CN114616124A - 用于对深度放电电池进行充电的电池充电装置以及电池充电***和方法 - Google Patents

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Abstract

提供一种使用电池充电装置对深度放电电池进行充电的方法，该方法包括：使用电池充电装置测量深度放电电池的输出电压，以及如果输出电压处于或接近零(0)伏，则使用电池充电装置以强制模式对深度放电电池进行充电。

Description

用于对深度放电电池进行充电的电池充电装置以及电池充电 ***和方法
技术领域
本发明涉及用于对深度放电电池进行充电的电池充电装置(例如智能电池充电器)和电池充电***，以及用于对深度放电电池进行充电的电池充电***和方法。
背景技术
智能电池充电器实施各种保护以确保其被正确使用。通常实现的保护之一是在开始充电周期之前测量电池电压。如果电池电压太低，则智能电池充电器将不会启动充电。
在正常使用下，典型的铅酸电池将永远不会变得足够低以防止智能充电器充电。然而，在电流负载施加到电池并保持连接的情况下，有可能遇到电压接近0V的电池。在这种情况下，典型的智能电池充电器将不启动充电周期。
智能充电器使用包括锂离子电池和电池管理***(BMS)的电池组，所述电池管理***被配置成在错误的情况下将锂离子电池从外部电池端子断开。当锂离子电池内部断开时，电压将在外部电池端子处测量到0V。在一些BMS实现中，在过放电条件之后，即使错误情况被去除，外部电池电压也将保持在0V。必须施加外部电压以恢复电池。然而，典型的智能电池充电器将不施加充电电压，因为如果其检测到电池电压处于0V，则智能电池充电器将不开始充电周期。
因此，需要一种允许智能电池充电器对深度放电电池进行充电而不完全消除低电压保护的智能电池充电器、***和方法。
发明内容
例如，根据本发明的电池充电装置(例如智能电池充电器)可以是用于12V和24V铅酸电池(例如液体、凝胶、MF、EFB、AGM电池)和/或锂离子电池的便携式和自动电池充电器。例如，智能电池充电装置被构造和布置用于对车辆、船、RV、SUV、柴油卡车、摩托车、ATV、雪地车辆、个人水运工具、割草机和其它车辆或装置进行充电。它也可以用作例如电池保持器，以保持起动机电池和深循环电池两者完全充电。它还可以监视电池的活动，例如，用于安全和有效的充电而不会有任何过充电。例如，智能电池充电装置可以包括内置电池脱硫剂，以使性能不佳的电池再生。
本发明包括一种电池充电装置(例如智能电池充电器)，该电池充电装置包括或包含被指定为“强制模式”(例如商标强制模式)的特殊充电模式或特征，即使深度放电电池电压接近0V(即零伏)，该“强制模式”也允许电池充电装置开始对深度放电电池进行充电。这允许电池充电装置用于对深度放电的铅酸电池进行充电，和/或用开放式BMS回收过放电的锂电池。例如，电池充电装置可以被配置成自动开始强制模式，或者用户可以强制电池充电装置开始强制模式(例如，按下强制模式按钮)。
当深度放电电池(例如深度放电的车辆电池)的电池电压低于最小阈值时，强制模式特征允许电池充电装置进入电池充电模式。目的是允许电池充电装置能够对例如深度放电的铅酸电池进行充电，并且能够重置电池充电装置的过度放电的锂离子电池中的电池管理***(BMS)。
除了出于安全原因而被限制于短时间段，强制模式作为正常充电模式操作。强制模式的超时周期例如可以是五(5)分钟，或者可以是更长或更短，这取决于正被充电的深度放电电池的具体应用、类型和尺寸。
在强制模式由于指定的强制模式时间到期而终止之后，电池充电装置将检查电池电压。如果电池电压高于正常启动电压阈值，则电池充电装置将在其正常模式下开始充电。如果电池电压仍然太低，则电池充电装置将返回其待机或关断模式。
因为强制模式在不具有正常的低电池电压检查的情况下操作，所以用户接口将需要明确选择模式，并提供他们处于该模式的用户反馈。
根据本发明的一个方面，电池充电装置被提供用于跳跃启动深度放电的车辆电池。电池充电装置包括：内部电源；可选输出端口，其具有正负极性输出；车辆电池隔离传感器，其与正负极性输出电路连接，被配置成检测连接在正负极性输出之间的车辆电池的存在；反向极性传感器，其与正负极性输出电路连接，被配置成检测连接在正负极性输出之间的车辆电池的极性；功率FET开关，其连接在内部电源和输出端口之间；以及微控制器，被配置成接收来自车辆隔离传感器和反向极性传感器的输入信号，并且向功率FET开关提供输出信号，使得响应于来自传感器的指示车辆电池在输出端口处的存在以及车辆电池的正端子和负端子与正极性输出和负极性输出的适当极性连接的信号，导通功率FET开关以将内部电源连接到输出端口。
根据本发明的另一方面，内部电源是可再充电锂离子电池组。
