CN109891704B - 用于搭电启动车辆的设备 - Google Patents

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Abstract

公开了一种用于搭电启动具有电池和交流发电机的车辆的设备。该设备包括可再充电电源、隔离器、电池电压测定和平衡电路以及控制器，隔离器电连接至所述可再充电电源且配置为在闭合位置和开路位置之间切换，闭合位置为在可再充电电源与交流发电机之间通过车辆电池简历低阻抗电通路，开路位置为断开可再充电电源与交流发电机之间的电连接，电池电压测定和平衡电路电连接至所述可再充电电源，控制器通过电池电压测定和平衡电路电连接至所述可再充电电源并电连接至所述隔离器，其中控制器包括用于处理数据的处理器和耦合至处理器的内存，且内存配置为存储包括计算机程序代码在内的数据，其中计算机程序代码控制处理器来：(i)通过电池电压测定和平衡电路监测所述可再充电电源中的电池电压，如果电池电压小于第一预定阈值电压，使隔离器切换至闭合位置以从交流发电机对所述可再充电电源充电，如果电池电压大于第一预定阈值电压，使离器切换至开路位置以结束所述可再充电电源与交流发电机之间的电连接，以及(ii)当所述可再充电电源具有充足的电量时，使隔离器切换至闭合位置以允许电流从所述可再充电电源流向车辆电池以通过所述低阻抗电通路搭电启动车辆。

Description

用于搭电启动车辆的设备
技术领域
本发明涉及一种用于搭电启动车辆的设备，具体涉及一种包括可再充电电源的设备，该可再充电电源可以通过车辆的交流发电机充电。
本发明主要被开发用于搭电启动车辆，且下文将参照此申请描述本发明。然而，应当理解的是，本发明不限于此特定应用领域。
以下对本发明的背景技术的论述意在方便理解本发明。然而，应当理解的是，此论述并非承认或认可所提到的任何材料在本发明的任一项权利要求的优先权日期之前已经在澳大利亚或其他任何国家公开、已知或是公知常识的一部分。
背景技术
汽车行业充满了用于在车辆电池电量不足以完成启动车辆这一任务时，搭电启动车辆的设备。实际上，用来搭电启动电池没电的车辆最简单的方法是：在另一辆车充满电的电池与电池没电的车辆的发动机电路之间连接一对搭电启动电缆或搭电电线。然而，该解决方案只有在附近有其它车辆的情况下是可行的。
为了解决这个问题，设计了包括内部电池的便携式升压设备。这些便携式升压设备可以通过一对搭电电线连接到车辆的发动机启动器来搭电启动车辆。
然而，当使用升压设备来搭电启动车辆时，驾驶员常常会忘记给升压设备的内部电源充电，这样当再次需要辅助设备来搭电启动同一车辆或同路用户的车辆时，内部电池电量不足以完成任务。这样，在不能使用充电设施的情况下，依然意味着驾驶员必须依靠紧急呼叫服务来搭电启动车辆。
本发明力求提供一种用于搭电启动具有电池和交流发电机的车辆的设备，其将克服或大幅改善现有技术的至少一部分缺陷，或至少提供可选方案。
发明内容
根据本发明的第一个方面，提供一种用于搭电启动具有电池和交流发电机的车辆的设备，包括：
可再充电电源；
隔离器，隔离器电连接至所述可再充电电源，并且隔离器配置用于在闭合位置与开路位置之间切换，闭合位置用来在可再充电电源与车辆的交流发电机之间经过车辆电池建立低阻抗电通路，开路位置用来结束可再充电电源与交流发电机之间的电连接；
电池电压测定和平衡电路，该电路电连接至所述可再充电电源；以及
控制器，该控制器通过所述电池电压测定和平衡电路电连接至可再充电电源，且电连接至所述隔离器，其中该控制器包括处理数据的处理器和耦合至该处理器并且配置用于存储包括计算机程序代码在内的数据的内存器，
其中由计算机程序代码控制该处理器来：
(i)通过电池电压测定和平衡电路监测所述可再充电电源中的电池电压，且
(a)如果电池电压小于第一预定阈值电压，使隔离器切换至闭合位置，以从交流发电机对所述可再充电电源充电，
(b)如果电池电压大于第一预定阈值电压，使隔离器切换至开路位置，以结束所述可再充电电源与交流发电机之间的电连接；以及
(ii)当所述可再充电电源具有足够的电量时，使隔离器切换至闭合位置，以允许电流从所述可再充电电源流向车辆电池，从而经过所述低阻抗电通路搭电启动车辆。
优选地，该可再充电电源包括两个或多个串联连接的锂基可再充电电池，其中还由计算机程序代码控制处理器来：
(i)确定，通过电池电压测定和平衡电路确定该两个或更多个锂基可再充电电池中的每一个的电池电压，以识别具有最小电池电压(Vmin)的锂基可再充电电池和具有最大电池电压(Vmax)的锂基可再充电电池，其中如果：
(a)最小电池电压(Vmin)小于第二预定阈值电压，或者
(b)最大电池电压(Vmax)小于第三预定阈值电压，或者
(c)最大电池电压(Vmax)和最小电池电压(Vmin)之间的差小于第四预定阈值电压，则
