一種應(yīng)急電源防短路保護(hù)系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種應(yīng)急電源防短路保護(hù)系統(tǒng)，包括應(yīng)急電源、用于夾持汽車電池正負(fù)極的電池正、負(fù)極夾體，電池夾正、負(fù)極夾體設(shè)有第一接觸端及第二接觸端，還包括保護(hù)電路，保護(hù)電路包括電壓采集控制單元及開關(guān)器件單元，開關(guān)器件單元連接在電池夾負(fù)夾體與應(yīng)急電源負(fù)極之間，并與電壓采集控制單元輸出端連接，電壓采集控制單元通過正極端口和負(fù)極端口的第一接觸端采集外部電源接入信號(hào)，進(jìn)而控制應(yīng)急電源負(fù)極輸出線路上的開關(guān)器件導(dǎo)通，從而實(shí)現(xiàn)防短路、防反接，防反充功能。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有體積小、安全可靠和結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點(diǎn)，有效避免了應(yīng)急電源電池夾短接、反接汽車電池和高電壓反充電所造成的危險(xiǎn)。
【專利說明】一種應(yīng)急電源防短路保護(hù)系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及電源領(lǐng)域，特別是一種應(yīng)急電源防短路保護(hù)系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著社會(huì)的進(jìn)步，越來越多人擁有私人汽車，但是往往使用不當(dāng)會(huì)導(dǎo)致很多問題的出現(xiàn)，例如人離開時(shí)忘記關(guān)車燈，或者忘記關(guān)閉車載電子設(shè)備，長時(shí)間使用使得車載的蓄電池很容易就會(huì)出現(xiàn)電量不足的情況，而且在下次啟動(dòng)車輛時(shí)，所使用的電源也是通過該蓄電池提供，當(dāng)蓄電池電量不足時(shí)會(huì)導(dǎo)致汽車啟動(dòng)失敗，這時(shí)候，就需要使用汽車應(yīng)急啟動(dòng)電源臨時(shí)為汽車啟動(dòng)提供電源。但是，因?yàn)槠囯姵丶皯?yīng)急啟動(dòng)電源都具有可產(chǎn)生瞬間大電流的特點(diǎn)，若使用應(yīng)急啟動(dòng)電源作為汽車啟動(dòng)電源時(shí)，稍有不注意產(chǎn)生短接或者反接，瞬間可產(chǎn)生上千安培的大電流，不但會(huì)造成應(yīng)急啟動(dòng)電源損壞，甚至造成起火或者導(dǎo)致使用者受傷。
[0003]為此，很多廠家在汽車應(yīng)急啟動(dòng)電源上開始研究防反接和短路電路，申請?zhí)?00520054634.1的專利公開文件公開了一種多功能汽車啟動(dòng)電源，包括蓄電池、閃燈電路、電量檢測/顯示電路、射燈、氣泵和正、負(fù)極電池夾，還包括防反接短路保護(hù)電路，所述防反接短路保護(hù)電路由兩個(gè)繼電器以及外圍警報(bào)電路所組成，因?yàn)閼?yīng)急啟動(dòng)電源及汽車電池都具有可產(chǎn)生瞬間大電流的特點(diǎn)，所使用的大型繼電器構(gòu)成的防反接短路保護(hù)電路較為笨重，而且使用過程中必須要配合按鍵開關(guān)，不熟練的人使用容易出現(xiàn)誤操作。
