专利名称：蓄电池过放电保护装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种蓄电池过放电保护装置，更具体地说，涉及一种体积小、重量 轻、成本低的蓄电池过放电保护装置。
背景技术：
由于能源供应的紧张，尤其是燃料油的价格日益上涨，人们早已看准了环保能源 电，大部分由蓄电池供电的叉车、自行车等科研、勘测、交通、机械、农机、办公和家电设备已 经走进我们的生活，因此对蓄电池的使用寿命也提出了更高的要求。有时汽车发动机熄火 停车时，由于长时间使用车内的电器，或者人离开而忘记关闭某些用电器，则会造成蓄电池 过放电，导致无法启动汽车，影响蓄电池的使用寿命，甚至损坏蓄电池。保护电路需要能够 在电池电量低时切断电池对外供电，由于汽车启动电流大，要求保护电路能够通过巨大的 电流，保证汽车正常启动和正常供电，在保护状态时保护电路自身耗电要很低，所以一般的 电池保护电路不适合使用在汽车蓄电池上。
实用新型内容本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种采用大 电流场效应管作为控制开关，相对于传统继电器开关体积小、重量轻、成本低、设计简单的 蓄电池过放电保护装置。本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是构造一种蓄电池过放电保护装 置，其中，开关控制电路、接收操作信号并发出检测信号的自动恢复检测电路以及接收蓄电 池的电压信号并根据所述电压信号发出断开控制信号和接收所述检测信号并根据所述检 测信号发出接通控制信号的控制电路，所述开关控制电路包括根据所述断开控制信号和所 述接通控制信号断开或接通所述蓄电池和供电电路连接的第一场效应管，所述第一场效应 管的栅极与所述控制电路连接，所述第一场效应管的源极与所述蓄电池负极连接，所述第 一场效应管的漏极与供电电路连接。本实用新型所述的蓄电池过放电保护装置，其中，所述控制电路包括单片机，所述 单片机包括通过稳压电路与所述蓄电池连接的标准电源接口、通过分压电路输入蓄电池的 电压信号的输入电压判断接口、发出控制信号给第一场效应管的栅极的控制接口、接收所 述检测信号的检测信号输入接口和在所述开关控制电路断开的情况下发出脉冲信号给自 动恢复检测电路的启动检测输出接口。本实用新型所述的蓄电池过放电保护装置，其中，所述单片机包括与手动复位按 键连接，对单片机进行复位操作从而恢复蓄电池对外供电的复位接口。本实用新型所述的蓄电池过放电保护装置，其中，所述自动恢复检测电路包括在 所述启动检测输出接口发出脉冲信号的情况下，采样所述操作信号改变的输出电压的采样 电阻和将所述输出电压转化为所述检测信号输出的转换电路。本实用新型所述的蓄电池过放电保护装置，其中，还包括分别与所述蓄电池和控
3制电路连接，保证控制电路工作的电压保持电路。本实用新型所述的蓄电池过放电保护装置，其中，所述开关控制电路进一步包括 一个与第一场效应管并联的第二场效应管。本实用新型所述的蓄电池过放电保护装置，其中，所述第一场效应管焊接在所述 蓄电池端子的金属片与所述供电电路的金属片上。本实用新型所述的蓄电池过放电保护装置，其中，所述第二场效应管焊接在所述 蓄电池端子的金属片与所述供电电路的金属片上。实施本实用新型的蓄电池过放电保护装置，具有以下有益效果由于采用大电流 场效应管作为控制开关，相对于传统继电器开关体积小、重量轻，简化了机械结构的设计， 降低了成本。本实用新型的蓄电池过放电保护装置的控制电路的结构配合控制软件，使得蓄电 池过放电保护装置具有自恢复功能，用户无需打开发动机盖来手动恢复蓄电池通路，可以 直接正常使用。只要尝试启动车、船或者尝试开关大灯，单片机控制电路就可以检测到并及 时接通电路。所述单片机具有复位接口，增加了手动复位按键，手动进行电路复位。在蓄电 池输出和输入电压判断接口之间连接有稳压电路，可以将较高的蓄电池电压降到单片机允 许的范围内，保护了单片机的安全工作。开关电路的双并联场效应管的设计使得可以大大 增加允许通过汽车的启动电流。自动恢复检测电路的采样电阻和转换电路的结构可精确判 断是否需要将蓄电池和供电电路接通。电压保持电路的结构，在汽车打火瞬间蓄电池电压 突然降低时能够给第一场效应管和第二场效应管提供足够的驱动电压，以保证场效应管维 持较低的导通电阻。所述第一场效应管和第二场效应管焊接在所述蓄电池端子的金属片与 所述供电电路的金属片上，解决了大电流下的散热问题。
下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中图1是本实用新型较佳实施例的蓄电池过放电保护装置的电路结构图；图2是本实用新型较佳实施例的蓄电池过放电保护装置的工作流程图。
具体实施方式