(A)传输信号至电池电压测定和平衡电路中的电阻器，以结束电阻器与具有最大电池电压(Vmax)的锂基可再充电电池之间的连接，从而平衡两个或多个锂基可再充电电池之间的电池电压；
或者其中如果：
(a)最小电池电压(Vmin)大于第二预定阈值电压，且
(b)最大电池电压(Vmax)大于第三预定阈值电压，且
(c)最大电池电压(Vmax)和最小电池电压(Vmin)之间的差大于第四预定阈值电压，则
(A)传输信号至电池电压测定和平衡电路中的电阻器，以将所述电阻器与具有最大电池电压(Vmax)的锂基可再充电电池并联，来对所述锂基可充再电电池进行放电，从而平衡两个或多个锂基可再充电电池之间的电池电压；
优选地，可再充电电源包括至少一个锂基可再充电电池。
适当地，该至少一个锂基可再充电电池为从包括LiFePO4、LiFeMgPO4和LiFeYPO4的组合中挑选的磷酸锂离子电池。
在一个实施例中，该可再充电电源包括一到四个串联连接的锂基可再充电电池。
适当地，第一预定阈值电压为14.6V。
适当地，第二预定阈值电压为2.5V。
适当地，第三预定阈值电压为3.4V。
适当地，第四预定阈值电压为0.2V。
在一个实施例中，隔离器包括螺线管。
优选地，该设备还包括电连接至电池电压测定和平衡电路的可视指示器，且可视指示器配置用于显示所述可再充电电源的充电状态。
优选地，该设备还包括电连接至控制器的手动检测开关，且手动检测开关配置用于在所述手动检测开关开启时检测所述可再充电电源的充电状态。
优选地，该设备还包括电连接至电池电压测定和平衡电路的可视指示器，且可视指示器配置用于显示设备的电源开启状态。
优选地，该设备还包括电连接至控制器的手动超控开关，且手动超控开关配置用于开启手动超控模式，以使用户能够在所述手动超控开关开启时，无视预定电压阈值设定以保护车辆电池。
优选地，该设备还包括电连接至各个控制器和可再充电电源的开关电路，且开关电路配置为使得能够通过交流电源对可再充电电源充电。
根据本发明的第二个方面，提供了一种用于搭电启动具有电池和交流发电机的车辆的系统，包括：
根据第一个方面的设备；以及
一对搭电启动电缆，每条电缆在各自的末端配置为将设备的一对端子中相应的一个连接至车辆电池的一对端子中相应的一个，因此当隔离器处于闭合位置时，允许电流从所述可再充电电源流向车辆电池，以通过所述低阻抗电通路搭电启动车辆。
优选地，该系统还包括交流充电单元，其配置为通过交流电源对可再充电电源充电。
还公开了本发明的其他方面。
附图说明
尽管任何其它形式可以落入本发明范围内，现在将参考附图仅通过示例的方式描述本发明的优选实施例，其中：
图1示出了根据本发明的优选实施例的用于搭电启动车辆的设备的一组内部组件的示意图；
图2示出了本文描述的多个实施例可以采用的通用控制器；
图3示出了概括用于在充电过程期间，确定图1的设备的可再充电电源的全部串联连接的四个可再充电电池(BAT1、BAT2、BAT3、BAT4)的电池两极电压的方法步骤的流程表。
图4示出了概括用于测定和平衡图1的设备的可再充电电源中的串联连接的四个可再充电电池(BAT1、BAT2、BAT3、BAT4)的电池两极电压的方法步骤的流程表。
图5示出了用于测定和平衡图1的设备的可再充电电源中的串联连接的四个可再充电电池(BAT1、BAT2、BAT3、BAT4)的电池两极电压的电池电压测定和平衡电路的概要布局；
图6示出了用于将图1的设备电连接至扩展坞(未示出)，以用于从交流电源对设备的可再充电电源充电的开关电路的概要布局；
图7示出了用于将图6的开关电路连接至扩展坞的电源输入的连接头的示意图。
图8示出了以下示意图：(i)配置为用于将图5的电池电压测定和平衡电路中的多个控制和检测点的每一个电连接至图1的设备的处理器的连接头，以及(ii)配置用于将四个可再充电电池(BAT1、BAT2、BAT3、BAT4)电连接至图5中的电池电压测定和平衡电路的连接头。
图9示出了从车辆的交流发电机对图1的设备的可再充电电源中串联连接的多个可再充电电池充电的充电电流(A)对恢复时间(s)的曲线图；以及
图10示出了根据本发明的优选实施例的包括用于搭电启动车辆的设备的系统的立体图。
具体实施方式
应当注意的是，在下文的描述中，在不同实施例中相同或相似的附图标记表示相同或相似的特征。
本发明基于用于搭电启动车辆的设备的发现，其中该设备包括由多个可再充电锂基电池组成的可再充电电源。每个电池能够接受高充电电流，这意味着该可再充电电源可以在仅仅几分钟内通过车辆的交流发电机再次充满电。
系统
图10示出了根据本发明的优选实施例的用于搭电启动车辆(未示出)的系统1000的立体图。
系统1000包括设备10，设备10配置为与车辆的交流发电机500并联连接，以建立低阻抗电通路用于对设备10的可再充电电源20再次充电。