根据本发明的另一方面，提供了一种充电或跳线电缆装置，其具有配置成***到具有内部电源的手持电池充电器升压器装置的输出端口中的插头；在插头的一个相应端处与插头集成在一起的一对电缆；该对电缆被配置成在电池的另一个相应端处分别连接到电池的端子。
当前描述的主题涉及一种对深度放电电池进行充电的方法，该方法包括以下步骤或由以下步骤组成：测量深度放电电池的输出电压；若输出电压为零(0)伏或接近零(0)伏，则以强制模式对深度放电电池进行充电。
当前描述的主题涉及一种对深度放电电池进行充电的方法，该方法包括以下步骤或由以下步骤组成：测量深度放电电池的输出电压；如果输出电压为零(0)伏或接近零(0)伏，则以强制模式对深度放电电池进行充电，其中深度放电电池以强制模式充电预定时间量。
当前描述的主题涉及一种对深度放电电池进行充电的方法，该方法包括以下步骤或由以下步骤组成：测量深度放电电池的输出电压；如果输出电压为零(0)伏或接近零(0)伏，则以强制模式对深度放电电池进行充电，其中深度放电电池以强制模式充电预定时间量，并且其中预定时间量为五(5)分钟。
当前描述的主题涉及一种对深度放电电池进行充电的方法，该方法包括以下步骤或由以下步骤组成：测量深度放电电池的输出电压；以及如果输出电压处于或接近零(0)伏，则以强制模式对深度放电电池充电，其中深度放电电池以强制模式充电预定时间量，并且其中深度放电电池以强制模式的充电在达到预定时间量时终止。
当前描述的主题涉及一种对深度放电电池进行充电的方法，该方法包括以下步骤或由以下步骤组成：测量深度放电电池的输出电压；以及如果输出电压处于或接近零(0)伏，则以强制模式对深度放电电池充电，其中深度放电电池在强制模式下充电预定时间量，并且其中在达到预定时间量时终止以强制模式对深度放电电池的充电。该方法还包括在终止强制模式后测量深度放电电池。
当前描述的主题涉及一种对深度放电电池进行充电的方法，该方法包括以下步骤或由以下步骤组成：测量深度放电电池的输出电压；以及如果输出电压为零(0)伏或接近零(0)伏，则以强制模式对深度放电电池充电，其中深度放电电池以强制模式充电预定时间量，并且其中在达到预定时间量时，终止以强制模式对深度放电电池的充电。该方法还包括在终止强制模式之后测量深度放电电池，其中如果深度放电电池在终止强制模式和测量深度放电电池输出电压之后深度放电电池高于正常启动电压阈值，则可再充电电池充电装置将开始以正常模式充电。
当前描述的主题涉及一种对深度放电电池进行充电的方法，该方法包括以下步骤或由以下步骤组成：测量深度放电电池的输出电压；以及如果输出电压为零(0)伏或接近零(0)伏，则以强制模式对深度放电电池充电，其中深度放电电池以强制模式充电预定时间量，并且其中在达到预定时间量时，终止以强制模式对深度放电电池的充电。该方法还包括在终止强制模式之后测量深度放电电池，其中如果深度放电电池在终止强制模式和测量深度放电电池输出电压之后深度放电电池高于正常启动电压阈值，则可再充电电池充电装置将开始以正常模式充电，并且其中如果在终止强制模式并且测量深度放电电池输出电压之后深度放电电池电压太低，则可再充电电池充电装置将返回待机或关断模式。
当前描述的主题涉及一种对深度放电电池进行充电的方法，该方法包括以下步骤或由以下步骤组成：测量深度放电电池的输出电压；若输出电压为零(0)伏或接近零(0)伏，则以强制模式对深度放电电池进行充电，其中深度放电电池为铅酸电池。
当前描述的主题涉及一种对深度放电电池进行充电的方法，该方法包括以下步骤或由以下步骤组成：测量深度放电电池的输出电压；若输出电压为零(0)伏或接近零(0)伏，则以强制模式对深度放电电池进行充电，深度放电电池为具有开放式电池管理***(BMS)的过放电锂离子电池。
本发明的主题涉及一种用于对深度放电电池充电的可再充电电池充电装置，该装置包括或者包含：具有正端子和负端子的可再充电电池；连接到或可连接到可再充电电池的正端子的正电池电缆；连接到或可连接到可再充电电池的负端子的负电池电缆；用于测量深度放电电池的输出电压的检测器；可编程微控制器单元(MCI)，其连接到可再充电电池充电装置的一个或多个部件或部分，MCI被构造和设置成控制可再充电电池充电装置的操作；连接到MCI的用户接口，该用户接口被构造和设置成显示可再充电电池充电装置的一个或多个功能或模式；以及控制器，其被构造和设置成控制对深度放电电池的充电，控制器具有用于即使电池电压接近0伏也对深度放电电池进行充电的强制模式。
本发明的主题涉及一种用于对深度放电电池充电的可再充电电池充电装置，该装置包括或者包含：具有正端子和负端子的可再充电电池；连接到或可连接到可再充电电池的正端子的正电池电缆；连接到或可连接到可再充电电池的负端子的负电池电缆；用于测量深度放电电池的输出电压的检测器；可编程微控制器单元(MCI)，其连接到所述可再充电电池充电装置的一个或多个部件或部分，MCI被构造和设置成控制可再充电电池充电装置的操作；连接到MCI的用户接口，该用户接口被构造和设置成显示可再充电电池充电装置的一个或多个功能或模式；以及控制器，其被构造和设置成控制深度放电电池的充电，控制器具有用于即使电池电压接近0伏也对深度放电电池进行充电的强制模式。其中，强制模式被配置成操作预定时间段。
