CN105449787A - 一种汽车电瓶反充电装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种汽车电瓶反充电装置，应用于所述汽车电瓶，包括输入输出接口、锂电池模块、电池充电模块、控制模块、电流放大检测模块以及电流输出模块；所述电池充电模块的输入端与所述输入输出接口连接、输出端与所述锂电池模块连接、控制端与所述控制模块连接，所述电流放大检测模块的输入端与所述锂电池模块连接、输出端与所述控制模块连接，所述电流输出模块的输入端与所述锂电池模块连接、输出端与所述输入输出接口连接、控制端与所述控制模块连接。实施本发明，方便用户操作，不易出错，在汽车电瓶正常时，可对该装置进行充电，在汽车电瓶亏电时，可快速对汽车电瓶进行反充电，进而快速启动汽车。

Description

一种汽车电瓶反充电装置

技术领域

本发明涉及充电技术领域，更具体地说，涉及一种汽车电瓶反充电装置。

背景技术

汽车电瓶的寿命一般是2至3年，在汽车电瓶亏电，汽车则启动不了，给车主带来不便。目前，汽车电瓶亏电而启动不了汽车的应急启动主要有推车起动，但是这种启动方法对发动机和离合器有一定的损伤，尤其对自动挡车辆。在另一种应急启动中，采用跨接电缆将救援车电池的正极端子与汽车电瓶的正极端子连接，再将救援车电池的负极端子与汽车发动机内的接地线连接，这样，在启动救援车时，对亏电的汽车电瓶应急充电，在充电完成时才能启动汽车，但是这种方法启动时间长，而且操作容易失误，进而导致其他问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术中的汽车电瓶亏电时应急启动方法的上述不足，提供一种汽车电瓶反充电装置。

本发明解决上述问题的技术方案是提供了一种汽车电瓶反充电装置，应用于所述汽车电瓶，所述装置包括输入输出接口、锂电池模块、电池充电模块、控制模块、电流放大检测模块以及电流输出模块；所述电池充电模块的输入端与所述输入输出接口连接、输出端与所述锂电池模块连接、控制端与所述控制模块连接，所述电流放大检测模块的输入端与所述锂电池模块连接、输出端与所述控制模块连接，所述电流输出模块的输入端与所述锂电池模块连接、输出端与所述输入输出接口连接、控制端与所述控制模块连接；所述控制模块在接收到第一触发信号时输出第一使能信号来控制所述电池充电模块工作以对所述锂电池模块进行充电，并输出第一禁能信号来控制所述电流输出模块停止工作；所述控制模块在接收到第二触发信号时输出第二禁能信号来控制所述电池充电模块停止工作，并输出第二使能信号来控制所述电流输出模块工作，所述电流输出模块根据所述控制模块输出的由所述电流放大检测模块检测到的所述锂电池模块的电流大小而确定的控制信号来控制对所述汽车电瓶进行反充电。

在上述汽车电瓶反充电装置中，所述装置还包括按键模块，所述按键模块与所述控制模块连接，并产生第一触发信号或第二触发信号使所述控制模块输出所述第一禁能信号和所述第一使能信号，或输出所述第二禁能信号和所述第二使能信号。

在上述汽车电瓶反充电装置中，所述装置还包括电量显示模块，所述电量显示模块与所述控制模块连接，在所述锂电池模块的电量低时提示用户进行充电。

在上述汽车电瓶反充电装置中，所述装置还包括稳压模块，所述稳压模块的两端分别与所述锂电池模块和所述控制模块的电源端连接，给所述控制模块提供稳定的供电电压。

在上述汽车电瓶反充电装置中，所述锂电池模块包括锂电池组和保护均衡单元，其中，所述锂电池组由N个锂电池并联组成，N为正整数；所述保护均衡单元与所述锂电池组连接，在所述装置工作时对所述锂电池组进行过充电保护、过放电保护、过电流保护、电池短路保护、过温保护以及电池均衡。

在上述汽车电瓶反充电装置中，所述电流放大检测模块包括供电单元和放大检测单元，其中，所述供电单元的输出端连接所述放大检测单元的电源端；所述供电单元包括相互连接的光耦U7和稳压芯片U8，所述放大检测单元包括电阻RS1、电阻RS2、电阻RS4、电阻RS5、电阻RS6、电阻R74、电阻R76、电阻R77、电容C54、放大器U9、二极管D12、电阻R75、电容C53和开关二极管D11。

