具有多个电池组兼容性的车辆电池跨接启动器

摘要

一种车辆电池跨接启动器包括：电池组接口，该电池组接口被配置成接收具有第一标称电压的第一可充电电池组和具有不同于该第一标称电压的第二标称电压的第二可充电电池组中的至少一个；功率提升模块，该功率提升模块包括一个或多个储能设备；以及端子线夹，这些端子线夹被配置成将该车辆电池跨接启动器电连接到车辆电池。该跨接启动器进一步包括具有电子处理器的控制器，该控制器被配置成响应于检测到尝试车辆启动而闭合跨接启动开关，当该电池组的电压大于电压阈值时闭合第一旁路开关，并且当该电池组的电压小于该电压阈值时闭合第二旁路开关。

权利要求

1.一种车辆电池跨接启动器，包括：

电池组接口，该电池组接口被配置成接收具有第一标称电压的第一可充电电池组和具有不同于该第一标称电压的第二标称电压的第二可充电电池组中的至少一个；

功率提升模块，该功率提升模块包括一个或多个储能设备；

第一端子和第二端子，该第一端子和该第二端子被配置成将该车辆电池跨接启动器电连接到车辆电池；

第一旁路开关，该第一旁路开关设置在从该电池组接口到该车辆电池的第一电流路径上；

第二旁路开关，该第二旁路开关设置在从该电池组接口到该车辆电池的第二电流路径上；以及包括电子处理器的控制器，该控制器被配置成：确定附接到该电池组接口的电池组的电压是否大于电压阈值；

当该电池组的电压大于该电压阈值时，闭合该第一旁路开关，以从该电池组和该功率提升模块向该车辆电池放电；并且当该电池组的电压小于该电压阈值时，闭合该第二旁路开关，以从该电池组和该功率提升模块向该车辆电池放电。

2.如权利要求1所述的车辆电池跨接启动器，其中，该第一电流路径具有比该第二电流路径更大的电阻。

3.如权利要求1所述的车辆电池跨接启动器，其中，该控制器被进一步配置成：在该第一旁路开关闭合时，监测该电池组的电压；

当该电池组的电压降至第二电压阈值以下时，断开该第一旁路开关；并且当该电池组的电压降至该第二电压阈值以下时，闭合该第二旁路开关。

4.如权利要求3所述的车辆电池跨接启动器，其中，该控制器被进一步配置成：在该第二旁路开关闭合时，监测该电池组的电压；并且当该电池组的电压降至第三电压阈值以下时，断开该第二旁路开关。

5.如权利要求1所述的车辆电池跨接启动器，进一步包括：转换器电路，该转换器电路电连接在该电池组接口与该功率提升模块之间，其中，该控制器被进一步配置成由该转换器电路用来自该电池组的电流为包含在该功率提升模块中的一个或多个储能设备充电。

6.如权利要求1所述的车辆电池跨接启动器，其中，该一个或多个储能设备包括一个或多个超级电容器单元。

7.如权利要求1所述的车辆电池跨接启动器，其中，该一个或多个储能设备包括第一组串联连接的电容器单元，该第一组串联连接的电容器单元与第二组串联连接的电容器单元并联电连接。

8.一种车辆电池跨接启动器系统，包括：

具有第一标称电压的第一可充电电池组和具有不同于该第一标称电压的第二标称电压的第二可充电电池组中的至少一个；以及车辆电池跨接启动器，该车辆电池跨接启动器包括：电池组接口，该电池组接口被配置成接收该第一可充电电池组和该第二可充电电池组之一，功率提升模块，该功率提升模块包括一个或多个储能设备，第一端子线夹和第二端子线夹，该第一端子线夹和该第二端子线夹被配置成将该车辆电池跨接启动器电连接到车辆电池，第一旁路开关，该第一旁路开关设置在从该电池组接口到该车辆电池的第一电流路径上，第二旁路开关，该第二旁路开关设置在从该电池组接口到该车辆电池的第二电流路径上，以及包括电子处理器的控制器，该控制器被配置成：确定附接到该电池组接口的电池组的电压是否大于电压阈值；

当该电池组的电压大于该电压阈值时，闭合该第一旁路开关，以从该电池组和该功率提升模块向该车辆电池放电；并且当该电池组的电压小于该电压阈值时，闭合该第二旁路开关，以从该电池组和该功率提升模块向该车辆电池放电。

9.如权利要求8所述的系统，其中，该第一电流路径具有比该第二电流路径更大的电阻。

10.如权利要求8所述的系统，其中，该控制器被进一步配置成：在该第一旁路开关闭合时，监测该电池组的电压；

当该电池组的电压降至第二电压阈值以下时，断开该第一旁路开关；并且当该电池组的电压降至该第二电压阈值以下时，闭合该第二旁路开关。

11.如权利要求10所述的系统，其中，该控制器被进一步配置成：在该第二旁路开关闭合时，监测该电池组的电压；并且当该电池组的电压降至第三电压阈值以下时，断开该第二旁路开关。

12.如权利要求8所述的系统，进一步包括转换器电路，该转换器电路电连接在该电池组接口与该功率提升模块之间；

其中，该控制器被进一步配置成由该转换器电路用来自该电池组的电流为包含在该功率提升模块中的一个或多个储能设备充电。

13.如权利要求8所述的系统，其中，该一个或多个储能设备包括一个或多个超级电容器单元。

14.如权利要求8所述的系统，其中，该一个或多个储能设备包括第一组串联连接的电容器单元，该第一组串联连接的电容器单元与第二组串联连接的电容器单元并联电连接。

15.一种跨接启动车辆电池的方法，该方法包括：将可移除且可充电的电池组附接到车辆电池跨接启动器，该车辆电池跨接启动器包括包含一个或多个储能设备的功率提升模块和包含电子处理器的控制器；

将该车辆电池跨接启动器电连接到车辆电池；

由该控制器确定该电池组的电压是否大于电压阈值；

当该电池组的电压大于该电压阈值时，闭合从该电池组到该车辆电池的第一电流路径中的第一旁路开关，以从该电池组和该功率提升模块向该车辆电池放电；以及当该电池组的电压小于该电压阈值时，闭合设置在从该电池组到该车辆电池的第二电流路径中的第二旁路开关，以从该电池组和该功率提升模块向该车辆电池放电。