特别地，设备10包括外壳15，外壳15具有位于外壳15上部16的手柄25和一对从外壳15的正面部17向外延伸的搭电启动电线或电缆60、65。
每条搭电启动电缆60、65在其终端包括夹钳62、67用于将搭电启动电缆60、65连接至所使用车辆的启动器电池510的相应的正极或负极端子(未示出)。应当理解的是，搭电启动电缆60、65将足以承受与交流发电机的电连接相关联的大电流。
设备10的外壳15还包括位于外壳15的相对侧面部(其中只有侧面部18可见)的两个支架63、66。支架63、66适于在此容纳和固定两个夹钳62、67中相应的一个，以在夹钳62、67不连接至启动器电池510的端子时储存夹钳62、66。
在另一端，搭电启动电缆60、65电连接至设备10的外壳15内相应的正极或负极端子，下文将参照图1更详细地描述。
图1示出了包含在设备10(由虚线表示)的外壳15内的一组组件的示意图。
设备10的主要组件包括具有正极和负极端子的可再充电电源20、电连接至所述可再充电电源20的正极端子的隔离器40、电池电压测定和平衡电路30以及电连接至隔离器40且通过电池电压测定和平衡电路30电连接至可再充电电源20的控制器100。
可再充电电源
设备10的可再充电电源20包括一个或多个串联连接的锂基可再充电电池。电池的数量主要由要达到搭电启动车辆所需的高要求的电池容量来确定。
在优选的形式中，可再充电电源20包括四(4)个串联连接的磷酸铁锂电池。
相比更常见的LiCoO2电池，磷酸铁锂电池具有更高的电流或峰值功率额定值和更低的能量密度。磷酸铁锂电池还提供了更长的使用寿命，并在放电期间具有接近电池标称输出电压(3.2V)的恒定放电电压，直到电池被耗尽。这使得磷酸铁锂电池能够几乎输送全功率，直到它们耗尽电。
市售的各种磷酸铁锂电池包括但不限于基于LiFePO4、LiFeMgPO4和LiFeYPO4的电池。发明人使用LiFePO4型磷酸铁锂电池取得了良好的结果。
隔离器
设备10的隔离器40设置为机电螺线管的形式，其配置用于在闭合位置和开路位置之间切换，闭合位置为在可再充电电源20和车辆的交流发电机500之间(通过启动器电池510)建立低阻抗电通路，开路位置为断开电连接。螺线管40在开路和闭合位置之间的切换是对接收电流做响应而触发的，流至螺线管40的电流由控制器100控制。
通用控制器
图2示出了本文描述的多个实施例可以采用的通用控制器100。
控制器100包括用于存储包括计算机程序代码在内的数据的内存。内存设置为半导体内存105的形式，半导体内存105包括易失性内存例如随机存取内存(RAM)或只读内存(ROM)。内存105可包括RAM或ROM之一或者RAM和ROM的组合。通常，内存105包括易失性和非易失性内存的组合，使得非易失性内存储存控制器100固件，且易失性内存储存提取-解码-执行循环的一个或多个临时结果，如下文所描述。
控制器100包括用于从计算机程序代码存储介质115读取计算机程序代码指令的计算机程序代码存储介质读取器110。该存储介质115可以是光学介质例如CD-ROM磁盘、磁介质例如软盘和盒式磁带或者闪存介质例如USB记忆棒。
控制器100还包括用于与一个或多个外设通讯的I/O接口120。I/O接口120可以提供串行和并行接口连接。例如，I/O接口120可以包括小型计算机系统接口(SCSI)、通用串行总线(USB)或类似的I/O接口用于接入存储介质读取器110。I/O接口120还可以与一个或多个人体学输入设备(HID)如键盘或定点设备通讯。I/O接口120还可以使用例如合适的接口与一个或多个个人计算机(PC)设备130通讯，合适的接口例如推荐标准232(RS-232)接口。I/O接口120还可以包括单独的音频接口，用于传播音频信号到一个或多个音频设备135，例如扬声器或蜂鸣器。
控制器100还包括用于与一个或多个计算机网络150通讯的网络接口140。网络150可以是有线网络例如有线以太网TM网络，或者无线网络例如蓝牙TM网络或IEEE 802.11网络。网络150可以是局域网(LAN)例如家庭或办公室计算机网络，或是广域网(WAN)例如互联网或私人WAN。
控制器100包括连接至半导体内存105的算术逻辑单元或处理器160，其配置为执行计算机程序代码指令并且处理数据。处理器160可以是精简指令集计算机(RISC)或者复杂指令集计算机(CISC)处理器等等。
控制器100还包括存储设备165，例如磁盘硬盘驱动器或固态硬盘驱动器。处理器160通常是适合于低功耗嵌入式控制器应用的低功耗微处理器。
可以使用存储介质读取器110将计算机程序代码指令从存储介质115载入存储设备165中，或使用数据网络接口140将计算机程序代码指令从网络150载入存储设备165中。在引导程序阶段，将操作系统和一个或多个软件应用从存储设备165载入内存105。在提取-解码-执行循环期间，处理器160从内存105中提取计算机程序代码指令，将指令解码成机器代码，执行该指令并将一个或多个中间结果存储在内存105中。
