本發(fā)明涉及汽車應(yīng)急啟動電源領(lǐng)域，特別是涉及一種汽車應(yīng)急啟動電源的電瓶夾安全管理系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

汽車應(yīng)急啟動電源是一種用于汽車電瓶虧電或者其他原因（如低溫）無法啟動汽車的時候能啟動汽車的裝置。汽車應(yīng)急啟動電源在使用時會存在電瓶夾正負(fù)極夾反、短路、夾高壓、夾低壓、汽車無電瓶等危險情況，處理不當(dāng)會引發(fā)嚴(yán)重的安全事故。

市場上現(xiàn)有的汽車應(yīng)急啟動電源電瓶夾的管理比較單一，僅具有上述單一（如防夾反）危險情況的處理功能，對使用者以及產(chǎn)品的保護(hù)不夠全面，存在很大的安全隱患。尤其是近年來動力鋰電池在汽車應(yīng)急啟動電源上的普及，對安全性提出了更高的要求，現(xiàn)有的電瓶夾管理系統(tǒng)無法滿足這一要求，頻頻出現(xiàn)電池鼓包、著火、爆炸等安全事故，需要改進(jìn)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明主要解決的技術(shù)問題是提供一種汽車應(yīng)急啟動電源的電瓶夾安全管理系統(tǒng)，加強電瓶夾的安全管理，處理正負(fù)極夾反、短路、夾高壓、夾低壓、汽車無電瓶等危險情況。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的一個技術(shù)方案是：提供一種汽車應(yīng)急啟動電源的電瓶夾安全管理系統(tǒng)，包括：控制器和電瓶夾系統(tǒng)，所述控制器和電瓶夾系統(tǒng)相連接以獲取并控制電瓶夾系統(tǒng)的執(zhí)行狀態(tài)，所述電瓶夾系統(tǒng)包括電瓶夾狀態(tài)識別單元和可控開關(guān)單元，所述電瓶夾狀態(tài)識別單元識別電瓶夾當(dāng)前狀態(tài)并反饋給控制器，可控開關(guān)單元接收控制器的控制信號，閉合或斷開線路。

在本發(fā)明一個較佳實施例中，所述電瓶夾狀態(tài)識別單元包括：

電阻R3和二極管D2串聯(lián)組成的小電流測試回路：電阻R3連接至控制器EN_Curr_S端，二極管D2連接至電瓶夾的正極Clamp+，當(dāng)控制器EN_Curr_S端輸出高電平時，將有電流沿二極管D2方向輸出至電瓶夾正極Clamp+，用于判斷電瓶夾是否空載；

電阻R2、MOS管Q1、電阻R1和二極管D1串聯(lián)組成的大電流測試回路：電阻R2連接至控制器EN_Curr_L端，用于接收控制器驅(qū)動信號，打開或關(guān)閉MOS管Q1；MOS管Q1源極接電池組的正極BAT+，MOS管Q1漏極接電阻R1，經(jīng)二極管D1連接至電瓶夾正極Clamp+，當(dāng)控制器EN_Curr_L端輸出低電平時，MOS管Q1打開，電池組正極輸出一較大電流至電瓶夾正極，用于識別電瓶夾狀態(tài)為正負(fù)極短路，還是夾到無電瓶汽車；

光耦U1和電阻R4串聯(lián)組成的用于識別電瓶夾正負(fù)極接反的反向電壓測試回路，電阻R4連接至電瓶夾正極Clamp+，光耦U1連接至控制器IN_Clamp端，當(dāng)電瓶夾夾反向電壓時，光耦U1導(dǎo)通，控制器IN_Clamp端接收到低電平信號；

二極管D3、電阻R10、電阻R7和三極管Q2組成的用于識別電瓶夾是否夾正的正向電壓測試回路，二極管D3、電阻R10和電阻R7依次串聯(lián)在電瓶夾正極Clamp+和電瓶夾負(fù)極Clamp-之間，所述三極管Q2的基極連接在電阻R10和電阻R7之間，所述三極管Q2的集電極與光耦U1相連接，所述三極管Q2的發(fā)射極與電瓶夾負(fù)極Clamp-相連接，當(dāng)電瓶夾夾正向電壓時，三極管Q2導(dǎo)通，控制器IN_Clamp端接收到低電平信號；