16.如权利要求15所述的方法，进一步包括：在该第一旁路开关闭合时，由该控制器监测该电池组的电压；

当该电池组的电压降至第二电压阈值以下时，断开该第一旁路开关；以及当该电池组的电压降至该第二电压阈值以下时，闭合该第二旁路开关。

17.如权利要求16所述的方法，进一步包括：在该第二旁路开关闭合时，监测该电池组的电压；以及当该电池组的电压降至第三电压阈值以下时，断开该第二旁路开关。

18.如权利要求15所述的方法，其中，该第一电流路径具有比该第二电流路径更大的电阻。

19.如权利要求15所述的方法，其中，该一个或多个储能设备包括一个或多个超级电容器。

20.如权利要求15所述的方法，进一步包括：用从该电池组释放的电流为该一个或多个储能设备充电。

说明书

具有多个电池组兼容性的车辆电池跨接启动器

[0001] 相关申请

[0002] 本申请要求于2020年5月7日提交的美国临时专利申请号63/021,185的权益，该美国临时专利申请的全部内容通过援引并入本文。

技术领域

[0003] 本文所述的实施例涉及一种由可移除且可充电的电池组供电的车辆电池跨接启动器。

发明内容

[0004] 车辆电池跨接启动器受到许多设计限制，这使得难以实施车辆电池跨接启动器。例如，车辆电池跨接启动器必须满足与电压幅度(例如，车辆电池过电压)、电源欠压(例如，跨接启动器电源欠压)、电火花和短路以及电流幅度相关的要求。由于这些限制，当前的车辆电池跨接启动器是具有内部电源的专用设备，其可以充电并且然后在必要时用于跨接启动车辆。这些跨接启动器可以包括密封铅酸电池、多个锂聚合物电池单元或一组超级电容器。这种设备通常从AC市电进行充电。然而，因为AC市电并非总是随时可用，所以在紧急情况下，车辆电池跨接启动器可能缺乏足够的电荷来跨接启动车辆电池。在一些实施例中，耗尽的车辆电池可以用于缓慢地为一组超级电容器充电，但是仅这组超级电容器可能并不总是足以跨接启动该车辆电池。

[0005] 作为传统车辆电池跨接启动器的替代方案，可以由用于无绳手持电动工具的电池组供电的车辆电池跨接启动器将大大增强车辆电池跨接启动器的多用性。只要电池组是可用的，这样的跨接启动器就可以在任何时间任何地点使用。电动工具电池组在电压、容量、物理大小等方面各不相同。因此，车辆电池跨接启动器与多种类型的电动工具电池组兼容是有利的。

[0006] 实施由用于电动工具的电池组供电的车辆电池跨接启动器的困难之一在于该电池组能够产生的电流幅度。如果电池组首先用于为一个或多个储能设备(例如，一组超级电容器、锂聚合物电池单元等)充电，则在车辆电池跨接启动器的背景下，可以减轻或去除电池组的电流限制。在该超级电容器或锂聚合物电池单元放电之后，也可以从电池组放电。电池组放电电流与来自该超级电容器或锂聚合物电池单元的放电电流相结合可以足以跨接启动车辆电池。

[0007] 在一些实施例中，正如耗尽的车辆电池可以用于为一组超级电容器充电一样，耗尽的电池组可以单独使用或与耗尽的车辆电池结合使用以为该组超级电容器充电。然后该组超级电容器可以用于尝试跨接启动该车辆电池。

[0008] 本文所述的实施例提供了一种车辆电池跨接启动器。该车辆电池跨接启动器包括：电池组接口，该电池组接口被配置成接收具有第一标称电压的第一可充电电池组和具有不同于该第一标称电压的第二标称电压的第二可充电电池组中的至少一个；功率提升模块，该功率提升模块包括一个或多个储能设备；以及第一端子线夹和第二端子线夹，该第一端子线夹和第二端子线夹被配置成将该车辆电池跨接启动器电连接到车辆电池。该车辆电池跨接启动器进一步包括设置在从该电池组接口到该车辆电池的第一电流路径上的第一旁路开关以及设置在从该电池组接口到该车辆电池的第二电流路径上的第二旁路开关。该车辆电池跨接启动器进一步包括具有电子处理器的控制器，该控制器被配置成确定附接到该电池组接口的电池组的电压是否大于电压阈值，当该电池组的电压大于该电压阈值时，闭合该第一旁路开关，以从该电池组和该功率提升模块向该车辆电池放电；并且当该电池组的电压小于该电压阈值时，闭合该第二旁路开关，以从该电池组和该功率提升模块向该车辆电池放电。

[0009] 本文所述的实施例提供了一种车辆电池跨接启动器系统。该车辆电池跨接启动器系统包括具有第一标称电压的第一可充电电池组和具有不同于该第一标称电压的第二标称电压的第二可充电电池组中的至少一个以及车辆电池跨接启动器。该车辆电池跨接启动器包括：电池组接口，该电池组接口被配置成接收该第一可充电电池组和该第二可充电电池组之一；功率提升模块，该功率提升模块包括一个或多个储能设备；以及第一端子线夹和第二端子线夹，该第一端子线夹和第二端子线夹被配置成将该车辆电池跨接启动器电连接到车辆电池。该车辆电池跨接启动器进一步包括设置在从该电池组接口到该车辆电池的第一电流路径上的第一旁路开关以及设置在从该电池组接口到该车辆电池的第二电流路径上的第二旁路开关。该车辆电池跨接启动器进一步包括具有电子处理器的控制器，该控制器被配置成确定附接到该电池组接口的电池组的电压是否大于电压阈值，当该电池组的电压大于该电压阈值时，闭合该第一旁路开关，以从该电池组和该功率提升模块向该车辆电池放电；并且当该电池组的电压小于该电压阈值时，闭合该第二旁路开关，以从该电池组和该功率提升模块向该车辆电池放电。

[0010] 本文所述的实施例提供了一种跨接启动车辆电池的方法。该方法包括：将可移除且可充电的电池组附接到车辆电池跨接启动器，该车辆电池跨接启动器包括包含一个或多个储能设备的功率提升模块和包含电子处理器的控制器；以及将该车辆电池跨接启动器电连接到车辆电池。该方法进一步包括：由该控制器确定该电池组的电压是否大于电压阈值；当该电池组的电压大于该电压阈值时，闭合从该电池组到该车辆电池的第一电流路径中的第一旁路开关，以从该电池组和该功率提升模块向该车辆电池放电；以及当该电池组的电压小于该电压阈值时，闭合设置在从该电池组到该车辆电池的第二电流路径中的第二旁路开关，以从该电池组和该功率提升模块向该车辆电池放电。