[0004]如今鋰電池的進(jìn)步促使了其大范圍使用，使用鋰電池作為應(yīng)急啟動(dòng)電源已經(jīng)成為行業(yè)內(nèi)普遍的做法，但上述專利公開文件所述應(yīng)急啟動(dòng)電源的保護(hù)電路體積過于龐大和笨重，其往往使用在12V18AH鉛酸免維護(hù)蓄電池，整個(gè)系統(tǒng)大約10公斤重，所以無法考慮便攜的問題，但當(dāng)電源換成鋰電池以后，整個(gè)系統(tǒng)重量僅僅400克，這種保護(hù)設(shè)備的體積與重量就顯然不適合了。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]有鑒于此，本實(shí)用新型要解決的問題是提供一種體積小、安全可靠和結(jié)構(gòu)簡單的汽車應(yīng)急電源防短路、防反接，防反充保護(hù)系統(tǒng)。
[0006]本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案如下:一種應(yīng)急電源防短路保護(hù)系統(tǒng)，包括與之連接的應(yīng)急電源、保護(hù)電路及輸出端口，其特征在于，
[0007]所述輸出端口包括與用電設(shè)備連接的正極端口和負(fù)極端口，所述正極端口和負(fù)極端口分別具有第一接觸端和第二接觸端；所述保護(hù)電路包括開關(guān)器件單元和電壓采集控制單元；
[0008]其中，正極端口的第二接觸端通過線路連接應(yīng)急電源的正極，負(fù)極端口的第二接觸端通過開關(guān)器件單元連接應(yīng)急電源的負(fù)極；正極端口和負(fù)極端口的第一接觸端分別與電壓采集控制單元連接；
[0009]所述電壓采集控制單元通過正極端口和負(fù)極端口的第一接觸端采集外部電源接入正確電壓信號(hào)，進(jìn)而控制應(yīng)急電源負(fù)極輸出線路上的開關(guān)器件導(dǎo)通，則應(yīng)急電源通過正極端口和負(fù)極端口的第二接觸端實(shí)現(xiàn)輸出；當(dāng)其未有采集到外部電源有正確電壓信號(hào)接入，應(yīng)急電源負(fù)極輸出線路上的開關(guān)器件關(guān)閉，應(yīng)急電源端不對(duì)外輸出。
[0010]優(yōu)選的，所述應(yīng)急電源的正極與正極端口的第二接觸端之間設(shè)有防反充保護(hù)二極管。
[0011]優(yōu)選的，所述開關(guān)器件單元包括多個(gè)并聯(lián)的場效應(yīng)管，所述場效應(yīng)管的源極與應(yīng)急電源負(fù)極相連，柵極與電壓采集控制單元輸出端連接，漏極與負(fù)極端口的第二接觸端連接。
[0012]優(yōu)選的，所述電壓采集控制單元采用光電耦合器，所述光電耦合器的內(nèi)部發(fā)光源兩端分別與正、負(fù)極端口的第一接觸端連接，光電耦合器內(nèi)部受光器輸出端與開關(guān)器件單元控制端連接。
[0013]優(yōu)選的，所述輸出端口采用電池夾，正極端口和負(fù)極端口的第一接觸端和第二接觸端分別為電池夾的兩個(gè)夾臂。
[0014]優(yōu)選的，所述用電設(shè)備為汽車電池及啟動(dòng)電機(jī)。
[0015]優(yōu)選的，所述正極端口和負(fù)極端口的第二接觸端之間連接有用于防止開關(guān)器件單元的極間雜散電容造成延時(shí)關(guān)斷的釋放電阻。
[0016]優(yōu)選的,光電f禹合器的受光器輸出端與應(yīng)急電源負(fù)極之間設(shè)有用于指不系統(tǒng)工作狀態(tài)的信號(hào)指示燈。
[0017]優(yōu)選的，所述正極端口的第一接觸端與光電耦合器發(fā)光源輸入端之間設(shè)有一限流電阻Rl，正極端口和負(fù)極端口的第一接觸端之間設(shè)有防反接鉗位二極管Dl及濾波電容Cl。