控制器100还包括视频接口175，视频接口175用于将视频信号传输到显示设备170，如液晶显示器(LCD)、阴极射线管(CRT)，LED显示器或类似显示设备。这样的显示面板可以嵌在控制器100中，或者位于远处。
控制器100还包括用于互连上述各个装置的通信总线子系统180。总线子系统180可以提供例如工业标准结构(ISA)、传统外设组件互连(PCI)等的并行连接或例如高速外设组件互连(PCIe)、串行高级技术附件(串行ATA)等的串行连接。
控制器还包括模数(A/D)转换器190，用于将从例如螺线管40收到的模拟信号转换为数字格式。
电池电压测定和平衡电路
图5示出了在设备10中采用的电池电压测定和平衡电路30的总体布局图。
电池电压测定和平衡电路30包括测定和平衡全部串联连接的四(4)个锂基可再充电电池(标记为：BAT1、BAT2、BAT3、BAT4)的电池电压的基本电路。
电压测定
首先，四个可再充电电池(BAT1、BAT2、BAT3和BAT4)中的每一个通过连接头810电连接至电池电压测定和平衡电路30，如图8(ii)原理所示。
可以使用包括下列组件的电压传感器电路来测定或测量BAT1、BAT2、BAT3和BAT4中的每一个的电池电压。
电阻器R22、R23、R24和R31以及运算放大器IC1A共同形成了单位增益差分放大器作为缓冲级以测定BAT1的电池电压。类似地，电阻器R25、R26、R27和R32以及运算放大器IC1B共同形成单位增益差分放大器作为缓冲级来测定BAT2的电池电压。同样，电阻器R28、R29、R36和R33以及运算放大器IC1C共同形成单位增益差分放大器作为缓冲级来测定BAT3的电池电压。通过图5中标记为V2的测定点向IC1A、IC1B和IC1C中的每一个提供电力。
可以仅在输出处BAT4+测量得到BAT4的电池电压。
特别地，且参考图5和图8(i)，当测定或测量四个电池的电池两极电压时，通过计算机程序代码控制处理器160传输信号来向平衡-控制(Poise-Ctrl)引脚传输逻辑高信号，使Q8处的金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)导通。这使得Q9、Q10、Q11和Q12处的各个MOSFET被导通，从而致使每个电池的相应的正极端子(即BAT1+、BAT2+、BAT3+和BAT4+)被连接至相应的电阻器(分别为R22、R25、R28和R30)。
一旦连接，随后处理器160就能测定关于BAT1、BAT2、BAT3和BAT4中的每一个在相应的检测点(分别标记为：Poise1-TEST、Poise2-TEST、Poise3-TEST和Poise4-TEST)处的输入电压。
检测点Poise1-TEST、Poise2-TEST、Poise3-TEST和Poise4-TEST通过连接头800电连接至处理器160，如图8(i)原理所示。
可再充电电源20的总电池电压可以通过测定点V2或通过在正极端子BAT1+处确定的电池电压确定。
电池平衡
一旦确定了BAT1、BAT2、BAT3和BAT4中的每一个的电池电压，随后就能比较下列每对(BAT1和BAT2)、(BAT2和BAT3)、(BAT3和BAT4)之间的电池电压差值以确定具有最小电压(Vmin)的电池和具有最大电压(Vmax)的电池。随后该(Vmin)和(Vmax)值用于平衡四个电池的电池两极总电压。
特别地，当处理器160检测到BAT4具有Vmax，处理器160发送逻辑高信号至BAT4-Ctrl引脚。此信号使得Q7处的金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)被导通，这转而使得电阻器R14实际上被并联连接至BAT4以对BAT4放电。类似地，当处理器160检测到BAT3具有Vmax，处理器160发送逻辑高信号至BAT3-Ctrl引脚。此信号使得Q6和Q3处的MOSFET被导通，这转而使得电阻器R12实际上被并联连接至BAT3以对BAT3放电。类似地，当处理器160检测到BAT2具有Vmax，处理器160发送逻辑高信号至BAT2-Ctrl引脚。此信号使得Q5和Q2处的MOSFET被导通，这转而使得电阻器R10实际上被并联连接至BAT2以对BAT2放电。最后，当处理器160检测到BAT1具有Vmax，处理器160发送逻辑高信号至BAT1-Ctrl引脚。此信号使得Q4和Q1处的MOSFET被导通，这转而使得电阻器R18实际上被并联连接至BAT1以对BAT1放电。
凭借这种布置，如果某个电池的电池电压大于或小于预定电压阈值，可以选择性地对该电池放电。
充电方法