電阻R5、電阻R6、電阻R8和二極管D4組成的分壓采樣電路，所述電阻R6和電阻R5串聯(lián)在控制器AD_Clamp端和電瓶夾正極Clamp+之間，電阻R8連接在控制器AD_Clamp端和電瓶夾負(fù)極Clamp-之間，二極管D4正極與電瓶夾負(fù)極Clamp-相連接，二極管D4負(fù)極連接在電阻R6和電阻R5之間，控制器AD_Clamp端采集具體電壓數(shù)值，做出電瓶夾狀態(tài)的進(jìn)一步判斷。

在本發(fā)明一個較佳實施例中，所述可控開關(guān)單元包括：

直流接觸器JK1，直流接觸器JK1觸點一端接電池組正極BAT+，另一端接電瓶夾正極Clamp+，用于連接或斷開電池組正極和電瓶夾的正極；

電阻R9、MOS管Q3串聯(lián)組成的高端驅(qū)動電路，電阻R9連接受控于控制器的EN_RL1端，MOS管Q3源極連接電池組正極BAT+，漏極連接JK1線圈的一端；

電阻R11、MOS管Q5串聯(lián)組成的低端驅(qū)動電路，電阻R11連接并受控于控制器的EN_RL2端，MOS管Q5源極連接電池組負(fù)極BAT-，漏極連接JK1線圈的另一端，當(dāng)控制器驅(qū)動MOS管Q3、MOS管Q5都開啟時，JK1閉合，電池組正極和電瓶夾正極連通；

二極管D6，陽極連接電瓶夾正極Clamp+，陰極連接MOS管Q3的漏極，用于維持JK1的閉合狀態(tài)：當(dāng)電池組正極和電瓶夾正極連通后，斷開Q3，由于電瓶夾正極有電壓，通過二極管D6能夠繼續(xù)保持JK1處于閉合狀態(tài)，這樣做的優(yōu)點是當(dāng)電瓶夾出現(xiàn)短路或過流等不正常狀態(tài)時，電瓶夾正極電壓會被拉低至小于JK1的維持電壓，從而JK1自動斷開，保護(hù)系統(tǒng)安全，避免出現(xiàn)事故；

溫控開關(guān)RT1，常開型溫控器，將其置于電池組內(nèi)部，一端連接在電阻R11和MOS管Q5之間，另一端與電池組負(fù)極BAT-相連接，一旦電池組出現(xiàn)溫度過高，RT1會立即切換至閉合狀態(tài)，從而將Q5關(guān)斷，JK1也隨之?dāng)嚅_，避免電池組高溫放電，增加安全等級。

在本發(fā)明一個較佳實施例中，所述可控開關(guān)單元還包括二極管D5，所述二極管D5陽極連接MOS管Q5漏極，二極管D5陰極連接MOS管Q3的漏極，用于JK1斷開時續(xù)流。

在本發(fā)明一個較佳實施例中，所述RT1一端還與控制器IN_TDS端相連接，將開關(guān)信息反饋至控制器IN_TDS端，用于將電池組過溫信息告知控制器，由控制器做出進(jìn)一步動作。

在本發(fā)明一個較佳實施例中，所述電瓶夾狀態(tài)識別單元默認(rèn)情況下：Q1斷開，EN_Curr_S輸出低電平，IN_Clamp上拉至高電平；

步驟1、判斷IN_Clamp的電平狀態(tài)，若為高電平，執(zhí)行步驟2；若為低電平，通過AD_Clamp端口的數(shù)值判斷電瓶夾的狀態(tài)：

若AD_Clamp的值≤0，則判定電瓶夾狀態(tài)為夾反向電壓；

若a0<AD_Clamp的值≤a1，則判定電瓶夾狀態(tài)為夾正向低電壓；

若a1<AD_Clamp的值≤a2，則判定電瓶夾狀態(tài)為夾正向合適電壓；

若a2<AD_Clamp的值，則判定電瓶夾狀態(tài)為夾正向高電壓，a0、a1和a2為預(yù)設(shè)值；

步驟2、控制器將EN_Curr_S輸出高電平，判斷IN_Clamp的電平狀態(tài)，若為高電平，執(zhí)行步驟3；若為低電平，則判定電瓶夾狀態(tài)為空載；