[0018]與現(xiàn)有技術(shù)相比，在汽車應(yīng)急電源上使用該保護(hù)系統(tǒng)，通過保護(hù)電路與具有電壓檢測控制功能的電池夾配合，使得該應(yīng)急電源當(dāng)在反接汽車電池或者短接電池夾的情況下，應(yīng)急電源始終保持處于斷開狀態(tài)，當(dāng)電池夾連接正確以后能及時(shí)自動(dòng)導(dǎo)通，不需要使用者學(xué)習(xí)如何使用，且內(nèi)置的防反充單元很好保護(hù)了應(yīng)急電源的安全性，避免了過大電流反充鋰電池所造成的起火等風(fēng)險(xiǎn)，而且該實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單，體積小，重量輕，成本較低，相較于現(xiàn)有技術(shù)具有更高的實(shí)用以及經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1為本實(shí)用新型所述防短路系統(tǒng)的保護(hù)電路實(shí)施例的電路原理示意圖；
[0020]圖2為本實(shí)用新型所述防短路系統(tǒng)實(shí)施例的應(yīng)用狀態(tài)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0021 ] 下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型內(nèi)容作進(jìn)一步詳細(xì)的介紹。
[0022]圖1為本實(shí)用新型所述的電池夾的保護(hù)電路實(shí)施例的電路原理示意圖。
[0023]如圖1所示，該保護(hù)電路包括電壓采集控制單元、開關(guān)器件單元以及防反充單元，左邊是連接用于作為汽車應(yīng)急電源的鋰電池的正、負(fù)極應(yīng)急電源端口 4，右邊則通過設(shè)有第一接觸端及第二接觸端的電池夾正、負(fù)極夾體與汽車電池連接。
[0024]電壓米集控制單兀包括一個(gè)光電稱合器0C,所述光電稱合器OC發(fā)光源輸入端與電池夾正極的第一接觸端連接，輸出端與電池夾負(fù)極第一接觸端連接，受光器的輸入端與該保護(hù)電路的防反充單元輸出端連接，受光器的輸出端與開關(guān)器件單元連接，以便根據(jù)電壓采集端采集的電壓信號(hào)是否正確，從而控制開關(guān)器件單元的導(dǎo)通與截止，該光電耦合器OC的發(fā)光源輸入端與電池夾正極第一接觸端之間接有用于保護(hù)光電耦合器OC的限流電阻Rl,以便控制汽車電池的輸入電流經(jīng)電阻Rl限流流入而不至于燒壞光電耦合器0C，以及避免電池夾反接時(shí)造成光電耦合器OC損壞。在電池夾正負(fù)極第一接觸端之間還設(shè)有一個(gè)防反接鉗位二極管Dl，在光電耦合器輸入端與輸出端之間還接有濾波電容Cl，保持系統(tǒng)輸出狀態(tài)的穩(wěn)定。
[0025]開關(guān)器件單元為由一組多個(gè)N溝道場效應(yīng)管并聯(lián)而成的防反接電路，在本實(shí)施例中，共連接有四個(gè)N溝道場效應(yīng)管，這四個(gè)N溝道場效應(yīng)管的漏極均與電池夾負(fù)極夾體2的第二接觸端負(fù)極連接，柵極均通過電阻R2與光電耦合器OC的受光器輸出端相連，源極均連接至電源端口 4負(fù)極B-，并通過一個(gè)保護(hù)電阻R4連接到電阻R2與柵極之間的節(jié)點(diǎn)上。在光電耦合器OC受光源的輸出端與電源端口 4負(fù)極B-之間，還設(shè)有一個(gè)用于提示電源接通的發(fā)光二極管D2以及串聯(lián)與其上的限流電阻R3，只要電池夾正確夾持在汽車電池之上，光電耦合器OC接通，該發(fā)光二極管D2就會(huì)工作發(fā)光，以便指示系統(tǒng)工作狀態(tài)導(dǎo)通或是截止。
[0026]防反充單元為由一組多個(gè)二極管并聯(lián)而成的防反充電路，在本實(shí)施例中，共并聯(lián)了八個(gè)肖特基二極管作為防反充元件，該由八個(gè)肖特基二級(jí)管并聯(lián)而成的防反充電路輸入端與電源端口 4正極B+連接，輸出端連接至光電耦合器OC受光源輸入端及電池夾的正極連接端，當(dāng)應(yīng)急電源啟動(dòng)成功后，汽車發(fā)電機(jī)開始發(fā)電，該電壓遠(yuǎn)高于應(yīng)急電源內(nèi)鋰電池的承受電壓，會(huì)形成較大的反充電流，進(jìn)而損壞應(yīng)急電源，如果沒有立即斷開電池夾，甚至可能產(chǎn)生火災(zāi)，該并聯(lián)而成的肖特基二極管可以有效阻斷汽車電池的反充電流，從而保障鋰電池的使用安全。
