一种汽车电池检测装置及汽车应急启动智能夹的制作方法

1.本实用新型实施例涉及汽车电池检测技术，尤其涉及一种汽车电池检测装置及汽车应急启动智能夹。


背景技术：

2.市面现有应急启动电源使用的场景是在汽车电池损坏或电量损失后对汽车进行应急启动。
3.现有应急启动电源保护夹功能单一，只能保护应急启动电源本身，而对汽车电池相关状态的分析却无法提供帮助，然而用户需要借助汽车电池相关状态来判断汽车电池问题发生原因而做出相应策略。因此，如何实现应急启动电源保护夹对汽车电池相关状态的分析成为亟待解决的技术问题。


技术实现要素：

4.本实用新型实施例提供一种汽车电池检测装置及汽车应急启动智能夹，可以实现自动识别启动电源与汽车电池的连接状态，以及检测汽车电池的启动电流、确定汽车电池的健康值或检测汽车充电状态等。
5.第一方面，本实用新型实施例提供了一种汽车电池检测装置，分别与汽车的启动电源和汽车电池并联，该装置包括：
6.启动电源保护模块，包括微控制单元mcu，所述mcu用于自动识别所述启动电源与所述汽车电池之间的连接状态；
7.汽车电池通讯测试模块，与所述启动电源保护模块电连接，与终端设备通信连接，所述汽车电池通讯测试模块包括通讯芯片，所述通讯芯片用于获取所述终端设备发送的操作指令，响应于所述操作指令执行检测所述汽车电池的启动电流、确定所述汽车电池的健康值、检测汽车充电状态中的至少一种操作，发送操作结果给所述终端设备。
8.第二方面，本实用新型实施例还提供了一种汽车应急启动智能夹，包括如本实用新型任意实施例提供的汽车电池应急启动检测装置。
9.本实用新型实施例中的汽车电池应急启动检测装置包括启动电源保护模块，启动电源保护模块包括mcu，实现了自动识别启动电源和汽车电池之间的连接状态，汽车电池通讯测试模块与启动电源保护模块电连接，与终端设备通信连接，汽车电池通讯测试模块包括通讯芯片，实现通讯芯片对汽车电池的启动电流检测、健康值确定、汽车充电状态检测中至少一项的直接控制。实现了汽车电池连接状态的自动识别，汽车电池数据采集和检测由通讯芯片直接完成，提高了检测速度和准确性。
附图说明
10.图1是本实用新型实施例提供的一种汽车电池检测装置的结构示意图；
11.图2是本实用新型实施例提供的一种第一信号发生电路的电路原理图；
12.图3是本实用新型实施例提供的一种第二模数转换电路的电路原理图；
13.图4是本实用新型实施例提供的一种第二信号发生电路的电路原理图；
14.图5是本实用新型实施例提供的一种信号采集电路的电路原理图。
具体实施方式
15.下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。
16.图1是本实用新型实施例提供的一种汽车电池检测装置的结构示意图，本实用新型实施例提供的装置的一端与启动电源电连接，另一端与汽车电池电连接，例如，该装置可以通过两对夹体分别与启动电源和汽车电池电连接，也可以通过其他方式连接，本实用新型对此不作具体限定。如图1所示，该装置包括：启动电源保护模块和汽车电池通讯测试模块。
17.其中，启动电源保护模块包括微控制单元mcu，mcu用于自动识别启动电源与汽车电池之间的连接状态。启动电源与汽车电池之间的连接状态可以包括连接正常和连接异常。连接异常可以包括短路、过压、欠压、电流倒灌、过温或过载等。
18.可选地，启动电源保护模块还包括第一模数转换电路，第一模数转换电路分别与mcu和启动电源的正极电连接，用于将启动电源输出的第一模拟电压信号转换为第一数字电压信号，将第一数字电压信号输出至mcu，以指示mcu 检测启动电源的电压是否在满足使用需求的电压取值范围内。