[0011] 在详细解释任何实施例之前，应理解的是，实施例并不将其应用限制于以下说明中阐述的或在附图中展示的配置细节和部件布置。实施例能够以多种不同的方式来实践或实施。还应理解的是，本文使用的措辞和术语是出于说明的目的，而不应被视为是限制性的。“包括(including)”、“包括(comprising)”或“具有”、及其变型的使用意指涵盖了下文列出的项及其等同物、以及附加项。除非另有说明或限制，否则术语“安装”、“连接”、“支撑”和“联接”、及其变型被广泛使用，并且涵盖直接安装、连接、支撑和联接和间接安装、连接、支撑和联接两种情况。

[0012] 另外，应理解的是，实施例可以包括硬件、软件和电子部件或模块，为了讨论的目的，这些部件或模块可以被展示和描述为好像大多数部件仅在硬件中实现。然而，本领域的普通技术人员基于对这个详细描述的阅读将认识到，在至少一个实施例中，基于电子的方面可以在可由一个或多个处理单元(如微处理器和/或专用集成电路(“ASIC”))执行的软件(例如，存储在非暂态计算机可读介质上)中实现。这样，应注意的是，可以利用多个基于硬件和软件的设备以及多个不同的结构部件来实现实施例。例如，说明书中描述的“服务器”和“计算设备”可以包括一个或多个处理单元、一个或多个计算机可读介质模块、一个或多个输入/输出接口以及连接部件的各种连接件(例如，系统总线)。

[0013] 通过考虑详细说明和附图，本实施例的其他方面将变得清楚。

附图说明

[0014] 图1是根据本文所述的实施例的电池组的立体图。

[0015] 图2是图1的电池组的俯视图。

[0016] 图3A是根据本文所述的实施例的图1的电池组的截面图，其示出了电池单元。

[0017] 图3B是图1的电池组的第二实施例的截面图，其示出了电池单元。

[0018] 图4是根据本文所述的实施例的图1至图3的电池组的机电图。

[0019] 图5A展示了车辆电池跨接启动器的第一实施例，该车辆电池跨接启动器被配置成接收、支撑图1至图3的电池组并且由该电池组供电。

[0020] 图5B展示了车辆电池跨接启动器的第二实施例，该车辆电池跨接启动器被配置成接收、支撑图1至图3的电池组并且由该电池组供电。

[0021] 图6是根据本文所述的实施例的图5A和图5B的车辆电池跨接启动器的机电图。

[0022] 图7A是根据本文所述的实施例的图5A或图5B的由图1至图3的电池组供电的车辆电池跨接启动器的电气示意图。

[0023] 图7B是根据本文所述的实施例的图5A或图5B的由图1至图3的电池组供电的车辆电池跨接启动器的电气示意图。

[0024] 图8和图9是根据本文所述的实施例的使用图5A或图5B的由图1至图3的电池组供电的车辆电池跨接启动器来跨接启动车辆电池的过程。

具体实施方式

[0025] 本文所述的实施例涉及一种由可移除且可充电的电池组(如与各种手持电动工具一起使用的电池组)供电的车辆电池跨接启动器。电池组可移除地连接到车辆电池跨接启动器。电池组或连接在一起的多个电池组可以用于为车辆电池跨接启动器供电，并且跨接启动车辆电池。电池组还可以选择性地用于为车辆电池跨接启动器内的功率提升模块充电。功率提升模块包括例如一个或多个储能设备，如多个超级电容器或锂聚合物电池单元。与可移除且可充电的电池组相结合的功率提升模块可以用于跨接启动车辆电池。

[0026] 图1至图3展示了与车辆电池跨接启动器一起使用的电池组100。电池组100可连接到如电钻、紧固件、锯子、切管机、砂光机、敲钉机、订书机、真空吸尘器等手持电动工具并且可由这些手持电动工具支撑。电池组100还可连接到如绳修剪器、树篱修剪器、鼓风机、链锯等户外电动工具并且可由这些户外电动工具支撑。如图1至图3所示，电池组100包括外壳105和由外壳105支撑的至少一个可充电电池单元110(在图3A和图3B中示出)。电池组100还包括用于将电池组100支撑在工具上的支撑部分115以及用于将电池组100选择性地联接到工具或从工具释放电池组100的联接机构120。支撑部分115可连接到工具上的互补支撑部分。

[0027] 电池组100包括位于支撑部分115内的多个端子125，并且可操作用于将电池单元110电连接到电池组100内的PCB 130。该多个端子125包括例如正电池端子、接地端子和感测或数据端子。电池组100可移除地且可互换地连接到工具，以向这些工具提供运行电力。
端子125被配置成与从互补接收部分内的工具或该工具延伸的对应电力端子配对。

[0028] 电池单元110是具有例如锂钴(“Li‑Co”)、锂锰(“Li‑Mn”)或Li‑Mn尖晶石的化学物质的锂基电池单元。在一些实施例中，电池单元110具有其他合适的锂或锂基化学物质，如包括锰的锂基化学物质等。电池组100内的电池单元110向工具提供运行电力(例如，电压和电流)。电池单元110可以具有不同的标称电压，例如，介于3.6V与4.2V之间。同样地，电池组100可以具有不同的标称电压，例如，10.8V、12V、14.4V、21V、24V、28V、36V、60V、80V、介于
10.8V与80V之间等。电池单元110也各自具有例如大约介于1.0安培小时(“Ah”)与6.0Ah之间的容量。在示例性实施例中，电池单元110各自具有大约1.5Ah、2.4Ah、3.0Ah、4.0Ah、
6.0Ah、介于1.5Ah与6.0Ah之间等的容量。在一些实施例中，总电池组容量为大约5.0Ah或更大(例如，5.0Ah至12.0Ah)的电池组100与车辆电池跨接启动器结合使用。在其他实施例中，总电池组容量为大约1.5Ah或更大(例如，1.5Ah至12.0Ah)的电池组100与车辆电池跨接启动器结合使用。

[0029] 例如，图3A展示了包括十个电池单元110A的第一电池组100A的实施例。电池单元110A被配置成五组两个串联连接的电池单元的串并联布置。如果假定每个电池单元110A具有大约3.6V的标称电压，则电池组100A具有大约18V的标称电压。在一些实施例中，第一电池组100A仅包括五个串联连接的电池单元110A。

[0030] 在其他实施例中，电池组100包括串联、并联或串并联组合连接的不同数量的电池单元(例如，介于三个与三十个电池单元之间)，以产生具有标称电池组电压和电池容量的期望组合的电池组。例如，图3B展示了包括六个电池单元110B的第二电池组100B的实施例。电池单元110B被配置成三组两个串联连接的电池单元的串并联布置。如果假定每个电池单元110B具有大约4.0V的标称电压，则电池组100B具有大约12V的标称电压。在一些实施例中，第二电池组100B仅包括三个串联连接的电池单元110B。

