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從美國337汽車應急啟動電源調查看電子電路專利布局策略

汽車應急啟動電源是為汽車愛好者和駕車出行的商務人士開發的多功能移動電源包。它的特色功能是在汽車沒電或其他原因無法啟動時啟動汽車。同時將充氣泵與應急電源、戶外照明等功能結合在壹起,是戶外出行的必備產品之壹。

由於其在歐美等汽車普及率較高的市場前景廣闊,吸引了眾多國內跨界廠商到美國銷售。中國的產品性價比高,美國傳統應急電源巨頭NOCO的市場份額被蠶食。此外,在近年來中美貿易沖突的背景下,NOCO以侵犯知識產權等不正當競爭行為為由,對包括數十家中國廠商在內的公司提起337訴訟。由於涉案企業眾多,從生產端到終端銷售都被列為被告。這個案例在業內可以稱為核彈級別的337調查。

?涉案專利家族母案:US9,007,015?具有安全保護的便攜式車輛電池跨接啟動裝置

?被訴方多為中國廠商,尤其是深圳企業;

70mai有限公司ATD Tools,Inc.Advance Auto Parts,Inc . Anker Innovations Ltd . Anker Technology(UK)Ltd . Anker Technology有限公司反重力電池LLCArteck電子有限公司Aukey Technology有限公司AutoZone,Inc.Autogen Technology有限公司Baccus Global LLCBest Buy有限公司Best Parts,Inc.CarAIDE USAChao Fung貿易有限公司Circus Link,Inc.Clore Automotive,LLCDeltona deltran USA,LLCDongguan Boltpower生態生活有限公司Ltd.Energen,Inc . FlyLink Tech Co有限公司原廠配件公司Gooloo Technologies LLC深圳市Gooloo電子商務有限公司Great Neck Global,Inc .(臺灣)Great Neck Saw Manufacturers,Inc .廣東Boltpower能源有限公司廣東馬賽爾電動車有限公司廣州奧特力電子科技有限公司廣州市唯壹電子有限公司海日神電氣(深圳)有限公司Halo2Cloud,LLCHorizon Tool,Inc .惠州市Grepro電子商務惠州市羅伊普科技有限公司、湖南波特威新能源有限公司綜合供應網絡、LLC佳仕電池工業有限公司、佳仕電池工業有限公司、K-Tool International。越南樂隆有限公司。Medcursor,Inc.MigOwatt Group LLC(俄羅斯代理)。Mizco International,Inc.MonoPrice,Inc . National Automotive Parts Association,LLC (d/b/a NAPA)。美國國家資源公司Nekteck,Inc.Nex Digitronix LLPNice團隊企業有限公司Nice Well企業有限公司Ningbo Zenon電氣有限公司Ningo Geostar電子有限公司O'Reilly Automotive,Inc .巴黎公司活力男孩。PowerMax Battery (U.S.A .),Inc.Prime Global Products,Inc.QVC公司Sam's East,Inc. (d/b/a Sam's Club)Sam's West,Inc. (d/b/a Sam's Club)。舒馬赫電氣公司舒馬赫動力技術有限公司深圳奧捷科技有限公司深圳奔榮科技有限公司深圳卡庫科技有限公司深圳奇克電氣。深圳市鼎江科技有限公司。深圳市給力美科技有限公司深圳市谷林動力科技有限公司深圳市嘉鴻景科技有限公司深圳市齊傑數碼科技有限公司深圳市傑瑞佳科技有限公司深圳市利豐貿易有限公司。深圳市聯發通科技有限公司深圳市聯科電子科技有限公司深圳市聯發科通科技有限公司深圳市慕克科技有限公司深圳市慕克科技有限公司深圳市貿易有限公司深圳市普誠未來科技深圳市申耐電子商務有限公司深圳市Take Tools有限公司深圳市拓普頓科技有限公司深圳市Valuelink電子商務有限公司深圳市威格動力電池有限公司d/b/a Fconergy有限公司深圳市Winplus科技有限公司深圳市鑫澤興電子商務深圳市億科電子有限公司、思泰克儀器有限公司、思威國際發展有限公司。斯馬特產品公司。德克爾精密制造(深圳)有限公司;德克爾有限公司Substanbo創新技術有限公司Sun Tech有限公司Sunluxe Mfg。有限公司(越南)。天眼科技有限公司天眼貿易有限公司沃爾瑪百貨有限公司沃爾瑪有限公司威瑪公司。余姚市科恩新能源有限公司。Zagg公司。浙江慶友電子商務有限公司。

技術背景

首先,背景技術中015專利的IDS(信息公開聲明)充分論述了汽車緊急啟動電源技術的演進路線:

1.2006年4月3日發布的US6,212,054

?本發明公開了壹種防反接電池升壓器,能夠在電池通電前檢測鱷魚夾的極性是否連接正確。該設備使用壹組單向發光二極管,連接到由電路控制的光耦合器。只有當極性連接正確時,控制電路才使電流流過螺線管組件。