19.具体地，mcu通过第一模数转换电路检测启动电源的电压是否在满足使用需求的电压取值范围内，并通过屏幕将启动电源的电压和状态显示出来。其中，启动电源的状态可以包括过温ot、欠压uv、过压ov、电流倒灌cb和短路 sc中至少一种。启动电源的状态可以通过指示灯的方式展示，例如，当启动电源的温度过高时，过温ot对应的指示灯点亮，当启动电源的电压低于第一阈值时，欠压uv对应的指示灯点亮，当启动电源的电压高于第二阈值时，过压 ov对应的指示灯点亮，其中，第一阈值和第二阈值可以预先设置。启动电源的电压可以通过数字显示屏的方式展示。
20.如图1所示，启动电源的正极和汽车电池的正极通过电源正极线路连接，继电器串联于电源正极线路，继电器用于接通或断开电源正极线路；启动电源的负极和汽车电池的负极通过电源负极线路连接。当继电器接通时，电源正极线路接通，当继电器断开时，电源正极线路断开。
21.启动电源保护模块还包括第一信号发生电路，第一信号发生电路分别与 mcu和电源正极线路电连接，用于基于mcu发送的至少两个第一电压信号，产生第一电压变化信号并加载第一电压变化信号到电源正极线路上。
22.图2是本实用新型实施例提供的一种第一信号发生电路的电路原理图。如图2所示，第一信号发生电路包括相并联的两个信号发生子电路、第一二极管 d4和第一电阻r11。
23.具体地，信号发生子电路连接第一二极管d4的正极，第一二极管d4的负极连接电源正极线路，且第一二极管d4的负极与地之间串联第一电阻r11。
24.其中，信号发生子电路，用于基于mcu发送的至少两个第一电压信号产生电平交替
变化的第一电压变化信号。
25.具体地，信号发生子电路包括第一晶体管、第一场效应管、第二电阻、第三电阻、第四电阻和第五电阻。第一晶体管的基极串联第二电阻后连接mcu 的第一引脚，基极和发射极之间串联第三电阻，且发射极接地，集电极串联第四电阻后与第一场效应管的栅极连接；第一场效应管的源极和栅极之间串联第五电阻，第一场效应管的漏极串联第六电阻后连接第一二极管的正极。
26.可选地，相并联的两个信号发生子电路包括第一信号发生子电路和第二信号发生子电路。
27.第一信号发生子电路包括晶体管q5、场效应管q3、电阻r25、电阻r27、电阻r21和电阻r19。
28.晶体管q5的基极串联电阻r25后连接mcu的第一引脚，基极和发射极之间串联电阻r27，且发射极接地，集电极串联电阻r21后与场效应管q3的栅极连接。场效应管q3的源极和栅极之间串联电阻r19，场效应管q3的漏极串联电阻r16后连接二极管d4的正极。
29.第二信号发生子电路包括晶体管q6、场效应管q4、电阻r26、电阻r28、电阻r22和电阻r20。
30.晶体管q6的基极串联电阻r26后连接mcu的第二引脚，基极和发射极之间串联电阻r28，且发射极接地，集电极串联电阻r22后与场效应管q4的栅极连接。场效应管q4的源极和栅极之间串联电阻r20，场效应管q4的漏极串联电阻r17后连接二极管d4的正极。
31.mcu通过test_ena和test_enb两个第一电压信号交替发出高低变化电平，通过晶体管q5和晶体管q6驱动场效应管q3和场效应管q4交替导通，导通后通过电阻r16、电阻r17和电阻r11分压，在电源正极线路上产生电平交替变化的第一电压变化信号vout。
32.可选地，晶体管q5和晶体管q6可以是npn型三极管，场效应管q3和场效应光q4可以是p沟道增强型绝缘栅场效应管。其中，每个场效应管q3和场效应管q4可以分别并联一个二极管，防止场效应管反向击穿。
33.需要注意的是，信号发生子电路的数量可以是两个，也可以是至少三个，本实用新型对此不作具体限定，只要满足能够产生电平交替变化的第一电压变化信号，均在本实用新型的保护范围内。
34.图3是本实用新型实施例提供的一种第二模数转换电路的电路原理图。如图3所示，第二模数转换电路分别与电源正极线路和mcu电连接，用于将电源正极线路上的第二模拟电压信号转换为第二数字电压信号，将第二数字电压信号输出至mcu，以指示mcu根据第二数字电压信号与电平交替变化的第一电压变化信号，自动识别启动电源与汽车电池之间的连接状态。
