技术领域 本发明涉及汽车附助装置，具体地说是指一种可帮助汽车启动的充电装置。 背景技术 汽车中的电池是汽车启动及行驶过程中必不可少的动力装置之一，传统的汽车电池的 充电装置一般为铅酸电池充电装置，其电路结构比较复杂。并且现有技术中的汽车电池充 电装置大多采用叠片变压器，即EI变压器，不但其体积和重量较大、不便携带，且功率 小、震动噪声大、成本也较高。 汽车启动时需要较大的电流，尤其是在寒冷的环境下，需要电池有较高的能量才能启 动。因此，当电池的电量不足，无法提供启动所需的大电流时，汽车则难以或无法启动， 而现有的充电装置无法直接在汽车启动时给电池补充电量，这样，在电池电量不足时，电 池就无法帮助汽车发动机正常启动。因此，当电量不足时，就必须先对电池进行充电，其 缺点有两方面：一方面是充电所需时间较长，使用者需要等待较长的时间；另一方面是充 电前电池虽然电量不足，但是仍有部分电量，在此种情况下进行高频率的充电，会影响电 池的使用寿命。 另外，一般大功率充电装置只对输入单元，即电池，进行保护，而没有对输出单元， 即充电装置进行保护，这也会影响到充电装置的寿命。 发明内容 本发明的主要目的在于克服现有汽车电池充电装置的上述缺点，提供一种体积小、重 量轻、噪声小、使用安全、并可在汽车电池电量不足的情况下帮助汽车启动的汽车充电装 置。 本发明采用如下技术方案： 汽车充电装置，包括：变压转换单元，将外接的交流电压转换为不同的交流电压输出， 包括环形变压器及与该环形变压器的初级线圈连接、用于进行不同输出交流电电压选择的 转换拔动开关；整流单元，其输入端与变压转换单元的输出端连接，将变压转换单元输出 的交流电转换为直流电，从其输出端输出，为汽车电池充电，整流单元的输出端即该汽车 充电装置的输出端；功率转换输出单元，连接于整流单元的输出端，对整流单元的输出起 开关作用；启动控制单元，与功率转换输出单元连接，在汽车启动时控制功率转换输出单 元接通，使整流单元能向汽车电池输出直流电进行充电；充电控制单元，与功率转换输出 单元连接，在汽车电池充电完成时控制功率转换输出单元断开，停止充电。 前述汽车充电装置，其功率转换输出单元进一步包括一继电器，其触点连接于所述整 流单元的输出端，所述的启动控制单元包括一三极管及一负载电阻，该负载电阻的两端分 别与前述继电器的输出支路及三极管的基极连接，该三极管的集电极与所述继电器输入端 连接，发射极连接一单刀双掷的控制开关的动触点，该控制开关的静触点为一空置端及一 接地端。 该启动控制单元的三极管和功率转换输出单元的继电器形成汽车启动状态下的短路 和反接保护电路。 前述汽车充电装置，其充电控制单元进一步包括：检测电路，与该充电装置的输出端 连接，用于检测汽车电池的电压；滞回比较电路，与前述检测电路连接，根据检测电路提 供的电压产生一控制信号；驱动电路，与前述滞回比较电路的输出端连接，受滞回比较电 路提供的控制信号控制而接通或断开，进而控制所述功率换输出单元的通断；稳压电路， 与滞回比较电路输入端和整流单元的输出端连接，为充电控制单元提供控制电源和基准电 源。 所述的检测电路包括串联于该充电装置输出端之间的一个可调电阻和两个固定电阻， 两个固定电阻之间形成该检测电路的输出端；所述稳压电路包括一个三端稳压器、两个滤 波电容C1、C3及三个电阻R1、R2、R3，该三端稳压器的阳极接地，滤波电容C1与电阻 R1串联后与滤波电容C3所在支路并联形成的支路一端接地，另一端与所述三端稳压器的 阴极连接，电阻R2两端分别与三端稳压器的参考端及阴极连接，电阻R3一端接地，另一 端与三端稳压器的参考端连接，在该三端稳压器的阴极端和参考端得到两组稳压电源，为 滞回比较电路提供基准电源和控制电源；所述滞回比较电路包括LM358集成电路芯片、负 载电阻R4、R5及连接于该LM358集成电路芯片引脚2和引脚3之间的电容C2，且该LM358 