理解してはいけない。明らかに、説明される実施形態は、本発明の一部の実施形態だけのものであり、全ての実施形態ではない。本明細書に説明される実施形態から創造的な努力なしに当業者が得ることができるすべての別の実施形態は、本発明の範囲に入るものとする。

特に定義されていない限り、本願で使用される全ての技術的用語及び科学的用語は、当業者により一般に理解されているものと同じ意味を有する。本願では、明細書で使用される用語は、具体的な実施形態を説明することを目的とするものにすぎず、本願を制限するためのものではない。

本願は、スマート接続装置を提供する。スマート接続装置は、検出ユニットによって負荷接続端と外部負荷の接続状態を検出し、且つ駆動信号の送信経路に駆動信号送信モジュールを設置し、検出ユニットから出力された制御信号によって駆動信号送信モジュールが駆動信号を送信することを直接に制御することにより、外部負荷が逆接続されると、駆動信号の送信経路を切断して、外部負荷の逆接続状態に対応する制御信号に迅速に応答し、外部負荷へのバッテリアセンブリの放電出力をタイムリーに切断することができる。スマート接続装置は、緊急始動電源に適用することができ、バッテリークランプに適用することもできる。

図１は、本願に係るスマート接続装置の機能モジュールの概略図である。図１に示されたように、スマート接続装置１００は、電源接続端２０と、負荷接続端３０と、スイッチ回路４０と、を備える。電源接続端２０はバッテリーアセンブリ（図示せず）に電気的に接続するために用いられ、負荷接続端３０は外部負荷（図示せず）に電気的に接続するために用いられ、スイッチ回路４０は電源接続端２０と負荷接続端３０との間に電気的に接続される。

図１及び図２に示されたように、電源接続端２０、負荷接続端３０及びスイッチ回路４０は、バッテリーアセンブリが外部負荷に放電する電流出力回路１１を構成する。スイッチ回路４０は、電流出力回路１１をターンオン（ｔｕｒｎ ｏｎ）又はカットオフ（ｃｕｔ ｏｆｆ）にするために用いられる。このように、バッテリーアセンブリは、スマート接続装置１００を介して外部負荷に放電することができる。

本実施形態において、電源接続端２０は、バッテリーアセンブリの正極及び負極に一対一で対応して電気的に接続される電源正接続端ＢＡＴ＋及び電源負接続端ＢＡＴ－を含む。バッテリーアセンブリは、電源接続端２０を介してスマート接続装置１００に接続されて、スマート接続装置１００に作動電圧を供給し、スイッチ回路４０を介して外部負荷に電力を供給する。なお、スマート接続装置１００が緊急始動電源に適用される場合、バッテリーアセンブリは、緊急始動電源の内蔵バッテリーアセンブリであることができる。スマート接続装置１００がバッテリークランプに適用される場合、バッテリーアセンブリは、外部緊急始動電源又は他のエネルギー貯蔵電源装置のバッテリーアセンブリなどのような外部電源装置であることができる。

負荷接続端３０は、外部負荷の正極及び負極に一対一で対応して電気的に接続される負荷正接続端ＣＡＲ＋及び負荷負接続端ＣＡＲ－を含み、負荷負接続端ＣＡＲ－はさらに第一接地端ＰＧＮＤに電気的に接続される。外部負荷は、自動車バッテリー又は自動車エンジンであることができる。自動車バッテリーは、鉛バッテリー、リチウムバッテリー、スーパーキャパシタなどを含むが、これらに限定されない。例えば、バッテリーアセンブリは外部緊急始動電源に含まれたバッテリーアセンブリであり、外部負荷は自動車バッテリー又は自動車エンジンであると仮定すると、外部緊急始動電源が電源接続端２０を介してスマート接続装置１００に正確に接続され、外部負荷が負荷接続端３０に正確に接続されるとき、外部緊急始動電源は、電源接続端２０、スイッチ回路４０、負荷接続端３０で構成された電流出力回路１１によって放電出力を始動し、即ち、自動車バッテリー又は自動車エンジンに緊急始動電源を供給することができ、ここで、外部緊急始動電源によって自動車バッテリー又は自動車エンジンを充電すると理解してもよく、このように、自動車バッテリー又は自動車エンジンの電池残量が低下しても、自動車を始動することができる。

再び図１を参照すると、スマート接続装置１００は、電源接続端２０に電気的に接続された電圧調整モジュール８１をさらに備える。電圧調整モジュール８１は、電源接続端２０を介してバッテリーアセンブリの入力電圧を受け取り、入力電圧に対して電圧変換を行って安定電圧ＶＣＣ、例えば、５Ｖの直流電圧を出力して、スマート接続装置１００の各機能モジュールに安定した作動電圧を供給するために用いられる。例えば、外部緊急始動電源が電源接続端２０を介してスマート接続装置１００に正確に接続されると、電圧調整モジュール８１は、入力電圧を取得して正常に作動し、安定電圧ＶＣＣを出力して、スマート接続装置１００の内部の各機能モジュールに電力を供給し、各機能モジュールが通電されて正常に作動するようにする。他の実施形態において、電圧調整モジュール８１は、負荷接続端３０に電気的に接続されることができ、負荷接続端３０によって外部負荷が提供する入力電圧を受け取り、入力電圧に対して電圧変換を行って安定電圧ＶＣＣを出力する。電圧調整モジュール８１は、ＤＣ－ＤＣコンバータ又はロードロップアウトレギュレータ（ｌｏｗ ｄｒｏｐｏｕｔ ｒｅｇｕｌａｔｏｒ、ＬＤＯ）のようなリニアレギュレータを採用することができる。

本実施形態において、スマート接続装置１００は、スイッチ回路４０に電気的に接続された駆動電源モジュール４３をさらに備える。駆動電源モジュール４３は、スイッチ回路４０に電気エネルギーを供給し、スイッチ回路４０が通電状態を維持するようにする。本実施形態において、スイッチ回路４０が通電状態にある場合のみ、スイッチ回路４０のオン/オフ状態を制御することができ、スイッチ回路４０が非通電状態にある場合、スイッチ回路４０は自動的にオフになり、そのオン/オフ状態を制御することができず、即ちスイッチ回路４０は無効になる。なお、本明細書に記載されたスイッチ回路４０の「無効」とは、スイッチ回路４０が駆動信号などの関連信号に応答することができず、即ち、スイッチ回路４０が関連信号の制御を受けない状態にあることを意味する。

１つの実施形態において、駆動電源モジュール４３は電源接続端２０に電気的に接続されており、スイッチ回路４０の電気エネルギーは電源接続端２０に電気的に接続されたバッテリーアセンブリによって供給される。選択的には、他の実施形態において、駆動電源モジュール４３は電圧調整モジュール８１に電気的に接続されてもよく、スイッチ回路４０の電気エネルギーは電圧調整モジュール８１から出力される安定電圧ＶＣＣによって供給される。

スマート接続装置１００は、コントローラ７０をさらに備える。コントローラ７０は、スイッチ回路４０に駆動信号ＲＥＬＡＹ＿ＥＮ２を出力するために用いられる。本実施形態において、通電状態にあるスイッチ回路４０はコントローラ７０から出力された駆動信号ＲＥＬＡＹ＿ＥＮ２を受信するとオン状態になって、バッテリーアセンブリと外部負荷との間の電気的接続をターンオンし、外部負荷へのバッテリーアセンブリの放電出力を実現することができる。

本実施形態において、スマート接続装置１００は、コントローラ７０に電気的に接続されたボタン制御モジュール８２をさらに備える。ボタン制御モジュール８２は、ユーザの押圧操作に応答してボタン命令を生成し、強制的にコントローラ７０が駆動信号ＲＥＬＡＹ＿ＥＮ２を出力するようにして、外部負荷へのバッテリーアセンブリの放電出力を実現することができる。

コントローラ７０の作動モードは、自動出力モード及び強制出力モードを含むことができる。１つの実施形態において、コントローラ７０は、通電されると自動出力モードに入ると黙認する。コントローラ７０が自動出力モードにあるとき、外部負荷が負荷接続端３０に正確に接続され、且つ外部負荷の電圧が予め設定された条件を満たすと確定した場合のみ、コントローラ７０は駆動信号ＲＥＬＡＹ＿ＥＮ２を出力する。コントローラ７０は、ボタン命令を受信すると、強制出力モードに入り、ボタン命令に応答してすぐ駆動信号ＲＥＬＡＹ＿ＥＮ２を出力する。１つの実施形態において、コントローラ７０は、ボタン命令に応答して駆動信号ＲＥＬＡＹ＿ＥＮ２を出力してから、自動出力モードに回復する。