[0027]而在電池夾正極夾體I的正極連接端與負(fù)極夾體的負(fù)極連接端之間設(shè)有釋放電阻R5，將系統(tǒng)得到關(guān)斷信號(hào)后，實(shí)際關(guān)斷系統(tǒng)輸出的時(shí)間縮短至毫秒級(jí)。實(shí)驗(yàn)得知系統(tǒng)導(dǎo)通后雖然得到關(guān)斷信號(hào)，但如果沒有R5將場管極間雜散電容快速釋放，場管就不能立即截止，而此刻若電池夾兩端接觸，本身電壓將導(dǎo)入信號(hào)源，系統(tǒng)輸出導(dǎo)通狀態(tài)得以保持，導(dǎo)致關(guān)斷失敗。
[0028]需要注意的是，本實(shí)用新型并不限定本實(shí)施例提到的開關(guān)器件單元中場效應(yīng)管以及防反充單元中二極管數(shù)量，以及上述元器件的選擇，實(shí)施過程中可根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。同樣，電壓采集控制單元可采用任何可檢測外部電壓或電流信號(hào)的器件，開關(guān)器件單元可采用任何能起到控制線路通斷作用的開關(guān)，并配以相關(guān)外圍電路的設(shè)置。例如，開關(guān)器件采用其它晶體管，或者采用繼電器等可控開關(guān)。電壓采集控制單元采用智能芯片，用芯片I/o 口采集信號(hào)，并輸出控制繼電器或晶體管。這些是本領(lǐng)域的技術(shù)人員根據(jù)本實(shí)用新型的相關(guān)電路單元的功能描述，容易想到的。
[0029]本實(shí)用新型中采用光電耦合器，是因?yàn)楣怆婑詈掀鞯墓ぷ麟娏鬏^小，一般僅需5mA驅(qū)動(dòng)電流就可以使光電稱合器可靠工作，而臨時(shí)過放電的汽車電池容量一般為12V、65AH以上，只要汽車電池還具有20%以上的容量，開路電壓就可維持在IlV以上。本實(shí)用新型所述保護(hù)電路中要求提供僅相當(dāng)于原來電池萬分之一左右的電流和8V以上的電壓，即可可靠工作。采用光電耦合器配合場效應(yīng)管的方式，不但工作可靠，且保護(hù)電路相對(duì)簡單，體積小，重量輕。
[0030]圖2為本實(shí)用新型所述電池夾實(shí)施例的應(yīng)用狀態(tài)示意圖。
[0031]如圖2所示，該實(shí)施例中輸出端口采用兩個(gè)電池夾正、負(fù)極夾體I和2，分別表示應(yīng)急電源的正負(fù)兩極，每個(gè)電池夾夾體分別包括上下兩塊平時(shí)互不接觸的金屬牙1-1、1_2和2-1、2-2，金屬牙1-1、和2-1上分別引出導(dǎo)線連接至電池夾保護(hù)電路。其中金屬牙1-1、2-1通過導(dǎo)線分別連接保護(hù)電路中光電耦合器OC發(fā)光源二極管的兩端，用于采集汽車電池的接入信號(hào)，啟動(dòng)保護(hù)電路工作。金屬牙1-2通過導(dǎo)線連接保護(hù)電路中的應(yīng)急電源的正極能量輸出端，金屬牙2-2通過導(dǎo)線連接保護(hù)電路中的場效應(yīng)管漏極，場效應(yīng)管導(dǎo)通后實(shí)現(xiàn)與應(yīng)急電源的負(fù)極連接，最終形成放電回路以啟動(dòng)汽車。
[0032]保護(hù)電路做成封裝好的模塊，通過連接端口 4連接應(yīng)急電源，即應(yīng)急電源能量從圖1中的B+、B-接入。
[0033]在不使用時(shí)，因?yàn)殡姵貖A正、負(fù)極第一接觸端并未采集到有效電壓信號(hào)，沒有電流提供給保護(hù)電路中光電耦合器0C，從而使場效應(yīng)管一直處于截止?fàn)顟B(tài)，即使兩個(gè)電池夾互相短接或與外部電池反接，都不會(huì)造成短路。