本发明的主题涉及一种用于对深度放电电池充电的可再充电电池充电装置，该装置包括或者包含：具有正端子和负端子的可再充电电池；连接到或可连接到可再充电电池的正端子的正电池电缆；连接到或可连接到可再充电电池的负端子的负电池电缆；用于测量深度放电电池的输出电压的检测器；可编程微控制器单元(MCI)，其连接到所述可再充电电池充电装置的一个或多个部件或部分，MCI被构造和设置成控制可再充电电池充电装置的操作；连接到MCI的用户接口，该用户接口被构造和设置成显示可再充电电池充电装置的一个或多个功能或模式；以及控制器，其被构造和设置成控制深度放电电池的充电，控制器具有用于即使电池电压接近0伏也对深度放电电池进行充电的强制模式。其中强制模式被配置成操作预定时间段，并且其中预定时间段是5分钟。
本发明的主题涉及一种用于对深度放电电池充电的可再充电电池充电装置，该装置包括或者包含：具有正端子和负端子的可再充电电池；连接到或可连接到可再充电电池的正端子的正电池电缆；连接到或可连接到可再充电电池的负端子的负电池电缆；用于测量深度放电电池的输出电压的检测器；可编程微控制器单元(MCI)，其连接到可再充电电池充电装置的一个或多个部件或部分，MCI被构造和设置成控制可再充电电池充电装置的操作；连接到MCI的用户接口，该用户接口被构造和设置成显示可再充电电池充电装置的一个或多个功能或模式；以及控制器，其被构造和设置成控制深度放电电池的充电，控制器具有用于即使电池电压接近0伏也对深度放电电池进行充电的强制模式。其中，强制模式被配置成操作预定时间段，并且其中，在强制模式由于预定时间段的到期而终止之后，可再充电电池充电装置将测量深度放电电池电压。
本发明的主题涉及一种用于对深度放电电池充电的可再充电电池充电装置，该装置包括或者包含：具有正端子和负端子的可再充电电池；连接到或可连接到可再充电电池的正端子的正电池电缆；连接到或可连接到可再充电电池的负端子的负电池电缆；用于测量深度放电电池的输出电压的检测器；可编程微控制器单元(MCI)，其连接到可再充电电池充电装置的一个或多个部件或部分，MCI被构造和设置成控制可再充电电池充电装置的操作；连接到MCI的用户接口，该用户接口被构造和设置成显示可再充电电池充电装置的一个或多个功能或模式；以及控制器，其被构造和设置成控制深度放电电池的充电，控制器具有用于即使电池电压接近0伏也对深度放电电池进行充电的强制模式。其中，强制模式被配置成操作预定时间段，并且其中，在强制模式由于预定时间段的到期而终止之后，可再充电电池充电装置将测量深度放电电池电压，其中，如果深度放电电池高于正常启动电压阈值，则可再充电电池充电装置将开始以正常模式充电。
本发明的主题涉及一种用于对深度放电电池充电的可再充电电池充电装置，该装置包括或者包含：具有正端子和负端子的可再充电电池；连接到或可连接到可再充电电池的正端子的正电池电缆；连接到或可连接到可再充电电池的负端子的负电池电缆；用于测量深度放电电池的输出电压的检测器；可编程微控制器单元(MCI)，其连接到可再充电电池充电装置的一个或多个部件或部分，MCI被构造和设置成控制可再充电电池充电装置的操作；连接到MCI的用户接口，该用户接口被构造和设置成显示可再充电电池充电装置的一个或多个功能或模式；以及控制器，其被构造和设置成控制深度放电电池的充电，控制器具有用于即使电池电压接近0伏也对深度放电电池进行充电的强制模式，其中，强制模式被配置成操作预定时间段，并且其中，在强制模式由于预定时间段的到期而终止之后，可再充电电池充电装置将测量深度放电电池电压，并且其中，如果深度放电电池电压太低，则可再充电电池充电装置将返回待机或关断模式。
本发明的主题涉及一种用于对深度放电电池充电的可再充电电池充电装置，该装置包括或者包含：具有正端子和负端子的可再充电电池；连接到或可连接到可再充电电池的正端子的正电池电缆；连接到或可连接到可再充电电池的负端子的负电池电缆；用于测量深度放电电池的输出电压的检测器；可编程微控制器单元(MCI)，其连接到所述可再充电电池充电装置的一个或多个部件或部分，MCI被构造和设置成控制可再充电电池充电装置的操作；连接到MCI的用户接口，该用户接口被构造和设置成显示可再充电电池充电装置的一个或多个功能或模式；以及控制器，其被构造和布置为控制深度放电电池的充电，控制器具有用于即使电池电压接近0伏也对深度放电电池进行充电的强制模式，其中，用户接口被构造和布置为允许用户选择强制模式。