图3示出了概括通用方法300的步骤的流程表，该方法300用于通过车辆的交流发电机500经过如图1所示的低阻抗电通路对设备10的可再充电电源20重复充电。
特别地，方法300可以实施为由控制器100执行的计算机程序代码指令，该方法300提供多种步骤用于在整个再充电过程中通过电池电压传感和平衡电路30(图5中所示)来测量可再充电电源20的各个电池的电池电压。
根据方法300的第一步骤310，计算机程序代码控制处理器160传输信号至螺线管40以使得螺线管40切换至闭合位置，由此在可再充电电源20和车辆的交流发电机500之间建立电连接。
根据方法300的第二步骤320，随后测量并比较可再充电电源20的四(4)个锂基可再充电电池(标记为BAT1、BAT2、BAT3、BAT4)的每一个的电池电压，以确定单个电池电压是否不平衡。
在步骤330，如果单个电池电压没有不平衡，则方法300自动进行至步骤340，其过程如下文所述。
在步骤330，如果单个电池电压不平衡，则方法300直接进行至步骤360，其过程如下文所述。
在步骤340，测量可再充电电源20的电池电压，然后在步骤350，查询确定测得的电池电压是否大于预定阈值电压。此处，预定的阈值电压是由采用的启动器电池510决定的。对于大部分车辆，启动器电池510为12V铅酸电池，其需要13.8V的最小充电电压来启动充电过程。通常充电电压范围在14.2V和14.5V之间，以便在合理的时间段实现有效的充电。然而，高于14.5V的充电电压意味着电池中的电解液蒸发有增大的趋势，导致释放出可能爆炸的氢气和强腐蚀性的酸性蒸汽。在这方面，12V铅酸电池的充电电压必须不超过14.7V。如步骤350所示，预定阈值电压已经设为14.6V的最大充电电压。
在步骤350中，如果可再充电电源20的总电池电压大于14.6V，则方法300自动进行至步骤360，其过程如下文所述。
另一方面，在步骤350，如果可再充电电源20的总电池电压没有大于14.6V，则方法300直接进行至步骤310。
在步骤360，计算机程序代码控制处理器160传输信号至螺线管40以使得螺线管40切换至开路位置，由此结束可再充电电源20和车辆的交流发电机500之间的电连接，从而终止再充电过程。
在步骤370和380，测量并再次互相比较BAT1、BAT2、BAT3和BAT4中的每一个的电池电压，以确定单个电池电压是否仍然不平衡。如果仍然是这种情况，方法300自动进行至步骤390，以平衡单个电池电压。关于平衡BAT1、BAT2、BAT3和BAT4的单个电池电压的多个步骤在如图4所示的另外的方法400中进行描述。
如果在方法300的步骤380，BAT1、BAT2、BAT3和BAT4的单个电池电压平衡了，则计算机程序代码控制处理器160退出电池平衡程序并回到主程序，由此关闭掉设备10的电源从而节约能源。
因此，一旦可再充电电源20已经完全充满电，且可再充电电源20的单个电池的电池两极电压是平衡的，可以用设备10通过其与启动器电池510之间建立的低阻抗电通路来搭电启动启动器电池510。
电池平衡方法
图4示出了概括用于平衡可再充电电源20的单个电池的电池电压的方法400的步骤的流程图，其可能由上述方法300的步骤390触发。
特别地，方法400可能实施为由控制器100执行的计算机程序代码，其提供多个步骤，用于通过电池电压测定和平衡电路30(图5所示)来平衡可再充电电源20的单个可再充电电池(BAT1、BAT2、BAT3和BAT4)的电池电压。
根据方法400的第一步骤410，计算机程序代码控制处理器160通过电池电压测定和平衡电路30(图5所示)确定设备10的可再充电电源20是否正在充电或已经充满电。
特别地，在30秒钟的空隙内测量两次可再充电电源20的电池电压，若发现电池电压增加0.1V，则计算机程序代码控制处理器160认定可再充电电源20处在充电过程中。如果可再充电电源20的四个可再充电电池(BAT1、BAT2、BAT3和BAT4)中最低的电池电压达到了3.6V且可再充充电电源20的电压达到14.6V，则计算机程序代码控制处理器160认定可再充电电源20为完全充满电。
如果设备10的可再充电电源20充满电，则方法400自动进行至步骤480，其过程如下文所述。
如果设备10的可再充电电源20没有充满电，则方法400自动进行至步骤420，其中计算机程序代码控制处理器160以确定是否电池平衡方法400已经持续工作超过预定的时间量。此处，将预定的时间量设为2小时。尽管如此，本领域技术人员应当理解的是，可采用更长或更短的时间作为预定的时间量。
如果在步骤390持续的时间超过两小时，则方法400自动进行至步骤480，其过程如下文所述。
