本实用新型涉及一种充电宝，特别涉及一种用于对汽车电瓶的使用状态进行监控及修复的智能装置。
背景技术：
当汽车电瓶没电了，过去常见的做法就是到修理店充电几个小时，后来又出现了汽车应急启动电源已经有两三年的历史了，该类应急启动电源是由安装在一个壳体中几个普通的锂电池串联而成，使用时，直接用两个线夹子，以应急启动电源的正负极分别夹接在汽车电瓶的正负极上的方式对该电瓶充电。
使用上述应急启动电源存在以下不足：
1)在将应急启动电源与汽车电瓶连接时，易造成部分人员受到伤害
很多开车的人只会开车，并不知道汽车电瓶在哪里，更不知道电瓶正负极，尤其是女士，如果正负极接错了，后果非常严重，轻则电瓶彻底损坏、起火，重则电池爆炸，造成人员伤亡。
2)操作麻烦
在将应急启动电源与汽车电瓶连接时，先打开汽车前盖，使用工具将电瓶正负极上的螺母旋松后，再将应急启动电源上的夹子套接在对应的电极上旋紧后才可，所以，当找不到工具时，徒手是无法进行上述连接作业的，对于只会开车不善维修的绝大部分驾驶人员来讲是一件很烦恼的事。
3)在有些特殊情况或恶劣环境下，当电瓶没电时，使用上述应急启动电源十分不方便，如在寒冷的冬天和伸手不见五指的野外下车操作均十分不便，如在高架桥、铁索桥、高速公路或野生动物园等禁止下车的区域就无法进行操作。
4)在将应急启动电源与汽车电瓶进行连接操作时，耗时较长，从打开车前盖、连接到结束收线，最快也需耗时十分钟以上。
5)当应急启动电源中的锂电池电量较低时，还需将其取出拿到别处去充电，很繁琐。
技术实现要素：
本实用新型要解决的技术问题是提供一种使用方便、可在备用电池与汽车电瓶之间正反向快速充电的汽车电瓶智能监控与修复装置。
为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：
本实用新型的汽车电瓶智能监控与修复装置，包括安装在汽车机体上的机壳，其特征在于：在所述机壳内设有主控微处理器、电压监控电路、充电管理电路、DC-DC转换电路、备用电池和开关电路，其中，电压监控电路可实时对汽车电瓶的电压和备用电池的电压进行监测并在该汽车电瓶的电压或备用电池的电压处于不足时提示补充电能信息和欠压时发出报警信息；在汽车电瓶的电压低于点火电压时，主控微处理器指令备用电池通过开关电路、DC-DC转换电路给该电瓶充电，或者在备用电池的电压低于设定下限值时，主控微处理器指令汽车电瓶通过开关电路、DC-DC转换电路给该备用电池充电；充电管理电路对汽车电瓶和备用电池的电池性能参数进行检测并通过脉宽调制芯片、DC-DC转换电路控制备用电池与汽车电瓶之间的正向或反向充电的进程。
所述电压监控电路通过ADC功能分别检测备用电池和汽车电瓶的电压，其由电阻R4、电阻R5、电阻R6和电阻R7组成，其中，
电阻R4和电阻R5的共接端接于主控微处理器的“2脚”，电阻R4的另一端接于备用电池的正极，电阻R5的另一端接地端；
电阻R6和电阻R7的共接端接于主控微处理器的“3脚”，电阻R6的另一端接于汽车电瓶的正极，电阻R7的另一端接地端。
所述开关电路为交替通断的主开关通道和辅开关通道，其中，
主开关通道由PMOS管Q3、NMOS管Q5、NMOS管Q7、电阻R12、电阻R18和电阻R20组成，PMOS管Q3的源极接备用电池正极，其栅极接NMOS管Q5的漏极，其漏极接充电管理电路；NMOS管Q5的源极接地端，其栅极一路通过电阻R18接主控微处理器的“13脚”，另一路通过电阻R20接地端；电阻R12跨接于PMOS管Q3的栅极与源极之间；NMOS管Q7的源极通过DC-DC转换电路中的电感L1接充电管理电路，其栅极接于所述脉宽调制芯片的“第19脚”，其漏极接于汽车电瓶的正极；