[0034]當(dāng)電池夾正確接到汽車電池的時(shí)候，汽車電源的電壓使光電耦合器發(fā)光二極管內(nèi)通過電流，此時(shí)保護(hù)電路電壓采集控制單元中的光電耦合器OC的受光器導(dǎo)通，應(yīng)急電源的的電壓加載到場效應(yīng)管的柵極，使得場效應(yīng)管導(dǎo)通，進(jìn)而使應(yīng)急電源與汽車電池并聯(lián)導(dǎo)通，此時(shí)就可以立即啟動(dòng)汽車。
[0035]當(dāng)電池夾接反到汽車電池的時(shí)候，電池夾的正、負(fù)極第一接觸端反接，使得光電耦合器OC的發(fā)光源沒有電流通過，光電耦合器內(nèi)的受光器不導(dǎo)通，開關(guān)器件單元內(nèi)的場效應(yīng)管也處于截止?fàn)顟B(tài)，進(jìn)而使應(yīng)急電源與汽車電池處于斷開狀態(tài)，防止了電池夾反接導(dǎo)致出現(xiàn)危險(xiǎn)。
[0036]實(shí)際使用中，輸出端口不限于電池夾，可以是任何方便與用電設(shè)備或外部電源連接的器件。
[0037]與現(xiàn)有技術(shù)相比，在汽車應(yīng)急電源上使用該電池夾，通過保護(hù)電路與具有兩個(gè)接觸端的電池夾配合，使得該應(yīng)急電源在反接汽車電池或者短接電池夾的情況下，保持應(yīng)急電源輸出處于斷開狀態(tài)，而當(dāng)電池夾連接正確以后能及時(shí)自動(dòng)導(dǎo)通，不需要使用者學(xué)習(xí)如何使用，且內(nèi)置的防反充單元很好的保護(hù)了應(yīng)急電源的安全性，避免了過大電流反充鋰電池所造成的起火等風(fēng)險(xiǎn)，整體具有很強(qiáng)的安全性和可靠性。
[0038]該系統(tǒng)導(dǎo)線采用耐高溫硅膠紅黑兩色多芯軟線，線內(nèi)設(shè)有耐高溫絕緣線，用來采集外部電壓信號(hào)。
[0039]該實(shí)用新型整體設(shè)計(jì)具有很強(qiáng)的可靠性，系統(tǒng)具有良好的自我保護(hù)功能。而且該實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單，體積小，重量輕，成本較低，徹底消除了鋰電池在汽車應(yīng)急電源領(lǐng)域中短路，反接，反充等不安全因素，相較于現(xiàn)有技術(shù)具有更高的實(shí)用性以及經(jīng)濟(jì)效益。
[0040]本實(shí)用新型中未具體介紹的功能模塊均可采用現(xiàn)有技術(shù)中成熟的功能模塊，在此不贅述。
[0041]上述實(shí)施例僅為本實(shí)用新型的較優(yōu)的實(shí)現(xiàn)方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對(duì)本實(shí)用新型專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些顯而易見的替換形式均屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種應(yīng)急電源防短路保護(hù)系統(tǒng)，包括依次連接的應(yīng)急電源、保護(hù)電路及輸出端口，其特征在于， 所述輸出端口包括與用電設(shè)備連接的正極端口和負(fù)極端口，所述正極端口和負(fù)極端口分別具有第一接觸端(1-1，2-1)和第二接觸端(1-2，2-2);所述保護(hù)電路包括開關(guān)器件單元和電壓采集控制單元； 其中，正極端口的第二接觸端(1-2)通過線路連接應(yīng)急電源的正極，負(fù)極端口的第二接觸端(2-2)通過開關(guān)器件單元連接應(yīng)急電源的負(fù)極；正極端口和負(fù)極端口的第一接觸端(1-1，2-1)分別與電壓采集控制單元連接； 