下面结合图示，对本实用新型的优选实施例作详细介绍。如图1所示，在本实用新型的蓄电池过放电保护装置中，包括开关控制电路1、自 动恢复检测电路2以及控制电路3。自动恢复检测电路2用于接收用户操作信号并发出检 测信号，控制电路3用于接收蓄电池的电压信号并根据所述电压信号发出断开控制信号和 接收所述检测信号并根据所述检测信号发出接通控制信号，开关控制电路1用于根据断开 控制信号和接通控制信号断开或接通蓄电池和供电电路的连接。所述开关控制电路1包括 用来断开或接通蓄电池和供电电路的连接的第一场效应管11，第一场效应管11的栅极通 过电平转换电路与控制电路3连接，第一场效应管11的源极接蓄电池负极，第一场效应管 11的漏极连接到供电电路。当控制电路3检测到蓄电池电压持续低于预设值时，控制电路 3控制开关控制电路1中的第一场效应管11切断蓄电池的对外供电通路，然后，自动恢复检 测电路2开始间断地取样，检测大型用电设备(如汽车大灯、电动机)的通关状态是否有变
4化。如果自动恢复检测电路2检测到大型用电设备电路从开变成关，或者汽车钥匙处于启 动汽车的位置，则控制电路3控制开关控制电路1中的第一场效应管11恢复蓄电池的对外 供电通路。蓄电池通路恢复数分钟后，控制电路3开始检测蓄电池电压，如果蓄电池电压仍 然低于预设值，则控制电路3会再次控制开关控制电路1中的第一场效应管11切断蓄电池 的对外供电通路。如图1所示，控制电路3包括单片机31，单片机31为一个8脚的MCU，其中1脚为 复位接口、2脚为启动检测输出口、3脚为蓄电池电压判断接口、4脚接地、5脚备用、6脚为自 启动检测输入口、7脚为控制接口、8脚为标准电源接口。其中1脚与手动复位按键相连，对 单片机31进行复位操作，以通过手动恢复连接；2脚定时输出一个短暂脉冲信号，使自动恢 复检测电路2不断取样检测大型用电设备的通关状态是否有变化；3脚通过分压电路与蓄 电池相连，将较高的蓄电池电压降到单片机31允许的范围内，输入到单片机31经AD转换 后作为判定依据；6脚接收自动恢复检测电路2的检测信号，单片机31会根据这个检测信 号判定用户是否有一个开/关汽车主电源的动作，从而决定是否将蓄电池接通；7脚给开关 控制电路1中的第一场效应管11的栅极发出控制信号控制蓄电池和供电电路的通断；8脚 为输入单片机31的启动标准电压接口。当单片机31的3脚检测到蓄电池电压持续低于预 设值时，单片机31的7脚控制第一场效应管11切断蓄电池的对外供电通路，然后，单片机 31的2脚定时输出一个短暂脉冲信号使自动恢复检测电路2开始不断取样，检测大型用电 设备(如汽车大灯、电动机)的通关状态是否有变化。每次取样单片机31的6脚都会接收 到自动恢复检测电路2的检测信号，单片机31通过比较检测信号的变化，判断是否有大型 电器设备接入供电电路或者从供电电路断开，比如开或关汽车大灯、汽车钥匙转动到启动 位置。如果单片机31判断有上述操作发生，单片机31的7脚控制第一场效应管11恢复蓄 电池的对外供电通路。蓄电池通路恢复数分钟后，单片机31的3脚开始检测蓄电池电压， 如果蓄电池电压仍然低于预设值，则单片机31的7脚会再次控制第一场效应管11切断蓄 电池的对外供电通路。任何可以实现以上功能的单片机都可以在本实用新型中使用，属于 本实用新型的专利保护范围。作为本实用新型的一个优选实施例，如图1所示，在蓄电池输出和单片机31的输 入电压判断接口之间连接有稳压电路4，其中D2、D3、R1、R4、Q1构成简单的恒流源，保证在 较宽的输入电压条件下，Ul能够得到相对稳定的输入电流，以适应12V或24V的蓄电池； UU R2、R3、C2构成精密稳压电路，以便为单片机31提供精准的工作及基准电压，以保证检 测的精确性。作为本实用新型的一个优选实施例，如图1所示，在单片机31的控制接口和第一 场效应管11之间，附3、1 16、03、1 17构成了电平转换电路，通过电平转换使得单片机31的 控制接口的输出信号可以控制第一场效应管11实现蓄电池和供电电路的通断。作为本实用新型的一个优选实施例，如图1所示，所述自动恢复检测电路2包括采 样电阻21和转换电路22，当单片机31的2脚定时输出一个短暂脉冲信号，使Q2短时导通， 此时，从汽车电子系统过来的电流会在Rll、R12、R14、R15构成的采样电阻21上形成一个 电压，并使转换电路22的C6的电压放在与此电压相近，经转换电路22的R9、R10分压后输 入到单片机31的6脚，单片机31会根据这个检测信号判定用户是否有一个开/关汽车主 电源的动作，从而决定是否将蓄电池接通。[0023]作为本实用新型的一个优选实施例，如图1所示，开关电路1包括两个并联的大电 流N沟道场效应管即第一场效应管11和第二场效应管12。单片机31的控制接口控制该开 关控制电路1做主开关，用于接通或断开汽车主电源。