在上述汽车电瓶反充电装置中，所述电流输出模块包括三极管Q5、三极管Q5x、电阻R35、三极管Q9、三极管Q15、电阻R40、电阻R73，二极管D10，其中，三极管Q5和三极管Q5x的栅极以及三极管Q9的射极分别与二极管D10的阳极连接，二极管D10的阴极与三极管Q15的集电极连接，三极管Q15的基极与电阻R40的一端和电阻R73的一端连接，电阻R73的另一端和三极管Q15的射极连接参考地，三极管Q15的集电极还依次经过三极管Q9的基极、电阻R35和三极管Q9的集电极与所述锂电池模块的正极连接，所述锂电池模块的正极还与三极管Q5和三极管Q5x的源极连接，三极管Q5和三极管Q5x的漏极作为所述电流输出模块的输出端，三极管Q5的源极、三极管Q5x的源极、三极管Q9的集电极以及电阻R35的一端的连接节点作为所述电流输出模块的输入端，电阻R40的另一端作为所述电流输出模块的控制端。

在上述汽车电瓶反充电装置中，所述按键模块包括按键S1和电容C49，其中，按键S1与电容C49并联，并联的按键S1与电容C49的一端连接参考地、另一端经过电阻R66连接直流电压VDD，且并联的按键S1与电容C49的另一端还与所述控制模块连接。

在上述汽车电瓶反充电装置中，所述稳压模块包括稳压二极管ZD3、稳压二极管ZD4和稳压芯片U4，其中稳压二极管ZD3的阴极连接锂电池模块、阳极连接稳压二极管ZD4的阴极，稳压二极管ZD4的阳极连接稳压芯片U4的输入引脚Vin；稳压芯片U4的输入引脚Vin还经过电容C43连接参考地，稳压芯片U4的接地引脚GND连接参考地，稳压芯片U4的输出引脚Vout经过电容C45连接参考地。

在上述汽车电瓶反充电装置中，所述N为5。

本发明的汽车电瓶反充电装置采用输入接口与输出接口为同一个接口，方便用户操作，不易出错。在汽车电瓶正常时，通过输入输出接口连接汽车电瓶，可对该装置进行充电。在汽车电瓶亏电时，通过输入输出接口连接汽车电瓶，快速对汽车电瓶进行反充电，进而快速启动汽车。

附图说明

图1是本发明的汽车电瓶反充电装置实施例的结构示意图。

图2是图1中的锂电池模块实施例的电路图。

图3是图1中的电池充电模块实施例的电路图。

图4是图1中的控制模块实施例的集成芯片U5的引脚图。

图5是图1中的电流放大检测模块实施例的电路图。

图6是图1中的电流输出模块实施例的电路图。

图7是本发明的稳压模块实施例的电路图。

图8是本发明的按键模块实施例的电路图。

图9是本发明的电量显示模块实施例的电路图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，是本发明的汽车电瓶反充电装置实施例的结构示意图。该汽车电瓶反充电装置采用输入接口与输出接口为同一个接口，该汽车电瓶反充电装置通过输入输出接口与汽车电瓶连接，在汽车电瓶正常工作时，输入输出接口连接汽车电瓶时，汽车电瓶给该汽车反充电装置进行充电，使得该汽车反充电装置蓄电；在汽车电瓶亏电时，该汽车反充电装置对汽车电瓶进行反充电，以使汽车电瓶可以启动汽车。

参考图1，该汽车电瓶反充电装置包括锂电池模块10、电池充电模块20、电流放大检测模块30、电流输出模块40、输入输出接口50以及控制模块60。

其中，锂电池模块10作为该装置的电源，用于在汽车电瓶亏电时对汽车电瓶进行反充电中提供充电电流，以及给该装置提供供电电压，其中，该锂电池模块10包括锂电池组101和保护均衡单元102。在本实施例中锂电池组101由N个锂电池并联组成，N为正整数，在本实施例中N为5，即汽车电瓶反充电装置中有5个锂电池，当然，在实际电路设计中，锂电池组101还可为3个等。保护均衡单元102与锂电池组101连接，用于在该装置工作时，对锂电池组101进行过充电保护、过放电保护、过电流保护、电池短路保护、过温保护以及电池均衡，具体地，本实施例中，如图2所示，在该保护均衡单元102包括集成芯片U2、三极管Q13和三极管Q14，三极管Q13和三极管Q14均为带稳压二极管的N沟道场效应管。

