从汽车应急启动电源美国337调查案看电子电路专利的布局策略

~ 汽车应急启动电源是为驾车出行的爱车人士和商务人士所开发出来的一款多功能便携式移动电源。它的特色功能是用于汽车亏电或者其他原因无法启动汽车的时候能启动汽车。同时将充气泵与应急电源、户外照明等功能结合起来，是户外出行必备的产品之一。

        由于在欧美等汽车普及率比较高的市场具有非常广阔的前景，吸引了众多国内跨境厂商在美国销售，中国的产品质性价比高物美价廉导致美国本土传统应急电源巨头NOCO公司的市场份额被蚕食，加上近年来中国两国贸易冲突的大背景下，NOCO公司于2021年1月份以侵犯知识产权等不正当竞争行为为理由，针对包括数十家中国厂商在内的公司提起337贸易调查（案件号：337-TA-3526 ）。由于涉案公司众多，从生产端到终端销售均被列为被告，该案堪称行业核弹级别的337调查 。

          涉案专利家族母案：US9,007,015  Portable vehicle battery jump start apparatus with safety protection

      被起诉方绝大部分都是中国厂商特别是深圳的企业：

70mai Co., Ltd.ATD Tools, Inc.Advance Auto Parts, Inc.Anker Innovations Ltd.Anker Technology (UK) Ltd.Anker Technology Co., Ltd.Antigravity Batteries LLCArteck Electronic Co., Ltd.Aukey Technology Co., Ltd.AutoZone, Inc.Autogen Technology Co., Ltd.Baccus Global LLCBest Buy Co., Inc.Best Parts, Inc.CarAIDE USAChao Fung Trading Co. Ltd.Circus Link, Inc.Clore Automotive, LLCDeltona U.S.A.Deltran USA, LLCDongguan Boltpower Co.Ltd.Dongguan Hangchebao Energy Technology Co., Ltd.Dongguan Zhongkang Technology Electronics Co,. Ltd.Ecoliving Pty. Ltd.Energen, Inc.FlyLink Tech Co., Ltd.Genuine Parts CompanyGooloo Technologies LLC Shenzhen Gooloo E-Commerce Co., Ltd.Great Neck Global, Inc. (Taiwan)Great Neck Saw Manufacturers, Inc.Guangdong Boltpower Energy Co., Ltd.Guangdong Marshell Electric Vehicle Co., Ltd.Guangzhou Autolion Electronic Technology Co., Ltd.Guangzhou Unique Electronics Co., Ltd.Hairishen Electric (Shenzhen) Co., Ltd.Halo2Cloud, LLCHorizon Tool, Inc.Huizhou Grepro E-Commerce.Huizhou Roypow Technology Co., Ltd.Hunan Boltpower New Energy Co., Ltd.Integrated Supply Network, LLCJust Quality Battery Industrial Co., Ltd.Just Quality Battery Industries Co.K-Tool International.Le Long Vietnam Co., Ltd.Lowe’s Companies, Inc.Matco Tools Corporation.Medcursor, Inc.MigOwatt Group LLC (Russia Agent).Mizco International, Inc.MonoPrice, Inc.National Automotive Parts Association, LLC (d/b/a NAPA).National Resources USA, Inc.Nekteck, Inc.Nex Digitronix LLPNice Team Enterprise LimitedNice Well Enterprise LimitedNingbo Zenon Electrical Co., Ltd.Ningo Geostar Electronics Co., Ltd.O’Reilly Automotive, Inc.Paris Corporation.Pep Boys.PowerMax Battery (U.S.A.), Inc.Prime Global Products, Inc.QVC, Inc.Sam’s East, Inc. (d/b/a Sam’s Club)Sam’s West, Inc. (d/b/a Sam’s Club).Schumacher Electric Corp.Schumacher Power Technology Ltd.Shenzhen Aojie Technology Co., Ltd.Shenzhen BenRong Technology Co., Ltd.Shenzhen Carku Technology Co., Ltd.Shenzhen Chic Electrics., Ltd.Shenzhen Dingjiang Technology Co., Ltd. LLLC.Shenzhen Geilimei Technology Co., Ltd.Shenzhen Gulin Power Technology Co.Shenzhen Jiahongjing Technology Co., Ltd.Shenzhen Jieqi Digital Technology Co., Ltd.Shenzhen Jieruijia Technology Co. Ltd.Shenzhen Li Feng Maoyiyouxiangongsi.Shenzhen Lianfatong Technology.Co., Ltd.Shenzhen Lianke Electron Technology Co., Ltd.Shenzhen Mediatek Tong Technology Co., Ltd.Shenzhen Moock Technology Co., Ltd.Shenzhen Muke Technology Co., Ltd.Shenzhen Pengfenghe Trading Co., Ltd.Shenzhen PuChengWeiLai TechnologyShenzhen Shi Shenai Dianzishangwu Youxian Gongsi.Shenzhen Take Tools Co., Ltd.Shenzhen Topdon Technology Co., Ltd.Shenzhen Valuelink E-Commerce Co., Ltd.Shenzhen Vigor Power Battery Co., Ltd. d/b/a Fconergy Co. Ltd.Shenzhen Winplus Technology Co., Ltd.Shenzhen Xinzexing E-Commerce.Shenzhen Yike Electronics Co., Ltd.Sictec Instruments Co., Ltd.Smart Well International Development Limited.Smartech Products, Inc.Stanley Black & Decker Precision Manufacturing (Shenzhen) Co., Ltd.Stanley Black & Decker, INC.Substanbo Innovations Technology, Ltd.Sun Tech Ltd.Sunluxe Mfg. Co., Ltd. (Vietnam).ThiEYE Technologies Co., Ltd.Tii Trading Inc.Wal-Mart Stores, Inc.Walmart Inc.Wilmar Corporation.Winplus North America, Inc.Yuyao Keen New Power Co., Ltd. LLC.Zagg Co. Rrd Gst.Zhejiang Quingyou Electronic Commerce Co., Ltd.

