CN110011371B - 智能电瓶线夹、一体式启动电源装置及启动打火方法 - Google Patents

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Abstract

本发明适用于汽车技术领域，提供了一种用于汽车应急启动的智能电瓶线夹、一体式启动电源装置及汽车启动方法。该智能电瓶线夹包括输入端、夹持端和充电部；该充电部包括主路充电回路、旁路充电回路和控制器，控制器用于先控制旁路充电回路接通对汽车电瓶进行预充电，并在检测到旁路充电回路的输出电压与输入电压相比满足预置的带载条件时，再控制主路充电回路接通对汽车电瓶进行充电，以便汽车进行启动打火。本发明对于汽车电瓶的电量很低的情况，可以先通过旁路充电回路对汽车电瓶进行预充电，以识别其是否是真实的电瓶或负载，当预充电至满足预置的带载条件时再控制主路充电回路对汽车电瓶进行充电，从而可以有效避免误触发短路的情况。

Description

智能电瓶线夹、一体式启动电源装置及启动打火方法
技术领域
本发明属于汽车技术领域，尤其涉及一种用于汽车应急启动的智能电瓶线夹、一体式启动电源装置及汽车启动方法。
背景技术
汽车的启动打火在正常情况下使用汽车电瓶本身所储存的电能即可完成，但是如果汽车电瓶老化或其他原因导致的储能不足，则需要借助额外的启动电源才能进行启动打火。
借助额外的启动电源对汽车进行启动打火时，需要使用智能电瓶线夹(下文简称为“线夹”)将启动电源与汽车电瓶进行连接。当前的汽车智能应急启动线夹主要存在以下几种工作方式：
1、线夹夹上汽车电瓶后，当检测到汽车电瓶的端电压有跌落(下降)时，说明汽车启动打火，会连接电池3s钟，以使得启动电源与汽车电瓶的正负极连通，启动电源可以提供电力给汽车打火用。但是，当汽车电瓶电压很低时(如电瓶电压小于0.2V)，通过检测电瓶电压，识别不到电瓶的存在，更识别不到电瓶电压的跌落，线夹无法导通。此时，即使启动电源有电，也不能给汽车电瓶供电，汽车无法启动打火。
2、当线夹检测到汽车电瓶存在，线夹导通，启动电源和汽车电瓶一直接通30s(或其他时间短)，操作人员在这个时间内可以正常启动汽车。但是，若线夹导通30s或更长时间，如果汽车电瓶容量比较大，在接通的时间里会产生很大的电流，把启动电源的电量耗光，导致启动电源点火次数减少，同时也会加快电池的老化。
3、由于某种原因(比如汽车电瓶已经彻底不能存储电量，完全报废，电瓶电压1V以下)导致线夹检测不到汽车电瓶的存在，但是操作人员清楚线夹已经连接上电瓶。操作人员可以通过一个按钮(或开关)，使线夹强制导通，给汽车点火。这种方式通过按键强制导通线夹，首先是增加了操作的复杂度，需要人工操作，如果人工判断失误——比如电瓶短路时，此时强制导通线夹，相当于启动电源短路，会导致线夹过热烧糊或电池严重发热，引发火灾。其次，增加了物料成本。价格昂贵。
发明内容
本发明所要解决的技术问题为如何在汽车电瓶电量很低时识别出汽车电瓶并进行启动打火，有效避免误触发短路的情况。
为解决上述技术问题，第一方面，本发明实施例是这样实现的，一种用于汽车应急启动的智能电瓶线夹，包括用于与启动电源连接的输入端、用于夹持在汽车电瓶电极上的夹持端，还包括连接于所述输入端与所述夹持端之间的充电部，所述充电部用于将所述输入端接收的启动电源的电能通过所述夹持端对汽车电瓶进行充电；
所述充电部包括：
主路充电回路，连接于所述输入端与所述夹持端之间，用于在被控接通时对汽车电瓶进行充电；
旁路充电回路，连接于所述输入端与所述夹持端之间，用于在被控接通时对汽车电瓶进行预充电；
控制器，用于先控制所述旁路充电回路接通对汽车电瓶进行预充电，并在检测到所述旁路充电回路的输出电压与输入电压相比满足预置的带载条件时，再控制所述主路充电回路接通对汽车电瓶进行充电，以便汽车进行启动打火。
第二方面，本发明实施例还提供了一种一体式启动电源装置，其特征在于，包括启动电源和智能电瓶线夹；所述智能电瓶线夹为第一方面所述的智能电瓶线夹；所述启动电源包括电池部分、温度采样模块和MCU，所述温度采样模块用于检测所述电池部分的温度并上报给所述MCU，所述MCU在所述电池部分的温度过高时向所述智能电瓶线夹发出停止工作的指示信号。
第三方面，本发明实施例还提供了一种汽车应急启动方法，应用于汽车应急启动的智能电瓶线夹；所述智能电瓶线夹包括用于与启动电源连接的输入端、用于夹持在汽车电瓶电极上的夹持端，还包括连接于所述输入端与所述夹持端之间的充电部，所述充电部用于将所述输入端接收的启动电源的电能通过所述夹持端对汽车电瓶进行充电；所述汽车启动打火方法包括下述步骤：