本发明的主题涉及一种用于对深度放电电池充电的可再充电电池充电装置，该装置包括或者包含：具有正端子和负端子的可再充电电池；连接到或可连接到可再充电电池的正端子的正电池电缆；连接到或可连接到可再充电电池的负端子的负电池电缆；用于测量深度放电电池的输出电压的检测器；可编程微控制器单元(MCI)，其连接到所述可再充电电池充电装置的一个或多个部件或部分，MCI被构造和设置成控制可再充电电池充电装置的操作；连接到MCI的用户接口，该用户接口被构造和设置成显示可再充电电池充电装置的一个或多个功能或模式；以及控制器，其被构造和设置成控制深度放电电池的充电，控制器具有强制模式，用于即使电池电压接近0伏也对深度放电电池进行充电，其中，用户接口被构造和设置成允许用户选择强制模式，并且其中，如果可再充电电池充电装置处于强制模式，则所述用户接口被配置成提供用户反馈。
本发明的主题涉及一种用于对深度放电电池充电的可再充电电池充电装置，该装置包括或者包含：具有正端子和负端子的可再充电电池；连接到或可连接到可再充电电池的正端子的正电池电缆；连接到或可连接到可再充电电池的负端子的负电池电缆；用于测量深度放电电池的输出电压的检测器；可编程微控制器单元(MCI)，其连接到所述可再充电电池充电装置的一个或多个部件或部分，MCI被构造和设置成控制可再充电电池充电装置的操作；连接到MCI的用户接口，该用户接口被构造和设置成显示可再充电电池充电装置的一个或多个功能或模式；以及控制器，其被构造和布置为控制深度放电电池的充电，控制器具有用于即使电池电压接近0伏也对深度放电电池进行充电的强制模式，其中用户接口被构造和布置为允许用户选择强制模式，其中用户接口被配置成如果可再充电电池充电装置处于强制模式则提供用户反馈，并且其中用户反馈通过点亮发光二极管(LED)来提供。
本发明的主题涉及一种用于对深度放电电池充电的可再充电电池充电装置，该装置包括或者包含：具有正端子和负端子的可再充电电池；连接到或可连接到可再充电电池的正端子的正电池电缆；连接到或可连接到可再充电电池的负端子的负电池电缆；用于测量深度放电电池的输出电压的检测器；可编程微控制器单元(MCI)，其连接到可再充电电池充电装置的一个或多个部件或部分，MCI被构造和设置成控制可再充电电池充电装置的操作；连接到MCI的用户接口，该用户接口被构造和设置成显示可再充电电池充电装置的一个或多个功能或模式；以及控制器，其被构造和设置成控制深度放电电池的充电，控制器具有用于即使电池电压接近0伏也对深度放电电池进行充电的强制模式，其中深度放电电池是铅酸电池。
本发明的主题涉及一种用于对深度放电电池充电的可再充电电池充电装置，该装置包括或者包含：具有正端子和负端子的可再充电电池；连接到或可连接到可再充电电池的正端子的正电池电缆；连接到或可连接到可再充电电池的负端子的负电池电缆；用于测量深度放电电池的输出电压的检测器；可编程微控制器单元(MCI)，其连接到可再充电电池充电装置的一个或多个部件或部分，MCI被构造和设置成控制可再充电电池充电装置的操作；连接到MCI的用户接口，该用户接口被构造和设置成显示可再充电电池充电装置的一个或多个功能或模式；以及控制器，其被构造和设置成控制深度放电电池的充电，控制器具有用于即使电池电压接近0伏也对深度放电电池进行充电的强制模式，其中深度放电电池是具有开放式电池管理***(BMS)的过放电锂离子电池。
附图说明
图1是根据本发明的电池充电装置的透视图。
图2是示出图1中所示的电池充电装置的前视图。
图3是示出图1和图2中所示的电池充电装置的前视图。图1和图2示出了具有电池电缆和电池夹的电源线组件和电池充电电缆组件。
图4是具有用于附接到正负电池夹或直接连接到深度放电电池的正负端子的正负孔眼连接器的可选电池充电电缆组件的前视图。
图5是示出强制模式特征和操作的示例性实施例的流程图。
图6是根据本发明的另一个电池充电装置的透视图，其中电源线和电池充电电缆组件分离。
图7是示出图6的电池充电装置的前视图，其中电池充电电缆组件附接有电池夹。
图8是图6所示的电池充电装置的功能框图。
图9(图9A-9C)是图6所示的电池充电装置的示例性实施例的示意性电路图。
图10是图6所示的电池充电装置的透视图，图6示出了显示器114的各特征。
图11是与图6-10所示的电池充电装置一起使用的电池电缆组件的俯视图。
具体实施方式
根据本发明的电池充电装置310在图1-3中示出。
电池充电装置310包括容纳电池充电装置310的电子部件的壳体或外壳312、电子显示器314(即图形用户接口(GUI))、用于容纳具有入口插头320和A/C插头322的A/C电源线318的A/C入口端口316、用于容纳具有出口插头328和公插头连接器330的电池电缆组件326的出口端口324。