电池充电模块20的输入端与输入输出接口连接、输出端与锂电池模块连接，用于在锂电池模块10的电量低且输入输出接口50外接充电器时对该锂电池模块10进行充电。在实施例中，如图3所示，该电池充电模块20包括第一芯片U1，该第一芯片U1用于完成充电功能，其第一引脚经过电容C13连接参考地，第三引脚经过并联的电容C23与串联的电阻R32和电容C24连接参考地，第四引脚作为该电池充电模块20的控制端，用于设置充电的最高电压，第五引脚经过电阻R17连接参考地，第六引脚与串联的电阻R9和电阻R20之间的节点，第七引脚连接参考地，第八引脚连接直流供电电压Vcc，还经过电容C4连接参考地，还与电阻R9的一端连接，第九引脚与三极管Q3的基极连接，三极管Q3的集电极经过二极管D1和并联的电容C2和电容C3的一端与锂电池模块10连接，即二极管D1的阴极和并联的电容C2和电容C3的一端作为该电池充电模块20的输出端，并联的电容C2和电容C3的另一端连接参考地，三极管Q3的发射极经过电阻R21连接参考地，电阻R21还与电阻R20的一端连接。电容C1的阳极、器件J1的第一引脚和电阻R2的一端作为该电池充电模块20的输入端，电阻R2的另一端分别与二极管D2的第二引脚和三极管Q1的基极连接，二极管D2的第一引脚经过电阻R8的一端和电阻R6和三极管Q1的射极与第一芯片U1的第八引脚连接，电阻R8的另一端和二极管D2的第三引脚连接参考地。三极管Q1的集电极与电阻R2的一端和电感L1的一端连接，电感L2的另一端与三极管Q3的集电极连接。

控制模块60与电池充电模块20的控制端连接，用于在锂电池模块10的电量低且输入输出接口50外接充电器时，此时控制模块接收到第一触发信号，输出第一禁能信号和第一使能信号，该第一使能信号控制电池充电模块20工作以对锂电池模块进行充电，同时，第一禁能信号控制电流输出模块40停止工作。在本实施例中，该控制模块60包括集成芯片U5，如图4所示，为该集成芯片U5的引脚图。

电流放大检测模块30的输入端与锂电池模块10连接，用于在锂电池模块10对汽车电瓶进行反充电时检测锂电池模块10的电流大小。在本实施例中，如图5所示，该电流放大检测模块30包括供电单元301和放大检测单元302，其中供电单元301的输出端连接放大检测单元302的电源端。供电单元301包括相互连接的光耦U7和稳压芯片U8，光耦U7的第一引脚经过电阻R30连接直流电压VDD、第三引脚与稳压芯片U8的输入引脚Vin连接、第四引脚连接锂电池模块10；稳压芯片U8的输入引脚Vin还经过电容C44连接参考地，稳压芯片U8的接地引脚GND连接参考地，稳压芯片U8的输出引脚Vout经过电容C52连接参考地，稳压芯片U8的输出引脚Vout作为供电单元的输出端。

放大检测单元302包括电阻RS1、电阻RS2、电阻RS4、电阻RS5、电阻RS6、电阻R74、电阻R76、电阻R77、电容C54、放大器U9、二极管D12、电阻R75、电容C53和开关二极管D11，其中，电阻RS1、电阻RS2、电阻RS4、电阻RS5和电阻RS6并联连接，其一端经过电阻R74与放大器U9的正输入端连接、另一端经过电阻R76与放大器U9的负输入端连接，放大器U9的负输入端还经过并联的电容C54和电阻R77与电阻R75的一端连接、输出端与二极管D12的阳极连接，二极管D12的阴极与电阻R75的一端连接，电阻R75的另一端经过电容C53的一端与开关二极管D11的第三引脚连接，电容C53的另一端和开关二极管D11的第一引脚分别连接参考地，开关二极管D11的第二引脚连接直流电压VDD。并联连接的电阻RS1、电阻RS2、电阻RS4、电阻RS5和电阻RS6的两端作为该放大检测单元302的输入端，电阻R75与电容C53连接的节点作为该放大检测单元302的输出端，放大器U9的电源端作为该放大检测单元302的电源端。