控制旁路充电回路接通对汽车电瓶进行预充电；
在检测到旁路充电回路的输出电压与输入电压相比满足预置的带载条件时，控制主路充电回路接通对汽车电瓶进行充电，以便汽车进行启动打火。
上述各方面实施例中均设置有旁路充电回路，对于汽车电瓶的电量很低的情况，可以先通过旁路充电回路对汽车电瓶进行预充电，以识别其是否是真实的电瓶或负载，当预充电至满足预置的带载条件时再控制主路充电回路对汽车电瓶进行充电，从而可以有效避免误触发短路的情况。
附图说明
图1是本发明第一实施例提供的智能电瓶线夹的结构原理图；
图2是本发明第一实施例提供的智能电瓶线夹的外形图；
图3是本发明第二实施例提供的智能电瓶线夹的充电部的电路结构图；
图4是图3中MCU的端口示意图；
图5是本发明第三实施例提供的智能电瓶线夹的充电部的电路结构图；
图6是本发明第五实施例提供的内置有智能电瓶线夹的一体式启动电源的结构图；
图7是本发明第六实施例提供的汽车启动打火方法的流程图；
图8是本发明第七实施例提供的汽车启动打火方法的流程图；
图9是本发明第八实施例提供的汽车启动打火方法的流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明的各实施例中均设置有旁路充电回路，当汽车电瓶的电量很低时，先通过旁路充电回路对汽车电瓶进行预充电，当预充电至满足预置的带载条件时再控制主路充电回路对汽车电瓶进行充电。
基于上述原理，图1示出了本发明第一实施例提供的智能电瓶线夹的结构原理，此智能电瓶线夹可用于汽车应急启动。参照图1，该智能电瓶线夹2连接于启动电源1和汽车电瓶3之间，当汽车电瓶3老化或其他原因导致的储能不足时，启动电源1通过该智能电瓶线夹2对汽车电瓶3进行充电，以进行汽车的启动打火。
智能电瓶线夹2具有输入端Vin和夹持端，输入端Vin与启动电源1连接，在使用时夹持端需夹持在汽车电瓶3的电极上，夹持端同时还作为智能电瓶线夹2的电压输出端Vout。另外，智能电瓶线夹2还包括连接于输入端Vin与夹持端之间的充电部，此充电部用于将输入端Vin接收的启动电源1的电能通过夹持端对汽车电瓶3进行充电，与输入端Vin和夹持端共同构成充电回路。
图2示出了智能电瓶线夹的外形图，在使用时，两个输入端Vin+和Vin-分别与启动电源1的正极和负极连接，两个夹持端Vout+和Vout-分别夹持在汽车电瓶3的正极和负极上。
上述充电部包括：主路充电回路21、旁路充电回路22和控制器23。
主路充电回路21电连接于输入端Vin与夹持端之间，用于在被控接通时对汽车电瓶3进行充电。旁路充电回路22电连接于输入端Vin与夹持端之间，用于在被控接通时对汽车电瓶3进行预充电。
控制器23用于先控制旁路充电回路22接通对汽车电瓶3进行预充电，并在检测到旁路充电回路22的输出电压与输入电压相比满足预置的带载条件时，再控制主路充电回路21接通对汽车电瓶3进行充电，以便汽车进行启动打火。
本实施例中，预置的带载条件同旁路充电回路22的输出电压与输入电压之间的相对关系有关，当旁路充电回路22的输出电压与输入电压之间的相对关系符合该预置的带载条件时，可以认为智能电瓶线夹2输出带载，可以控制主路充电回路21接通以进行打火判断，否则，则认为智能电瓶线夹2的输出无带载，不进行打火判断。具体地，可以设置智能电瓶线夹2的输出电压比输入电压低一定的幅度以上，例如低0.3V以上。
第一实施例中，可以先控制旁路充电回路22对汽车电瓶3进行预充电，以识别其是否是真实的电瓶或负载，当预充电至满足预置的带载条件时再控制主路充电回路21对汽车电瓶3进行充电，从而可以有效避免误触发短路的情况。
与第一实施例相结合，本发明第二实施例提供了上述充电部的一种电路结构。如图3所示，Bat+表示启动电源1的正极11，Bat-表示启动电源1的负极12，Vout+和Vout-分别表示夹持在汽车电瓶3的正极和负极上的两个夹持端。
该充电部的主路充电回路21为主要用于大电流的回路，便于启动汽车，如图3所示，主路充电回路21包括主路开关211，当主路开关211被控制接通时，启动电源1与汽车电瓶3之间形成回路，实现充电，当主路开关211被控制断开时，启动电源1停止通过主路充电回路21对汽车电瓶3充电。主路开关211可以基于继电器实现，也可以基于多个并联开关(例如并联MOS管)或其他适用于大电流的开关。