辅开关通道由PMOS管Q1、PMOS管Q2、NMOS管Q4、电阻R1、电阻R2和电阻R3组成，PMOS管Q1的源极接备用电池正极，其栅极接NMOS管Q4的漏极，其漏极接PMOS管Q2的漏极；PMOS管Q2栅极接NMOS管Q4的漏极，其源极接于汽车电瓶的正极，电阻R1跨接在PMOS管Q2的栅极与漏极之间；NMOS管Q4源极接地端，其栅极通过电阻R2接于主控微处理器的“14脚”，电阻R3跨接在NMOS管Q4的栅极与源极之间；
当所述电压监控电路检测到汽车电瓶电压≧12.5V和备用电池≦10V时，主控微处理器指令汽车电瓶通过所述主开关通道和辅开关通道交替为备用电池充电；当所述电压监控电路检测到汽车电瓶电压≦12.0V时，主控微处理器指令备用电池通过所述主开关通道和DC-DC转换电路为汽车电瓶充电。
所述充电管理电路包括比较放大器Q6、电阻R11、电阻R13、电阻R16、电阻R17、其中，
比较放大器Q6的信号放大输出端接于主控微处理器的“20脚”，其输入差分信号A极通过电阻R17接于所述脉宽调制芯片“4脚”；比较放大器Q6的输入差分信号K极一路通过电阻R16接于该脉宽调制芯片“3脚”，另一路通过电感L1接于所述NMOS管Q7的源极；
电阻R11和电阻R13并接于比较放大器Q6的“pin2脚”和“pin3脚”之间；
所述电池性能参数为涉及所述汽车电瓶和备用电池的动态与静态的电压曲线、电流曲线、冲放电容量和充电曲线。
在机壳上还设有一个以快速插拔方式连接在汽车点烟器上的插接件，该插接件接通汽车电瓶的正极与所述的电压监控电路、充电管理电路、DC-DC转换电路和开关电路的电连接。
所述机壳嵌置在由汽车整机设计确定的汽车仪表盘区域或者汽车前盖仓内，其中，汽车电瓶和备用电池的所述电池性能参数通过设置在车室内的LED显示装置显示。
在所述智能控制电路中还设有过热过流过压保护电路。
所述DC-DC转换电路由所述的脉宽调制芯片、电感L1、所述的NMOS管Q7和NMOS管Q8组成，其中，
脉宽调制芯片的“19脚”接于NMOS管Q7的栅极，NMOS管Q7的源极一路与NMOS管Q8的漏极相接，另一路与电感L1的相连，NMOS管Q7的漏极接于汽车电瓶的正极；
NMOS管Q8的栅极接于脉宽调制芯片的“16脚”，NMOS管Q8的源极接于地端。
所述主控微处理器的型号为STM8S003F3P6；所述脉宽调制芯片的型号为TPS43060。
本实用新型的装置结构简单、整个装置精致小巧，可以插接于设置在汽车仪表盘上的点烟器上使用，非常方便。
附图说明
图1为本实用新型的装置中的电路框图。
图2为本实用新型的装置中的控制电路原理图。
附图标记如下：
主控微处理器U1、脉宽调制芯片U3、备用电池BT1。
具体实施方式
本实用新型的汽车电瓶智能监控与修复装置适用于所有采用电瓶启动发动机的汽车中，尤其是在汽车电瓶电压不足时，自动启动该装置中的备用电池对该汽车电瓶充电，或者在汽车电瓶电池性能下降时，自动检测并将检测结果通过LED显示预警装置提示用户更换或检修该汽车电瓶。反过来，当备用电池的电压不足或电池性能下降时，本实用新型装置也能自动启动汽车电瓶为备用电池充电或发出预警信息。
如图1、2所示，所述的智能控制电路包括主控微处理器、电压监控电路、充电管理电路、DC-DC转换电路、备用电池和开关电路。
一、电压监控电路
可实时对汽车电瓶的电压和备用电池的电压进行监测并在该汽车电瓶的电压或备用电池的电压处于不足时提示补充电能信息和欠压时发出报警信息。