图3中示出了另一电池电缆组件332，其具有位于一端的母插头连接器334和位于其相对端的正电池夹336和负电池夹338。电池电缆组件326的公插头连接器330可释放地连接到电池电缆组件332的母插头连接器334。
可选地，电池电缆组件332’(图4)设有位于一端的母插头连接器334’和位于其相对端的正电池电缆孔眼连接器336和负电池电缆孔眼连接器338。正电池电缆孔眼连接器336可连接到正电池夹或直接连接到深度放电电池的正端子。负电池电缆孔眼连接器338可连接到负电池夹或直接连接到深度放电电池的负端子。与该组电池夹相比，该孔眼连接器336和338提供了与深度放电电池的更永久类型的连接。
电子显示器314包括以下特征或指示器：
1)强制模式LED 314A；
2)电荷水平LED 314B；
3)待机LED 314C；
4)“推动和保持”分频器314D；
5)12V锂引线314E；
6)24V冷/AGM LED 314F；
7)24V标准LED 314G；
8)12V AGM+LED 314H；
9)13.6V电源LED 314I；
10)12V修理LED 314J；
11)12V冷/AGM LED 314K；
12)12V标准LED 314L；
13)模式按钮314M；以及
14)错误LED 314N。
强制模式特征
被称为“强制模式”的特殊充电模式特征和方法允许用户强制充电器开始充电，即使电池电压接近0V。这允许充电器被用于对严重放电的铅酸电池进行充电，并利用开放的BMS来恢复过放电的锂电池。
除了出于安全原因而被限制在短时间段，强制模式作为正常充电模式操作。强制模式的超时周期可以是5分钟，或者可以是更长或更短，这取决于正在充电的电池的应用、类型和尺寸。
在强制模式由于指定的强制模式时间到期而终止之后，充电器将检查电池电压。如果电池电压高于正常启动电压阈值，则充电器将在其正常模式下开始充电。如果电池电压仍然太低，充电器将返回其待机或关断模式。
因为强制模式在没有正常的低电池电压检查的情况下操作，所以用户接口将需要明确选择模式，并提供他们处于该模式的用户反馈。
例如，强制模式特征和方法可以应用于电池充电装置310。例如，可以向显示器314提供LED 314A(图1)以指示强制模式特征何时“开启”。电池充电装置310可被配置成自动“开启”和“关闭”强制模式特征(例如，当电池充电装置310适当地连接到深度放电电池且电池充电装置310被“开启”时，强制模式特征自动开启。或者，电池充电装置310可设置有开关(例如，显示器314上的按钮)以手动导通和断开强制模式特征。
用于对深度放电电池进行初始充电的示例性强制模式的流程图在图7中示出。该流程图显示了：
开始310-强制模式最初处于待机模式。
确定312-模式按钮按下5秒，且电池电压小于1V(伏)。检测深度放电电池电压以确定是否小于1V。
如果是，则前进到处理314-所有模式LED闪烁。
如果否，则返回到开始310。
处理314-所有模式LED闪烁(模式选择)。
确定316-模式被选中了吗？
如果是，则前进到确定318-夹具是反向连接的吗？
如果否，则返回到确定316之前。
确定318-夹具是反向连接的吗？
如果是，则前进到处理320-开启反向极性LED。
如果否，则前进到确定322-电池电压大于保护电压吗？
处理320-开启反向极性LED
确定322-电池电压大于保护电压吗？
如果是，则前进到处理326-开启高电压LED。
如果否，则前进到处理330-开启强制模式，以及夹具处的现场电压(即使它们被拔出)和燃料计LED跟踪，以及超时(持续)5分钟。
确定324-未***(电池)夹具？
如果是，则返回到开始310。
如果否，则返回到确定324之前。
处理326-开启高电压LED
确定328-超出OVP条件？
如果是，则返回到开始310。
如果是否，则返回到确定328之前。
处理330-开启强制模式，以及(电池)夹具处的现场电压(即使它们被拔出)，以及燃料计LED跟踪，以及超时5分钟。
根据本发明的另一电池充电装置110在图6和7中示出。
电池充电装置110包括容纳电池充电装置110的电子部件的壳体或外壳112、电子显示器114(即图形用户接口(GUI))、具有正电池夹118的正电池电缆116(图2)、以及具有负电池夹122的负电池电缆120(图2)。
图3示出了根据本发明的一个方面的电池充电装置(例如手持电池升压器)的功能框图。在手持电池升压器的中心是锂聚合物电池组32，其存储足够的能量以跳跃地启动由常规12伏铅酸或阀调节的铅酸电池服务的车辆发动机。在一个示例性实施例中，高浪涌锂聚合物电池组包括351P配置的三个3.7V、2666mAh锂聚合物电池。所得到的电池组提供11.1V、2666Ah(在3.7V、29.6Wh下为8000Ah)。连续放电电流为25C(或200安培)，而突发放电电流为50C(或400安培)。电池组的最大充电电流为8000mA(8安培)。