步驟3、打開Q1，判斷IN_Clamp的電平狀態(tài)，若為高電平，則判定電瓶夾狀態(tài)為正負(fù)極短路；若為低電平，則判定電瓶夾狀態(tài)為夾到無電瓶汽車，汽車無電瓶時，其內(nèi)部負(fù)載為2Ω~20Ω。

在本發(fā)明一個較佳實施例中，所述可控開關(guān)單元默認(rèn)情況下，JK1斷開，電瓶夾無電源輸出；

當(dāng)JK1滿足閉合條件時，控制器控制打開Q3和Q5，使JK1線圈一端接到電池正極VBT+，另一端接到電池負(fù)極VBT-，從而JK1觸點閉合，電瓶夾正極Clamp+連接到電池正極VBT+；

電瓶夾正極Clamp+通過二極管D6，連接到JK1線圈的一端，此時斷開Q3，JK1繼續(xù)保持閉合狀態(tài)；

當(dāng)電瓶夾發(fā)生短路或過流情形，電瓶夾正極Clamp+電壓被拉低，一旦低于JK1的維持電壓，JK1斷開，避免出現(xiàn)安全事故，形成電池放電一級保護(hù)；

在上述JK1閉合的狀態(tài)下，溫控開關(guān)RT1默認(rèn)處于斷開狀態(tài)，若溫控開關(guān)RT1檢測到電池溫度過高，RT1閉合，從而關(guān)斷Q5；Q5斷開時，JK1也斷開，電瓶夾電源輸出被關(guān)閉，防止電池在高溫下放電，形成電池放電二級保護(hù)。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明指出的一種汽車應(yīng)急啟動電源的電瓶夾安全管理系統(tǒng)，以快速、精確的方式，識別出應(yīng)急啟動電源電瓶夾可能遇到的所有情況，具備二級保護(hù)功能，即使用戶操作不當(dāng)，也能保證產(chǎn)品的安全應(yīng)用。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它的附圖，其中：

圖1是本發(fā)明一種汽車應(yīng)急啟動電源的電瓶夾安全管理系統(tǒng)一較佳實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是圖1中電瓶夾狀態(tài)識別單元電路圖；

圖3是圖1中可控開關(guān)單元電路圖。

具體實施方式

下面將對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅是本發(fā)明的一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其它實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

請參閱圖1至圖3，本發(fā)明實施例包括：

一種汽車應(yīng)急啟動電源的電瓶夾安全管理系統(tǒng)，圖1所示，包括：控制器和電瓶夾系統(tǒng)，所述控制器和電瓶夾系統(tǒng)相連接以獲取并控制電瓶夾系統(tǒng)的執(zhí)行狀態(tài)，所述電瓶夾系統(tǒng)包括電瓶夾狀態(tài)識別單元和可控開關(guān)單元，所述電瓶夾狀態(tài)識別單元識別電瓶夾當(dāng)前狀態(tài)并反饋給控制器，可控開關(guān)單元接收控制器的控制信號，閉合或斷開線路。

圖2所示，所述電瓶夾狀態(tài)識別單元包括：

電阻R3和二極管D2串聯(lián)組成的小電流測試回路：電阻R3連接至控制器EN_Curr_S端，二極管D2連接至電瓶夾的正極Clamp+，當(dāng)控制器EN_Curr_S端輸出高電平時，將有電流沿二極管D2方向輸出至電瓶夾正極Clamp+，用于判斷電瓶夾是否空載；

電阻R2、MOS管Q1、電阻R1和二極管D1串聯(lián)組成的大電流測試回路：電阻R2連接至控制器EN_Curr_L端，用于接收控制器驅(qū)動信號，打開或關(guān)閉MOS管Q1；MOS管Q1源極接電池組的正極BAT+，MOS管Q1漏極接電阻R1，經(jīng)二極管D1連接至電瓶夾正極Clamp+，當(dāng)控制器EN_Curr_L端輸出低電平時，MOS管Q1打開，電池組正極輸出一較大電流至電瓶夾正極，用于識別電瓶夾狀態(tài)為正負(fù)極短路，還是夾到無電瓶汽車；

光耦U1和電阻R4串聯(lián)組成的用于識別電瓶夾正負(fù)極接反的反向電壓測試回路，電阻R4連接至電瓶夾正極Clamp+，光耦U1連接至控制器IN_Clamp端，當(dāng)電瓶夾夾反向電壓時，光耦U1導(dǎo)通，控制器IN_Clamp端接收到低電平信號；