所述电压监控电路通过ADC功能(即将连续变量的模拟信号转换为离散数字信号)分别检测备用电池和汽车电瓶的电压，其由电阻R4、电阻R5、电阻R6和电阻R7组成，其中，
在汽车电瓶的电压低于点火电压时，主控微处理器指令备用电池通过开关电路、DC-DC转换电路给该电瓶充电，或者在备用电池的电压低于设定下限值时，主控微处理器指令汽车电瓶通过开关电路、DC-DC转换电路给该备用电池充电。
所述主控微处理器U1采用型号为STM8S003F3P6的处理器。
二、开关电路
所述主开关通道由PMOS管Q3、NMOS管Q5、NMOS管Q7、电阻R12、电阻R18和电阻R20组成，PMOS管Q3的源极接备用电池正极，其栅极接NMOS管Q5的漏极，其漏极接充电管理电路(注：PMOS是指P型MOS管，NMOS是指N型MOS管，下同)；NMOS管Q5的源极接地端，其栅极一路通过电阻R18接主控微处理器的“13脚”，另一路通过电阻R20接地端；电阻R12跨接于PMOS管Q3的栅极与源极之间；NMOS管Q7的源极通过DC-DC转换电路中的电感L1接充电管理电路，其栅极接于脉宽调制芯片的“第19脚”，其漏极接于汽车电瓶的正极。
主开关通道的工作过程：
由主控微处理器U1的“13脚”通过NMOS管Q5和PMOS管Q3的通断来控制脉宽调制芯片U3的工作运行。脉宽调制芯片U3的“16脚”输出PWM信号，进入升压模式(由于备用电池的容量远小于汽车电瓶的容量，因此，在正向充电时，需要升压模式对汽车电瓶充电)，对汽车电瓶充电。脉宽调制芯片U3的“19脚”输出PWM信号，进入降压模式(由于备用电池的容量远小于汽车电瓶的容量，因此，在反向充电时，需要降压模式对备用电池充电)，对备用电池进行充电，脉宽调制芯片U3的“3脚”和“4脚”检测流经电阻R11和电阻R13的电流，即充电电流，实现恒流充电模式。
所述辅开关通道由PMOS管Q1、PMOS管Q2、NMOS管Q4、电阻R1、电阻R2和电阻R3组成，PMOS管Q1的源极接备用电池正极，其栅极接NMOS管Q4的漏极，其漏极接PMOS管Q2的漏极；PMOS管Q2栅极接NMOS管Q4的漏极，其源极接于汽车电瓶的正极，电阻R1跨接在PMOS管Q2的栅极与漏极之间；NMOS管Q4源极接地端，其栅极通过电阻R2接于主控微处理器的“14脚”，电阻R3跨接在NMOS管Q4的栅极与源极之间。
辅开关通道的工作过程：
由主控微处理器U1的“14脚”输出PWM信号，控制PMOS管Q1、PMOS管Q2、NMOS管Q4的通断，从而实现辅开关通道的充电功能。
本实用新型优选，当所述电压监控电路检测到汽车电瓶电压≧12.5V和备用电池≦10V时，主控微处理器指令汽车电瓶通过所述主开关通道和辅开关通道交替为备用电池充电；当所述电压监控电路检测到汽车电瓶电压≦12.0V时，主控微处理器指令备用电池通过所述主开关通道和DC-DC转换电路为汽车电瓶充电。
三、充电管理电路
对汽车电瓶和备用电池的电池性能参数进行检测并通过脉宽调制芯片、DC-DC转换电路控制备用电池与汽车电瓶之间的正向或反向充电的进程。
比较放大器Q6的信号放大输出端接于主控微处理器的“20脚”，其输入差分信号A极(即“pin2脚”)通过电阻R17接于脉宽调制芯片“4脚”；比较放大器Q6的输入差分信号K极(即“pin3脚”)一路通过电阻R16接于脉宽调制芯片“3脚”，另一路通过电感L1接于所述NMOS管Q7的源极；
电阻R11和电阻R13并接于比较放大器Q6的“pin2脚”和“pin3脚”之间。