该充电部的旁路充电回路22包括一旁路模块221，类似地，旁路模块221基于一旁路开关实现，该开关可以是体二极管导通方向对立的MOS管，也可以是信号继电器、光耦等，当该旁路开关被控制接通时，启动电源1与汽车电瓶3之间形成回路，实现预充电，当旁路开关被控制断开时，启动电源1停止通过旁路充电回路22对汽车电瓶3预充电。另外，旁路模块221还可以包括限流电阻和/或二极管，防止旁路流过的电路过大或电流反充。
控制器23基于MCU 231实现，例如可以是型号为HR7P169B或HR7P153或HT66F0175或HT66F0172的MCU，图4示出了MCU 231的部分端口，其中：端口1和端口10分别为GND端和电源输入端VCC，用于为MCU 231供电，可以从智能电瓶线夹2与启动电源1的连接处取电，也可以从智能电瓶线夹2与汽车电瓶3连接的夹持端取电，只要其中一端有电，智能电瓶线夹2可以工作，MCU 231便可给出状态提示；端口2为输出电压采样端，用于对智能电瓶线夹2的夹持端的输出电压进行采样；端口3为输入电压采样端，用于对智能电瓶线夹2与启动电源1的连接处的输入电压进行采样；端口4为电流采样端，可以采样启动电源1流向智能电瓶线夹2方向的电流，也可以采样智能电瓶线夹2反充启动电源1的电流，通过采样反向的电流，防止启动电源1被反充，保护启动电源1；端口5为线夹温度采样端；端口6为旁路驱动信号端SW，用于向旁路模块221输出驱动信号以控制旁路模块221接通；端口7为主路驱动信号端Relay，用于向主路开关211输出驱动信号以控制主路开关211接通；端口8为声音报警信号输出端，用于给出声音提示信息，提示用户注意当前的状态，连接蜂鸣器之类的发声设备；端口9为光电报警信号输出端，可以接LED灯显示或LED数码管显示，其中LED灯可以一个或多个，并且可以是不同颜色的LED灯，LED数码管也可以使用不同颜色，显示数值或字符，以便提示不同的工作状态，例如当前是旁路充电回路22的预充电状态还是主路充电回路21的充电状态，智能电瓶线夹2的温度状态等等。
进一步地，如图3所示，该充电部还包括有辅助电源模块24，与启动电源1的正极11、负极12、MCU 231的GND端(端口1)和VCC端(端口1)连接，用于从启动电源1处取电并转换成与MCU 231适配的电压，为MCU 231供电。
该充电部还包括有输出电压采样模块25，与主路充电回路21的输出端、MCU 231的输出电压采样端端(端口2)连接，对主路充电回路21的输出电压进行采样，MCU 231根据采样结果对主路充电回路21的充电过程进行相应的控制。
该充电部还包括有电池电压采样模块26，与启动电源1的正极11、负极12、MCU 231的输入电压采样端(端口3)连接，对启动电源1的电压进行采样，MCU 231根据采样结果对旁路充电回路22的预充电过程和主路充电回路21的充电过程进行相应的控制。
该充电部还包括有电流采样模块27，与智能电瓶线夹2的夹持端Vout-、启动电源1的负极12、MCU 231的电流采样端(端口3)连接，可以采样启动电源1流向智能电瓶线夹2方向的电流，也可以采样智能电瓶线夹2反充启动电源1的电流，当有反充情况时，MCU 231可以及时控制主路充电回路21或旁路充电回路22断开，以保护启动电源1。
该充电部还包括有温度采样模块28，可贴附在智能电瓶线夹2上并与MCU 231的线夹温度采样端(端口5)连接，当检测到智能电瓶线夹2的温度过高时，MCU 231可以及时控制主路充电回路21或旁路充电回路22断开，进行过温保护，也可以通过端口8和端口9进行声光报警。
该充电部还包括有显示/告警模块29，与MCU 231的端口8和端口9连接，具体可以是蜂鸣器和LED灯/LED数码管等，用于MCU 231的控制下进行声光报警。
该充电部还包括有极性反接检测模块20，与智能电瓶线夹2的两个夹持端Vout+和Vout-、MCU 231的反接信号识别端连接，当接收到极性反接检测模块20的反接提示时，MCU231可以通过端口8和端口9给出光电告警。极性反接检测模块20内部包括一光耦，检测原理是通过光耦的原边二极管正负极，正常是连到汽车电瓶3的负正极。如果汽车电瓶3反接，光耦原边二极管正连到电瓶正，负极连到汽车电瓶3负极，就会触发光耦导通，将汽车电瓶3的反接信号通过光耦传递给MCU 231。
考虑到不同的汽车电瓶3的电阻值可能不同，使用固定电阻值的旁路模块可能会不能准确识别出汽车电瓶，因此与第一、第二实施例相结合，本发明第三实施例提供了上述充电部的又一种电路结构。如图5所示，本实施例中的旁路充电回路22包括至少两个具有不同阻值的子旁路充电回路，其中，各子旁路充电回路并联于智能电瓶线夹2的输入端与夹持端之间。具体地，可在第二实施例的基础上设置多个旁路模块，图5中以两个旁路模块为例示出。