可编程微控制器单元(MCU)1接收各种输入并产生信息以及控制输出。可编程MCU1还通过允许更新功能和***参数而不需要改变任何硬件来为***提供灵活性。根据一个示例实施例，使用具有2K×15位闪存的8位微控制器来控制***。HT67F30是一种这样的微控制器，其可从Holtek半导体商购获得。
当手持电池升压装置连接到车辆的电气***时，车辆电池反向传感器10监视车辆电池72的极性。如下所述，当电池72的端子连接到升压装置的错误端子时，升压装置防止锂电池组连接到车辆电池72。车辆电池隔离传感器12检测车辆电池72是否连接到升压装置，并防止锂电池组连接到升压装置的输出端子，除非存在连接到输出端子的良好(例如可再充电)电池。
智能开关FET电路15仅在车辆电池由MCU 1确定为存在(响应于由隔离传感器12提供的检测信号)并以正确的极性连接(响应于由反向传感器10提供的检测信号)时才将手持电池升压锂电池电切换到车辆的电气***。锂电池温度传感器20监测锂电池组32的温度以检测由于高环境温度条件和在跳跃启动期间的过度电流汲取而引起的过热。锂电池电压测量电路24监视锂电池组32的电压，以防止电压电势在充电操作期间升高得太高以及在放电操作期间下降得太低。
锂电池反充电保护二极管28防止被输送到车辆电池72的任何充电电流从车辆的电气***流回锂电池组32。提供手电筒LED电路36以提供手电筒功能，用于在黑暗条件下增强车辆的机罩下方的光，以及当车辆可能在潜在危险的位置被停用时提供用于安全目的的SOS和闪光照明功能。电压稳压器42为微控制器和传感器提供内部工作电压的调节。开启/关闭手动模式和手电筒开关46允许用户控制手持电池升压装置的通电，如果车辆没有电池则控制手动超控操作，以及控制手电筒功能。手动按钮仅在升压装置通电时起作用。该按钮允许用户跳跃启动电池缺失的、或者电池电压低到MCU不可能自动检测的车辆。当用户按下并保持手动超控按钮一段预定时间(例如三秒)以防止手动模式的意外启动时，内部锂离子电池电源被切换到车辆电池连接端口。手动超控的唯一例外是如果车辆电池反向连接。如果车辆电池反向连接，则内部锂电池电源将永远不会切换到车辆电池连接端口。
USB充电电路52将来自任何USB充电器电源的电力转换为用于对锂电池组32充电的充电电压和电流。USB输出56提供用于对智能电话、平板电脑和其它可再充电电子装置充电的USB便携式充电器。操作指示器LED 60提供锂电池容量状态的可视指示以及智能开关激活状态的指示(指示电力正被提供给车辆的电气***)。现在将参考图2A-2C的示意图来描述手持升压装置的详细操作。如图2A所示，微控制器单元1是所有输入和输出的中心。反向电池传感器10包括光耦合隔离器光电晶体管(4N27)，其在输入引脚1和2处通过引脚1的引线导体(与负端子CB-相关联)中的二极管D8连接到车辆电池72的端子，使得如果电池72以正确的极性连接到升压装置的端子，则光耦合器LED 11将不传导电流，并因此被关闭，向MCU 1提供“1”或高输出信号。车辆电池隔离传感器12包括光耦合隔离器光电晶体管(4N27)，该光耦合隔离器光电晶体管(4N27)在输入引脚1和2处通过引脚1的引线导体(与正端子CB+相关联)中的二极管D7连接到车辆电池72的端子，使得如果电池72以正确的极性连接到升压装置的端子，则光耦合器LED 11A将传导电流，且因此被开启，向MCU提供“0”或低输出信号，指示在手持升压装置的跳线输出端子两端存在电池。
如果车辆电池72以相反的极性连接到手持升压装置，则反向传感器10的光耦合器LED 11将传导电流，向微控制器单元1提供“0”或低信号。此外，如果没有电池连接到手持升压器装置，则隔离传感器12的光耦合器LED 11A将不传导电流，并因此被关闭，向MCU提供“1”或高输出信号，指示没有连接到手持升压器装置的任何电池。使用这些特定输入，MCU 1的微控制器软件可以确定何时开启智能开关FET 15是安全的，从而将锂电池组连接到升压装置的跳线端子。因此，如果车辆电池72根本没有连接到升压装置，或者以相反的极性连接，则MCU 1可以防止智能开关FET 15被开启，从而防止锂电池组的发火花/短路。
如图2B所示，FET智能开关15由微控制器1的输出驱动。FET智能开关15包括并联的三个FET(Q15、Q18和Q19)，它们将来自锂电池组的功率分布扩展到FET上。当该微控制器输出被驱动到逻辑低时，FET 16全部处于高电阻状态，因此不允许电流从内部锂电池负触点17流到车辆电池72负触点。当微控制器输出被驱动到逻辑高时，FET 16(Q15、Q18和Q19)处于低电阻状态，允许电流自由地从内部锂电池组负触点17(LB-)流到车辆电池72负触点(CB-)。以这种方式，微控制器软件控制内部锂电池组32与车辆电池72的连接，以跳跃启动车辆发动机。往回参考图2A，可以使用电路24和微控制器1的模-数输入之一来精确地测量内部锂电池组电压。电路24被设计成感测主3.3V稳压器42的电压何时开启，并且当稳压器42的电压开启时导通晶体管23。当晶体管23导通时，它导通FET 22，从而提供内部锂电池的正触点(LB+)到分压器21的导电路径。以允许将较低的电压范围供给微控制器读取。使用该输入，微控制器软件可以确定锂电池电压在放电操作期间是太低还是在充电操作期间太高，并且采取适当的动作以防止对电子元件的损坏。