[0031] 使用电池组100内的控制电子装置、工具或其组合来控制、监测和调节电池组100向工具输出的电力。图4展示了与电池组100相关联的控制器200。控制器200电气地和/或通信地连接到电池组100的多种模块或部件。例如，所展示的控制器200连接到多个电池单元110、燃料表205、一个或多个传感器210、工具接口215和充电/放电控制模块220(任选地在电池组内)。控制器200包括硬件和软件的组合，这些组合除其他之外可操作用于控制电池组100的运行、激活燃料表205、监测电池组100的运行等。燃料表205包括例如一个或多个指示器，如发光二极管(“LED”)。燃料表205可以被配置成显示电池单元110的荷电状态的情况或与其相关联的信息。控制器200还包括与工具或电池组100的运行相关联的与温度、电流、电压等有关的各种预设定或计算出的故障状况值。

[0032] 在一些实施例中，控制器200包括向控制器200和/或电池组100内的部件和模块提供电力、运行控制和保护的多个电气和电子部件。例如，控制器200除其他之外包括处理单元230(例如，微处理器、微控制器、电子控制器以及电子处理器或另一合适的可编程设备)、存储器235、输入单元240和输出单元245。处理单元230除其他之外包括控制单元250、算术逻辑单元(“ALU”)255和多个寄存器260(在图4中示出为一组寄存器)，并且使用已知的计算机架构(例如，经修改的哈佛架构(Harvard architecture)、冯·诺依曼架构(von Neumann architecture)等)来实施。处理单元230、存储器235、输入单元240和输出单元245以及连接到控制器200的各种模块通过一个或多个控制和/或数据总线(例如，公共总线265)连接。出于说明性目的，在图4中笼统地示出了控制和/或数据总线。鉴于本文所述的实施例，将一个或多个控件和/或数据总线用于各个模块和部件之间的互连和通信将会是本领域技术人员已知的。在一些实施例中，控制器200部分地或全部实施在半导体(例如，现场可编程门阵列[“FPGA”]半导体)芯片上，如通过寄存器传输级(“RTL”)设计过程开发的芯片。

[0033] 存储器235是非暂态计算机可读介质，其包括例如程序存储区和数据存储区。程序存储区和数据存储区可以包括不同类型存储器的组合，如只读存储器(“ROM”)、随机存取存储器(“RAM”)(例如，动态RAM[“DRAM”]、同步DRAM[“SDRAM”]等)、电可擦除可编程只读存储器(“EEPROM”)、闪速存储器、硬盘、SD卡或其他合适的磁存储器设备、光存储器设备、物理存储器设备或电子存储器设备。处理单元230连接到存储器235并执行软件指令，这些软件指令能够存储在存储器235的RAM(例如，在执行期间)、存储器235的ROM(例如，在通常永久的基础上)或者如另一存储器或盘等另一非暂态计算机可读介质中。电池组100的实施方式中包括的软件可以存储在控制器200的存储器235中。该软件包括例如固件、一个或多个应用程序、程序数据、过滤器、规则、一个或多个程序模块以及其他可执行指令。控制器200被配置成从存储器进行检索并执行除其他之外与本文所述的电池组的控制有关的指令。控制器200还可以存储各种电池组参数和特性(包括电池组标称电压、化学物质、电池单元特性、最大允许放电电流、最大允许温度等)。在其他构造中，控制器200包括附加的部件、更少的部件或不同的部件。

[0034] 工具接口215包括机械部件(例如，支撑部分115)和电气部件(例如，多个端子125)的组合，这些部件被配置成并且可操作用于使电池组100与工具或另一设备接口连接(例如，机械地、电气地和通信地连接)。例如，从电池组100提供给工具或设备的电力通过充电/放电控制模块220提供给工具接口215。充电/放电控制模块220包括例如用于控制到电池单元110的充电电流和来自电池单元的放电电流的一个或多个开关(例如，FET)。在一些实施例中，从电池组100提供给工具或设备(或从充电器提供)的电力由在电池组100外部(例如，在工具、设备或充电器内部)的充电/放电控制模块225来控制。工具接口215还包括例如用于在控制器200与工具或设备(例如，车辆电池跨接启动器)之间提供通信线路或链路的通信线路270。

[0035] 传感器210包括例如一个或多个电流传感器、一个或多个电压传感器、一个或多个温度传感器等。例如，控制器200使用传感器210来监测电池单元110中的每一个电池单元的单独荷电状态、监测从电池单元110释放的电流、监测电池单元110中的一个或多个电池单元的温度等。如果电池单元110之一的电压等于或高于电压上限(例如，最大充电电压)，则充电/放电控制模块225阻止电池单元进一步充电或请求电池充电器(未示出)提供恒压充电方案。替代性地，如果电池单元110之一低于低压极限，则充电/放电控制模块阻止电池单元110进一步放电。类似地，如果达到电池单元110的工作温度上限或下限，则控制器200可以阻止电池组100充电或放电，直到电池单元110或电池组100的温度处于可接受的温度范围内。

[0036] 电池组100可连接到如图5A中所展示的车辆电池跨接启动器300等车辆电池跨接启动器并且可由该车辆电池跨接启动器支撑。车辆电池跨接启动器300包括外壳305、用于接收并支撑电池组100的支撑部分310、用于将电池组100电连接到车辆电池跨接启动器300的多个端子315、用于打开或激活车辆电池跨接启动器300的ON或POWER按钮320、第一电缆325、第二电缆330、第一端子线夹335和第二端子线夹340。电池组100通过支撑部分310和多个端子315连接到车辆电池跨接启动器300。因此，电池组100作为车辆电池跨接启动器300的电源运行。支撑部分310被配置成接收并支撑具有不同物理大小的电池组100。另外，多个端子被配置成将具有不同电气特性(如标称电压)的电池组100电连接到车辆电池跨接启动器300。

[0037] 在一些实施例，如图5B所展示的实施例中，车辆电池跨接启动器300包括第一支撑部分310A、第一多个端子315A、第二支撑部分310B以及第二多个端子315B。第一支撑部分310A被配置成接收并支撑具有第一物理大小的电池组100，如第一电池组100A。第一多个端子315被配置成将具有第一标称电压的电池组100(如第一电池组100A)电连接到车辆电池跨接启动器300。第二支撑部分310B被配置成接收并支撑具有第二物理大小的电池组100，如第二电池组100B。第二多个端子315B被配置成将具有第二标称电压的电池组100(如第二电池组100B)电连接到车辆电池跨接启动器300。第一物理大小和第二物理大小可以相同或不同。同样地，第一标称电压和第二标称电压可以具有相同的电压值或具有不同的电压值。