如上圖所示,054專利的核心發明在於檢測輸出電流的鱷魚夾極性是否通過光耦隔離正確連接。

2.US6,632,103,2003年10月14日發布

公開了壹種自適應極性轉換電纜,其與兩對夾子連接,其中兩對夾子分別連接到兩個電池,以將電力從壹個電池傳輸到另壹個電池。自適應電纜包括連接到每個夾子的極性檢測單元、設置在兩對夾子之間的開關單元和電流檢測單元。在極性檢測單元感測到連接到每個要放電的夾子端部的電源的極性之後,開關單元在兩個電池之間產生適當的充電回路。

如上圖所示,103專利的核心發明在於由電流檢測單元和兩個極性切換晶體管組成的極性自適應切換電路。

3.US8,493,021於2065年7月23日發布

公開了壹種裝置,該裝置監控待啟動的車輛的電池的電壓和由啟動電池輸送的電流,以確定是否已經建立了正確的連接,並提供故障監控。只有檢測到正確的極性,系統才能運行。監控電壓以確定開路狀態、導電夾斷開、分流支路故障和電感故障。監測通過分流支路的電流,判斷是否存在電池爆炸的危險,是否存在電流過大導致的過熱現象。該系統包括內部電池,以向待啟動的車輛電池提供電力。車輛啟動後,該裝置將自動斷開車輛電池的電源。

如上圖所示,021專利的核心發明在於通過系統主控芯片實時監控啟動電源狀態。

4.1993年2月23日發布的US5,189,359

公開了壹種啟動電路,其具有用於產生參考電壓的兩個橋式整流器、用於基於四個端子中的每壹個的電壓比較來確定要連接的端子連接到參考電壓的四輸入解碼器、以及用於根據解碼器的確定來實現正確連接的壹對繼電器。除非每個電池只有壹個端子的電壓高於參考電壓,表示“正”端子,而壹個電池的電壓低於參考電壓,表示“負”端子,否則不會建立連接。可以連接兩個高壓端子,也可以連接兩個低壓端子。壹旦相應的繼電器裝置閉合,電流就會流動。中繼設備優選地是MOSFET和壹系列光電二極管陣列。當解碼器輸出使LED發光時,光電二極管陣列將產生MOSFET柵極關斷電位。

如上圖所示,359專利的核心發明在於通過比較啟動電路兩端連接的電池的電壓,形成二進制值,然後經過壹個四位解碼器對,來控制啟動電路。

5.US5,795,182於2008年8月1998日發布

公開了壹組獨立於電池極性的電池跳線,用於將第壹電池跳線到第二電池。該設備包括相對極性檢測器,用於檢測兩個電池是以交叉結構還是以平行結構排列。三相高電流容量縱橫開關樞軸開關響應相對極性檢測器,以自動將兩個電池的正極端子和兩個電池的負極端子連接在壹起,而不管檢測到的配置是交叉還是平行。壹個欠電流檢測器和壹個延遲電路,用於在將設備從電池之壹斷開後將設備返回到就緒狀態和未連接狀態。縱橫樞轉開關包括兩對觸點和繞兩個獨立點樞轉的樞轉臂,以確保兩對觸點之間的完全電接觸。本發明還可以用於制造電池充電器,該電池充電器可以連接到電池,而不管電池的極性如何。

如上圖所示,182專利的核心發明是通過控制三相電磁閥的角度變換,實現電池跳線極性的自動切換。

6.6,262,492美元於2006年7月6日至7日發行

公開了壹種汽車電池跳線電路,用於將有效電源準確地耦合到故障或未充電的電池,其包括通過兩個電流導體對連接到電源和電池的繼電器開關電路。第壹和第二電壓極性識別電路通過相應的電壓導體對分別連接到電源和電池,以識別電源和電池的極性。邏輯識別電路根據電源和電池的極性產生控制信號,由來自邏輯識別電路的控制信號控制的驅動電路驅動繼電器開關電路,使得電源的兩極精確地耦合到電池的兩極。

?如上圖所示,492專利的核心發明是通過設置與非門,形成邏輯識別電路驅動繼電器,自動耦合電池極性,從而達到防止反接的效果。

7.1997年6月3日發布的US5,635,817

公開了壹種車輛電池充電裝置,其包括控制箱,控制箱的電纜包括限流裝置,以防止預定的最大充電電流超過大約40至60安培。控制箱包括極性檢測裝置,以驗證兩個電池的端子連接的極性是否正確,如果極性不正確,則斷開兩個電池的電連接。