这种双并联场效应管的设计使得可 以大大增加允许通过汽车的启动电流和瞬间峰值电流，延长了场效应管的使用寿命。当然 也可以根据实际和客户的需要使用单场效应管或使用更多的场效应管并联。作为本实用新型的一个优选实施例，如图1所示，在蓄电池和开关控制电路1之 间，DUCl构成了电压保持电路5，使得在汽车打火瞬间蓄电池电压突然降低时能够给第一 场效应管11和第二场效应管12提供足够的驱动电压，以保证场效应管维持较低的导通电 阻。作为本实用新型的一个优选实施例，场效应管直接焊接在蓄电池端子的金属片与 供电电路的金属片上，这样解决了大电流下的散热问题，提高了蓄电池过放电保护装置的 稳定性，延长了蓄电池过放电保护装置的使用寿命。图2为本实用新型蓄电池过放电保护装置的工作流程图。蓄电池过放电保护装置 首先通电开机，系统初始化之后，等待5分钟，控制电路3开始检测蓄电池的电压，如蓄电池 的电压高于预设值则返回再次检测蓄电池的电压，如蓄电池的电压低于预设值则切断蓄电 池对外电路，等待30秒，控制电路3开始检测大型电器通断状态，如电器通断状态无变化则 返回再次检测电器通断状态，如电器通断状态有变化则接通蓄电池对外电路同时返回到系 统初始化之后的步骤。以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是 利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的 技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。
权利要求一种蓄电池过放电保护装置，其特征在于，开关控制电路(1)、接收操作信号并发出检测信号的自动恢复检测电路(2)以及接收蓄电池的电压信号并根据所述电压信号发出断开控制信号和接收所述检测信号并根据所述检测信号发出接通控制信号的控制电路(3)，所述开关控制电路(1)包括根据所述断开控制信号和所述接通控制信号断开或接通所述蓄电池和供电电路连接的第一场效应管(11)，所述第一场效应管(11)的栅极与所述控制电路(3)连接，所述第一场效应管(11)的源极与所述蓄电池负极连接，所述第一场效应管(11)的漏极与供电电路连接。
2.根据权利要求1所述的蓄电池过放电保护装置，其特征在于，所述控制电路(3)包括 单片机(31)，所述单片机(31)包括通过稳压电路(4)与所述蓄电池连接的标准电源接口、 通过分压电路输入蓄电池的电压信号的输入电压判断接口、发出控制信号给第一场效应管(11)的栅极的控制接口、接收所述检测信号的检测信号输入接口和在所述开关控制电路 ⑴断开的情况下发出脉冲信号给自动恢复检测电路⑵的启动检测输出接口。
3.根据权利要求2所述的蓄电池过放电保护装置，其特征在于，所述单片机(31)包括 与手动复位按键连接，对单片机(31)进行复位操作从而恢复蓄电池对外供电的复位接口。
4.根据权利要求2所述的蓄电池过放电保护装置，其特征在于，所述自动恢复检测电 路(2)包括在所述启动检测输出接口发出脉冲信号的情况下，采样所述操作信号改变的输 出电压的采样电阻(21)和将所述输出电压转化为所述检测信号输出的转换电路(22)。
5.根据权利要求1所述的蓄电池过放电保护装置，其特征在于，还包括分别与所述蓄 电池和控制电路(3)连接，保证控制电路(3)工作的电压保持电路(5)。
6.根据权利要求1所述的蓄电池过放电保护装置，其特征在于，所述开关控制电路(1) 进一步包括一个与第一场效应管(11)并联的第二场效应管(12)。
7.根据权利要求1-6中任一所述的蓄电池过放电保护装置，其特征在于，所述第一场 效应管(11)焊接在所述蓄电池端子的金属片与所述供电电路的金属片上。
8.根据权利要求6所述的蓄电池过放电保护装置，其特征在于，所述第二场效应管(12)焊接在所述蓄电池端子的金属片与所述供电电路的金属片上。
专利摘要本实用新型涉及一种蓄电池过放电保护装置，其中，开关控制电路、接收操作信号并发出检测信号的自动恢复检测电路以及接收蓄电池的电压信号并根据所述电压信号发出断开控制信号和接收所述检测信号并根据所述检测信号发出接通控制信号的控制电路，所述开关控制电路包括根据所述断开控制信号和所述接通控制信号断开或接通所述蓄电池和供电电路连接的第一场效应管，所述第一场效应管的栅极与所述控制电路连接，所述第一场效应管的源极与所述蓄电池负极连接，所述第一场效应管的漏极与供电电路连接。本实用新型的蓄电池过放电保护装置体积小，重量轻，简化了机械结构的设计，降低了成本，同时具有自恢复功能，用户无需手动恢复蓄电池通路。
文档编号H02H7/18GK201742082SQ20102020924
公开日2011年2月9日 申请日期2010年5月31日 优先权日2010年5月31日
发明者任国庆 申请人:高捷科技(亚洲)有限公司