相应地，控制器23控制旁路充电回路22预充电的过程为：控制器23在旁路充电周期内循环控制各子旁路充电回路接通对汽车电瓶进行预充电。
控制器23控制主路充电回路21充电的过程为：控制器23在检测到有子旁路充电回路的输出电压与输入电压相比满足预置的带载条件时再控制主路充电回路21接通对汽车电瓶进行充电，以便汽车进行启动打火。
采用图5所示的双旁路结构，一路对应的是可以带输出电压高的大负载(指电阻较小的汽车电瓶)，一路对应带输出电压低的小负载(指电阻较大的汽车电瓶)。当接的是大负载(电阻小)时，可以识别(不会误识别成短路)，接小负载(电阻大)，也不会误认为开路。主要功能是扩大带载的范围，从4欧到2K欧的负载都可以识别。
进一步地，第三实施例与第二实施例不同之处在于，还可以直接采用单向导通的二极管D来替换第二实施例中的极性反接检测模块20，该二极管D的阳极连接各旁路模块，阴极连接夹持端Vout+。
与上述各实施例相结合，本发明第四实施例还提供了一种用于汽车应急启动的智能电瓶线夹。如上文所述，本实施例主要适用于汽车电瓶3老化或其他原因导致的储能不足的情况，实际应用中汽车电瓶3的储能能力可能多种多样，有的可能储能能力尚可，有的可能只能储蓄很少的电量，另外，还需要兼顾启动电源1本身的电量不至于损耗过大或消耗过快，因此，第四实施例中，控制器针对不同的汽车电瓶3有不同的充电方式。
在通过旁路充电回路22对汽车电瓶3预充电时，当检测到旁路充电回路22的输出电压与输入电压相比满足预置的带载条件时(如第一实施例所述的输出电压比输入电压低0.5V以上)，再进一步控制主路充电回路21对汽车电瓶3进行充电，且充电方式与汽车电瓶3在预充电之后的电压值相关。本实施例主要分为两种充电方式，设置两种电压区间作为选取充电方式的判断标准，其中，预设的第一电压区间较低，例如可以设置为0.5V-9V之间，预设的第二电压区间较高，例如可以设置为高于9V。
对应于第一电压区间的充电方式为“脉冲式充电”，适合于一键启动的汽车：在每个主回路充电周期且对汽车电瓶的充电次数未超过充电次数阈值时，控制器23若检测到夹持端的电压在预充电之后处于预设的第一电压区间，则每隔预置的时间间隔控制主路充电回路21接通一次，且每次接通后在第一时长内保持接通状态以对汽车电瓶3进行充电。
例如，夹持端的电压在0.5V～9V之间，则认为汽车电瓶3的电压太低，充电次数阈值可以设置在每个主路充电回路21充电周期中充电次数阈值为7，汽车电瓶3的充电次数最多为7次，每隔0.35s控制主路充电回路21接通给汽车电瓶3充电4s，直到电瓶电压升到9V以上，整个循环维持30s。
“脉冲式充电”方式可以满足汽车电瓶3电压过低时汽车的正常点火需求，也有效解决了由于主路充电回路21接通时间过长而导致启动电源1的电池电量消耗过快而放空的问题，可以有效应对汽车电瓶已经彻底损坏的情况，甚至不接汽车电瓶3，直接接到启动电机的正负极都可以。
对应于第二电压区间的充电方式为“跌落检测式充电”，对于一键启动的汽车和拧 钥匙启动的汽车均适合：控制器23若检测到夹持端的电压在预充电之后处于预设的第二电压区间，并随后在预置的跌落检测时长内的跌落幅度超过预置的第一跌落阈值，则控制主路充电回路21接通并在第二时长内保持接通状态以对汽车电瓶3进行充电。
例如，夹持端电压高于9V，只有检测到预置的跌落检测时长内的跌落幅度超过预置的第一跌落阈值时认为夹持端电压有打火动作，为保证打火能顺利进行，需要控制主路充电回路21接通，以便由启动电源1为汽车电瓶3充电补充电量。例如，可以设置预置的跌落检测时长为100ms，预置的第一跌落阈值为0.75V，第二时长为3s。
除此之外只有旁路充电回路22接通，旁路充电回路22的电阻R最大一般也只有0.51A的损耗，不会对启动电源1的电池电量有大的影响。
这种通过检测电瓶电压3跌落的方式来侦测汽车打火的行为，可以大大降低启动电源1的电量损耗，延长点火次数和电池寿命。
进一步地，可以设置旁路充电回路22和主路充电回路21的工作时间总共为30s，之后智能电瓶线夹2进入休眠，只有uA级的电流，更进一步降低损耗。
进一步地，考虑到在启动打火时需要对汽车电瓶3进行充电以保证打火能正常完成，而在每个主回路充电周期的任何时刻车主都有可能进行启动打火，一旦在充电周期的最后时刻打火则有可能主路充电回路21突然被控制断开，导致启动失败，另外，如果主路充电回路21的主路开关211选用继电器实现，继电器在汽车启动瞬间遇到大电流也可能断开，出现继电器粘死的风险。为了消除这种风险，需要在最后时刻检测到打火动作时适当的延长主路充电回路21的接通时间。