二極管D3、電阻R10、電阻R7和三極管Q2組成的用于識別電瓶夾是否夾正的正向電壓測試回路，二極管D3、電阻R10和電阻R7依次串聯(lián)在電瓶夾正極Clamp+和電瓶夾負(fù)極Clamp-之間，所述三極管Q2的基極連接在電阻R10和電阻R7之間，所述三極管Q2的集電極與光耦U1相連接，所述三極管Q2的發(fā)射極與電瓶夾負(fù)極Clamp-相連接，當(dāng)電瓶夾夾正向電壓時，三極管Q2導(dǎo)通，控制器IN_Clamp端接收到低電平信號；

電阻R5、電阻R6、電阻R8和二極管D4組成的分壓采樣電路，所述電阻R6和電阻R5串聯(lián)在控制器AD_Clamp端和電瓶夾正極Clamp+之間，電阻R8連接在控制器AD_Clamp端和電瓶夾負(fù)極Clamp-之間，二極管D4正極與電瓶夾負(fù)極Clamp-相連接，二極管D4負(fù)極連接在電阻R6和電阻R5之間，控制器AD_Clamp端采集具體電壓數(shù)值，做出電瓶夾狀態(tài)的進(jìn)一步判斷。

所述電瓶夾狀態(tài)識別單元工作原理：

默認(rèn)情況下：Q1斷開，EN_Curr_S輸出低電平，IN_Clamp上拉至高電平；

步驟1、判斷IN_Clamp的電平狀態(tài)，若為高電平，執(zhí)行步驟2；若為低電平，通過AD_Clamp端口的數(shù)值判斷電瓶夾的狀態(tài)：

以12V電瓶汽車為例：

若AD_Clamp的值≤0，則判定電瓶夾狀態(tài)為夾反向電壓；

若通過AD_Clamp端口讀到電瓶夾正負(fù)極兩端的電壓值為1V~4.8V，則判定電瓶夾狀態(tài)為夾正向低電壓；

若通過AD_Clamp端口讀到電瓶夾正負(fù)極兩端的電壓值為4.8V~13.5V，則判定電瓶夾狀態(tài)為夾正向合適電壓；

若通過AD_Clamp端口讀到電瓶夾正負(fù)極兩端的電壓值大于13.5V，則判定電瓶夾狀態(tài)為夾正向高電壓；

以24V電瓶汽車為例：

若AD_Clamp的值≤0，則判定電瓶夾狀態(tài)為夾反向電壓；

若通過AD_Clamp端口讀到電瓶夾正負(fù)極兩端的電壓值為1V~15.6V，則判定電瓶夾狀態(tài)為夾正向低電壓；

若通過AD_Clamp端口讀到電瓶夾正負(fù)極兩端的電壓值為15.6V~31V，則判定電瓶夾狀態(tài)為夾正向合適電壓；

若通過AD_Clamp端口讀到電瓶夾正負(fù)極兩端的電壓值大于31V，則判定電瓶夾狀態(tài)為夾正向高電壓；

步驟2、控制器將EN_Curr_S輸出高電平，判斷IN_Clamp的電平狀態(tài)，若為高電平，執(zhí)行步驟3；若為低電平，則判定電瓶夾狀態(tài)為空載；

步驟3、打開Q1，判斷IN_Clamp的電平狀態(tài)，若為高電平，則判定電瓶夾狀態(tài)為正負(fù)極短路；若為低電平，則判定電瓶夾狀態(tài)為夾到無電瓶汽車，汽車無電瓶且汽車內(nèi)部用電設(shè)備全部關(guān)閉時，其內(nèi)部負(fù)載為2Ω~20Ω。

目前本技術(shù)領(lǐng)域中沒有公開如此全面的電瓶夾狀態(tài)判斷結(jié)構(gòu)，大多數(shù)只具有防反接功能，經(jīng)常會發(fā)生由于產(chǎn)品設(shè)計缺陷導(dǎo)致的安全事故。本申請的優(yōu)點就是通過設(shè)計上述方案，以最精確的方式，識別出應(yīng)急啟動電源電瓶夾可能遇到的所有情況，即使用戶操作不當(dāng)，也能保證產(chǎn)品的安全應(yīng)用。