如果在步骤390持续的时间不超过两小时，则方法400自动进行至步骤430，其中计算机程序代码控制处理器160以通过电池电压测定和平衡电路30确定四个可再充电电池(BAT1、BAT2、BAT3和BAT4)的每一个的电池电压，来确认四个电池中具有最小电池电压(Vmin)的电池和具有最大电池电压(Vmax)的电池。
一旦已经确定出最小电池电压(Vmin)和最大电池电压(Vmax)，则根据步骤440，计算机程序代码控制处理器160确定最小电池电压(Vmin)是否小于第二预定阈值电压。此处，第二预定阈值电压为2.5V。
如果最小电池电压(Vmin)小于第二预定阈值电压(2.5V)，则计算机程序代码控制处理器160认定四个电池的电池两极电压低于为可再充电电源20指定的最低电池电压，例如由电池制造商规定的，并终止电池平衡动作，方法400自动进行至步骤480，其过程如下文所述。
如果最小电池电压(Vmin)大于第二预定阈值电压(2.5V)，则方法400进行至步骤450，其中计算机程序代码控制处理器160确定最大电池电压(Vmax)是否小于第三预定阈值电压。此处，第三预定阈值电压为3.4V。
如果最大电池电压(Vmax)小于第三预定阈值电压(3.4V)，则计算机程序代码控制处理器160将四个电池的电池两极电压认定为过低，不需要进行平衡，方法400自动进行至步骤480，其过程如下文所述。
如果最大电池电压(Vmax)大于第三预定阈值电压(3.4V)，则方法400进行至步骤460，其中计算机程序代码控制处理器160确定最大电池电压(Vmax)与最小电池电压(Vmin)之间的差值是否小于第四预定阈值电压。此处，第四预定阈值电压为0.2V。
如果最大电池电压(Vmax)与最小电池电压(Vmin)之间的差值小于第四预定阈值电压(0.2V)，则计算机程序代码控制处理器160将四个电池的电池两极电压认定为已平衡，且方法400自动进行至步骤480，其过程如下文所述。
如果最大电池电压(Vmax)与最小电池电压(Vmin)之间的差值不小于第四预定阈值电压(0.2V)，则方法自动进行至步骤470，其过程如下文所述。
根据步骤470，计算机程序代码控制处理器160传输信号至与具有最大电池电压(Vmax)的可再充电电池相关联的放电电阻器，以将放电电阻器并联连接至锂基可再充电电池，从而对具有最大电池电压(Vmax)的可再充电电池进行放电，并由此平衡四个可再充电电池(BAT1、BAT2、BAT3和BAT4)的电池两极电压。
根据步骤480，计算机程序代码控制处理器160传输信号至与具有最大电池电压(Vmax)的可再充电电池相关联的放电电阻器，以断开放电电阻器与此可再充电电池的连接，从而平衡四个可再充电电池(BAT1、BAT2、BAT3和BAT4)的电池两极电压。
一旦平衡了四个可再充电电池的电池两极电压，则认为已经完成了电池平衡方法400，使处理器160能够退出该程序。
如上所述，如图5中电池电压测定和平衡电路30所示的与四个可再充电电池(BAT1、BAT2、BAT3和BAT4)的各个相关联的放电电阻器为100R电阻器，分别标记为R8、R10、R12和R14。
其他组件
相关领域普通技术人员应当理解的是，设备10不限于所描述的组件，而其它组件或特征可能并入设备10内。
例如，如图10所示，设备10还包括电连接至电池电压测定和平衡电路30的可视指示器98，其配置为显示所述可再充电电源20的充电状态。理想地，可视指示器98采用发光二极管(LED)的形式，其合适地定位在设备10的外壳15上部16处，从而确保用户的视线良好。这样，一旦已经确定充满电，则计算机程序代码控制处理器160传输信号至可视指示器98，使其发光从而提醒用户充电过程已完成。
设备10还包括电连接至控制器100的手动检测开关96，其配置为当所述手动检测开关96开启时检测所述可再充电电源20的充电状态。
设备10还包括电连接至电池电压测定和平衡电路30的另一个可视指示器97，其配置为显示所述设备10的电源开启状态。此外，可视指示器97理想地采用发光二极管(LED)的形式，其合适地定位在设备10的外壳15上部16处，从而确保用户的视线良好。
在一个实施例中，设备10还包括电连接至控制器100的手动超控开关99，其配置为开启手动超控模式以使用户能够无视已经为保护启动器电池510设置的预定电压阈值。例如，如果启动器电池510的电压高于3V的预定电压阈值，计算机程序代码控制处理器160使螺线管40自动切换至闭合位置从而在交流发电机500与可再充电电源20之间建立低阻抗电通路，以实现可再充电电源20的再充电。另一方面，如果启动器电池510的电压掉至低于3V的阈值，不同于由计算机程序代码控制处理器160使螺线管40切换至开路位置从而断开交流发电机500与可再充电电源20之间的电连接，用户可以通过开启手动超控开关99来轻松地此预定程序的动作，将螺线管40切换至闭合位置。
扩展坞