因此，在每个主回路充电周期的最后预留时长内，控制器23若检测到输入端的电压的跌落幅度超过预置的第二跌落阈值且输入端的电压低于预置的下限，则控制主路充电回路21在后续的预置延长时长内继续保持接通状态。
例如，可以设置每个主路充电回路21充电周期的最后预留时长为1.5s，预置的第二跌落阈值为1V，下限值为12V，预置的延长时长为3s。在这最后1.5s内，如果检测到输入端有电压跌落，幅值超1V，并且输入端电压低于一定值12V，认为汽车有启动点火动作，则控制器23需要控制主路充电回路21在延长的3s内继续保持接通状态。
进一步地，控制器23通过如下方式检测旁路充电回路22的输出电压与输入电压相比是否满足预置的带载条件：在检测到夹持端的电压在第三时长内持续比输入端电压低预置的幅度时认为满足预置的带载条件。其中，第三时长可以设置为0.3s，预置的幅度可以设置为0.3V，在检测到夹持端电压连续0.3s低于输入端电压时，则认为当前满足预置的带载条件，可以进一步检测夹持端的电压在预充电之后是处于预设的第一电压区间还是第二电压区间，以控制主路充电回路21按照对应的方式对汽车电瓶3进行充电。
进一步地，在充电过程中，可能存在智能电瓶线夹2意外脱落的情况，控制器23在控制主路充电回路21接通以对汽车电瓶3充电时，若检测到夹持端的电压在第四时长内的涨幅超过预置的涨幅阈值，则控制所述主路充电回路21断开，以避免启动电源1的无谓放电，其中，第四时长可以设置为1s，预置的涨幅阈值可以设置为0.3V。
进一步地，本实施例中，考虑到负载比较小时，如果主路充电回路21和旁路充电回路22同时保持接通，旁路充电回路22的电阻会发热严重，导致充电回路22的电阻失效概率增大，因此，出于对旁路充电回路22的保护，在主路充电回路21接通的大部分时间里，控制器23会控制旁路充电回路22断开。
但是，优选地，考虑到主路充电回路21中的主路开关211的接通动作可能慢(例如主路开关211选用继电器实现时)，如果立即把旁路充电回路22断开，则可能此时主路开关211尚未完全接通，为了保证控制器23能一直检测到输出电压，需要设置主路充电回路21和旁路充电回路22切换的时候会有重叠接通的时间，同理，主路充电回路21断开时，为避免主路充电回路21在旁路充电回路22接通之前断开，需要提前控制旁路充电回路22接通，即，主路充电回路21和旁路充电回路22有一个共同通、断的时间来过度。因此，在主路充电回路21的充电周期，控制器23在控制主路充电回路21接通并经过第一预置延迟时长之后再控制旁路充电回路22断开，控制器23在控制主路充电回路21断开并经过第二预置延迟时长之后再控制旁路充电回路22断开，其余时间控制旁路充电回路22保持接通状态。
与上述各实施例相结合，本发明第五实施例还提供了一种内置有智能电瓶线夹的一体式启动电源装置，如图6所示，该一体式启动电源装置6包括启动电源61和智能电瓶线夹62，其中，本实施例中的启动电源61和上述各实施例中的启动电源1相同，本实施例中的智能电瓶线夹62和上述各实施例中的智能电瓶线夹2相同，启动电源61包括电池部分和MCU1，MCU1上还连接开关组件611，开关组件611可以设计为按钮的形式。启动电源61通过自身的MCU1与智能电瓶线夹62的控制器MCU 2实现电信号通信。
当需要汽车打火时，通过控制开关组件611的开启(例如按压按钮)来激活智能电瓶线夹62工作，当不需要线夹工作时，通过控制开关组件611的关闭(例如再次按压按钮)使智能电瓶线夹62停止工作，防止智能电瓶线夹62误动作导通，具体地，当用户控制开关组件611开启/关闭时，MCU 1发送开始(start)/停止(stop)信号给智能电瓶线夹62的控制器MCU2，智能电瓶线夹62受控开始/停止工作。
进一步地，启动电源61的电池部分上设有温度采样模块612，此温度采样模块612可贴附在电池部分上并与MCU 1连接，用于检测电池部分的温度。当温度采样模块612检测到电池部分的温度过高时，MCU 1向智能电瓶线夹62的控制器MCU 2发送停止(stop)的指示信号，使智能电瓶线夹62主动停止工作，避免启动电源61因放电温度过高导致爆炸等情况的发生，及时断开启动电源61与汽车电瓶的连接。
本发明第六实施例提供了一种汽车启动打火方法，应用于汽车应急启动的智能电瓶线夹，该智能电瓶线夹包括用于与启动电源连接的输入端、用于夹持在汽车电瓶电极上的夹持端，还包括连接于输入端与夹持端之间的充电部，充电部用于将输入端接收的启动电源的电能通过夹持端对汽车电瓶进行充电。其中，智能电瓶线夹具有如图1所示的结构，充电部具有图3所示的结构。如图7所示，该汽车启动打火方法包括下述步骤：