电流输出模块40的输入端与锂电池模块10连接、输出端与输入输出接口连接，用于根据检测到锂电池模块10的电流大小而确定的控制信号来控制对汽车电瓶进行反充电的输出电流。在本实施例中，如图6所示，该电流输出模块40包括三极管Q5、三极管Q5x、电阻R35、三极管Q9、三极管Q15、电阻R40、电阻R73，二极管D10，其中，三极管Q5、三极管Q5x均为带稳压二极管的N沟道场效应管，三极管Q9和三极管Q15均为NPN性晶体管。三极管Q5和三极管Q5x的栅极以及三极管Q9的射极分别与二极管D10的阳极连接，二极管D10的阴极与三极管Q15的集电极连接，三极管Q15的基极与电阻R40的一端和电阻R73的一端连接，电阻R73的另一端和三极管Q15的射极连接参考地，三极管Q15的集电极还依次经过三极管Q9的基极、电阻R35和三极管Q9的集电极与锂电池模块10的正极连接，锂电池模块10的正极还与三极管Q5和三极管Q5x的源极连接。三极管Q5和三极管Q5x的漏极作为该电流输出模块的输出端，三极管Q5的源极、三极管Q5x的源极、三极管Q9的集电极和电阻R35的一端的连接节点作为该电流输出模块的输入端，电阻R40的另一端作为该电流输出模块40的控制端。

控制模块60还与电流放大检测模块30的输出端连接，并与电流输出模块40的控制端连接，还用于在汽车电瓶亏电且输入输出接口50与汽车电瓶连接时，此时，控制模块接收到第二触发信号，输出第二禁能信号和第二使能信号，第二禁能信号控制电池充电模块30停止工作，第二使能信号控制电流输出模块40工作，此时，控制模块60输出控制信号，电流输出模块40根据该控制信号来对汽车电瓶进行反充电，该控制信号是控制模块60输出的由电流放大检测模块检测到的锂电池模块的电流大小来确定的，在本实施例中，该控制信号的脉宽的调节采用逐次逼近算法，例如，预先设置该控制信号的最高占空比为80％，开始时从40％逼近，当检测到电流差较大时每次调节5％，当检测到电流差较小时每次调节1％，进而实现通过该控制信号来对汽车电瓶进行快速反充电。

在本发明的一些实施例中，该汽车电瓶反充电装置还包括稳压模块70，该稳压模块的两端分别与锂电池模块10和控制模块60的电源端连接，用于给控制模块60提供稳定的供电电压。在本实施例中，如图7所示，该稳压模块70包括稳压二极管ZD3、稳压二极管ZD4和稳压芯片U4，其中稳压二极管ZD3的阴极连接锂电池模块、阳极连接稳压二极管ZD4的阴极，稳压二极管ZD4的阳极连接稳压芯片U4的输入引脚Vin；稳压芯片U4的输入引脚Vin还经过电容C43连接参考地，稳压芯片U4的接地引脚GND连接参考地，稳压芯片U8的输出引脚Vout经过电容C45连接参考地，该稳压芯片U4的输出引脚Vout作为该稳压模块的输出端。

在本发明的另一实施例中，该汽车电瓶反充电装置还包括按键模块80，该按键模块80与控制模块60连接，用于产生第一触发信号或第二触发信号使得控制模块60输出第一禁能信号和第一使能信号，或第二禁能信号和第二使能信号，进而控制模块60可控制电流输出模块40停止工作、电池充电模块20工作，或者控制电池充电模块20停止工作、电流输出模块40工作，从而实现在输入输出接口外接充电器时，对锂电池组101进行充电；在输入输出接口连接汽车电瓶，且汽车电瓶亏电时对汽车电瓶进行反充电。具体地，如图8所示，该按键模块80包括按键S1和电容C49，该按键S1与电容C49并联，并联的按键S1与电容C49的一端连接参考地、另一端经过电阻R66连接直流电压VDD，且并联的按键S1与电容C49的另一端还与控制模块连接。

在本发明的另一实施例中，该汽车电瓶反充电装置还包括电量显示模块90，该电量显示模块90与控制模块60连接，用于在锂电池模块的电量低时提示用户进行充电。具体地，如图9所示，该电量显示模块90包括发光二极管LED2、发光二极管LED3和发光二极管LED4，发光二极管LED2、发光二极管LED3和发光二极管LED4的阳极分别经过电阻R68、电阻R69和电阻R70连接直流电压VDD、阴极分别与控制模块连接。

综述，本发明的汽车电瓶反充电装置采用输入接口与输出接口为同一个接口，方便用户操作，不易出错。在汽车电瓶正常时，通过输入输出接口连接汽车电瓶，可对该装置进行充电。在汽车电瓶亏电时，通过输入输出接口连接汽车电瓶，快速对汽车电瓶进行反充电，进而快速启动汽车。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种汽车电瓶反充电装置，应用于所述汽车电瓶，其特征在于，所述装置包括输入输出接口、锂电池模块、电池充电模块、控制模块、电流放大检测模块以及电流输出模块；所述电池充电模块的输入端与所述输入输出接口连接、输出端与所述锂电池模块连接、控制端与所述控制模块连接，所述电流放大检测模块的输入端与所述锂电池模块连接、输出端与所述控制模块连接，所述电流输出模块的输入端与所述锂电池模块连接、输出端与所述输入输出接口连接、控制端与所述控制模块连接；所述控制模块在接收到第一触发信号时输出第一使能信号来控制所述电池充电模块工作以对所述锂电池模块进行充电，并输出第一禁能信号来控制所述电流输出模块停止工作；所述控制模块在接收到第二触发信号时输出第二禁能信号来控制所述电池充电模块停止工作，并输出第二使能信号来控制所述电流输出模块工作，所述电流输出模块根据所述控制模块输出的由所述电流放大检测模块检测到的所述锂电池模块的电流大小而确定的控制信号来控制对所述汽车电瓶进行反充电。