本実施形態において、スマート接続装置１００は、スイッチ回路４０とコントローラ７０との間に電気的に接続された駆動信号送信モジュール４４をさらに備える。駆動信号送信モジュール４４は、コントローラ７０から出力された駆動信号をスイッチ回路４０に送信するために用いられる。

本実施形態において、スイッチ回路４０は、スイッチ装置４１及びスイッチ駆動モジュール４２を備える。スイッチ装置４１は、電源接続端２０と負荷接続端３０との間に電気的に接続される。本実施形態において、スイッチ装置４１は、電源正接続端ＢＡＴ＋と負荷正接続端ＣＡＲ＋との間に電気的に接続される。他の実施形態において、スイッチ装置４１は、電源負接続端ＢＡＴ－と負荷負接続端ＣＡＲ－との間に電気的に接続されてもよい。スイッチ装置４１は、電磁リレー又はＭＯＳＦＥＴなどの半導体パワーデバイスを採用することができる。本実施形態において、スイッチ装置４１は、電磁リレーＫ１を採用する。

スイッチ駆動モジュール４２は、スイッチ装置４１と駆動信号送信モジュール４４との間に電気的に接続される。スイッチ駆動モジュール４２は、スイッチ装置４１のオン/オフを実現するために用いられる。駆動信号送信モジュール４４は、コントローラ７０から出力された駆動信号ＲＥＬＡＹ＿ＥＮ２をスイッチ駆動モジュール４２に送信して、スイッチ駆動モジュール４２を介してスイッチ装置４１をオンにするために用いられる。

本実施形態において、スマート接続装置１００は、負荷接続端３０に電気的に接続された検出ユニット１０をさらに備える。検出ユニット１０は、負荷接続端３０と外部負荷の接続状態を検出し、検出された接続状態に基づいて対応する制御信号Ｃ＿ＥＮを出力するために用いられる。制御信号Ｃ＿ＥＮは、第一制御信号及び第二制御信号を含む。

図１に示されたように、本実施形態において、検出ユニット１０は逆接続検出モジュール５０を含む。逆接続検出モジュール５０は、負荷接続端３０と外部負荷の接続状態を検出し、検出された接続状態に基づいて対応する制御信号Ｃ＿ＥＮを出力するために用いられる。

本実施形態において、逆接続検出モジュール５０は、さらに、駆動信号送信モジュール４４に電気的に接続されて、制御信号Ｃ＿ＥＮを駆動信号送信モジュール４４に送信することにより、駆動信号送信モジュール４４による駆動信号ＲＥＬＡＹ＿ＥＮ２の送信を制御するために用いられ、従ってスイッチ回路４０のオン/オフ状態を制御する。

具体的には、逆接続検出モジュール５０は、外部負荷が負荷接続端３０に逆接続されていることを検出すると、第一制御信号を駆動信号送信モジュール４４に出力して、駆動信号送信モジュール４４が駆動信号ＲＥＬＡＹ＿ＥＮ２を送信することを一時停止するように制御し、スイッチ回路４０をオフ状態に維持して、バッテリーアセンブリと外部負荷との間の電気的接続を切断し、即ち、バッテリーアセンブリが外部負荷に放電する電流出力回路１１を切断し、外部負荷へのバッテリアセンブリの放電出力を禁止する。

逆接続検出モジュール５０は、さらに、負荷接続端３０が無負荷状態にあるか、又は外部負荷が負荷接続端３０に正確に接続されていることを検出すると、駆動信号送信モジュール４４に第二制御信号を出力して、駆動信号送信モジュール４４による駆動信号ＲＥＬＡＹ＿ＥＮ２の送信を回復するように制御する。

ユーザは、ボタン制御モジュール８２を介して、強制的にコントローラ７０が駆動信号ＲＥＬＡＹ＿ＥＮ２を出力するように制御することができるので、外部負荷が負荷接続端３０に逆接続されていると、駆動信号送信モジュール４４が駆動信号を送信することを一時停止するように制御し、スイッチ駆動モジュール４２がコントローラ７０から出力された駆動信号ＲＥＬＡＹ＿ＥＮ２を受信し且つ駆動信号ＲＥＬＡＹ＿ＥＮ２に応答してスイッチ装置４１をオンにすることを回避でき、従ってスイッチ装置４１をオフ状態に維持することができ、外部負荷へのバッテリアセンブリの放電出力を禁止し、さらに回路の電気使用安全を確保することができる。なお、逆接続検出モジュール５０から出力された制御信号を介して駆動信号送信モジュール４４による駆動信号ＲＥＬＡＹ＿ＥＮ２の送信を直接に制御することにより、外部負荷の逆接続状態に対応する第一制御信号に迅速に応答し、外部負荷へのバッテリアセンブリの放電出力をタイムリーに切断することができる。

以下、図２及び図３を組み合わせて、スイッチ駆動モジュール４２、逆接続検出モジュール５０及び駆動信号送信モジュール４４の回路構造及び動作原理について説明する。

図２を参照すると、本実施形態において、スイッチ駆動モジュール４２は、スイッチユニットＱ２及び駆動信号入力端４２１を備える。スイッチユニットＱ２は、スイッチ装置４１の給電回路に電気的に接続されており、給電回路のオン/オフ状態を制御するために用いられる。スイッチ装置４１は、給電回路がオン状態にあるときに給電を受けることができ、且つオン状態に入る。例えば、リレーＫ１のコイルは給電回路がオン状態にあるときに給電を受けることができ、コイルが通電されるので、リレーＫ１はオン状態を維持する。

駆動信号入力端４２１は、駆動信号送信モジュール４４から送信する駆動信号ＲＥＬＡＹ＿ＥＮ２を受信するために用いられる。スイッチユニットＱ２は、駆動信号ＲＥＬＡＹ＿ＥＮ２を受信すると、オン状態に入るので、スイッチ装置４１の給電回路をオンにして、スイッチ回路４０がオン状態にあるようにする。逆に、スイッチユニットＱ２は、駆動信号ＲＥＬＡＹ＿ＥＮ２を受信しないと、オフ状態に入るので、スイッチ装置４１の給電回路をオフにして、スイッチ回路４０がオフ状態にあるようにする。

具体的には、本実施形態において、スイッチユニットＱ２の第一接続端２は第一接地端ＰＧＮＤに電気的に接続され、スイッチユニットＱ２の第二接続端３はレジスタＲ２を介してスイッチ装置４１のコイルＫ１に電気的に接続され、スイッチユニットＱ２の制御端１はレジスタＲ１７を介して駆動信号入力端４２１に電気的に接続される。スイッチユニットＱ２の制御端１は、さらにレジスタＲ３を介して第一接地端ＰＧＮＤに電気的に接続され、ダイオードＤ６を介して駆動信号入力端４２１に電気的に接続される。ダイオードＤ６の正極はスイッチユニットＱ２の制御端１に電気的に接続され、ダイオードＤ６の負極は駆動信号入力端４２１に電気的に接続される。本実施形態において、スイッチユニットＱ２は、ハイレベルでオンになるトランジスタ、例えば、ＮＭＯＳトランジスタ又はＮＰＮトランジスタを採用し、駆動信号ＲＥＬＡＹ＿ＥＮ２はハイレベル信号である。従って、駆動信号ＲＥＬＡＹ＿ＥＮ２を受信すると、スイッチユニットＱ２はオンになる。