仍然参考图2A，内部锂电池组32的温度可以通过两个负温度系数(NTC)装置20精确地测量。这些装置的温度升高时其电阻降低。该电路是分压器，其将结果供给微控制器1上的两个模-数(A/D)输入。然后，微控制器软件可以确定内部锂电池太热而不允许跳跃启动，从而增加了设计的安全性。主电压稳压器电路42被设计成将内部锂电池电压转换为经调节的3.3伏特，经调节的3.3伏特由微控制器1以及升压装置的其它部件用于内部操作功率。三个锂电池反充电保护二极管28(参见图2B)处于允许电流仅从内部锂电池组32流到车辆电池72的适当位置，而不是从车辆电池流到内部锂电池。以这种方式，如果车辆电气***从其交流发电机充电，则它不能对内部锂电池进行反充电(从而损坏内部锂电池)，从而提供另一安全级别。开关46上的主电源(图2A)是允许双刀双掷操作的组合，从而通过一次推动来实现：如果产品处于关断状态，则产品可以被导通，或者如果产品处于导通状态，则产品可以被关断。该电路还使用微控制器输出47，以在电源被导通开关激活时“保持激活”电源。当按压开关时，微控制器将该输出转换到高逻辑电平，以在释放开关时保持通电。以这种方式，微控制器在导通/断开开关再次被激活时或锂电池电压变得太低时保持对电源何时断开的控制。微控制器软件还包括定时器，如果不使用，则该定时器在预定时间段(例如8小时)之后关闭电源。图2B中所示的手电筒LED电路45控制手电筒LED的操作。来自微控制器1的两个输出专用于两个单独的LED。因此，可以针对选通和SOS模式独立地对LED进行软件控制，从而为升压装置提供另一个安全特征。LED指示器提供对操作者需要理解产品在发生什么的反馈。四个单独的LED 61(图2A)由微控制器1的相应单独输出控制，以提供内部锂电池的剩余容量的指示。这些LED以具有25％、50％、75％和100％(红色、红色、黄色、绿色)容量指示的“燃料计”型格式控制。LED指示器63(图2B)当车辆电池72以相反极性连接时，向用户提供可视警告。“升压”和导通/断开LED 62分别在升压装置提供跳跃启动电源时和升压装置被开启时提供视觉指示。
USB输出56电路(图2C)被包括以提供USB输出，用于从内部锂电池组32对诸如智能电话的便携式电子装置进行充电。来自微控制器1的控制电路57允许通过软件控制导通和断开USB Out 56，以防止内部锂电池的容量变得太低。USB输出在标准USB连接器58上被供到装置的外部，标准USB连接器58包括允许对需要连接器的某些智能电话进行充电所需的标准分压器。USB充电电路52允许使用标准USB充电器对内部锂电池组32进行充电。该充电输入使用允许使用标准电缆的标准微型USB连接器48。从标准USB充电器提供的5V电势被上变频到使用DC-DC转换器49对内部锂电池组充电所需的12.4VDC电压。DC-DC转换器49可以通过来自微控制器1的输出经由电路53导通和断开。
这样，如果A/D输入22测量到电池电压太高，则微控制器软件可以关闭充电。提供额外的安全性以帮助消除使用锂电池充电控制器50对内部锂电池的过充电，该锂电池充电控制器50向内部锂电池单元51提供充电平衡。该控制器还提供用于消除内部锂电池的过放电的安全冗余。
图5示出了根据本发明示例性实施例的手持装置110。112是外壳。114是显示器。114A是开机开关。114B是LED“燃料计”指示器。114C是用于显示电源正被提供给12V输出端口122的“升压开启”指示器。114D是用于显示车辆电池相对于极性不正确连接的“反向”指示器。114E是一个“通电”指示器，用于显示该装置被通电以进行操作。118是用于对内部锂离子电池充电的USB输入端口。118A是用于USB输入端口118的可移除盖。120是USB输出端口，用于从内部锂离子电池向诸如智能电话、平板电脑、音乐播放器和其它电子装置之类的其它便携式装置供电。120A是用于USB输出端口120的可移除盖。122是可连接到下文描述的电缆装置210的12V输出端口。
图6示出了专门设计用于手持装置110的跳线电缆装置210。装置210具有被配置成***手持装置110的12V输出端口122的插头212。正电池电缆214和负电池电缆218与插头212集成在一起，并分别通过环形连接器216A和220A连接到正电池夹216和负电池夹220。12V出口端口122和插头212的尺寸被设计成使得插头212将仅以特定的方向装配到12V出口端口122中，从而确保正电池夹216将对应于正极性，并且负电池夹220将对应于负极性，如在上面所示。