如上圖所示,817專利的核心發明在於通過電磁閥的開關達到防止反接的效果。

8.US8,199,024於2065年6月2日發布

公開了壹種低壓連接系統中的安全電路,其保持兩個低壓系統斷開,直到確定它們可以安全連接。當安全電路確定不存在不安全狀況並且兩個低壓系統可以安全連接時,安全電路可以通過“軟啟動”功能連接兩個系統,該功能通過“軟啟動”在兩個系統之間提供連接。減少或防止壹個或多個低壓系統上感應電壓尖峰的時間段。當壹個完全放電的蓄電池安裝在壹個低壓系統中時,將使用壹種方法來檢測低壓系統之間連接的正確極性。通過傳遞壹個或多個測試電流並確定是否觀察到相應的電壓上升來確定放電電池的極性。

如上圖所示,024專利的核心發明是通過主控芯片設置電路安全策略,達到防反接和過壓保護的效果。

9.US5,793,185發布於2008年8月

下圖公開了壹種手持式啟動電源,帶有控制部件和電路,以防止過度充電和電池極性的錯誤連接。

015專利從上述IDS現有技術文件中提取了以下技術缺陷:復雜性(過高的復雜性)、成本或潛在的故障(高成本和誤操作的風險)。

接下來,015專利明確提出了解決上述問題的技術貢獻:

?“利用這些特定的輸入,單片機的微控制器軟件?1?可以確定何時開啟智能開關FET是安全的?15,從而將鋰電池組連接到升壓裝置的跨接端子。因此,如果汽車電池?72?要麽根本不接升壓設備,要麽接反極性,MCU?1?能保持智能開關FET?15?防止鋰電池組打火/短路。

?(使用這些特定輸入,MCU 1的微控制器軟件可以確定何時打開智能開關FET 15是安全的,從而將鋰電池組連接到升壓設備的跳線端子。因此,如果汽車電池72根本沒有連接到升壓設備,或者極性相反,MCU 1可以保持智能開關FET 15導通,從而防止鋰電池短路。)

從以上對技術效果的描述可以看出,015專利除了IDS中公開的防反接、過壓保護等策略外,實質上還提供了壹種冗余的安全檢測方案來防止啟動電源內部的電池短路,看似通過電路硬件實現,但實際上軟件控制邏輯形成了本發明獨特的概念和技術貢獻。

為了實現上述技術目標,我們將對015專利權利要求中的技術方案進行分析:

索賠1(翻譯):

?壹種用於啟動車輛發動機的裝置,包括內部電源;

?具有正輸出和負輸出的輸出端口;

連接到正極和負極輸出電路的車輛電池隔離傳感器,用於檢測連接在正極和負極輸出之間的車輛電池的存在;

反極性傳感器,連接到正輸出電路和負輸出電路,並被配置為檢測連接在正輸出端和負輸出端之間的車輛電池的極性,並提供指示車輛電池的正端子和負端子是否正確連接的輸出信號;

連接在內部電源和輸出端口之間的電源開關;和

?微控制器,被配置為接收來自車輛隔離傳感器和反極性傳感器的輸入信號,並且響應於來自傳感器的指示車輛電池存在於輸出端口處並且車輛電池的正極和負極端子與正極和負極輸出的正確極性連接的信號,向電源開關提供輸出信號, 使得電源開關被接通以將內部電源連接到輸出端口,並且當來自傳感器的信號指示在輸出端口沒有車輛電池或者車輛電池的正極和負極端子與正極和負極輸出的極性不正確地連接時,電源開關不被接通。

電路模塊圖:

?隔離傳感器,反轉傳感器詳細電路圖的極性和不同狀態下的高低電平:

通過對權利要求的邏輯和電路模塊的分析,我們可以得出以下結論:

獨立電源需求本質上是對主控芯片控制策略的文字描述,同時我們也可以分析出主控芯片控制邏輯的真值表:

隔離=0,防反射=1,主控芯片= 1;

隔離=1,防反射=1,主芯片= 0;

隔離=1,防反=0,主芯片= 0;

隔離=0,防反射=0,主控芯片=0。

由此可見,015專利真正的核心發明是主控芯片在執行啟動功能之前,先進行安全策略檢測(防止內部電源短路的冗余安全策略)以確保安全。這種模塊化的電路設計方案很好地解決了上述技術問題中提到的現有技術“復雜度高、容易誤操作”的技術缺陷。

015專利除了隔離傳感器和防反射電路,還將電源開關電路的細節放入專利中,起到了很好的解釋和支持模塊化專有權的作用:

由此可以看出,015專利的獨家技術方案所產生的技術效果對背景技術中的技術問題有著非常好的解決效果,相應的手段和目的的邏輯閉環對專利的成功起到了決定性的作用。

綜上所述,我們可以看出,在撰寫電子電路專利的版式時,需要註意以下幾點:

1.首先,妳需要有很深的電子電路技術背景;

2.其次,需要通過對背景技術的深入調研和分析,準確提取出需要解決的技術問題;

3.權利要求中描述的技術方案應當能夠解決背景技術中提出的技術問題,即技術背景-技術問題-技術方案-技術效果形成壹個邏輯閉環;

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