図３を参照すると、本実施形態において、逆接続検出モジュール５０は、トランジスタで構成された組合せスイッチ回路を含み、具体的には、第一検出端５１と、第二検出端５２と、駆動電圧入力端５３と、制御信号出力端５４と、第一トランジスタＱ３と、第二トランジスタＱ６と、第三トランジスタＱ１と、を備える。第一検出端５１は負荷正接続端ＣＡＲ＋に電気的に接続され、第二検出端５２は負荷負接続端ＣＡＲ－に電気的に接続される。上述したように、負荷負接続端ＣＡＲ－は、さらに第一接地端ＰＧＮＤに電気的に接続される。駆動電圧入力端５３は電圧源ＶＣＣに電気的に接続される。逆接続検出モジュール５０は、駆動電圧入力端５３を介して電圧源ＶＣＣによって提供される駆動電圧を受け取って、正常に作動することができる。電圧源ＶＣＣは、電圧調整モジュール８１から出力された安定電圧ＶＣＣによって提供されるか、又は電源接続端２０に電気的に接続されたバッテリーアセンブリによって提供されることができる。本実施形態において、電圧源ＶＣＣは、電圧調整モジュール８１から出力された安定電圧ＶＣＣによって提供される。

本実施形態において、第一トランジスタＱ３は第一検出端５１と第二トランジスタＱ６の制御端１との間に電気的に接続されており、第一トランジスタＱ３の制御端１はさらに第二検出端５２に電気的に接続される。第二トランジスタＱ６は第二接地端ＧＮＤ（電力基準接地、即ち、電源負接続端）と第三トランジスタＱ１の制御端１との間に電気的に接続されており、第二トランジスタＱ６の制御端１はさらにレジスタＲ２１を介して駆動電圧入力端５３に電気的に接続される。第三トランジスタＱ１は第二接地端ＧＮＤと制御信号出力端５４との間に電気的に接続されており、第三トランジスタＱ１の制御端１はさらにレジスタＲ１１、Ｒ５を介して駆動電圧入力端５３に電気的に接続される。

具体的には、第一トランジスタＱ３の制御端１は、レジスタＲ２２を介して第二検出端５２に電気的に接続されており、且つレジスタＲ４を介して第一トランジスタＱ３の第一接続端２に電気的に接続される。第一トランジスタＱ３の第一接続端２はダイオードＤ１を介して第一検出端５１に電気的に接続される。ダイオードＤ１の負極は第一検出端５１に電気的に接続され、ダイオードＤ１の正極は第一トランジスタＱ３の第一接続端２に電気的に接続される。第一トランジスタＱ３の第二接続端３はレジスタＲ２７を介して第二トランジスタＱ６の制御端１に電気的に接続される。制御信号出力端５４はさらにキャパシタＣ６を介して駆動電圧入力端５３に電気的に接続される。

第一トランジスタＱ３、第二トランジスタＱ６及び第三トランジスタＱ１は、ＮＭＯＳトランジスタ又はＮＰＮトライオードなどのようなハイレベルでオンになるトランジスタを採用する。本実施形態において、第一トランジスタＱ３はＮＰＮトライオードを採用し、第二トランジスタＱ６及び第三トランジスタＱ１は、両方ともＮＭＯＳトランジスタを採用する。逆接続検出モジュール５０は、簡単なトランジスタ（例えば、ダイオード、トランジスタ、電界効果トランジスタ）及び受動デバイス（例えば、レジスタ、キャパシタ）を採用して外部負荷に対する極性逆接続検出機能を実現するので、トランジスタのオン/オフ速度が速い特性を利用して、外部負荷の逆接続状態を迅速に検出することができ、さらに関連する保護機能の検出速度及び有効性を顕著に向上させることができる。

作動する時、逆接続検出モジュール５０は、駆動信号送信モジュール４４に制御信号Ｃ＿ＥＮを送信して、駆動信号送信モジュール４４が駆動信号ＲＥＬＡＹ＿ＥＮ２を送信することを制御することにより、スイッチ回路４０のオン/オフを制御する。

具体的には、外部負荷が負荷接続端３０に逆接続されていると、即ち、外部負荷の正極が負荷負接続端ＣＡＲ－に電気的に接続されており、外部負荷の負極が負荷正接続端ＣＡＲ＋に電気的に接続されていると、第一トランジスタＱ３の制御端１は外部負荷の正極のハイレベル信号を受信して、第一トランジスタＱ３はオン状態になる。第二トランジスタＱ６の制御端１はオン状態にある第一トランジスタＱ３を介して外部負荷の負極に電気的に接続されてローレベル信号を受信して、第二トランジスタＱ６はオフ状態になる。第三トランジスタＱ１の制御端１は駆動電圧入力端５３に電気的に接続されてハイレベル状態にあり、第三トランジスタＱ１はオン状態になる。制御信号出力端５４は、オン状態にある第三トランジスタＱ１を介して第二接地端ＧＮＤに電気的に接続されてローレベル状態にあり、このとき、制御信号出力端５４はローレベル信号である第一制御信号を出力する。

負荷接続端３０が無負荷状態にあるか、又は外部負荷が負荷接続端３０に正確に接続されると、即ち、外部負荷の正極が負荷正接続端ＣＡＲ＋に電気的に接続されており、外部負荷の負極が負荷負接続端ＣＡＲ－に電気的に接続されていると、第一トランジスタＱ３の制御端１は第一接地端ＰＧＮＤに電気的に接続されてローレベル信号を受信して、第一トランジスタＱ３はオフ状態になる。第二トランジスタＱ６の制御端１はレジスタＲ２１を介して駆動電圧入力端５３に電気的に接続されてハイレベル信号を受信して、第二トランジスタＱ６はオン状態になる。第三トランジスタＱ１の制御端１は、オン状態にある第二トランジスタＱ６を介して第二接地端ＧＮＤに電気的に接続されてローレベル状態にあり、第三トランジスタＱ１はオフ状態になる。制御信号出力端５４は、駆動電圧入力端５３に電気的に接続されてハイレベル状態にあり、このとき、制御信号出力端５４はハイレベル信号である第二制御信号を出力する。

本実施形態において、駆動信号送信モジュール４４は、第一入力端４４１と、第二入力端４４２と、出力端４４３と、を含む。第一入力端４４１は、コントローラ７０に電気的に接続されており、コントローラ７０から出力された駆動信号ＲＥＬＡＹ＿ＥＮ２を受信するために用いられる。コントローラ７０は、図４に示されたマイクロコントローラＵ２を採用することができる。第二入力端４４２は、逆接続検出モジュール５０の制御信号出力端５４に電気的に接続されており、逆接続検出モジュール５０から出力された制御信号Ｃ＿ＥＮを受信するために用いられる。制御信号Ｃ＿ＥＮは、第一制御信号及び第二制御信号を含む。出力端４４３は、スイッチ回路４０に電気的に接続される。

駆動信号送信モジュール４４は、第一入力端４４１が駆動信号ＲＥＬＡＹ＿ＥＮ２を受信し、且つ第二入力端４４２が逆接続検出モジュール５０から出力された第二制御信号を受信するとき、出力端４４３を介して駆動信号ＲＥＬＡＹ＿ＥＮ２をスイッチ回路４０に送信する。

駆動信号送信モジュール４４は、さらに、第二入力端４４２が逆接続検出モジュール５０から出力された第一制御信号を受信するとき、駆動信号ＲＥＬＡＹ＿ＥＮ２を送信することを一時停止する。

本実施形態において、駆動信号送信モジュール４４は、論理素子又はスイッチデバイスなどで構成された論理制御回路である。他の実施形態において、コントローラ７０から出力された駆動信号ＲＥＬＡＹ＿ＥＮ２を送信する機能を有するとともに、この送信機能が逆接続検出モジュール５０から出力された制御信号Ｃ＿ＥＮによって制御される限り、駆動信号送信モジュール４４は他の電子部品で構成された送信回路を採用することもできる。

本実施形態において、駆動信号送信モジュール４４は、第一入力端４４１及び第二入力端４４２が受信した信号に対して論理及び演算を行うために用いられる論理ＡＮＤゲートＵ３を含む。上述したように、駆動信号ＲＥＬＡＹ＿ＥＮ２はハイレベル信号である。

作動する時、外部負荷が負荷接続端３０に逆接続されていると、上述したように、制御信号出力端５４はローレベル信号である第一制御信号を出力し、論理ＡＮＤゲートＵ３の第二入力端４４２は第一制御信号を受信して、論理ＡＮＤゲートＵ３の出力端４４３はローレベル状態を維持する。このとき、コントローラ７０が駆動信号ＲＥＬＡＹ＿ＥＮ２を出力するか否かにかかわらず、論理ＡＮＤゲートＵ３は駆動信号ＲＥＬＡＹ＿ＥＮ２を出力することはできない。このように、ユーザは、ボタン制御モジュール８２を介して、強制的にコントローラ７０が駆動信号ＲＥＬＡＹ＿ＥＮ２を出力するように制御しても、駆動信号ＲＥＬＡＹ＿ＥＮ２はスイッチ回路４０に送信されず、スイッチ回路４０はオンにならないので、バッテリーアセンブリと外部負荷との電気的接続を切断して、外部負荷へのバッテリーアセンブリの放電出力を禁止する。