35.第二模数转换电路包括电阻r24、电阻r32、电阻r35、电阻r39、电容 c13和稳压二极管d5。电阻r39、稳压二极管d5和电容c13并联，且稳压二极管d5的正极接地，稳压二极管d5的负极与电源正极线路之间串联有电阻 r24和电阻r32，稳压二极管d5的负极与mcu之间串联有电阻r35。
36.电源正极线路上的第二模拟电压信号vout通过电阻r24、电阻r32和电阻r39分压后，产生第二模拟电压信号vout_sen，将第二模拟电压信号 vout_sen输出至mcu。mcu将第二模拟电压信号vout_sen进行模数转换后，产生第二数字电压信号。mcu将该第二数字电压
信号与电平交替变化的第一电压变化信号vout进行对比，自动识别启动电源与汽车电池之间的连接状态。
37.如果mcu检测到的第二数字电压信号小于2v，则立即判定汽车电池短路或汽车电池接反。mcu立即通过驱动电路将继电器断开，实现对汽车电池和本装置进行保护。
38.如果mcu检测到的第二数字电压信号与电平交替变化的第一电压变化信号vout相同，则判定本装置正常，且启动电源与汽车电池之间的连接状态为未连接状态。
39.如果mcu检测到的第二数字电压信号与汽车电池的电压相同，与电平交替变化的第一电压变化信号vout不同，则判定启动电源与汽车电池之间的连接状态为已连接状态，且汽车电池连接正确。mcu通过驱动电路将继电器闭合，本装置进入汽车启动状态。
40.在本实用新型实施例中，mcu通过第一信号发生电路产生微弱的第一电压变化信号，并将第一电压变化信号加载到电源正极线路，第二模数转换电路将电源正极线路上的第二模拟电压信号分压后输出至mcu，mcu通过模数转换将第二模拟电压信号转换成第二数字电压信号，并将该第二数字电压信号与第一电压变化信号进行对比。解决了现有技术中只能人为判断汽车电池是否连接，以及通过人为按键的方式控制继电器通断的问题，实现了自动识别启动电源与汽车电池之间的连接状态、汽车电池是否短路以及汽车电池是否反接的功能，同时，实现了继电器自动通断控制，提高了用户体验，更加智能。
41.汽车电池通讯测试模块与启动电源保护模块电连接，与终端设备通信连接，汽车电池通讯测试模块包括通讯芯片，通讯芯片用于获取终端设备发送的操作指令，响应于操作指令执行检测汽车电池的启动电流、确定汽车电池的健康值、检测汽车充电状态中的至少一种操作，发送操作结果给终端设备。其中，汽车电池的健康值用于表示汽车电池的衰减程度或生命值。
42.汽车电池通讯测试模块还包括第二信号发生电路，第二信号发生电路分别与通讯芯片和电源正极线路电连接，用于基于电源正极线路上的第二电压信号，产生第二电压变化信号并将第二电压变化信号发送至通讯芯片。
43.图4是本实用新型实施例提供的一种第二信号发生电路的电路原理图。如图4所示，第二信号发生电路至少包括第二场效应管q1、第二二极管d1、第一电容c7、第一稳压二极管d2、第七电阻r14、第八电阻r12、第九电阻r16 和第十电阻r15。
44.其中，第二场效应管q1的栅极串联第七电阻r14后连接通讯芯片的第三引脚，漏极串联第八电阻r12后连接第二二极管d1的负极，第二二极管d1 的正极与电源正极线路连接，第二场效应管q1的源极接地。
45.第一电容c7、第十电阻r15和第一稳压二极管d2并联，且第一稳压二极管d2的正极接地，第二二极管d1的负极与第一稳压二极管d2的负极之间串联有第九电阻r16，第一稳压二极管d2的负极连接通讯芯片的第四引脚。