[0038] 车辆电池跨接启动器300包括控制器400，如图6所示。控制器400电气地和/或通信地连接到车辆电池跨接启动器300的多种模块或部件。例如，所展示的控制器400除其他之外连接到一个或多个指示器405、电力输入模块410、电池组接口415、一个或多个传感器420、用户输入模块425和车辆电池430。控制器400包括硬件和软件的组合，该硬件和软件除其他之外可操作用于控制车辆电池跨接启动器300的运行、监测车辆电池跨接启动器300的运行、激活一个或多个指示器405(例如，LED)等。一个或多个传感器420除其他之外包括一个或多个电压传感器、一个或多个电流传感器、一个或多个温度传感器等。

[0039] 在一些实施例中，控制器400包括向控制器400和/或车辆电池跨接启动器300内的部件和模块提供电力、运行控制和保护的多个电气和电子部件。例如，控制器400除其他之外包括处理单元435(例如，微处理器、微控制器、电子处理器、电子控制器或另一合适的可编程设备)、存储器440、输入单元445和输出单元450。处理单元435除其他之外包括控制单元455、ALU 460和多个寄存器465(在图6中示出为一组寄存器)，并且使用已知的计算机架构(例如，经修改的哈佛架构、冯·诺依曼架构等)来实施。处理单元435、存储器440、输入单元445和输出单元450以及连接到控制器400的各种模块通过一个或多个控制和/或数据总线(例如，公共总线470)连接。出于说明性目的，在图6中笼统地示出了控制总线和/或数据总线。鉴于本文所述的实施例，将一个或多个控件和/或数据总线用于各个模块和部件之间的互连和通信将会是本领域技术人员已知的。在一些实施例中，控制器400部分地或全部地实施在半导体(例如，FPGA半导体)芯片上。

[0040] 存储器440是非暂态计算机可读介质并且包括例如程序存储区和数据存储区。程序存储区和数据存储区可以包括不同类型存储器的组合，如ROM、RAM(例如，DRAM、SDRAM等)、EEPROM、闪速存储器、硬盘、SD卡或其他合适的磁存储器设备、光学存储器设备、物理存储器设备或电子存储器设备。处理单元435连接到存储器440并执行软件指令，这些软件指令能够存储在存储器440的RAM(例如，在执行期间)、存储器440的ROM(例如，在通常永久的基础上)或者如另一存储器或盘等另一非暂态计算机可读介质中。车辆电池跨接启动器的实施方式中包括的软件可以存储在控制器400的存储器440中。该软件包括例如固件、一个或多个应用程序、程序数据、过滤器、规则、一个或多个程序模块以及其他可执行指令。控制器400被配置成从存储器进行检索并执行除其他之外与本文所述的控制过程和方法有关的指令。在其他构造中，控制器400包括附加的部件、更少的部件或不同的部件。

[0041] 电池组接口415包括机械部件(例如，支撑部分310)和电气部件(例如，多个端子315)的组合，这些部件被配置成并且可操作用于使车辆电池跨接启动器与电池组100接口连接(例如，机械地、电气地和通信地连接)。如上所述，在一些实施例中，车辆电池跨接启动器300包括多于一个电池接口415。电池组接口415还包括例如通信线路475，该通信线路用于在控制器400与电池组100之间提供通信线路或链路。电池组100可以将操作特性(如电压、荷电状态、剩余容量等)传输到控制器400。在一些实施例中，电池组接口415包括一个或多个传感器，该一个或多个传感器用于测量电池组100的电压和电流输出。

[0042] 由电池组100提供给车辆电池跨接启动器的电力通过电池组接口415提供给电力输入模块410。在一些实施例中，电力输入模块410被配置成通过端子线夹335和340从车辆电池430接收电力。电力输入模块410包括有源部件和无源部件的组合，这些部件用于在将从电池组100接收的电力提供给控制器400之前调节或控制该电力。例如，电力输入模块410包括转换器电路系统480(出于说明性目的单独展示)。转换器电路系统480用于将从电池组100或替代性地车辆电池430接收到的电力转换到适当的水平，以用于为功率提升模块485充电(出于说明性目的单独展示)。另外，电力输入模块410包括一个或多个旁路开关490(出于说明性目的单独展示)，该一个或多个旁路开关选择性地使得电力能够绕过转换器电路系统480并且通过跨接启动开关495(出于说明性目的单独展示)从电池组100流向车辆电池
430。

[0043] 功率提升模块485包括多个超级电容器单元500(参见图7A和图7B)。在一些实施例中，除了或代替超级电容器500，功率提升模块485包括锂聚合物电池单元。超级电容器单元500由具有高比功率额定值的材料构成，如碳材料(例如，碳纳米管或石墨烯)、碳复合材料、金属氧化物(例如，氧化镍、氧化钌等)等。例如，功率提升模块485内的超级电容器单元500具有例如介于1kW/kg与100kW/kg之间的比功率额定值。超级电容器单元500各自具有例如介于1Wh/kg与10Wh/kg之间的比能量额定值。另外，功率提升模块485中包括的单个超级电容器单元500具有例如介于20法拉与3600法拉之间的电容。同样地，每个超级电容器具有例如介于2V与5V之间的标称电压。

[0044] 在一些实施例中，超级电容器单元500的上述特性根据将与车辆电池跨接启动器300一起使用的电池组100的类型来选择。例如，如果功率提升模块485与标称电压为12V的电池组100(例如，第二电池组100B)配对，则用于跨接启动车辆电气系统的功率提升模块
485的总电容介于20法拉与400法拉之间。因此，以上示例的功率提升模块485中包括的每个超级电容器单元500具有例如介于140法拉与2200法拉之间的单独电容。作为另一个示例，如果功率提升模块485与标称电压为18V的电池组100(例如，第一电池组100A)配对，则用于跨接启动车辆电气系统的功率提升模块485的总电容介于5法拉与150法拉之间。因此，以上示例的功率提升模块485中包括的每个超级电容器单元500具有例如介于50法拉与1500法拉之间的单独电容。