步骤S701，控制旁路充电回路接通对汽车电瓶进行预充电。
预充电的目的是检测夹持端所连接的负载(即汽车电瓶)是否真实有效，避免误触发短路的情况。
步骤S702，在检测到旁路充电回路的输出电压与输入电压相比满足预置的带载条件时，控制主路充电回路接通对汽车电瓶进行充电，以便汽车进行启动打火。
其中，预置的带载条件同旁路充电回路22的输出电压与输入电压之间的相对关系有关，当旁路充电回路22的输出电压与输入电压之间的相对关系符合该预置的带载条件时，可以认为智能电瓶线夹2输出带载，可以控制主路充电回路21接通以进行打火判断，否则，则认为智能电瓶线夹2的输出无带载，不进行打火判断。具体地，可以设置智能电瓶线夹2的输出电压比输入电压低一定的幅度以上，例如低0.3V以上。
第六实施例中，可以先控制旁路充电回路22对汽车电瓶3进行预充电，以识别其是否是真实的电瓶或负载，当预充电至满足预置的带载条件时再控制主路充电回路21对汽车电瓶3进行充电，从而可以有效避免误触发短路的情况。
与第六实施例相结合，本发明第七实施例提供了一种汽车启动打火方法，如图8所示，其中，旁路充电回路包括至少两个具有不同阻值的子旁路充电回路，各子旁路充电回路并联于所述输入端与所述夹持端之间，可参考图5。步骤S701具体为：步骤S701′，在旁路充电周期内循环控制各子旁路充电回路接通对汽车电瓶进行预充电。
步骤S702具体为：步骤S702′，在检测到有子旁路充电回路的输出电压与输入电压相比满足预置的带载条件时，再控制所述主路充电回路接通对汽车电瓶进行充电，以便汽车进行启动打火。
采用图5所示的双旁路结构，一路对应的是可以带输出电压高的大负载(指电阻较小的汽车电瓶)，一路对应带输出电压低的小负载(指电阻较大的汽车电瓶)。当接的是大负载(电阻小)时，可以识别(不会误识别成短路)，接小负载(电阻大)，也不会误认为开路。主要功能是扩大带载的范围，从4欧到2K欧的负载都可以识别。
与上述第六、第七实施例相结合，本发明第八实施例提供了一种汽车启动打火方法，如图9所示，步骤S702包括：
步骤S7021，在每个主回路充电周期且对汽车电瓶的充电次数未超过充电次数阈值时，若检测到夹持端的电压处于预设的第一电压区间，则每隔预置的时间间隔控制所述主路充电回路接通一次，且每次接通后在第一时长内保持接通状态以对汽车电瓶进行充电。
本步骤为“脉冲式充电”，适合于一键启动的汽车，例如，夹持端的电压在0.5V～9V之间，则认为汽车电瓶的电压太低，充电次数阈值可以设置在每个主路充电回路充电周期中充电次数阈值为7，汽车电瓶的充电次数最多为7次，每隔0.35s控制主路充电回路接通给汽车电瓶3充电4s，直到电瓶电压升到9V以上，整个循环维持30s。
“脉冲式充电”方式可以满足汽车电瓶电压过低时汽车的正常点火需求，也有效解决了由于主路充电回路接通时间过长而导致启动电源的电池电量消耗过快而放空的问题，可以有效应对汽车电瓶已经彻底损坏的情况，甚至不接汽车电瓶3，直接接到启动电机的正负极都可以。
步骤S7022，若检测到夹持端的电压处于预设的第二电压区间，并随后在预置的跌落检测时长内的跌落幅度超过预置的第一跌落阈值，则控制所述主路充电回路接通并在第二时长内保持接通状态以对汽车电瓶进行充电。
本步骤为“跌落检测式充电”，对于一键启动的汽车和拧钥匙启动的汽车均适合，若检测到夹持端的电压在预充电之后处于预设的第二电压区间，并随后在预置的跌落检测时长内的跌落幅度超过预置的第一跌落阈值，则控制主路充电回路接通并在第二时长内保持接通状态以对汽车电瓶进行充电。
例如，夹持端电压高于9V，只有检测到预置的跌落检测时长内的跌落幅度超过预置的第一跌落阈值时认为夹持端电压有打火动作，为保证打火能顺利进行，需要控制主路充电回路接通，以便由启动电源为汽车电瓶充电补充电量。例如，可以设置预置的跌落检测时长为100ms，预置的第一跌落阈值为0.75V，第二时长为3s。
除此之外只有旁路充电回路22接通，旁路充电回路22的电阻R最大一般也只有0.51A的损耗，不会对启动电源1的电池电量有大的影响。
这种通过检测电瓶电压3跌落的方式来侦测汽车打火的行为，可以大大降低启动电源1的电量损耗，延长点火次数和电池寿命。