在充电过程中，比较放大器Q6通过检测流经电阻R11和电阻R13的电流方向和大小，即检测所述输入差分信号A极和输入差分信号K极的电位情况，经比较放大后传输给主控微处理器U1，再经主控微处理器U1进行数据累加转换计算电量，结合电压监控电路采集的备用电池和汽车电瓶电压信息，判断汽车电瓶和备用电池的电池性能，根据以上检测数据，主控微处理器U1可调节汽车电瓶与备用电池相互间充电平衡模式，达到智能检测和修复的功能。
四、DC-DC转换电路
其由脉宽调制芯片U3、电感L1、NMOS管Q7和NMOS管Q8组成，脉宽调制芯片的型号优选TPS43060的芯片。
脉宽调制芯片的“19脚”接于NMOS管Q7的栅极，NMOS管Q7的源极一路与NMOS管Q8的漏极相接，另一路与电感L1的相连，NMOS管Q7的漏极接于汽车电瓶的正极；NMOS管Q8的栅极接于脉宽调制芯片的“16脚”，NMOS管Q8的源极接于地端。
其由脉宽调制芯片通过“16脚”、“19脚”输出PWM信号，控制NMOS管Q7和NMOS管Q8的通断，在电感L1不断的储能或放能，由此，实现升压模式充电或降压模式充电。
五、过热过流过压保护电路
在智能控制电路中还设有过热过流过压保护电路。
通过主控微处理器U1内部的NTC传感器检测本实用新型装置的温度，以此实现过热保护。
充电时，通过比较放大器Q6将检测到的流经电阻R11和电阻R13的电流传送到主控微处理器U1，经与设定值比较，确定是否过流，以此实现过流保护。
充电时，主控微处理器U1实时通过电压监控电路检测备用电池或汽车电瓶的电压，经与设定值比较，确定是否过压，以此实现过压保护。
六、进一步改进
在机壳上设置一个插接件，该插接件以快速插拔方式连接在汽车仪表盘上的点烟器上。由于点烟器的一端连接在汽车电瓶上，因此，该插接件相当一个串接在汽车电瓶上的开关，其可接通汽车电瓶的正极与所述智能控制电路中的所述的电压监控电路、充电管理电路、DC-DC转换电路和开关电路的电连接。
七、LED显示预警装置
该预警装置的显示部分包括发光二极管D1-D4，三色发光二极管(红绿蓝三色灯，以下简称三色灯)D5-D7。
各发光二极管显示说明：
1)当三色灯显示绿色时，表示汽车电瓶电压可以满足正常使用，但不是绝对的满电压，如果绿色灯和蓝色灯均亮，表示汽车电瓶满电压。蓝灯亮表示电压在12.5V以上，低于12.5V蓝灯会灭掉。
2)当三色灯显示黄色时，表示汽车电瓶电压低于12V，提示应该给汽车电瓶充电。
3)当三色灯显示红色时，表示汽车电瓶电压严重不足。
4)在机壳上设有USB接口，当使用USB接口为其它电子器件(如手机、笔记本等)充电时，所述的发光二极管D4、D3、D2、D1亮灯，分别代表电量充至100％、75％、50％、25％时的状态。
本实用新型采用PWM调制DC-DC同步整流技术(也称变频技术)输出恒定的电压和可变电流，完全模拟汽车发动机给汽车电瓶充电的环境。充电最大输出功率可以达到200W，也就是说可以为30-100AH的汽车电瓶使用。
其采用完全智能化设计，没有一个按键，自动判断、分析、修复。
本设备输出16V/8-12A/200W的直流电压，通过连接器直接连接到汽车点烟器插座，所述智能监控电路输出直流电压为16V，输出直流电流为8-12A。
本实用新型的装置操作简单，只需要在驾驶室坐着，不需要出车门，就可以完成启动汽车。将其插到点烟器上即可。不会出现操作错误导致的严重后果。
操作简单，任何人一学就会。把装置插到汽车点烟器，设备自动工作。
任何环境下都可以方便使用，哪怕是你在寒冷的北方-30℃，工作稳定可靠。
LED工作状态显示，可非常直观地知道当前汽车电瓶有多少电量，工作指示一目了然。
如果是汽车电瓶真的坏了，装置会提示电瓶是真的坏了，车主应该考虑更换电瓶了。这避免了维修店坑爹的事件发生。