負荷接続端３０が無負荷状態にあるか、又は外部負荷が負荷接続端３０に正確に接続されていると、上述したように、制御信号出力端５４はハイレベル信号である第二制御信号を出力し、論理ＡＮＤゲートＵ３の第二入力端４４２はハイレベル信号である第二制御信号を受信する。このとき、コントローラ７０が駆動信号ＲＥＬＡＹ＿ＥＮ２を出力すると、論理ＡＮＤゲートＵ３は駆動信号ＲＥＬＡＹ＿ＥＮ２を出力することができる。このように、ユーザは、ボタン制御モジュール８２によって、強制的にコントローラ７０が駆動信号ＲＥＬＡＹ＿ＥＮ２を出力するようにすることができ、又はコントローラ７０は自動出力モードで実際の運転状況に基づいて駆動信号ＲＥＬＡＹ＿ＥＮ２を出力することができる。論理ＡＮＤゲートＵ３によって、スイッチ回路４０に駆動信号ＲＥＬＡＹ＿ＥＮ２を送信して、スイッチ回路４０をオンにすることにより、バッテリーアセンブリと外部負荷との電気的接続を実現し、バッテリーアセンブリが外部負荷に対して放電出力を行うようにする。

第三実施形態において、駆動信号送信モジュール４４は、通常の状態で駆動信号ＲＥＬＡＹ＿ＥＮ２を正常に送信できることを理解されるべきである。

本願によって提供されるスマート接続装置１００において、トランジスタで構成された組合せスイッチ回路を逆接続検出モジュール５０として使用することにより、トランジスタのオン/オフ速度が速い特性を利用して、外部負荷の逆接続状態を迅速に検出することができる。駆動信号ＲＥＬＡＹ＿ＥＮ２の送信経路に駆動信号送信モジュール４４を設置し、逆接続検出モジュール５０から出力された制御信号Ｃ＿ＥＮによって駆動信号送信モジュール４４が駆動信号ＲＥＬＡＹ＿ＥＮ２を送信することを直接に制御することにより、外部負荷が逆接続されていると、駆動信号ＲＥＬＡＹ＿ＥＮ２の送信経路を切断し、外部負荷の逆接続状態に対応する第一制御信号に迅速に応答し、外部負荷へのバッテリアセンブリの放電出力をタイムリーに切断することができる。それで分かるように、本願に係るスマート接続装置１００を採用すると、関連する保護機能の検出速度及び有効性を顕著に向上させることができ、電力出力制御システムの安全性及び信頼性を顕著に向上させることができる。なお、本願に係るスマート接続装置１００の主要部品のコストが低く、周辺回路が簡単であり且つ信頼することができるので、製品の材料コストを削減するとともに、製品販売後の人工費と材料費を節約する。

他の実施形態において、逆接続検出モジュール５０は、センサーデバイス、例えば、フォトカプラで構成された検出回路を用いて、外部負荷に対する逆接続検出機能を実現することができる。

再び図１を参照すると、本実施形態において、スマート接続装置１００は、逆接続検出モジュール５０に電気的に接続された逆接続状態指示モジュール６１をさらに備える。逆接続検出モジュール５０は、さらに、逆接続状態指示モジュール６１に第一制御信号を送信して、逆接続状態指示モジュール６１が警報信号を発出して逆接続警報プロンプトを行うように制御するために用いられる。

再び図３を参照すると、逆接続状態指示モジュール６１は、表示ユニット６１１及び／又は警報ユニット６１２を備える。表示ユニット６１１は、少なくとも１つの発光ダイオード又は少なくとも１つの液晶ディスプレイデバイスを含む。表示ユニット６１１は、逆接続検出モジュール５０に電気的に接続される。逆接続検出モジュール５０は、さらに、表示ユニット６１１に第一制御信号を送信して、表示ユニット６１１が発光するか又は情報を表示することにより逆接続警報プロンプトを行うように制御するために用いられる。

警報ユニット６１２は、少なくとも１つのブザー又はラウドスピーカーを備え、逆接続検出モジュール５０に電気的に接続されている。逆接続検出モジュール５０は、さらに、警報ユニット６１２に第一制御信号を送信して、警報ユニット６１２が警報音を出して逆接続警報プロンプトを行うように制御するために用いられる。

本実施形態において、逆接続状態指示モジュール６１は、発光ダイオードＬＥＤ２を含む表示ユニット６１１と、ラウドスピーカーＬＳ１を含む警報ユニット６１２と、を備える。発光ダイオードＬＥＤ２及び警報ユニット６１２は、電圧源ＶＣＣと第三トランジスタＱ１の第二接続端３との間に並列に電気的に接続される。発光ダイオードＬＥＤ２の正極は電圧源ＶＣＣに電気的に接続され、発光ダイオードＬＥＤ２の負極はレジスタＲ１６を介して第三トランジスタＱ１の第二接続端３に電気的に接続される。ラウドスピーカーＬＳ１はレジスタＲ１０を介して第三トランジスタＱ１の第二接続端３に電気的に接続される。

作動する時、外部負荷が負荷接続端３０に逆接続されていると、上述したように、第三トランジスタＱ１はオン状態になって、発光ダイオードＬＥＤ２及びラウドスピーカーＬＳ１が設置された回路をオンにすることにより、発光ダイオードＬＥＤ２は発光し、ラウドスピーカーＬＳ１は警報音を出して、外部負荷が負荷接続端３０に逆接続されていることをプロンプトする。

負荷接続端３０が無負荷状態にあるか、又は外部負荷が負荷接続端３０に正確に接続されていると、上述したように、第三トランジスタＱ１はオフ状態になって、発光ダイオードＬＥＤ２及びラウドスピーカーＬＳ１が設置された回路をオフにして、発光ダイオードＬＥＤ２は発光せず、ラウドスピーカーＬＳ１は警報音を出さない。

本願に係るスマート接続装置１００において、逆接続検出モジュール５０から出力された制御信号によって逆接続状態指示モジュール６１の動作状態を直接に制御することにより、外部負荷の逆接続状態に対応する第一制御信号に迅速に応答し、ユーザに逆接続状態の警報プロンプトをタイムリーに提供して、ユーザがスマート接続装置１００と外部負荷との電気的接続をタイムリーに調整するようにする。

再び図１を参照すると、本実施形態において、スマート接続装置１００は、負荷接続端３０に電気的に接続された負荷電圧検出モジュール８３をさらに備える。負荷電圧検出モジュール８３は、負荷接続端３０を介して外部負荷の負荷電圧を検出し、且つ対応する負荷電圧信号を出力するために用いられる。

コントローラ７０は、さらに、負荷電圧検出モジュール８３に電気的に接続される。コントローラ７０が自動出力モードにある場合、コントローラ７０は負荷電圧検出モジュール８３から出力された負荷電圧信号を受信し、負荷電圧信号に基づいて外部負荷の接続状態及び電圧変化状態を確定する。コントローラ７０は、さらに、外部負荷が負荷接続端３０に正確に接続され且つ外部負荷の負荷電圧が予め設定された条件を満たすと確定した場合、駆動信号ＲＥＬＡＹ＿ＥＮ２を出力するために用いられる。