[0045] 功率提升模块485可以包括以串联、并联或串并联组合方式连接的不同数量的超级电容器单元500。例如，图7A展示了包括一组六个串联连接的超级电容器单元500的功率提升模块485的实施例。如果假定每个超级电容器单元500具有2.67V的标称电压和500法拉的电容，则以上示例的功率提升模块485具有16V的电压和83法拉的电容。在另一个示例中，图7B展示了包括六个串联连接的超级电容器单元500的两个并联组的功率提升模块485的实施例。如果假定每个超级电容器单元500具有2.67V的标称电压和500法拉的电容，则以上示例的功率提升模块485具有16V的电压和166法拉的电容。本领域技术人员将理解，功率提升模块485中包括的超级电容器单元500并不限于上述布置。相反，功率提升模块485可以包括以串联、并联或串并联组合方式连接的任何期望数量的超级电容器单元500。

[0046] 功率提升模块485可以与电池组100结合使用，以为跨接启动车辆电池430提供电力。在一些实施例中，可以单独使用功率提升模块485(即，没有电池组100)来尝试跨接启动车辆电池430。然而，在没有电池组100的情况下，车辆电池跨接启动器300的能力有限。例如，在没有电池组100帮助的情况下，仅超级电容器单元500可能不具有跨接启动车辆的能量容量。替代性地，取决于车辆在需要跨接启动其电池时的位置，锂聚合物电池单元可能很难或无法进行所需充电。

[0047] 图7A和图7B是根据一些实施例的电池组100和车辆电池跨接启动器300的组合的电气示意图。车辆电池跨接启动器300连接到车辆电池430。通过将电池组100与功率提升模块485和车辆电池430并联连接，车辆电池跨接启动器300防止系统电压超过18V以及潜在地损坏车辆电池430或控制电子装置。车辆电气系统通常在从几伏(例如，在启动期间)到大约14V(例如，在充电期间)的电压范围内运行。传统的跨接启动器通常在10V与14V之间的电压下运行。更高电压的锂基电池组，如第一电池组100A(例如，18V电池组)，由于其电池单元的高内阻(例如，与锂聚合物电池单元和超级电容器相比)，作为跨接启动器可能存在问题。增加串联连接的电池单元的数量增加了电池组的内阻。并联连接电池单元减小了内阻。然而，对于12V电池组，如第二电池组100B，可能需要并联连接大量的电池单元以将内阻减小到足以能够跨接启动车辆电池。与直觉相反，使用18V锂基电池组可能使电池组在电气上看起来像是内阻减小的12V电池组。这种效应可以通过应用戴维宁定理(Thevenin’s theorem)来计算18V电池组的戴维宁等效电阻和戴维宁等效电压以数字方式显示。因此，可以使用电压高于车辆电气系统电压的电池组，如第一电池组100A(例如，18V锂基电池组)。

[0048] 如上所述，车辆电池跨接启动器300可操作用于电连接到具有各种不同电压和/或物理大小的电池组100。例如，如图7A和图7B所示，车辆电池跨接启动器300被配置成电连接到第一电池组100A和第二电池组100B。在所展示的实施例中，第一电池组100A具有18V的标称电压，并且包括被配置成五组两个串联连接的电池单元的串并联布置的十个电池单元110A。第二电池组100B具有12V的标称电压，并且包括被配置成三组两个串联连接的电池单元的串并联布置的六个电池单元110B。尽管图7A和图7B仅展示了两个不同的电池组100可电气连接到车辆跨接启动器300，但本领域技术人员将理解，车辆跨接启动器300可操作用于电连接到多于两种不同类型的电池组100。车辆跨接启动器300被配置成电连接到具有介于例如10.8V与80V之间(例如，10.8V、12V、14.4V、21V、24V、28V、36V、60V、80V)的标称电压的任何电池组100。车辆电池跨接启动器300被配置成一次接收一个电池组100。然而，在一些实施例中，如图5B所展示的车辆电池跨接启动器300，车辆电池跨接启动器300被配置成一次接收多于一个电池组100。

[0049] 车辆电池跨接启动器300包括转换器电路系统480，该转换器电路系统被配置成将从电池组100和/或车辆电池430接收到的功率转换到适当的水平，以用于为功率提升模块485充电。控制器400选择性地控制转换器电路系统480以防止电池组100向功率提升模块
485提供过多和/或不足的放电电流。例如，使用来自控制器400的PWM信号来控制功率提升模块485的充电，以限制来自电池组100的电流被用于为功率提升模块485充电。作为示例，假定功率提升模块485具有16V的标称电压，并且电压为18V的第一电池组100A连接到电池组接口415。在这样的示例中，使用转换器电路系统480来降低由第一电池组100A提供的电力，从而以16V为功率提升模块485充电。在另一个示例中，假定功率提升模块485具有16V的标称电压，并且电压为12V的第二电池组100B电连接到电池组接口415。在这样的示例中，使用转换器电路系统480来增加由第二电池组100B提供的电力，从而以16V为功率提升模块
485充电。在一些实施例中，功率提升模块485由车辆电池430充电(例如，超级电容器可以从耗尽的车辆电池充电)。

[0050] 车辆跨接启动器300进一步包括一个或多个旁路开关490，其中，一个或多个旁路开关490中的每个旁路开关都设置在从电池组100到车辆电池430的单独电流路径上。旁路开关490由控制器400控制，以选择性地使从连接到车辆跨接启动器300的电池组100流出的电力能够绕过转换器电路系统480。特别地，在跨接启动事件期间，控制器400选择性地闭合一个或多个旁路开关490之一，以使得电流能够通过跨接启动开关495直接从电池组100流向车辆电池430。

[0051] 控制器400被配置成基于连接到车辆跨接启动器300的电池组100的电压来确定要激活一个或多个旁路开关490中的哪一个。设有一个或多个旁路开关490的相应电流路径的路径电阻不同，因为电阻器可以放置在通向车辆电池430的电流路径上以限制来自电池组100的电流放电。在一些实施例中，控制器400将电池组100的电压与可配置的旁路电压阈值(例如，16V)进行比较。如果控制器400确定在跨接启动事件期间电池组100的电压小于可配置的旁路电压阈值，则控制器400打开设置在电阻最小的电流路径上的旁路开关。替代性地，如果控制器400确定在跨接启动事件期间电池组100的电压大于可配置的旁路电压阈值，则控制器400打开设置在电阻最大的电流路径上的旁路开关490。在一些实施例中，控制器400被进一步配置成将电池组100的电压与可配置的低压阈值(例如，6V)进行比较。如果电池组100的电压低于低压阈值，则控制器400不激活任何旁路开关490以防止损坏电池组
100。在一些实施例中，低压阈值对于连接到车辆电池跨接启动器300的电池组100是唯一的。例如，标称电压为18V的电池组100的相关低压阈值可以大于与标称电压为12V的电池组
100相关联的低压阈值。