背景技术

       首先015专利在背景技术中的IDS（信息披露声明）充分的讨论了汽车应急启动电源技术演进路线：

       1.US6,212,054 issued Apr. 3, 2001

      公开了防反接的电池升压器，可以在电池供电之前检测鳄鱼夹极性是否正确连接。该设备使用连接到由控制电路光耦合器的一组单向led。只有当极性连接正确时，控制电路才使得电流流过螺线管组件。

        如上图所示，054专利的核心发明点在于通过光耦隔离检测输出电流的鳄鱼夹的极性是否连接正确。

2.US6,632,103 issued Oct. 14, 2003

       公开了一种自适应极性切换电缆，所述自适应电缆与两对夹子连接，其中所述两对夹子分别连接到两个电池以将电力从一个电池传输到另一个电池。自适应电缆包括连接到每个夹子的极性检测单元，设置在两对夹子之间的开关单元和电流检测单元。在由极性检测单元感测到每个待放电夹子端所连接电源的极性之后，切换单元在两个电池之间生成适当的充电回路。

       如上图所示，103专利的核心发明点在于通过电流检测单元和两个极性切换三极管共同构成的极性自适应切换电路。

3.US8,493,021 issued Jul. 23, 2013

       公开了一种装置，该装置监视要被启动的车辆的电池的电压以及由启动电池输送的电流以确定是否已经建立了正确的连接并提供故障监视。只有检测到正确的极性，系统才能运行。监视电压以确定开路状态，导电夹断开，分流支路故障和电感故障情况。监控通过分流支路的电流，以确定是否存在电池爆炸的危险，以及是否存在电流过大而导致过热的情况。该系统包括内部电池，以向要启动的车辆电池提供电力。车辆启动后，该装置会自动从车辆电池上断开电源。