集成电路芯片的引脚1、引脚6短接后与所述电阻R4一端串接，该电阻R4另一端与所述 LM358集成电路芯片的引脚3连接后与电阻R5串联并与前述稳压电路的参考端连接，获 取基准电压，电源引脚8与前述稳压电路的阴极端连接获取控制电源，输入引脚2与检测 电路的输出端连接，获取检测电压，输出引脚7与驱动电路连接，输出控制信号，引脚4 接地；所述驱动电路包括一电压跟随器和一驱动三极管，该电压跟随器的输入端与前述 LM358集成电路芯片的输出引脚7连接，所述驱动三极管的基极同时连接到两电阻R9、R10 组成的分压电路及电压跟随器的输出端，发射极接地，集电极与功率转换单元的继电器连 接，所述电阻R9、R10串联组成的分压电路接于该充电装置的输出端之间。 前述述驱动电路的驱动三极管和功率转换输出单元的继电器形成汽车充电状态下的 短路和反接保护电路。 该汽车充电装置进一步包括一无源启动单元，该无源启动单元包括：内置蓄电池单元， 连接到汽车电池，在汽车电池电量不足且无市电为汽车充电时帮助汽车启动；无源启动驱 动单元，连接于内置蓄电池单元和汽车电池之间，用于在采用市电为汽车电池充电时，同 时为内置蓄电池单元进行充电；电压识别单元，与前述内置蓄电池单元连接，用于判断该 内置蓄电池单元的存电量。 所述的无源启动驱动单元包括一继电器K2、两个三极管Q4、Q5及三个偏置电阻R14、 R15、R16，继电器K2的触点接于内置蓄电池单元和汽车电池的正极之间，该继电器K2 的一端接于内置蓄电池单元的正极，另一端接于三极管Q4的集电极，电阻R14的一端接 于汽车电池的正极，另一端与电阻R15、R16的一端连接，电阻R15、R16的另一端分别接 三极管Q4的基极和汽车电池的负极，三极管Q4的基极接三极管Q5的集电极，三极管Q4 的发射极接三极管Q5的发射极，三极管Q5的基极与所述LM358集成电路芯片的输出引脚 7连接。 所述的电压识别单元包括LM324N电压识别芯片、发光二极管D1、D2、D3、D4和电阻 R29、R30、R25、R26，LM324N电压识别芯片的引脚1、引脚7、引脚8、引脚14控制发光 二极管D1、D2、D3、D4关闭，电阻R29、R30、R25、R26组成的分压电路所分出的电压控 制LM324N电压识别芯片的引脚引脚3、引脚5、引脚10、引脚12。 前述汽车充电装置，其功率转换输出单元的输出端串接有一线路断路器。 综上所述，本发明具有如下优点：一，设有启动控制单元，可在启动时控制该充电装 置对汽车电池进行充电，使汽车电池有足够的能量提供启动时所需的电流，从而可帮助汽 车启动；二，无源启动单元可在汽车电池电量不足且没有市电的情况下帮助汽车启动；三， 充电控制单元在充电装置为汽车电池充电时，充电后可使充电装置自动停止工作；四，选 用环形变压器使整个充电装置体积小、重量轻、噪声小、成本较低；五，具有专门针对充 电装置设计的保护装置，使该充电装置不会因短路、反接等原因而被烧毁，延长其使用寿 命。 附图说明 图1为本发明的电路原理框图； 图2为本发明的总体电路图； 图3为本发明无源启动单元的电路图； 图4为本发明电压识别单元的电路图。 具体实施例 下面参照图1至图4详细说明本发明的具体实施例。 参照图1，该充电装置用于对汽车电池80充电及帮助汽车启动，其主要结构包括转 换变压单元20、整流单元30、功率转换输出单元40、启动控制单元50、充电控制单元 60、保护单元70、电压识别单元100及无源启动单元90。其中，无源启动单元90进一步 包括内置蓄电池单元91和无源启动驱动单元92，保护单元进一步包括保护电路72和电 流跳跳闸部件71。 再参照图2，变压转换单元20用于将外接交流电压转换为不同的低压交流电输出， 主要是包括环形变压器T1及与环形变压器T1的初级线圈连接的转换拨动开关S1。