外部負荷が自動車バッテリーであり、バッテリーアセンブリが始動電源のバッテリーアセンブリであることを例として、１つの実施形態において、コントローラ７０は、予め設定された時間内に受信した負荷電圧信号に基づいて、予め設定された時間内の自動車バッテリーの電圧値の低下幅が予め設定された低下幅閾値を超えるか否かを判断し、即ち、自動車バッテリーの電圧低下が発生したか否かを判断するために用いられる。コントローラ７０は、さらに、予め設定された時間内の自動車バッテリーの電圧値の低下幅が予め設定された低下幅閾値を超えると、即ち、自動車バッテリーの電圧が低下し、且つ電圧低下の勾配が予め設定された低下勾配に達する場合、自動車バッテリーの負荷電圧が予め設定された条件を満たすと確定し、従って駆動信号ＲＥＬＡＹ＿ＥＮ２を出力してスイッチ回路４０をオンにし、始動電源によって自動車バッテリーに電力を供給するようにするために用いられる。予め設定された時間内の自動車バッテリーの電圧値の低下幅が予め設定された低下幅閾値を超える場合、即ち、自動車バッテリーの電圧が低下すると、自動車バッテリーが自動車の始動に用いられることを説明し、このとき、スイッチ回路４０をオンにすると、始動電源を用いて自動車バッテリーに電力を供給し、自動車を始動することができる。コントローラ７０は、自動車バッテリーが自動車の始動に用いられる場合のみ、スイッチ回路４０をオンにして、始動電源の電量を節約するとともに、自動車を始動することを確保する。

他の実施形態において、コントローラ７０は、受信した負荷電圧信号に基づいて、自動車バッテリーの電圧値が予め設定された電圧閾値より小さいか否かを判断し、自動車バッテリーの電圧値が予め設定された電圧閾値より小さいと、予め設定された時間内に受信した負荷電圧信号に基づいて、予め設定された時間内の自動車バッテリーの電圧値の低下幅が予め設定された低下幅閾値を超えるか否かを判断し、予め設定された時間内の自動車バッテリーの電圧値の低下幅が予め設定された低下幅閾値を超えると、自動車バッテリーの負荷電圧が予め設定された条件を満たすと確定し、駆動信号ＲＥＬＡＹ＿ＥＮ２を出力してスイッチ回路４０をオンにし、始動電源によって自動車バッテリーに電力を供給するようにするために用いられる。自動車バッテリーの電圧値が予め設定された電圧閾値より小さいと、自動車バッテリーの電気量が不足であり、電気量不足状態にあることを説明する。予め設定された時間内の自動車バッテリーの電圧値の低下幅が予め設定された低下幅閾値を超えると、自動車バッテリーが自動車の始動に用いられることを説明する。このように、コントローラ７０は、電気量不足状態にある自動車バッテリがスマート接続装置１００に正確に接続され、且つ自動車バッテリーが自動車の始動に用いられる場合のみ、スイッチ回路４０をオンにして、始動電源の電量を節約するとともに、自動車を始動することを確保し、さらに自動車バッテリーが始動電源を逆充電することを防止する。

１つの実施形態において、スマート接続装置１００は、負荷接続状態指示モジュール６０をさらに備える。負荷接続状態指示モジュール６０は、正確接続状態指示モジュール６２及び逆接続状態指示モジュール６１を備える。コントローラ７０は、さらに、外部負荷が負荷接続端３０に正確に接続されている場合、正確接続状態指示モジュール６２が指示信号を発出するように制御して、ユーザに対応する作動状態指示を提供する。正確接続状態指示モジュール６２は、少なくとも１つの発光ダイオード又は少なくとも１つのブザーを備えることができる。

本実施形態において、コントローラ７０は、マイクロコントローラーユニット（Ｍｉｃｒｏ－ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ｕｎｉｔ、ＭＣＵ）、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（Ｆｉｅｌｄ－Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ、ＦＰＧＡ）、又はデジタル信号プロセッサ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ、ＤＳＰ）などのプログラマブル制御デバイスを採用することができる。コントローラ７０は、スマート接続装置１００の論理演算及び制御センターとして機能し、主に、データ収集及び変換、論理演算、データ通信、駆動出力などの機能を発揮する。コントローラ７０は、電圧調整モジュール８１から出力された安定電圧ＶＣＣによって給電される。

本実施形態において、図４に示されたように、コントローラ７０は、複数の入出力ポートを含むマイクロコントローラＵ２を採用する。コントローラ７０は、複数の入出力ポートを介して、他の機能モジュール又は外部デバイスと通信及び情報交換することができ、従ってスマート接続装置１００の接続、駆動及び制御などの機能を実現することができる。

本実施形態において、スマート接続装置１００は、コントローラ７０に電気的に接続された通信インターフェースモジュール（図示せず）をさらに備える。コントローラ７０は、通信インターフェースモジュールを介して、外部デバイス（外部電源装置、外部負荷）に接続されて、外部デバイスと通信することにより、外部電源装置のバッテリーアセンブリの現在のバッテリー電圧、最大電流出力能力、バッテリー温度、作動状態、ソフトウェアバージョン情報などを取得し、取得した相関情報に基づいて、外部電源装置のバッテリーアセンブリの電気パラメータが外部負荷に対して放電出力を行う条件を満たしているか否かを判断し、従って駆動信号ＲＥＬＡＹ＿ＥＮ２を出力してスイッチ回路４０をオンにするか否かを判断する。コントローラ７０は、自身のソフトウェアバージョン情報、スマート接続装置１００の正常作動状態及び異常作動状態、外部負荷の電圧及び出力電流信号などを外部電源装置に送信して、適応及び関連する保護を行ってもよい。つまり、スマート接続装置１００のコントローラ７０は、通信インターフェースモジュールを介して、外部デバイスと情報交換を行い、且つ対応する制御を実行する。

通信インターフェースモジュールによって提供される通信がタイムアウトして中断されるか、又は通信インターフェースモジュールによって交換されたデータ情報が異常であるか、又は外部電源装置によって供給された電圧がプログラムにより設定された閾値範囲内にないと、コントローラ７０は、駆動信号ＲＥＬＡＹ＿ＥＮ２の出力を停止することにより、スイッチ回路４０をオフにして、電流出力回路１１を切断するとともに、対応する状態指示を出力して、システム及び外部デバイスの安全を確保する。

選択的には、スマート接続装置１００は、コントローラ７０に電気的に接続された温度検出モジュール８４をさらに備える。温度検出モジュール８４は、スイッチ装置４１及び／又は内蔵されたバッテリーアセンブリなどの作動温度を検出し、検出された温度値をコントローラ７０にフィードバックするために用いられる。コントローラ７０は、さらに、受信した温度値に基づいて、スイッチ装置４１及び／又は内蔵されたバッテリーアセンブリなどの作動温度が予め設定された閾値を超えるか否かを分析し、スイッチ装置４１及び／又は内蔵されたバッテリーアセンブリなどの作動温度が予め設定された閾値を超えると、駆動信号ＲＥＬＡＹ＿ＥＮ２の出力を一時停止することにより、スイッチ回路４０をオフにして、電流出力回路１１を切断し、システム運転の安全性を確保する。

選択的には、スマート接続装置１００は、電源接続端２０と負荷接続端３０との間に電気的に接続された電流検出モジュール８５をさらに備える。電流検出モジュール８５は、さらにコントローラ７０に電気的に接続される。電流検出モジュール８５は、スイッチ回路４０がオン状態にある間、電流出力回路１１の電流、即ち、バッテリーアセンブリが外部負荷に出力した放電電流をリアルタイムで収集し、検出された電流サンプリング信号をコントローラ７０にフィードバックするために用いられる。本実施形態において、電流検出モジュール８５は電源負接続端ＢＡＴ－と負荷負接続端ＣＡＲ－との間に電気的に接続される。他の実施形態において、電流検出モジュール８５は電源正接続端ＢＡＴ＋と負荷正接続端ＣＡＲ＋との間に電気的に接続されてもよい。コントローラ７０は、さらに、受信した電流サンプリング信号に基づいて、バッテリーアセンブリの放電出力が正常であるか否かを分析し、バッテリーアセンブリの放電出力が異常であると、駆動信号ＲＥＬＡＹ＿ＥＮ２の出力を一時停止することにより、スイッチ回路４０をオフにして、電流出力回路１１を切断し、システム運転の安全性を確保する。

選択的には、スマート接続装置１００は、電流検出モジュール８５及びコントローラ７０に電気的に接続された過電流及び短絡保護モジュール８６をさらに備える。過電流及び短絡保護モジュール８６は、電流検出モジュール８５から出力された電流サンプリング信号の値が予め設定された閾値を超えるか否かを監視し、電流サンプリング信号の値が予め設定された閾値を超えると、コントローラ７０に一時停止トリガー信号を出力して、コントローラ７０が直ちに駆動信号ＲＥＬＡＹ＿ＥＮ２の出力を一時停止するようにするために用いられる。このようにして、スイッチ回路４０を迅速にオフにして、電流出力回路１１を切断し、システム運転の安全性を確保する。他の実施形態において、過電流及び短絡保護モジュール８６の出力端はスイッチ回路４０に直接接続されてもよく、電流サンプリング信号の値が予め設定された閾値を超えると、直接にスイッチ回路４０をオフにする。