46.通讯芯片通过ctr_test信号控制第二场效应管q1的导通和关闭。通过控制第二场效应管q1的导通或截止，使电源正极线路power+上的电压通过第九电阻r16和第十电阻r15分压后，产生第二电压变化信号get_d2，将第二电压变化信号get_d2发送至通讯芯片。
47.汽车电池通讯测试模块还包括信号采集电路，信号采集电路分别与电源正极线路、电源负极线路和通讯芯片电连接，用于基于电源正极线路和电源负极线路上的第三电压信号，产生第四电压信号，并将第四电压信号发送至通讯芯片。
48.图5是本实用新型实施例提供的一种信号采集电路示意图。如图5所示，信号采集电路包括第二电容c1、第三电容c2、第一放大子电路、第二放大子电路、第一滤波子电路和第二滤波子电路。
49.其中，电源正极线路与第二电容c1串联连接后，与第一放大电路的第一输入端串联连接，电源负极线路与第三电容c2串联连接后，与第一放大电路的第二输入端串联连接，第一放大子电路的第一输出端与第二滤波子电路的输入端串联连接，第二滤波子电路的输出端电连接通讯芯片的第五引脚。
50.第二电容c1与第一滤波子电路的输入端串联连接，第一滤波子电路的输出端与第三电容c2串联连接，第一滤波子电路与第二放大子电路的输入端串联连接，第二放大子电路的输出端与第一放大子电路的第二输出端串联连接。
51.电源正极线路和电源负极线路上产生第三电压信号，第三电压信号经过第二电容c1和第三电容c2耦合，并经过第一放大子电路和第二放大子电路进行信号放大，产生第四电压信号get_d1，将第四电压信号get_d1发送至通讯芯片。
52.第一滤波子电路包括相并联的两个有极性电容c3、c4和两个无极性电容 c278、c277，有极性电容的负极接地。第二滤波子电路包括相并联的三个无极性电容c59、c275和c276，且一端接地。
53.其中，通讯芯片用于基于第二电压变化信号get_d2与第四电压信号 get_d1，确定汽车电池的启动电流，并比较启动电流与汽车电池的额定电流，确定汽车电池的健康值。具体地，通讯芯片接收第二电压变化信号get_d2和第四电压信号get_d1，在通讯芯片内部进行函数运算，确定汽车电池的启动电流。将该汽车电流的启动电流与汽车电池标注的额定电流进行比较，确定汽车电池的健康值。
54.可选地，信号采集电路还包括供电子电路，供电子电路用于对外供电。供电子电路包括两个电阻r449、r450和电容c5。电阻r449、r450和电容c5 的一端均与第二放大子电路的vcc端串联连接，电阻r449的另一端与+5v供电接口电连接，电阻r450的另一端与+3.3v供电接口电连接，电容c5的另一端接地。供电子电路、第一放大子电路和第二放大子电路通过线路vdd与mcu 电连接。
55.信号采集电路还包括第一采集子电路和第二采集子电路。
56.其中，第一采集子电路包括第二稳压二极管d3、第四电容c8、第十一电阻r17和第十二电阻r18。
57.第四电容c8、第十一电阻r17和第二稳压二极管d3并联，且第二稳压二极管d3的正极与电源负极线路电连接，第二稳压二极管d3的负极与电源正极线路之间串联有第十二电阻r18，第二稳压二极管d3的负极连接通讯芯片的第六引脚。
58.第二采集子电路包括第三稳压二极管d4、第五电容c9、第十三电阻r19 和第十四电阻r20。
59.第五电容c9、第十三电阻r19和第三稳压二极管d4并联，且第三稳压二极管d4的正极接地，第三稳压二极管d4的负极与电源正极线路之间串联有第十四电阻r20，第三稳压二极管d4的负极连接通讯芯片的第七引脚。
60.其中，通讯芯片用于比较电源正极线路上的第五电压信号与标准汽车充电压，检测汽车充电状态。具体地，当汽车启动后，汽车电池进入充电模式，此时汽车电池电压为充