该环 形变压器T1的次级线圈一端接地，另一端与整流单元30连接。该转换拨动开关S1为多 路开关，通过其各开关支路分别控制与环形变压器T1初级线圈不同位置的抽头连接，先 择接入电路的环形变压器T1初级线圈的线圈匝数，从而可输出不同的低压交流电。根据 线圈接入电路的匝数设定开关S1-4为市电关闭档、S1-5为12V/2A档、S1-6为12V/15A 档、S1-7为启动档。而且，由于采用了环形变压器进行电压变换，相对于传统汽车电池 的充电装置采用的叠片变压器来说，本充电装置具有负载能力大，隔离系数高，噪声系数 小等优点。该环形变压器T1进一步设有温度跳闸部件RT1，当环形变压器T1的温度达到 一定值时，在本实施例中设定为90摄氏度，该温度跳闸部件RT1就会自动断开，切断交 流电源，使充电装置停止工作，从而保护环形变压器T1避免因长时间重负荷而烧毁。 整流单元30与变压转换单元20的输出端连接，用于将变压转换单元20输出的交流 电转换为脉动直流电输出。该整流单元30采用全波整流电路以适应输出大电流的需要， 选用4个25A的二极管D1、D2、D2、D3、D4作为整流子与所述环形变压器T1的次级线圈 连接，确保瞬间大电流时有足够的能力进行整流，同时，也减少了各整流子对发热能量的 承受量。 功率转换输出单元40与整流单元30的输出端连接，用于控制该充电装置输出端的输 出。该功率转换输出单元40包括机械转换的继电器K1，整流单元30的输出端连接至该 继电器K1的主从触点，当继电器K1的触点闭合，充电装置输出端有输出，当继电器K1 的触点断开，充电装置输出端没有输出。继电器K1采用30A/277VAC、20A/30VDC、COIL： 12VDC的大功率继电器。这种类型的继电器可瞬间连续通过100A的电流20秒。 启动控制单元50与功率转换输出单元40连接，用于在汽车启动时控制功率转换输出 单元40接通，对汽车电池80补充电量，使汽车电池80有足够的电量提供汽车启动所需 的大电流。该启动控制单元50包括一三极管Q1及一负载电阻R8，该负载电阻R8的两端 分别与前述继电器K1的输出支路及三极管Q1的基极连接，该三极管Q1的集电极与所述 继电器K1输入端连接，发射极连接一单刀双掷的控制开关S2的动触点，该控制开关S2 的静触点为一空置端及一接地端，在起动状态时，控制开关S2接通接地端。汽车电池80 的电压使三极管Q1导通，从而使继电器K1触点闭合，电路接通，即可对汽车电池80进 行充电，产生大电流，帮助汽车启动。 充电控制单元60也与功率转换输出单元40连接，用于控制在汽车电池80充电过程 中功率转换输出单元40的动作，使该充电装置在汽车电池80充电完成后自动关闭。该充 电装置接入交流电源后，通过环形变压器T1输出低压交流电，再经过整流后输出直流电， 由于整流后没有经过滤波，其输出的直流电的脉动直流电。当充电装置接入汽车电池80 后，由于受汽车电池80两极间电压的影响，输出的电源的波形变得较为平滑，而当断开 与汽车电池80的连接后，输出波形回复为肪动直流，接入汽车电池80后输出电源波形的 峰值比未接入汽车电池80时输出电源波形的峰值低，因此，可通过检测输出的最高峰值 将其转换成控制信号来控制继电器K1停止工作，达到自动停止充电的目的。 该充电控制单元60包括与功率转换输出单元40的输出端连接的检测电路61、与检 测电路61连接的滞回比较电路62、与该滞回比较电路62输出端连接驱动电路63及与该 滞回比较电路62和整流单元30输出端连接的稳压电路64。 稳压电路64包括TL431三端稳压器U2、滤波电容C1、C2及电阻R1、R2、R3，该三 端稳压器U2的阳极接地，滤波电容C1与电阻R1串联后与滤波电容C3所在支路并联形成 的支路一端接地，另一端与三端稳压器U2阴极连接，电阻R2两端分别与三端稳压器U2 的参考端及阴极连接，电阻R3一端接地，另一端与三端稳压器U2的参考端连接。