进一步地，考虑到在启动打火时需要对汽车电瓶进行充电以保证打火能正常完成，而在每个主回路充电周期的任何时刻车主都有可能进行启动打火，一旦在充电周期的最后时刻打火则有可能主路充电回路突然被控制断开，导致启动失败，另外，如果主路充电回路的主路开关选用继电器实现，继电器在汽车启动瞬间遇到大电流也可能断开，出现继电器粘死的风险。为了消除这种风险，需要在最后时刻检测到打火动作时适当的延长主路充电回路的接通时间。因此，还可以包括步骤S7023，在每个主回路充电周期的最后预留时长内，若检测到夹持端的电压的跌落幅度超过预置的第二跌落阈值，则控制所述主路充电回路在后续的预置延长时长内继续保持接通状态。
例如，可以设置每个主路充电回路21充电周期的最后预留时长为1.5s，预置的第二跌落阈值为1V，下限值为12V，预置的延长时长为3s。在这最后1.5s内，如果检测到输入端有电压跌落，幅值超1V，并且输入端电压低于一定值12V，认为汽车有启动点火动作，则控制器23需要控制主路充电回路21在延长的3s内继续保持接通状态。
另外，步骤S702中还可以通过如下方式检测旁路充电回路的输出电压与输入电压相比是否满足预置的带载条件：在检测到夹持端的电压在第三时长内持续比输入端电压低预置的幅度时认为满足预置的带载条件。其中，第三时长可以设置为0.3s，预置的幅度可以设置为0.3V，在检测到夹持端电压连续0.3s低于输入端电压时，则认为当前满足预置的带载条件，可以进一步检测夹持端的电压在预充电之后是处于预设的第一电压区间还是第二电压区间，以控制主路充电回路按照对应的方式对汽车电瓶进行充电。
进一步地，在充电过程中，可能存在智能电瓶线夹意外脱落的情况，步骤S702还可以包括：在控制主路充电回路接通以对汽车电瓶充电时，若检测到夹持端的电压在第四时长内的涨幅超过预置的涨幅阈值，则控制所述主路充电回路21断开，以避免启动电源1的无谓放电，其中，第四时长可以设置为1s，预置的涨幅阈值可以设置为0.3V。
进一步地，在执行步骤S701和步骤S702互相切换时，在控制主路充电回路接通并经过第一预置延迟时长之后再控制旁路充电回路断开，在控制主路充电回路断开并经过第二预置延迟时长之后再控制旁路充电回路断开，其余时间控制旁路充电回路保持接通状态。具体原理如第四实施例所述，不再赘述。
综上所述，本发明各实施例先通过旁路充电回路对汽车电瓶进行预充电，以识别其是否是真实的电瓶或负载，当预充电至满足预置的带载条件时再控制主路充电回路对汽车电瓶进行充电，从而可以有效避免误触发短路的情况。同时取消了强制导通按钮，减少了不必要的操作流程，提前避免线夹短路造成的伤害。另外，采用脉充式充电方式，可以有效防止启动电源电放空，有效应对汽车电瓶已经彻底损坏的情况，甚至不接电瓶，直接接到启动电机正负极都可以。并且，汽车启动时继电器延时断开功能，可以有效降低主路充电回路中的主路开关(继电器或其他开关)的断开电流应力，可以有效延长继电器的使用寿命。
本发明可应用于汽车应急启动电源配套的智能电瓶线夹、汽车应急启动电源、汽车用智能线夹，智能电瓶线夹也可以和启动电源组合成一体使用。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护区间之内。

Claims (10)

1.一种用于汽车应急启动的智能电瓶线夹，其特征在于，包括用于与启动电源连接的输入端、用于夹持在汽车电瓶电极上的夹持端，还包括连接于所述输入端与所述夹持端之间的充电部，所述充电部用于将所述输入端接收的启动电源的电能通过所述夹持端对汽车电瓶进行充电；
所述充电部包括：
主路充电回路，连接于所述输入端与所述夹持端之间，用于在被控接通时对汽车电瓶进行充电；
旁路充电回路，连接于所述输入端与所述夹持端之间，用于在被控接通时对汽车电瓶进行预充电；
控制器，用于先控制所述旁路充电回路接通对汽车电瓶进行预充电，并在检测到所述旁路充电回路的输出电压与输入电压相比满足预置的带载条件时，再控制所述主路充电回路接通对汽车电瓶进行充电，以便汽车进行启动打火。
2.如权利要求1所述的用于汽车应急启动的智能电瓶线夹，其特征在于，所述旁路充电回路包括至少两个具有不同阻值的子旁路充电回路，其中，各子旁路充电回路并联于所述输入端与所述夹持端之间；
所述控制器先控制所述旁路充电回路接通对汽车电瓶进行预充电，具体为：所述控制器在旁路充电周期内循环控制各子旁路充电回路接通对汽车电瓶进行预充电；
所述控制器在检测到所述旁路充电回路的输出电压与输入电压相比满足预置的带载条件时，再控制所述主路充电回路接通对汽车电瓶进行充电，具体为：所述控制器在检测到有子旁路充电回路的输出电压与输入电压相比满足预置的带载条件时，再控制所述主路充电回路接通对汽车电瓶进行充电，以便汽车进行启动打火。