当業者であれば、上述した概略図１は、外部負荷の接続状態を検出する機能、外部負荷へのバッテリーアセンブリの放電出力機能を実現するスマート接続装置１００の例示にすぎず、スマート接続装置１００に対する制限を構成せず、スマート接続装置１００は、図面に示されたものより多い又は少ない部材、又はある部材の組合せ、又は異なる部材を備えてもよいことを理解されるべきである。

図５～図６を参照すろと、本願は、上述したスマート接続装置１００を使用する始動電源２００をさらに提供する。図５に示されたように、始動電源２００は、ハウジング２０１と、バッテリーアセンブリ２０２と、上述したスマート接続装置１００と、を備える。バッテリーアセンブリ２０２及びスマート接続装置１００の構造の少なくとも一部、例えば、電源接続端２０、負荷接続端３０、スイッチ回路４０、駆動電源モジュール４３、逆接続検出モジュール５０、コントローラ７０、電圧調整モジュール８１、負荷電圧検出モジュール８３、温度検出モジュール８４、電流検出モジュール８５、過電流及び短絡保護モジュール８６などは、ハウジング２０１の内部に設置されることができる。スマート接続装置１００の構造の少なくとも一部、例えば、負荷接続状態指示モジュール６０、ボタン制御モジュール８２などは、ハウジング２０１の上に設置されることができる。

本実施形態において、始動電源２００は、ハウジング２０１に設置された充電インターフェース２０４をさらに備える。充電インターフェース２０４は、主電源（Ｍａｉｎｓ ｅｌｅｃｔｒｉｃｉｔｙ）などのような外部電源に電気的に接続されて、外部電源の電力供給を受けて、バッテリーアセンブリ２０２に充電するために用いられる。充電インターフェース２０４のタイプは、ＤＣインターフェース、ＵＳＢインターフェース、Ｍｉｃｒｏ ＵＳＢポート、Ｍｉｎｉ ＵＳＢインターフェース、Ｔｙｐｅ－Ａインターフェース、Ｔｙｐｅ－Ｃインターフェースを含むが、これらに限定されない。

スマート接続装置１００の電源接続端２０は、始動電源２００のバッテリーアセンブリ２０２に電気的に接続される。

本実施形態において、図５～図６に示されたように、始動電源２００は、ハウジング２０１に設置された接続ソケット２０３をさらに備える。接続ソケット２０３は、スマート接続装置１００の負荷接続端３０に電気的に接続されており、外部接続部品４００を介して外部負荷に電気的に接続するために用いられる。具体的には、接続部品４００の一端は接続ソケット２０３に取り外し可能に接続され、接続部品４００の他端は外部負荷に取り外し可能に接続される。始動電源２００の外観構造は、図６に示された始動電源２００の構造、又は図８に示された始動電源２００’の構造、又は他の構造を採用することができ、本願では、始動電源２００の外観構造について具体的に制限しない。

本実施形態において、接続部品４００は、第一ワイヤクランプ４０１と、第二ワイヤクランプ４０２と、ケーブル４０３と、接続プラグ４０４と、を備えるワイヤクランプである。ケーブル４０３は、第一ワイヤクランプ４０１及び第二ワイヤクランプ４０２をそれぞれ接続プラグ４０４に接続するために用いられる。接続プラグ４０４は、接続ソケット２０３に取り外し可能に且つ電気的に接続される。第一ワイヤクランプ４０１は外部負荷の正極を挟持するために用いられ、第二ワイヤクランプ４０２は外部負荷の負極を挟持するために用いられる。外部負荷の正極及び負極は、第一ワイヤクランプ４０１及び第二ワイヤクランプ４０２、接続プラグ４０４、接続ソケット２０３を介して負荷接続端３０の負荷正接続端ＣＡＲ＋及び負荷負接続端ＣＡＲ－に一対一で電気的に接続される。

選択的には、他の実施形態において、図７～図８に示すように、始動電源２００’は、接続部品２０５をさらに備える。接続部品２０５の一端はスマート接続装置１００の負荷接続端３０に電気的に接続され、接続部品２０５の他端は外部負荷に電気的に接続される。換言すると、接続部品２０５の一端は始動電源２００’に内蔵される。この実施形態において、接続部品２０５は、ワイヤクランプであり、接続プラグ４０４を含まないことを除いて、他の構造は接続部品４００の構造と類似であり、ここで詳しく説明しない。

本願に係る始動電源２００及び２００’は、上述したスマート接続装置１００を使用することにより、駆動信号の送信経路に駆動信号送信モジュールを設置し、逆接続検出モジュールから出力された制御信号によって駆動信号送信モジュールが駆動信号を送信することを直接に制御することにより、外部負荷が逆接続されていると、駆動信号の送信経路を切断し、外部負荷の逆接続状態に対応する第一制御信号に迅速に応答し、外部負荷へのバッテリアセンブリの放電出力をタイムリーに切断することができ、関連する保護機能の検出速度及び有効性を顕著に向上させることができ、電力出力制御システムの安全性及び信頼性をさらに顕著に向上させることができる。なお、本願に係るスマート接続装置１００の主要部品のコストが低く、周辺回路が簡単であり且つ信頼することができるので、始動電源２００または２００’の材料コストを削減するとともに、製品販売後の人工費と材料費を節約する。

図９～図１０を参照すると、本願は、上述したスマート接続装置１００を使用するバッテリークランプ３００をさらに提供する。バッテリークランプ３００は、ハウジング３０１と、電源入力インターフェース３０２と、接続部品３０３と、上述したスマート接続装置１００と、を備える。電源入力インターフェース３０２は、ハウジング３０１に設置されている。電源入力インターフェース３０２は、バッテリーアセンブリ（図示せず）を含む外部電源装置５００、例えば、緊急始動電源に電気的に接続するために用いられる。本実施形態において、電源入力インターフェース３０２は、接続プラグである。外部電源装置５００は、バッテリークランプ３００の電源入力インターフェース３０２にマッチングする接続ソケット５０１をさらに備える。バッテリークランプ３００は、電源入力インターフェース３０２と接続ソケット５０１の取り外し可能な電気的接続を介して、外部電源装置５００に電気的に接続される。

スマート接続装置１００の構造の少なくとも一部、例えば、電源接続端２０、負荷接続端３０、スイッチ回路４０、駆動電源モジュール４３、逆接続検出モジュール５０、コントローラ７０、電圧調整モジュール８１、負荷電圧検出モジュール８３、温度検出モジュール８４、電流検出モジュール８５、過電流及び短絡保護モジュール８６などは、ハウジング３０１の内部に設置されることができる。スマート接続装置１００の構造の少なくとも一部、例えば、負荷接続状態指示モジュール６０、ボタン制御モジュール８２などは、ハウジング３０１の上に設置されることができる。

スマート接続装置１００の電源接続端２０は、電源入力インターフェース３０２に電気的に接続され、電源入力インターフェース３０２を介して外部電源装置５００のバッテリーアセンブリに電気的に接続される。

接続部品３０３の一端はスマート接続装置１００の負荷接続端３０に電気的に接続され、接続部品３０３の他端は外部負荷に電気的に接続される。本実施形態において、接続部品３０３はワイヤクランプである。接続部品３０３は、接続プラグ４０４を含まないことを除いて、他の構造は接続部品４００の構造と類似であり、ここで詳しく説明しない。

バッテリークランプ３００の外観構造は、図１０に示されたバッテリークランプ３００の構造、又は他の構造を採用することができ、本願では、バッテリークランプ３００の外観構造について具体的に制限しない。