在三端 稳压器U2的阴极端和参考端可同时得到两组不同的稳压电源，可用于向充电控制单元60 提供控制电源及向滞回比较电路62提供基准电源。 检测电路61用于检测汽车电池80的电压，该检测电路61包括串联在该充电装置输 出端之间的可调电阻VR1和固定电阻R11、R12，固定电阻R11、R12之间形成该检测电路 61的输出端。 滞回比较电路62用于根据检测电路61提供的电压向驱动电路63提供控制信号，控 制驱动电路63接通或断开。该滞回比较电路62包括LM358集成电路芯片U1、负载电阻 R4、R5及连接于该LM358集成电路芯片引脚2和引脚3之间的电容C2，且该LM358集成 电路芯片U1的引脚1、引脚6短接后与所述电阻R4一端串接，该电阻R4另一端与所述 LM358集成电路芯片U1的引脚3连接后与电阻R5串联并与前述稳压电路64的参考端连 接，获取基准电压，电源引脚8与前述稳压电路64的阴极端连接获取控制电源，输入引 脚2与检测电路61的输出端连接，获取检测电压，输出引脚7与驱动电路63连接，输出 控制信号，引脚4接地。 驱动电路63用于根据滞回比较电路62输出的控制信号控制功率转换输出单元40的 输出，包括与LM358集成电路芯片U1输出引脚7连接的电压跟随器631及驱动三极管Q2， 该驱动三极管Q2基极同时连接到由电阻R9、R10组成的分压电路及电压跟随器631的输 出端，且其发射极接地，集电极与继电器K1连接。前述电阻R9、R10组成的分压电路串 联在该充电装置的输出端之间。滞回比较电路62引脚7输出的高电平或低电平的控制信 号经过电压跟随器631控制驱动三极管Q2导通或断开，从而控制继电器K1接通或断开， 使该充电装置断开与汽车电池80的连接后无电压输出，充电完成后自动停止工作。 保护单元70用于工作过程中对充电装置进行保护。主要包括用于重负载保护的电流 跳闸部件71用于输出短路和反接保护的保护电路72。该电流跳闸部件71采用250VAC/20A 12VDC/24VDC的线路断路器F1，该线路断路器71串联在继电器K1输出的主支路上，该线 路断路器F1在通过100A电流时，在5-20秒之间即可断开，从而实现重负载时对充电装 置的保护。而保护电路72则隐含于启动控制电路50和充电控制电路60的驱动电路63 中，三极管Q所在电路作为启动状态的短路和反接保护电路，三极管Q2所在电路作为充 电状态时的短路和反接保护电路，该短路和反接保护电路通过控制继电器K1断开，达到 使充电装置在短路和反接情况下无法工作的目的。 控制开关S2可实现启动功能与充电功能的切换，该控制开关S2为单刀双掷开关，其 动触点与启动控制单元50的三极管Q1的发射极连接，其静触点分别为空置和接地状态， 当该控制开关S2置于S2-1的空置位置时，进入充电功能选项，当其置于S2-2的接地位 置时，启动控制单元发挥作用，进入启动功能选项。 该充电装置的输出端的负极串联有一直流电流表120，以显示整个充电装置在充电过 程中的电流情况。 该充电装置工作时，接入220V的交流电源，闭合开关S1-7，即选择启动档，交流电 从N端流经环形变压器T1的初级线圈，经过温度跳闸RT1到达L端，形成闭合回路，同 时，在环形变压器T1的次级线圈输出相应的低压交流电。次级线圈输出的交流电经由D1、 D2、D3、D4四个整流二极管所组成的全波整流电路整流后，成为脉动直流电，由于此时 继电器K1触点没有闭合，所以该充电装置的输出端没有输出电压。再把控制开关S2拨到 S2-2的位置，即启动控制单元发挥作用，将充电装置输出端的正极和负极分别接入汽车 电池80的正极和负极。