另外，环形端子216A和216B允许电池夹216和229与电池电缆214和218断开，然后可拆卸地直接连接到车辆电池的端子。该特征可用于例如将电池电缆214和218302b永久地连接到车辆的电池。在电池电压变得耗尽或放电的情况下，手持升压装置110可以通过将插头212***12V出口端口122而非常简单地正确连接到耗尽或放电的车辆电池。
因此，已经描述了本发明，对于本领域的技术人员来说显而易见的是，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，可以以多种方式改变本发明。任何和所有这样的变化都包括在所附权利要求的范围内。

Claims (20)

1.一种使用电池充电装置对深度放电电池进行充电的方法，所述方法包括：
使用所述电池充电装置测量所述深度放电电池的输出电压；以及
如果所述输出电压处于或接近零0伏，则使用所述电池充电装置以强制模式对所述深度放电电池进行充电。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述深度放电电池在所述强制模式下由所述电池充电装置充电预定时间量。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述预定时间量是5分钟。
4.根据权利要求2所述的方法，其中，在达到所述预定时间量时终止在所述强制模式下对所述深度放电电池的充电。
5.根据权利要求4所述的方法，还包括在所述强制模式终止之后测量所述深度放电电池。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，如果在所述强制模式终止并且所述深度放电电池的输出电压被测量之后所述深度放电电池高于正常启动电压阈值，则可再充电的所述电池充电装置将开始以正常模式充电。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，如果在所述强制模式终止并且所述深度放电电池的输出电压被测量之后所述深度放电电池的电压太低，则可再充电的所述电池充电装置将返回待机或关断模式。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述深度放电电池是铅酸电池。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述深度放电电池是具有开放式电池管理***BMS的过放电锂离子电池。
10.用于对深度放电电池进行充电的可再充电电池充电装置，所述装置包括：
可再充电电池，具有正端子和负端子；
正电池电缆，连接到或可连接到所述可再充电电池的所述正端子；
负电池电缆，连接到或可连接到所述可再充电电池的所述负端子；
检测器，用于测量所述深度放电电池的输出电压；
可编程微控制器单元MCI，连接到所述可再充电电池充电装置的一个或多个部件或部分，所述MCI被构造和设置成控制所述可再充电电池充电装置的操作；
连接到所述MCI的用户接口，所述用户接口被构造和设置成显示所述可再充电电池充电装置的一个或多个功能或模式；以及
控制器，被构造和设置成控制对所述深度放电电池的充电，所述控制器具有用于即使电池电压接近0伏也对所述深度放电电池进行充电的强制模式。
11.根据权利要求10所述的装置，其中，所述强制模式被配置成操作预定时间段。
12.根据权利要求11所述的装置，其中，所述预定时间段是5分钟。
13.根据权利要求11所述的装置，其中，在所述强制模式由于所述预定时间段的到期而终止之后，所述可再充电电池充电装置将测量所述深度放电电池的电压。
14.根据权利要求13所述的装置，其中，如果所述深度放电电池高于正常启动电压阈值，则所述可再充电电池充电装置将开始以正常模式充电。
15.根据权利要求13所述的装置，其中，如果所述深度放电电池的电压太低，则所述可再充电电池充电装置将返回待机或关断模式。
16.根据权利要求10所述的装置，其中，所述用户接口被构造和布置成允许用户选择所述强制模式。
17.根据权利要求16所述的装置，其中，所述用户接口被配置成如果所述可再充电电池充电装置处于所述强制模式，则提供用户反馈。
18.根据权利要求17所述的装置，其中，通过点亮发光二极管LED来提供所述用户反馈。
19.根据权利要求10所述的装置，其中，所述深度放电电池是铅酸电池。
20.根据权利要求10所述的装置，其中，所述深度放电电池是具有开放式电池管理***BMS的过放电锂离子电池。
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