本願に係るバッテリークランプ３００は、上述したスマート接続装置１００を使用することにより、駆動信号の送信経路に駆動信号送信モジュールを設置し、逆接続検出モジュールから出力された制御信号によって駆動信号送信モジュールが駆動信号を送信することを直接に制御することにより、外部負荷が逆接続されていると、駆動信号の送信経路を切断し、外部負荷の逆接続状態に対応する第一制御信号に迅速に応答し、外部負荷へのバッテリアセンブリの放電出力をタイムリーに切断することができ、関連する保護機能の検出速度及び有効性を顕著に向上させることができ、電力出力制御システムの安全性及び信頼性をさらに顕著に向上させることができる。なお、本願に係るスマート接続装置１００の主要部品のコストが低く、周辺回路が簡単であり且つ信頼することができるので、バッテリークランプ３００の材料コストを削減するとともに、製品販売後の人工費と材料費を節約する。

上述した実施形態は、ただ本願の技術方案を説明するためのものであり、制限するためのものではなく、好適な実施形態を参照して本願について詳細に説明したが、当業者であれば、本願の技術方案の要旨及び範囲から逸脱することなく、本願の技術法案に対する補正や置換が可能であることを理解すべきである。

１００ スマート接続装置
１１ 電流出力回路
２０ 電源接続端
ＢＡＴ＋ 電源正接続端
ＢＡＴ－ 電源負接続端
３０ 負荷接続端
ＣＡＲ＋ 負荷正接続端
ＣＡＲ－ 負荷負接続端
ＰＧＮＤ 第一接地端
４０ スイッチ回路
４１ スイッチ装置
４２ スイッチ駆動モジュール
４２１ 駆動信号入力端
Ｑ２ スイッチユニット
Ｒ２、Ｒ３、Ｒ１７ レジスタ
Ｄ６ ダイオード
４３ 駆動電源モジュール
４４ 駆動信号送信モジュール
４４１ 第一入力端
４４２ 第二入力端
４４３ 出力端
Ｕ３ 論理ＡＮＤゲート
１０ 検出ユニット
５０ 逆接続検出モジュール
５１ 第一検出端
５２ 第二検出端
５３ 駆動電圧入力端
５４ 制御信号出力端
Ｑ３ 第一トランジスタ
Ｑ６ 第二トランジスタ
Ｑ１ 第三トランジスタ
Ｒ４、Ｒ５、Ｒ１１、Ｒ２１、Ｒ２２、Ｒ２７ レジスタ
Ｄ１ ダイオード
Ｄ９ ゼナーダイオード
ＧＮＤ 第二接地端
６０ 負荷接続状態指示モジュール
６１ 逆接続状態指示モジュール
６１１ 表示ユニット
ＬＥＤ２ 発光ダイオード
６１２ 警報ユニット
ＬＳ１ ラウドスピーカー
Ｒ１０、Ｒ１６ レジスタ
Ｃ６ キャパシタ
６２ 正確接続状態指示モジュール
７０ コントローラ
Ｕ２ マイクロコントローラ
８１ 電圧調整モジュール
８２ ボタン制御モジュール
８３ 負荷電圧検出モジュール
８４ 温度検出モジュール
８５ 電流検出モジュール
８６ 過電流及び短絡保護モジュール
２００、２００’ 始動電源
２０１、２０１’ ハウジング
２０２ バッテリーアセンブリ
２０３ 接続ソケット
２０４ 充電インターフェース
３００ バッテリークランプ
３０１ ハウジング
３０２ 電源入力インターフェース
４００、２０５、３０３ 接続部品
４０１ 第一ワイヤクランプ
４０２ 第二ワイヤクランプ
４０３ ケーブル
４０４ 接続プラグ
５００ 外部電源装置
５０１ 接続ソケット

Claims (22)