由于汽车电池80两间存在一定的电压，因此，此时汽车电池80 向断电器K1和三极管Q1供电，使三极管Q1处于导通状态，从而使继电器K1的触点闭合， 该充电装置开始对汽车电池80进行充电，使其产生足够大的电流，以使汽车启动。起动 后，将充电装置与汽车电池80断开即可，由于继电器K1主输出支路上串接有电流跳闸 F1，因此，即使启动时间过长，也可自动跳闸，切断输出，因而不会烧损充电装置。 将开关S1拨到S1-6档，即12V/12A充电档，开关S2拨到S2-1，即充电功能位置， 接入220V交流电，由于继电器K1还没有开始工作，所以充电装置的输出端没有输出，即 使输出端短路或反接，也不会使电路接通。当充电装置与汽车电池80连接时，电阻R9、 R10组成的分压电路为三极管Q2提供导通所需的电压，使继电器K1的触点闭合，充电装 置开始对汽车电池80进行充电。 并且，检测电路61反馈电压信号到LM358集成电路芯片U1的引脚2，由于刚进入充 电状态时的汽车电池80电压比较低，所以LM358集成电路芯片U1的引脚2的电压比引脚 3的基准电压低，从引脚7输出低电平，三极管Q2仍处于导通状态，充电装置持续工作。 当汽车电池80电压上升到一定值，本实施例为14.69VDC时，LM358集成电路芯片U1的 引脚2电压高于引脚3的电压，其引脚7输出高电平，使三极管Q3导通，从而使三极管 Q2的基极为低电平，三极管Q2不再导通，继电器K1的触点断开，充电装置停止充电。 但是，由于快速充电后汽车电池80的化学效应，电池80并未达到饱和状态，其电压会缓 慢下降，当下降到一定值，本实施例为13VDC时，LM358集成电路芯片U1的引脚2的电 压低于引脚3的电压，引脚7输出低电平，三极管Q3不导通，三极管Q2导通，继电器 K1的触点闭合，充电装置再工作。如此循环，直到电池80充电饱和为止。 另外，当开关S1选择不同值的充电档，开关S2拨到S2-2档时，接入电池80后，还 可对电池80进行手动充电。电池80提供的电压使三极管Q1导通，继电器K1的触点闭合， 开始进行充电，充电完成后，将充电装置和电池断开即可。 无源启动单元90可在无市电的情况下帮助无法启动或难以启动的汽车启动。参照图 3，无源启动单元90包括内置蓄电池单元91和无源启动驱动单元92。无源启动驱动单元 92包括一继电器K2、两个三极管Q4、Q5及三个偏置电阻R14、R15、R16，继电器K2的 触点接于内置蓄电池单元91和汽车电池80的正极之间，该继电器K2的一端接于内置蓄 电池单元91的正极，另一端接于三极管Q4的集电极，电阻R14的一端接于汽车电池80 的正极，另一端与电阻R15、R16的一端连接，电阻R15、R16的另一端分别接三极管Q4 的基极和汽车电池80的负极，三极管Q4的基极接三极管Q5的集电极，三极管Q4的发射 极接三极管Q5的发射极，三极管Q5的基极与所述LM358集成电路芯片U1的输出引脚7 连接。无源启动驱动单元92可控制内置蓄电池单元91对汽车电池80进行充电，并在充 电完成时停止工作。 参照图4，电压识别单元100包括LM324N电压识别芯片U3、发光二极管D1、D2、D3、 D4和电阻R29、R30、R25、R26，LM324N电压识别芯片U3的引脚1、引脚7、引脚8、引 脚14控制发光二极管D1、D2、D3、D4关闭，电阻R29、R30、R25、R26组成的分压电路 所分出的电压控制LM324N电压识别芯片的引脚引脚3、引脚5、引脚10、引脚12。电压 识别单元100主要是用于识别判断该内置蓄电池单元91或汽车电池80的存电量。 上述仅为本发明的一个具体实施例，但本发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构 思对本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明保护范围的行为。