2.根据权利要求1中所述的汽车电瓶反充电装置，其特征在于，所述装置还包括按键模块，所述按键模块与所述控制模块连接，并产生第一触发信号或第二触发信号使所述控制模块输出所述第一禁能信号和所述第一使能信号，或输出所述第二禁能信号和所述第二使能信号。

3.根据权利要求1中所述的汽车电瓶反充电装置，其特征在于，所述装置还包括电量显示模块，所述电量显示模块与所述控制模块连接，在所述锂电池模块的电量低时提示用户进行充电。

4.根据权利要求1中所述的汽车电瓶反充电装置，其特征在于，所述装置还包括稳压模块，所述稳压模块的两端分别与所述锂电池模块和所述控制模块的电源端连接，给所述控制模块提供稳定的供电电压。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的汽车电瓶反充电装置，其特征在于，所述锂电池模块包括锂电池组和保护均衡单元，其中，所述锂电池组由N个锂电池并联组成，N为正整数；所述保护均衡单元与所述锂电池组连接，在所述装置工作时对所述锂电池组进行过充电保护、过放电保护、过电流保护、电池短路保护、过温保护以及电池均衡。

6.根据权利要求1-4中任一项所述的汽车电瓶反充电装置，其特征在于，所述电流放大检测模块包括供电单元和放大检测单元，其中，所述供电单元的输出端连接所述放大检测单元的电源端；所述供电单元包括相互连接的光耦U7和稳压芯片U8，所述放大检测单元包括电阻RS1、电阻RS2、电阻RS4、电阻RS5、电阻RS6、电阻R74、电阻R76、电阻R77、电容C54、放大器U9、二极管D12、电阻R75、电容C53和开关二极管D11。

7.根据权利要求1-4中任一项所述的汽车电瓶反充电装置，其特征在于，所述电流输出模块包括三极管Q5、三极管Q5x、电阻R35、三极管Q9、三极管Q15、电阻R40、电阻R73，二极管D10，其中，三极管Q5和三极管Q5x的栅极以及三极管Q9的射极分别与二极管D10的阳极连接，二极管D10的阴极与三极管Q15的集电极连接，三极管Q15的基极与电阻R40的一端和电阻R73的一端连接，电阻R73的另一端和三极管Q15的射极连接参考地，三极管Q15的集电极还依次经过三极管Q9的基极、电阻R35和三极管Q9的集电极与所述锂电池模块的正极连接，所述锂电池模块的正极还与三极管Q5和三极管Q5x的源极连接，三极管Q5和三极管Q5x的漏极作为所述电流输出模块的输出端，三极管Q5的源极、三极管Q5x的源极、三极管Q9的集电极以及电阻R35的一端的连接节点作为所述电流输出模块的输入端，电阻R40的另一端作为所述电流输出模块的控制端。

8.根据权利要求2中所述的汽车电瓶反充电装置，其特征在于，所述按键模块包括按键S1和电容C49，其中，按键S1与电容C49并联，并联的按键S1与电容C49的一端连接参考地、另一端经过电阻R66连接直流电压VDD，且并联的按键S1与电容C49的另一端还与所述控制模块连接。

9.根据权利要求4中所述的汽车电瓶反充电装置，其特征在于，所述稳压模块包括稳压二极管ZD3、稳压二极管ZD4和稳压芯片U4，其中稳压二极管ZD3的阴极连接锂电池模块、阳极连接稳压二极管ZD4的阴极，稳压二极管ZD4的阳极连接稳压芯片U4的输入引脚Vin；稳压芯片U4的输入引脚Vin还经过电容C43连接参考地，稳压芯片U4的接地引脚GND连接参考地，稳压芯片U4的输出引脚Vout经过电容C45连接参考地。

10.根据权利要求5中所述的汽车电瓶反充电装置，其特征在于，所述N为5。