如图10所示，系统1000还包括可选的扩展坞90，其合适地配置用于将设备10安装在其上，用于通过外部交流电网供电对设备10的可再充电电源20充电。
图7示出了用于将开关电路50电连接至扩展坞90的电源输入(未示出)的连接头700。
扩展坞90配置为借助交流充电器单元或适配器95电连接至交流电网供电。扩展坞90包括一对位于扩展坞90的底座部92的充电针(其中只有充电针94在图10中可见)。
在其他实施例中，应当理解的是，设备10可配置为,交流充电器单元95能够直接电连接至可再充电电源20，以从交流电网供电对可再充电电源20充电，而无需扩展坞90。
开关电路
如图1和图6所示，设备10还包括电连接至控制器100和可再充电电源20的每一个的开关电路50。开关电路50配置为使得能够通过外部交流电网供电对可再充电电源20充电。
因此，当设备10在扩展坞90的底座部上就位时，每个充电针94与位于设备10的外壳15底面部(未示出)的一对端子中的一个相接合。设备10的这些正极和负极端子电连接至位于设备10的外壳15内部的开关电路50。一旦在充电针94和两个端子之间建立起电连接，控制器100就传输信号至开关电路50以建立起到可再充电电源20的电连接，从而开始对可再充电电源20充电。
一旦确定已经充满电，计算机程序代码控制处理器160传输信号至开关电路50，以断开可再充电电源20与外部交流电源之间的电连接，从而终止充电过程。
与此同时，计算机程序代码控制处理器传输信号至可视指示器98，使其发光从而提醒用户充电过程已经完成。
图9示出了使用100A交流发电机500，通过上述的低阻抗电通路对设备10的可再充电电源20中串联连接的四个可再充电锂基电池(BAT1、BAT2、BAT3和BAT4)充电的充电电流(A)对恢复时间(s)的曲线图。
该图表明，使用设备10完成车辆的单次450A/5s的搭电启动之后，通过使用100A交流发电机500对可再充电电源20充电仅仅22.5秒之少就可能恢复搭电启动造成的能量损失。
优点
根据本发明的优选实施例的系统1000和设备10至少提供了以下优点。
可以直接使用车辆的交流发电机500通过低阻抗电通路对设备10的内部可再充电电源进行再充电。
确信装置10的可再充电电源20可以仅在几分钟的时间内充满电，驾驶员将更有可能在已经完成搭电启动之后立刻对可再充电电源20进行充电，而不是仅仅将设备10从启动器器电池510断开连接然后开走，由此冒着设备10的电量不足以完成另一次搭电启动的风险。
设备10的内部可再充电电源也可以借助扩展坞90和交流适配器95通过交流电网供电充电。
本发明的设备10轻巧且便于携带。
定义
本文所定义和使用的所有定义应当理解为对字典上的定义、以引用的方式并入的文献中的定义和/或所定义的术语的普通含义的控制。
除非明确相反指出，在本说明书中使用的不定冠词“一”和“一个”，应理解为“至少一个”。
在本说明书中使用的术语“和/或”，应当理解为表示所结合元件的“之一或两个”，即，在一些情况下元件结合出现，在另一些情况下分开出现。用“和/或”所列出的多个元件应以相同的方式进行解释，即“一个或多个”元件如此结合。除了由“和/或”的词句专门指出的元件，其它元件可选地存在，无论是否与专门指出的元件相关。因此，作为非限制性实例，参考“A和/或B”，当与开放式语言例如“包括”结合使用时，在一个实施例中，仅指A(可选地包括B以外的元件)；在另一个实施例中，仅指B(可选地包括A以外的元件)；在又一个实施例中，指A和B(可选地包括其它元素)；等等。
虽然已经结合有限数量的实施例描述了本发明，本领域技术人员应当理解的是，上述描述的许多替换、修改和变化都是可能的。因此，本发明旨在包含所有这些替代方案，修改和变化可以落入本发明的主旨和范围内。
其中在本说明书(包括权利要求书)中使用了术语“包括”、“包含”“具有”或“含有”，它们应当被解释为说明存在所述的特征、整数、步骤或组件，但不排除存在一个或多个其它特征、整数、步骤或组件或其组合。

Claims (17)

1.一种用于搭电启动具有电池和交流发电机的车辆的设备，包括：
可再充电电源；
隔离器，所述隔离器电连接至所述可再充电电源，并且配置为在闭合位置与开路位置之间切换，所述闭合位置为在所述可再充电电源与所述交流发电机之间经过车辆电池建立低阻抗电通路，所述开路位置为断开所述可再充电电源与所述交流发电机之间的电连接；
电池电压测定和平衡电路，所述电路电连接至所述可再充电电源；以及
控制器，所述控制器通过所述电池电压测定和平衡电路电连接至所述可再充电电源，并电连接至所述隔离器，其中所述控制器包括处理数据的处理器和耦合至所述处理器并且配置用于存储包括计算机程序代码在内的数据的内存，
其中由所述计算机程序代码控制所述处理器来：
(i)通过所述电池电压测定和平衡电路监测所述可再充电电源中的电池电压，且