[0052] 在一些实施例中，车辆跨接启动器300包括单个旁路开关490，该旁路开关在跨接启动事件期间选择性地闭合。在其他实施例中，车辆跨接启动器300包括设置在从电池组到车辆电池的相应电流路径上的三个或更多个旁路开关490。在这种实施例中，控制器400被配置成激活与电池组100的电压所在的电压范围相对应的旁路开关。

[0053] 作为示例，在图7A和图7B所展示的实施例中，车辆跨接启动器300包括第一旁路开关490A和第二旁路开关490B。设有旁路开关490A的电流路径包括电阻器505。然而，设有旁路开关490B的电流路径不包括电阻器。因此，第一旁路开关490A设置在比设有旁路开关490B的电流路径具有更大电阻的电流路径上。因此，如果第一电池组100A连接到车辆跨接启动器300并且具有大于可配置的旁路电压阈值(例如，16V)的电压，则控制器400在跨接启动事件期间闭合旁路开关490A。类似地，如果第二电池组100B连接到车辆跨接启动器300并且具有小于可配置的旁路电压阈值的电压，则控制器400将在跨接启动事件期间闭合旁路开关490B。然而，如果连接到车辆跨接启动器300的电池组100具有低于低压阈值的电压水平，则控制器400将不会激活旁路开关490中的任何一个。

[0054] 在一些实施例中，控制器400被配置成在发生跨接启动事件时监测电池组100的电压。例如，控制器400被配置成当电流从电池组100流向车辆电池430时监测电池组100的电压。如果在发生跨接启动事件时电池组100的电压超过可配置的旁路电压阈值，则控制器400被配置成改变从电池组100到车辆电池430的电流路径。控制器400可以通过断开闭合的旁路开关490和闭合断开的旁路开关来改变从电池组100到车辆电池430的电流路径。例如，如果第一电池组100A连接到车辆跨接启动器300并且具有大于可配置的旁路电压阈值(例如，16V)的电压，则控制器400闭合第一旁路开关490A，以使得电流能够从第一电池组100A流向车辆电池430。然而，如果在发生跨接启动事件时第一电池组100A的电压降至可配置的旁路电压阈值以下，则控制器400被配置成断开第一旁路开关490A并闭合第二旁路开关
490B。因此，闭合第二旁路开关490B允许电流沿电阻较小的路径从第一电池组100A流向车辆电池430。

[0055] 跨接开关495由控制器400控制，以在跨接启动事件准备就绪并且尝试启动车辆时将车辆跨接启动器300电连接到车辆电池430。控制器400基于要满足的一个或多个标准来确定跨接启动事件是否准备就绪。例如，控制器400被配置成执行极性检查以确定端子线夹335和340是否正确连接到车辆电池430。例如，如果控制器400确定端子线夹335和340未正确连接到车辆电池430，则控制器400确定跨接启动事件尚未准备就绪。控制器400被进一步配置成确定车辆电池430是否在可接受的电压范围内。例如，如果控制器400确定车辆电池
430已充满电或具有低于最小跨接启动车辆阈值的电压水平，则控制器400将确定跨接启动事件尚未准备就绪。另外，控制器400被配置成确定功率提升模块485和电池组100是否在可接受的电压范围内。例如，如果功率提升模块485的电压水平不高于跨接启动提升阈值，则控制器400将确定跨接启动事件尚未就绪。同样地，如果电池组100的电压水平低于跨接启动电池阈值，则控制器400将确定跨接事件尚未就绪。

[0056] 在一些实施例中，控制器400被另外配置成监测用户输入模块425以确定跨接启动事件是否准备就绪。例如，控制器400可以监测用户输入模块425的用户命令以启动跨接启动事件。用户命令可以被实施为但不限于按下位于车辆跨接启动器300的外壳305上的按钮、按下位于与车辆电池跨接启动器300相关联的远程控制设备(例如，智能手机、无线遥控钥匙等)上的按钮、语音命令等。在接收到任何上述用户命令后，控制器400确定跨接启动事件准备就绪。在一些实施例中，控制器400不监测用户输入模块425即可确定跨接事件是否准备就绪。在一些实施例中，控制器400可以被配置成在检测到车辆启动尝试时自动闭合跨接启动开关495。在一些实施例中，控制器400被配置成在控制器400确定电池组100、车辆电池430和功率提升模块485在期望电压范围内之后，一旦经过可配置的时间量(例如，5秒)，就自动闭合跨接启动开关495。

[0057] 在一些实施例中，车辆电池跨接启动器300还包括电流传感器(例如，分流电阻器)，使得控制器400能够监测被释放到车辆电池430的电流，以及允许控制器400监测车辆电池430、功率提升模块485和电池组100的电压的正负电压抽头。控制器400可以在尝试跨接启动期间监测放电电流，以确保被释放的电流在很长一段时间内不超过高电流阈值或特定值。例如，与功率提升模块485相结合的电池组100输出大约750A的组合电流持续大约50毫秒以跨接启动车辆电池430，并在此后的几秒钟内输出200A或更高的组合电流。为了保护电池组100和车辆电池跨接启动器300，控制器400可以防止车辆电池跨接启动器300释放超过500A的电流持续大于100毫秒或者释放大于200A的电流持续五秒。这些限制可以根据用于为车辆电池跨接启动器300供电的电池组而变化。然而，在每种情况下，放电电流限制都是适当的以防止损坏电池组100、车辆电池跨接启动器300或车辆电池430。

[0058] 除了电池组100的放电电流限制之外，电池组100还具有必须在其中运行电压和温度限制。电池组100的放电电流、电压和温度限制中的每一个都可以由电池组的控制器200来监测和控制。功率提升模块485也具有放电电流、电压和温度限制，这些限制独立于电池组100必须在其中运行的放电电流、电压和温度限制。功率提升模块485的放电电流、电压和温度限制中的每一个都可以由车辆电池跨接启动器300的控制器400来监测和控制。在一些实施例中，电池单元110和功率提升模块485(例如，超级电容器单元500、锂聚合物电池单元或超级电容器单元和锂聚合物电池单元的组合)中的每一个在达到电流、电压或温度限制(即故障条件)时可以独立地断开连接。

[0059] 电池组100和车辆电池跨接启动器300的组合操作参照图8至图9中的过程600进行描述。过程600从将电池组100附接到车辆电池跨接启动器300(步骤605)开始。在步骤605之后，控制器400确定附接到车辆电池跨接启动器300的电池组100的电压水平(步骤610)。如上所述，车辆电池跨接启动器300可操作用于接收各种电压水平的电池组100，并且车辆电池跨接启动器300的操作可以根据所附接的电池组100的电压水平而变化。因此，确定所附接的电池组100的电压使得控制器400能够适当地控制车辆跨接启动器300的操作行。