圖3所示，所述可控開關(guān)單元包括：

直流接觸器JK1，直流接觸器JK1觸點一端接電池組正極BAT+，另一端接電瓶夾正極Clamp+，用于連接或斷開電池組正極和電瓶夾的正極；

電阻R9、MOS管Q3串聯(lián)組成的高端驅(qū)動電路，電阻R9連接受控于控制器的EN_RL1端，MOS管Q3源極連接電池組正極BAT+，漏極連接JK1線圈的一端；

電阻R11、MOS管Q5串聯(lián)組成的低端驅(qū)動電路，電阻R11連接并受控于控制器的EN_RL2端，MOS管Q5源極連接電池組負(fù)極BAT-，漏極連接JK1線圈的另一端，當(dāng)控制器驅(qū)動MOS管Q3、MOS管Q5都開啟時，JK1閉合，電池組正極和電瓶夾正極連通；

二極管D6，陽極連接電瓶夾正極Clamp+，陰極連接MOS管Q3的漏極，用于維持JK1的閉合狀態(tài)：當(dāng)電池組正極和電瓶夾正極連通后，斷開Q3，由于電瓶夾正極有電壓，通過二極管D6能夠繼續(xù)保持JK1處于閉合狀態(tài)，這樣做的優(yōu)點是當(dāng)電瓶夾出現(xiàn)短路或過流等不正常狀態(tài)時，電瓶夾正極電壓會被拉低至小于JK1的維持電壓，從而JK1自動斷開，保護(hù)系統(tǒng)安全，避免出現(xiàn)事故；

溫控開關(guān)RT1，常開型溫控器，將其置于電池組內(nèi)部，一端連接在電阻R11和MOS管Q5之間，另一端與電池組負(fù)極BAT-相連接，一旦電池組出現(xiàn)溫度過高，RT1會立即切換至閉合狀態(tài)，從而將Q5關(guān)斷，JK1也隨之?dāng)嚅_，避免電池組高溫放電，增加安全等級。

所述可控開關(guān)單元還包括二極管D5，所述二極管D5陽極連接MOS管Q5漏極，二極管D5陰極連接MOS管Q3的漏極，用于JK1斷開時的續(xù)流作用。

所述RT1一端還與控制器IN_TDS端相連接，將開關(guān)信息反饋至控制器IN_TDS端，用于將電池組過溫信息告知控制器，由控制器做出進(jìn)一步動作。

所述可控開關(guān)單元工作原理：

默認(rèn)情況下，JK1斷開，電瓶夾無電源輸出；

當(dāng)電瓶夾接法正確，啟動汽車時，JK1滿足閉合條件，控制器控制打開Q3和Q5，使JK1線圈一端接到電池正極VBT+，另一端接到電池負(fù)極VBT-，從而JK1觸點閉合，電瓶夾正極Clamp+連接到電池正極VBT+；

電瓶夾正極Clamp+通過二極管D6，連接到JK1線圈的一端，此時斷開Q3，由于電瓶夾的正極已經(jīng)通電，JK1將繼續(xù)保持閉合狀態(tài)；

當(dāng)電瓶夾發(fā)生短路或過流情形，電瓶夾正極Clamp+電壓被拉低，一旦低于JK1的維持電壓，JK1斷開，避免出現(xiàn)安全事故，形成電池放電一級保護(hù)；

在上述JK1閉合的狀態(tài)下，溫控開關(guān)RT1默認(rèn)處于斷開狀態(tài)，若溫控開關(guān)RT1檢測到電池溫度過高，RT1閉合，從而關(guān)斷Q5；Q5斷開時，JK1也斷開，電瓶夾電源輸出被關(guān)閉，防止電池在高溫下放電，形成電池放電二級保護(hù)，現(xiàn)有的技術(shù)方案不具備這二級保護(hù)功能，鋰電池放電時的安全性無法保證，所以會經(jīng)常出現(xiàn)電池鼓包、著火甚至爆炸的安全事故，嚴(yán)重?fù)p害了人身財產(chǎn)安全。

綜上所述，本發(fā)明指出的一種汽車應(yīng)急啟動電源的電瓶夾安全管理系統(tǒng)，方案成熟可靠，安全性高，適用范圍廣泛。

以上所述僅為本發(fā)明的實施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明說明書內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運用在其它相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本發(fā)明的專利保護(hù)范圍內(nèi)。