所述電壓采集控制單元通過正極端口和負(fù)極端口的第一接觸端采集外部電源接入正確電壓信號(hào)，進(jìn)而控制應(yīng)急電源負(fù)極輸出線路上的開關(guān)器件導(dǎo)通，則應(yīng)急電源通過正極端口和負(fù)極端口的第二接觸端實(shí)現(xiàn)輸出；當(dāng)其未有采集到外部電源有正確電壓信號(hào)接入，應(yīng)急電源負(fù)極輸出線路上的開關(guān)器件關(guān)閉，應(yīng)急電源端不對(duì)外輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)急電源防短路保護(hù)系統(tǒng)，其特征在于，所述應(yīng)急電源的正極與正極端口的第二接觸端之間設(shè)有防反充保護(hù)二極管。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)急電源防短路保護(hù)系統(tǒng)，其特征在于，所述開關(guān)器件單元包括多個(gè)并聯(lián)的場效應(yīng)管，所述場效應(yīng)管的源極與應(yīng)急電源負(fù)極相連，柵極與電壓采集控制單元控制端連接，漏極與負(fù)極端口的第二接觸端(2-2)連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)急電源防短路保護(hù)系統(tǒng)，其特征在于，所述電壓采集控制單元采用光電耦合器，所述光電耦合器的內(nèi)部發(fā)光源兩端分別與正、負(fù)極端口的第一接觸端連接，光電耦合器內(nèi)部受光器輸出端與開關(guān)器件單元控制端連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)急電源防短路保護(hù)系統(tǒng)，其特征在于，所述輸出端口采用電池夾，正極端口和負(fù)極端口的第一接觸端(1-1，2-1)和第二接觸端(1-2，2-2)分別為電池夾的兩個(gè)夾臂。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)急電源防短路保護(hù)系統(tǒng)，其特征在于，所述用電設(shè)備為汽車電池及啟動(dòng)電機(jī)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)急電源防短路保護(hù)系統(tǒng)，其特征在于，所述正極端口和負(fù)極端口的第二接觸端之間連接有用于防止開關(guān)器件單元的極間雜散電容造成延時(shí)關(guān)斷的釋放電阻R5。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的應(yīng)急電源防短路保護(hù)系統(tǒng)，其特征在于，光電耦合器的受光器輸出端與應(yīng)急電源負(fù)極之間設(shè)有用于指示系統(tǒng)工作狀態(tài)的信號(hào)指示燈。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的應(yīng)急電源防短路保護(hù)系統(tǒng)，其特征在于，所述正極端口的第一接觸端與光電稱合器發(fā)光源輸入端之間設(shè)有一限流電阻Rl，正極端口和負(fù)極端口的第一接觸端之間設(shè)有防反接鉗位二極管Dl及濾波電容Cl。
【文檔編號(hào)】H02H11/00GK204167905SQ201420458245
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年8月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月14日
【發(fā)明者】林國歡 申請人:惠州市新科華實(shí)業(yè)有限公司