(a)如果所述电池电压小于第一预定阈值电压，使隔离器切换至闭合位置，以从交流发电机对所述可再充电电源充电，
(b)如果电池电压大于第一预定阈值电压，使隔离器切换至开路位置，以结束所述可再充电电源与交流发电机之间的电连接；以及
(ii)当所述可再充电电源具有足够的电量时，使隔离器切换至闭合位置，以允许电流从所述可再充电电源流向车辆电池，从而经过所述低阻抗电通路搭电启动车辆。
2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述可再充电电源包括两个或多个串联连接的锂基可再充电电池，其中还由所述计算机程序代码控制处理器来：
(i)确定，通过所述电池电压测定和平衡电路确定所述两个或更多个锂基可再充电电池中的每一个的电池电压，以识别具有最小电池电压(Vmin)的锂基可再充电电池和具有最大电池电压(Vmax)的锂基可再充电电池，其中如果：
(a)最小电池电压(Vmin)小于第二预定阈值电压，或者
(b)最大电池电压(Vmax)小于第三预定阈值电压，或者
(c)最大电池电压(Vmax)和最小电池电压(Vmin)之间的差小于第四预定阈值电压，则
A.传输信号至所述电池电压测定和平衡电路中的电阻器，以断开电阻器与具有最大电池电压(Vmax)的锂基可再充电电池之间的连接，从而平衡两个或多个锂基可再充电电池之间的电池电压；
或者其中如果：
(a)最小电池电压(Vmin)大于第二预定阈值电压，且
(b)最大电池电压(Vmax)大于第三预定阈值电压，且
(c)最大电池电压(Vmax)和最小电池电压(Vmin)之间的差大于第四预定阈值电压，则
A传输信号至电池电压测定和平衡电路中的电阻器，以将所述电阻器并联至具有最大电池电压(Vmax)的锂基可再充电电池，来对所述锂基可再充电电池进行放电，从而平衡两个或多个锂基可再充电电池之间的电池电压。
3.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述可再充电电源包括至少一个锂基可再充电电池。
4.根据权利要求3所述的设备，其特征在于，所述至少一个锂基可再充电电池为从包括LiFePO4、LiFeMgPO4和LiFeYPO4的组合中挑选的磷酸锂离子电池。
5.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述可再充电电源包括一到四个串联连接的锂基可再充电电池。
6.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述第一预定阈值电压为14.6V。
7.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，所述第二预定阈值电压为2.5V。
8.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，所述第三预定阈值电压为3.4V。
9.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，所述第四预定阈值电压为0.2V。
10.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述隔离器包括螺线管。
11.根据权利要求1所述的设备，还包括电连接至所述电池电压测定和平衡电路的可视指示器，且所述可视指示器配置用于显示所述可再充电电源的充电状态。
12.根据权利要求1所述的设备，还包括电连接至所述控制器的手动检测开关，且所述手动检测开关配置用于在所述手动检测开关开启时检测所述可再充电电源的充电状态。
13.根据权利要求1所述的设备，还包括电连接至所述电池电压测定和平衡电路的可视指示器，且所述可视指示器配置用于显示所述设备的电源开启状态。
14.根据权利要求1所述的设备，还包括电连接至所述控制器的手动超控开关，且所述手动超控开关配置用于开启手动超控模式，使用户能够在所述手动超控开关开启时无视预定电压阈值设定以保护车辆电池。
15.根据权利要求1所述的设备，还包括开关电路，所述开关电路电连接至所述控制器和所述可再充电电源中的每一个，且开关电路配置为使得能够通过交流电源对可再充电电源充电。
16.一种用于搭电启动具有电磁和交流发电机的车辆的系统，包括：
-根据权利要求1至15任一项所述的设备；以及
-一对搭电启动电缆，每条电缆在各自的末端配置为将所述设备的一对端子中相应的一个连接至车辆电池的一对端子中相应的一个，因此当隔离器处于闭合位置时，允许电流从所述可再充电电源流向车辆电池，以通过所述低阻抗电通路搭电启动车辆。
17.根据权利要求16所述的系统，还包括交流充电单元，其配置为通过交流电源对可再充电电源充电。
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