1. スマート接続装置であって、
   電源接続端と、負荷接続端と、スイッチ回路と、コントローラと、駆動信号送信モジュールと、検出ユニットと、を備え、
   前記電源接続端は、バッテリーアセンブリに電気的に接続するために用いられ、
   前記負荷接続端は、外部負荷に電気的に接続するために用いられ、
   前記スイッチ回路は、前記電源接続端と前記負荷接続端との間に電気的に接続され、
   前記コントローラは駆動信号を出力するために用いられ、前記スイッチ回路は前記コントローラから出力された駆動信号に基づいてオン状態になって、前記バッテリーアセンブリと前記外部負荷との間の電気的接続をターンオンさせて、前記外部負荷への前記バッテリアセンブリの放電出力を実現し、
   前記駆動信号送信モジュールは、前記スイッチ回路と前記コントローラとの間に電気的に接続されており、前記コントローラから出力された駆動信号を前記スイッチ回路に送信するために用いられ、
   前記検出ユニットは、前記負荷接続端と前記駆動信号送信モジュールにそれぞれ電気的に接続され、前記負荷接続端と前記外部負荷の接続状態を検出し、且つ検出された接続状態に基づいて対応する制御信号を出力するために用いられ、
   前記検出ユニットは、さらに、前記制御信号を前記駆動信号送信モジュールに送信して、前記駆動信号送信モジュールの駆動信号の送信を制御することにより、前記スイッチ回路のオン/オフ状態を制御するために用いられ、
   前記制御信号は第一制御信号を含み、前記第一制御信号は、前記駆動信号送信モジュールを制御して駆動信号を送信することを一時停止することにより、前記スイッチ回路をオフ状態に維持させ、前記バッテリーアセンブリと前記外部負荷との間の電気的接続を切断して、前記外部負荷への前記バッテリアセンブリの放電出力を禁止するために用いられる、
   ことを特徴とするスマート接続装置。
2. 前記検出ユニットは、逆接続検出モジュールを含み、
   前記逆接続検出モジュールは、前記外部負荷が前記負荷接続端に逆接続されていることを検出すると、前記第一制御信号を出力するために用いられる、
   ことを特徴とする請求項１に記載のスマート接続装置。
3. 前記スマート接続装置は、前記逆接続検出モジュールに電気的に接続された逆接続状態指示モジュールをさらに備え、
   前記逆接続検出モジュールは、さらに、前記逆接続状態指示モジュールに前記第一制御信号を出力して、前記逆接続状態指示モジュールが警報信号を発出して逆接続警報プロンプトを行うように制御するために用いられる、
   ことを特徴とする請求項２に記載のスマート接続装置。
4. 前記制御信号は第二制御信号をさらに含み、
   前記逆接続検出モジュールは、さらに、前記負荷接続端が無負荷状態にあるか、又は前記外部負荷が前記負荷接続端に正確に接続されていることを検出すると、前記駆動信号送信モジュールに第二制御信号を送信して、前記駆動信号送信モジュールによる駆動信号の送信を回復するように制御するために用いられる、
   ことを特徴とする請求項２に記載のスマート接続装置。
5. 前記駆動信号送信モジュールは、
   前記コントローラに電気的に接続されており、前記コントローラから出力された駆動信号を受信するために用いられる第一入力端と、
   前記逆接続検出モジュールに電気的に接続されており、前記逆接続検出モジュールから出力された制御信号を受信するために用いられる第二入力端と、
   前記スイッチ回路に電気的に接続される出力端と、
   を備える、
   ことを特徴とする請求項４に記載のスマート接続装置。
6. 前記駆動信号送信モジュールは、前記第一入力端が前記駆動信号を受信し、且つ前記第二入力端が前記逆接続検出モジュールから出力された第二制御信号を受信するとき、前記出力端を介して前記駆動信号を前記スイッチ回路に送信し、
   前記駆動信号送信モジュールは、前記第二入力端が前記逆接続検出モジュールから出力された第一制御信号を受信するとき、前記駆動信号を送信することを一時停止する、
   ことを特徴とする請求項５に記載のスマート接続装置。
7. 前記駆動信号送信モジュールは、論理素子又はスイッチデバイスで構成された論理制御回路を含む、
   ことを特徴とする請求項１に記載のスマート接続装置。
8. 前記駆動信号送信モジュールは、前記第一入力端及び前記第二入力端が受信した信号に対して論理及び演算を行うために用いられる論理ＡＮＤゲートを備え、前記駆動信号はハイレベル信号であり、前記第一制御信号はローレベル信号である、
   ことを特徴とする請求項６に記載のスマート接続装置。
9. 前記検出ユニットは、トランジスタで構成された組合せスイッチ回路を含む、
   ことを特徴とする請求項１～８のいずれか一項に記載のスマート接続装置。
10. 前記負荷接続端は、負荷正接続端と、第一接地端に電気的に接続される負荷負接続端と、を含み、
    前記逆接続検出モジュールは、第一検出端と、第二検出端と、駆動電圧入力端と、制御信号出力端と、複数のトランジスタと、を備え、
    前記第一検出端は、前記負荷正接続端に電気的に接続され、
    前記第二検出端は、前記負荷負接続端に電気的に接続され、
    前記駆動電圧入力端は、電圧源に電気的に接続され、前記逆接続検出モジュールは前記駆動電圧入力端を介して前記電圧源によって提供される駆動電圧を受け取り、
    前記制御信号出力端は、キャパシタを介して前記駆動電圧入力端に電気的に接続される、
    ことを特徴とする請求項２に記載のスマート接続装置。
11. 前記複数のトランジスタは第一トランジスタ及び第二トランジスタを含み、前記第一トランジスタは前記第一検出端と前記第二トランジスタの制御端の間に電気的に接続されており、前記第一トランジスタの制御端はさらに前記第二検出端に電気的に接続され、
    前記駆動信号送信モジュールの第二入力端は前記制御信号出力端に電気的に接続されており、前記第一トランジスタと前記第二トランジスタはハイレベルでオンになるトランジスタを採用する、
    ことを特徴とする請求項１０に記載のスマート接続装置。
12. 前記複数のトランジスタは第三トランジスタをさらに含み、
    前記第二トランジスタは第二接地端と前記第三トランジスタの制御端との間に電気的に接続されており、前記第二トランジスタの制御端はさらにレジスタを介して前記駆動電圧入力端に電気的に接続され、
    前記第三トランジスタは前記第二接地端と前記制御信号出力端との間に電気的に接続されており、前記第三トランジスタの制御端はさらにレジスタを介して前記駆動電圧入力端に電気的に接続され、
    前記第三トランジスタはハイレベルでオンになるトランジスタを採用する、
    ことを特徴とする請求項１１に記載のスマート接続装置。
13. 前記制御信号は第二制御信号をさらに含み、
    前記逆接続検出モジュールは、さらに、前記負荷接続端が無負荷状態にあるか、又は前記外部負荷が前記負荷接続端に正確に接続されていることを検出すると、前記駆動信号送信モジュールに第二制御信号を送信して、前記駆動信号送信モジュールによる駆動信号の送信を回復するように制御し、
    前記外部負荷が前記負荷接続端に逆接続されていると、前記第一トランジスタはオン状態になり、前記第二トランジスタはオフ状態になり、前記第三トランジスタはオン状態になり、前記制御信号出力端は、オン状態にある前記第三トランジスタを介して前記第二接地端に電気的に接続されてローレベル状態にあり、前記駆動信号送信モジュールの第二入力端に前記第一制御信号を出力し、前記第一制御信号はローレベル信号であり、
    前記負荷接続端が無負荷状態にあるか、又は前記外部負荷が前記負荷接続端に正確に接続されると、前記第一トランジスタはオフ状態になり、前記第二トランジスタはオン状態になり、前記第三トランジスタはオフ状態になり、前記制御信号出力端は、前記駆動電圧入力端に電気的に接続されてハイレベル状態にあり、前記駆動信号送信モジュールの第二入力端に前記第二制御信号を出力し、前記第二制御信号はハイレベル信号である、
    ことを特徴とする請求項１２に記載のスマート接続装置。
14. 前記検出ユニットは、センサーデバイスで構成された検出回路を備え、前記センサーデバイスはフォトカプラを備える、
    ことを特徴とする請求項１～８のいずれか一項に記載のに記載のスマート接続装置。
15. 前記スマート接続装置は、前記負荷接続端及び前記コントローラに電気的に接続された負荷電圧検出モジュールをさらに備え、前記負荷電圧検出モジュールは、前記負荷接続端を介して前記外部負荷の負荷電圧を検出し、且つ対応する負荷電圧信号を出力し、検出された前記負荷電圧を前記コントローラにフィードバックするために用いられ、
    前記コントローラは、さらに、前記負荷電圧検出モジュールからフィードバックされた負荷電圧信号を受信し、前記負荷電圧信号に基づいて前記外部負荷の接続状態及び電圧変化状態を確定するために用いられ、
    前記コントローラは、さらに、前記外部負荷が前記負荷接続端に正確に接続され且つ前記外部負荷の負荷電圧が予め設定された条件を満たすと確定した場合、前記駆動信号を出力するために用いられる、
    ことを特徴とする請求項１～８のいずれか一項に記載のスマート接続装置。
16. 前記スイッチ回路は、
    前記電源接続端と前記負荷接続端との間に電気的に接続されるスイッチ装置と、
    前記スイッチ装置と前記駆動信号送信モジュールとの間に電気的に接続されて、前記スイッチ装置のオン/オフを実現するために用いられるスイッチ駆動モジュールと、
    を備え、
    前記駆動信号送信モジュールは、前記駆動信号を前記スイッチ駆動モジュールに送信して、前記スイッチ駆動モジュールを介して前記スイッチ装置をオンにするために用いられる、
    ことを特徴とする請求項１～８のいずれか一項に記載のスマート接続装置。
17. 前記スマート接続装置は、前記スイッチ回路に電気的に接続された駆動電源モジュールをさらに備え、前記駆動電源モジュールは、前記スイッチ回路に電気エネルギーを供給するために用いられ、
    前記駆動電源モジュールは前記電源接続端に電気的に接続されており、前記スイッチ回路の電気エネルギーは前記電源接続端に電気的に接続されたバッテリーアセンブリによって供給されるか、又は前記駆動電源モジュールは電圧調整モジュールに電気的に接続されており、前記スイッチ回路の電気エネルギーは前記電圧調整モジュールから出力される安定電圧によって供給される、
    ことを特徴とする請求項１～８のいずれか一項に記載のスマート接続装置。
18. 前記逆接続状態指示モジュールは、表示ユニット及び警報ユニットのうちの少なくとも１つを備え、
    前記表示ユニットは前記逆接続検出モジュールに電気的に接続され、前記逆接続検出モジュールは、さらに、前記表示ユニットに第一制御信号を送信して、前記表示ユニットが発光するか又は情報を表示することにより逆接続警報プロンプトを行うように制御するために用いられ、
    前記警報ユニットは前記逆接続検出モジュールに電気的に接続され、前記逆接続検出モジュールは、さらに、前記警報ユニットに第一制御信号を送信して、前記警報ユニットが警報音を出して逆接続警報プロンプトを行うように制御するために用いられる、
    ことを特徴とする請求項３に記載のスマート接続装置。
19. 始動電源であって、
    ハウジングと、
    バッテリーアセンブリと、
    請求項１～１８のいずれか１項に記載のスマート接続装置と、
    を備え、
    前記バッテリーアセンブリ及び前記スマート接続装置の構造の少なくとも一部は前記ハウジング内に設置され、前記スマート接続装置の電源接続端は前記始動電源のバッテリーアセンブリに電気的に接続される、
    ことを特徴とする始動電源。
20. 前記始動電源は前記ハウジングの上に設置された接続ソケットをさらに備え、前記接続ソケットは前記スマート接続装置の負荷接続端に電気的に接続されており、前記接続ソケットは外部接続部品を介して前記外部負荷に電気的に接続するために用いられる、
    ことを特徴とする請求項１９に記載の始動電源。
21. 前記始動電源は接続部品をさらに備え、前記接続部品の一端は前記スマート接続装置の負荷接続端に電気的に接続され、前記接続部品の他端は前記外部負荷に電気的に接続される、
    ことを特徴とする請求項１９に記載の始動電源。
22. バッテリークランプであって、
    ハウジングと、前記ハウジングに設置された電源入力インターフェースと、請求項１～１８のいずれか１項に記載のスマート接続装置と、接続部品と、を備え、
    前記電源入力インターフェースは、バッテリーアセンブリを含む外部電源装置に接続するために用いられ、
    前記スマート接続装置の構造の少なくとも一部は前記ハウジングの内部に設置され、前記スマート接続装置の電源接続端は、前記電源入力インターフェースに電気的に接続され、且つ前記電源入力インターフェースを介して前記外部電源装置のバッテリーアセンブリに電気的に接続され、
    前記接続部品の一端は前記スマート接続装置の負荷接続端に電気的に接続され、前記接続部品の他端は外部負荷に電気的に接続される、
    ことを特徴とするバッテリークランプ。
    

Images