       如上图所示，021专利的核心发明点在于通过系统主控芯片实现对于启动电源状态的实时监控。

4.US5,189,359 issued Feb. 23, 1993

       公开了一种启动电路，该电路具有两个用于产生参考电压的桥式整流器，一个四输入解码器，用于基于四个端子上每个端子的电压比较确定要连接的端子端子连接到参考电压，以及一对继电器，用于根据解码器的确定来实现正确的连接。除非每个电池只有一个端子的电压比参考电压高，表示“正”端子，并且一个电池的电压比参考电压低，表示“负”端子，否则不会建立连接。可以连接两个高压端子，而可以连接两个低压端子。 一旦适当的继电器设备闭合，电流就会流过。 中继设备最好是MOSFET和一系列光电二极管阵列，当解码器输出使LED发光时，光电二极管阵列会产生MOSFET栅极关闭电位。

       如上图所示，359专利的核心发明点在于通过比较启动电路两端连接电池电压高低形成二进制数值后经过四位解码器对实现对于启动电路的控制。

5.US5,795,182 issued Aug. 18, 1998

       公开了一组与电池极性无关的电池跳线，用于将第一电池跳到第二电池。该设备包括用于检测两个电池是交叉配置还是平行配置的相对极性检测器。三相高电流容量纵横开关枢轴开关响应于相对极性检测器，以自动将两个电池的正极端子和两个电池的负极端子连接在一起，而不管检测到的配置是交叉的还是平行的。欠电流检测器和延迟电路，用于在将设备与电池之一断开连接后使设备返回到就绪状态和未连接状态。横杆枢轴开关包括两对触点，以及一个绕两个独立点枢转的枢转臂，以确保两对触点之间完全电接触。本发明还可以用于制造可以连接到电池而不考虑电池极性的电池充电器。

       如上图所示，182专利的核心发明点在于通过控制三相电磁阀的角度变换来实现电池跳线的极性自动切换。

6.US6,262,492 issued Jul. 17, 2001

       公开了一种用于将有效电源准确地耦合到发生故障或未充电的电池的汽车电池跨接电路，该电路包括通过两个电流导体对连接到电源和电池的继电器开关电路。第一和第二电压极性识别电路通过各自的电压导体对分别连接到电源和电池，以识别电源和电池的极性。逻辑识别电路产生一个取决于电源和电池极性的控制信号，并且由来自逻辑识别电路的控制信号控制的驱动电路驱动继电器开关电路，从而使电源的两极成为准确地耦合到电池的两极。

      如上图所示，492专利的核心发明点在于通过设置与非门形成逻辑识别电路驱动继电器来自动耦合电池极性，实现防反接的效果。

7.US5,635,817 issued Jun. 3, 1997

       公开了一种车辆电池充电装置，其包括控制壳体，该控制壳体的电缆包括限流装置，以防止超过约40至60安培的预定最大充电电流。控制壳体包括极性检测装置，以验证两个电池的端子的连接的正确极性，并在极性不正确的情况下将两个电池电气断开。

       如上图所示，817专利的核心发明点在于通过电磁阀的开关实现防反接的效果。

8.US8,199,024 issued Jun. 12, 2012

       公开了一种低压连接系统中的安全电路，该电路使两个低压系统保持断开状态，直到确定可以安全连接为止。当安全电路确定不存在不安全状况并且可以安全地连接两个低压系统时，安全电路可以通过“软启动”方式来连接两个系统，该“软启动”功能通过一个“软启动”在两个系统之间提供连接。减少或防止一个或多个低压系统上的感应电压尖峰的时间段。 当其中一个低压系统中装有完全放电的电池时，将使用一种方法来检测低压系统之间连接的正确极性。 通过使一个或多个测试电流通过并确定是否观察到相应的电压升高来确定放电电池的极性。

如上图所示，024专利的核心发明点在于通过主控芯片设置电路安全策略来实现防止反接和过压保护的效果。

9.US5,793,185 issued Aug. 11, 1998

如下图公开了一种手持式启动电源，其具有控制部件和电路以防止过度充电和与电池极性的连接错误。

015专利针对上述IDS现有技术文献提炼出了如下技术缺陷： complexity（复杂度过高） ,  cost or potential for malfunction（成本过高而且存在误操作风险） 。

接下来，015专利中明确的提出为了解决上述问题所作出的技术贡献：

      “Using these specific inputs, the microcontroller software of MCU 1 can determine when it is safe to turn on the smart switch FET 15, thereby connecting the lithium battery pack to the jumper terminals of the booster device. Consequently, if the car battery 72 either is not connected to the booster device at all or is connected with reverse polarity, the MCU 1 can keep the smart switch FET 15 from being turned on, thus prevent sparking/short circuiting of the lithium battery pack.”