电电压，电源正极线路bat+和power+上的充电电压分别通过第一采集子电路中的第十一电阻r17和第十二电阻r18，以及第二采集子电路中的第十三电阻r19和第十四电阻r20进行分压，产生模拟电压信号，该模拟电压信号在通讯芯片内部进行模数转换后，产生第五电压信号，通讯芯片将该第五电压信号与标准的汽车充电电压进行比较，确定汽车充电状态。
61.在本实用新型实施例中，通讯芯片通过信号采集电路检测电源正极线路上的电压信号，通讯芯片经过预设软件算法处理后将测试结果传送给客户端，其中，客户端可以是手机端app，例如，通讯芯片可以通过蓝牙的方式将测试结果传送到app上，便于用户可以在app上看到汽车电池的各种信息。同时，汽车电池通讯测试模块可以实现汽车电池的各种检测功能，例如，检测汽车电池的启动电流、确定汽车电池的健康值检测和/或汽车充电状态等。而且，本实用新型实施例中检测和通讯由同一芯片完成，相比于现有技术中利用mcu实现电池检测，本实用新型实施例提供的汽车电池应急启动检测装置，实现了通讯芯片直接控制，减少了控制层级，架构更加简洁，高效，成本低廉。同时，本实用新型实施例提供的汽车电池应急启动检测装置还可以实现客户端直接控制显示功能，集成了启动电源保护、汽车电池检测和客户端控制等功能。
62.可选地，本装置还可以包括温度检测电路，温度检测电路用于检测启动电源的温度。例如，当启动电源的温度超过第一温度阈值时，mcu可以驱动继电器断开，实现过温保护的目的。此时，屏幕上代表启动电源的温度过高的过温 ot指示灯可以被点亮，可以实现将异常状态告知用户的目的。
63.可选地，电池连接自识别功能识别到汽车电池连接成功后，进入启动模式，启动电源保护模块工作，当启动电源输出端发生短路、反接或温升过高等异常时启动电源保护控制模块动作，停止输出，保护启动电源不被损坏，排除故障或者输出端无异常，则本装置可以正常启动汽车。
64.可选地，汽车电池连接正确后，用户可以通过单击按键的方式切换到汽车电池测试模式。mcu接收汽车电池通讯测试模块发送的开启信号，指示汽车电池通讯测试模块进入汽车电池测试模式。例如，用户可以打开手机端app，并将手机端app与本装置通过蓝牙连接。在连接成功之后，用户可以通过手机端 app界面上的测试按钮分别进入各种测试模式。当本装置的汽车电池通讯测试模块收到手机端app发来的各种测试要求后，通讯芯片控制启动相应的测试电路，对汽车电池进行测试。当测试完成后，本装置通过汽车电池通讯测试模块将测试结果发送给手机端app，并在屏幕上将各种测试结果显示出来。
65.本实用新型实施例通过将单一启动电源保护功能扩展到保护和汽车电池检测等多功能，优化了启动电源保护模块和汽车电池通讯测试模块的架构，汽车电池数据采集和检测由汽车电池通讯测试模块直接完成，提高了检测速度和准确性，减少了控制层级，电路控制层级简单，缩短了程序的运行和反馈时间，异常状态反应迅速，对启动电源的保护更灵敏，简化逻辑关系，使汽车电池应急启动检测装置的稳定性更高，同时，增加了启动电池和汽车电池之间的连接自动识别功能，便于用户使用。
66.值得注意的是，上述汽车电池应急启动检测装置的实施例中，所包括的各个子电路只是按照功能逻辑进行划分的，但并不局限于上述的划分，只要能够实现相应的功能即可；另外，各功能子电路的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本实用新型的保护范围。
67.本发明实施例还提供一种汽车应急启动智能夹，该汽车应急启动智能夹包括如本实用新型实施例提供的汽车电池应急启动检测装置，以及与启动电源和汽车电池电连接的连接装置。该连接装置用于采集和发送信号，并电连接启动电源和汽车电池，例如，可以是夹体。用户可以通过将两对夹体分别夹在启动电源和汽车电池上，实现启动电源、汽车电池应急启动检测装置以及汽车电池之间的连接。
68.注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。