3.如权利要求1或2所述的用于汽车应急启动的智能电瓶线夹，其特征在于，所述控制器通过如下方式控制所述主路充电回路接通对汽车电瓶进行充电：
在每个主回路充电周期且对汽车电瓶的充电次数未超过充电次数阈值时，所述控制器若检测到夹持端的电压在预充电之后处于预设的第一电压区间，则每隔预置的时间间隔控制所述主路充电回路接通一次，且每次接通后在第一时长内保持接通状态以对汽车电瓶进行充电；
所述控制器若检测到夹持端的电压在预充电之后处于预设的第二电压区间，并随后在预置的跌落检测时长内的跌落幅度超过预置的第一跌落阈值，则控制所述主路充电回路接通并在第二时长内保持接通状态以对汽车电瓶进行充电；
在每个主回路充电周期的最后预留时长内，所述控制器若检测到输入端的电压的跌落幅度超过预置的第二跌落阈值且输入端的电压低于预置的下限值，则控制所述主路充电回路在后续的预置延长时长内继续保持接通状态。
4.如权利要求1或2所述的用于汽车应急启动的智能电瓶线夹，其特征在于，所述控制器通过如下方式检测所述旁路充电回路的输出电压与输入电压相比是否满足预置的带载条件：在检测到夹持端的电压在第三时长内持续比输入端电压低预置的幅度时认为满足预置的带载条件；
所述控制器在控制所述主路充电回路接通以对汽车电瓶充电时，若检测到夹持端的电压在第四时长内的涨幅超过预置的涨幅阈值，则控制所述主路充电回路断开。
5.如权利要求1或2所述的用于汽车应急启动的智能电瓶线夹，其特征在于，在所述主路充电回路的充电周期，所述控制器在控制所述主路充电回路接通并经过第一预置延迟时长之后再控制所述旁路充电回路断开，所述控制器在控制所述主路充电回路断开并经过第二预置延迟时长之后再控制所述旁路充电回路断开，其余时间控制所述旁路充电回路保持接通状态。
6.一种一体式启动电源装置，其特征在于，包括启动电源和智能电瓶线夹；所述智能电瓶线夹为权利要求1至5任一项所述的智能电瓶线夹；
所述启动电源包括电池部分、温度采样模块和MCU，所述温度采样模块用于检测所述电池部分的温度并上报给所述MCU，所述MCU在所述电池部分的温度过高时向所述智能电瓶线夹发出停止工作的指示信号。
7.一种汽车启动打火方法，应用于汽车应急启动的智能电瓶线夹；其特征在于，所述智能电瓶线夹包括用于与启动电源连接的输入端、用于夹持在汽车电瓶电极上的夹持端，还包括连接于所述输入端与所述夹持端之间的充电部，所述充电部用于将所述输入端接收的启动电源的电能通过所述夹持端对汽车电瓶进行充电；所述充电部包括主路充电回路和旁路充电回路，所述主路充电回路连接于所述输入端与所述夹持端之间，所述旁路充电回路连接于所述输入端与所述夹持端之间；所述汽车启动打火方法包括下述步骤：
控制旁路充电回路接通对汽车电瓶进行预充电；
在检测到旁路充电回路的输出电压与输入电压相比满足预置的带载条件时，控制主路充电回路接通对汽车电瓶进行充电，以便汽车进行启动打火。
8.如权利要求7所述的汽车启动打火方法，其特征在于，所述旁路充电回路包括至少两个具有不同阻值的子旁路充电回路，其中，各子旁路充电回路并联于所述输入端与所述夹持端之间；
所述控制旁路充电回路对汽车电瓶进行预充电，包括：在旁路充电周期内循环控制各子旁路充电回路接通对汽车电瓶进行预充电；
所述在检测到旁路充电回路的输出电压与输入电压相比满足预置的带载条件时，控制主路充电回路接通对汽车电瓶进行充电，包括：在检测到有子旁路充电回路的输出电压与输入电压相比满足预置的带载条件时，再控制所述主路充电回路接通对汽车电瓶进行充电，以便汽车进行启动打火。
9.如权利要求7或8所述的汽车启动打火方法，其特征在于，所述控制主路充电回路接通对汽车电瓶进行充电，包括：
在每个主回路充电周期且对汽车电瓶的充电次数未超过充电次数阈值时，若检测到夹持端的电压处于预设的第一电压区间，则每隔预置的时间间隔控制所述主路充电回路接通一次，且每次接通后在第一时长内保持接通状态以对汽车电瓶进行充电；
若检测到夹持端的电压处于预设的第二电压区间，并随后在预置的跌落检测时长内的跌落幅度超过预置的第一跌落阈值，则控制所述主路充电回路接通并在第二时长内保持接通状态以对汽车电瓶进行充电。
10.如权利要求9所述的汽车启动打火方法，其特征在于，所述汽车启动打火方法还包括下述步骤：
在每个主回路充电周期的最后预留时长内，若检测到夹持端的电压的跌落幅度超过预置的第二跌落阈值，则控制所述主路充电回路在后续的预置延长时长内继续保持接通状态。
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