     （使用这些特定的输入，MCU 1的微控制器软件可以确定何时可以安全地打开智能开关FET 15，从而将锂电池组连接到升压设备的跨接端子。因此，如果汽车电池72根本没有连接到升压装置，或者极性相反，MCU 1可以使智能开关FET 15保持导通状态，从而防止锂电池的短路。）

        从上面的技术效果描述我们可以看出，015专利实质上是除了IDS中公开的防反接以及过压保护等策略外提供了一种防止启动电源内部电池短路的冗余的安全检测方案，看似通过电路硬件实现，实则软件控制逻辑形成本发明的独特构思和技术贡献。

       为了实现上述技术目的，我们接下来分析015专利中权利要求对于技术方案的表述：

        权利要求1（译文）：

         用于启动车辆发动机的设备，包括： 内部电源；

         具有正极和负极输出的输出端口；

与所述正极和负极输出电路相连的车辆电池 隔离传感器 ，用于检测连接在所述正极和负极输出之间的车辆电池的存在；

反向极性传感器 ，与所述正极和负极输出电路相连接，被配置为检测连接在所述正极和负极输出之间的车辆电池的极性，并提供指示所述车辆电池的正极和负极端子是否正确连接的输出信号所述输出端口的所述正极和负极输出；

连接在所述内部电源和所述输出端口之间的 电源开关 ；和

  微控制器 ，其配置为从所述车辆隔离传感器和所述反极性传感器接收输入信号，并向所述电源开关提供输出信号， 响应于 来自所述传感器的指示在所述输出端口处存在车辆电池的信号 以及 所述车辆电池的正极和负极端子与所述正极和负极输出的正确极性连接，使得所述 电源开关导通 以使所述内部电源连接至所述输出端口， 并且 当 来自所述传感器的信号指示在所述输出端口处没有车辆电池， 或者 所述车辆电池的正极和负极端子与所述正极和负极输出的极性连接不正确时 不 导通所述电源开关 。

        电路模块图：

              隔离传感器以反向极性传感器细部电路图以及在不同状态下的的高低电平：

       通过权利要求的逻辑以及对电路模块的分析，我们可以推导得出如下的结论：

       独立权力要求实质上是对主控芯片控制策略的文字化描述，同时我们还能够分析得出主控芯片控制逻辑的真值表：

       隔离=0，防反=1，主控芯片=1；

       隔离=1，防反=1，主控芯片=0；

       隔离=1，防反=0，主控芯片=0；

       隔离=0，防反=0，主控芯片=0。

因此，可以看出来015专利真正的核心发明点为： 主控芯片先进行安全策略检测（防内部电源短路的冗余安全策略），确保安全后再执行启动功能。这一模块化的电路设计方案很好的解决了上面技术问题所提出的现有技术“复杂度高，容易误操作”等技术缺陷。

       除了隔离传感器和防反电路外，015专利还把电源开关电路的细节放到了专利中，对模块化的独权起到了很好解释说明和支撑的作用：

由此，可以看出015专利的独权 技术方案产生的技术效果 与 背景技术中的技术问题 产生了非常好的解决效果， 手段和目的的对应的逻辑闭环 对于该专利的成功起到了决定性的作用。

综上分析，我们可以看出我们在进行电子电路类专利撰写布局时，我们需要注意以下几点：

1.首先，需要具备深厚的电子电路技术背景；

2.其次，要通过对背景技术的深入调研分析准确提炼出所需要解决的技术问题；

3.通过权利要求所描述的技术方案要能够解决背景技术中所提出来的技术问题，即技术背景-技术问题-技术方案-技术效果形成逻辑闭环；

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