[0060] 车辆电池跨接启动器300的控制器400控制转换器电路系统480，以将电池组100电连接到功率提升模块485以进行充电(步骤615)。在电池组100连接到功率提升模块485之后，来自电池组100的储能可以用于为功率提升模块485充电(步骤620)。如果电池组100的电压水平大于功率提升模块485的充电电压(例如，16V)，则转换器电路系统480在充电期间降低由电池组100提供的电压。例如，如果电池组100A连接到车辆电池跨接启动器300，则转换器电路系统480在为功率提升模块485充电期间将电压从18V降低至16V。如果电池组100的电压水平小于功率提升模块485的充电电压(例如，12V)，则转换器电路系统480在充电期间增加由电池组100提供的电压。例如，如果电池组100B连接到车辆电池跨接启动器300，则转换器电路系统480在为功率提升模块485充电期间将电压从12V增加至16V。

[0061] 在一些实施例中，控制器400被配置成对功率提升模块485中包括的超级电容器单元500和/或锂聚合物电池单元执行平衡充电。例如，控制器400被配置成在充电期间监测功率提升模块485中包括的单个超级电容器单元500的电压水平。控制器400确定超级电容器单元500中的任何超级电容器单元的电压水平之间的差异是否超过平衡阈值。如果任何超级电容器单元500电压水平之间的差异等于或超过平衡阈值，则控制器400被配置成暂停具有高电压水平的超级电容器单元500的充电。当高压超级电容器单元500的充电暂停时，继续为低压超级电容器单元500充电，以减少超级电容器单元500的超级电容器单元500电压水平之间的不平衡。在一些实施例中，控制器400被配置成通过分别与高压超级电容器单元500并联连接的电阻器来选择性地对高压超级电容器单元500进行放电。因此，从高压超级电容器单元500通过相应电阻器耗散的能量导致超级电容器单元500的电压水平之间的不平衡减小。超级电容器单元500的选择性充电或放电可以使用开关(例如FET)和电阻器跨每个超级电容器单元500的并联连接组合来实现。

[0062] 在功率提升模块485充满电后，控制器400控制转换器电路系统480以将电池组100与功率提升模块485电断开(步骤625)。随着功率提升模块485充电并且电池组100连接到车辆电池跨接启动器300，电池组100和车辆电池跨接启动器300的组合可以用于跨接启动车辆电池430。

[0063] 在步骤630处，经由端子线夹335和340将车辆电池跨接启动器300连接到车辆电池430(步骤630)。本领域技术人员将理解，端子线夹335和340可以在步骤630之前附接到车辆电池跨接启动器，并且因此不限于图8和图9所展示的步骤顺序。一旦车辆电池跨接启动器
300连接到车辆电池430，控制器400就会确定跨接启动事件是否准备就绪(步骤635)。如上所述，当满足特定标准时，控制器400确定跨接启动事件准备就绪。在一些实施例中，如果端子线夹335和340正确连接到车辆电池430(例如，以正确的极性连接)，则控制器400确定跨接启动事件准备就绪。在一些实施例中，如果电池组100的电压在期望的范围内、车辆电池
430的电压在期望的范围内和/或功率提升模块485的电压在期望的范围内，则控制器400确定跨接启动事件准备就绪。在一些实施例中，控制器400响应于从用户输入模块425接收到命令而确定跨接启动事件准备就绪。在一些实施例中，当满足上述标准中的一个或多个的组合时，控制器400确定跨接启动事件准备就绪。

[0064] 如果跨接启动事件尚未准备就绪，则车辆电池跨接启动器300的控制器400的或电池组100的控制器200可以有选择地防止电池组100被用于跨接启动车辆电池430。例如，如果电池组100的电压太低以致于尝试跨接启动车辆电池430可能会损坏电池组100，则控制器400和/或控制器200将确定跨接启动事件尚未就绪并且电池组100的操作被阻止。除了电池组100的电池单元110的标准低压截止值之外，还可以实施第二低压阈值以防止电池组100被用来跨接启动车辆。电池组100可以经由与车辆电池跨接启动器300或识别设备(例如，电阻器)的通信来确定该电池组连接到车辆电池跨接启动器300(例如，而不是手持电动工具)。当电池组100的电压低于第二阈值并且释放电流会使电池组100的电压降至标准低压截止值以下(例如，每电池单元2.6V)时，则电池组100的控制器200可以防止电池组100释放电流。第二电压阈值被选择成对应于跨接启动车辆电池430所需的能量的量或跨接启动车辆电池所必需的高电流的放电导致的预期电压降低。如果电池组100的电荷少于跨接启动车辆电池430所需的电荷，并且尝试跨接启动车辆电池430会导致电池组100的电压耗尽或低于标准低压截止值，则控制器200确定跨接启动事件尚未就绪并阻止电池组100尝试跨接启动车辆电池430。当控制器400和/或控制器200确定跨接启动事件尚未就绪时，过程600保持在步骤635处，直到电池组100和/或车辆电池430与车辆电池跨接启动器300断开连接或发生超时情况。

[0065] 当确定跨接启动事件准备就绪时，控制器400监测车辆电池430两端的电压以尝试启动车辆(步骤640)。当尝试启动车辆时，车辆电池430的电压降低。这种车辆电池430的电压降低向控制器400发信号表示已经尝试启动车辆。然后，过程600继续控制图9所示并参照所述附图进行描述的B部分。

[0066] 参照图9，如果在步骤645处没有尝试启动车辆，则过程600在步骤645处等待进行车辆启动尝试(或控制器400的超时条件发生)。在控制器400在步骤645处检测到车辆启动尝试后，控制器400闭合跨接启动开关495以将功率提升模块485电连接到车辆电池430，从而使功率提升模块485向车辆电池300放电(步骤650)。在步骤655处，控制器400确定要闭合哪个旁路开关以将电池组100电连接到车辆电池430(步骤655)。如上所述，控制器400基于连接到车辆电池跨接启动器300的电池组100的电压来选择要闭合哪个旁路开关490。如果电池组100的电压大于旁路电压阈值(例如，16V)，则控制器400确定闭合设置在从电池组100到车辆电池430的最大电阻电流路径上的旁路开关490。参照图7A和图7B，当电池组100的电压大于旁路电压阈值时，控制器400确定闭合旁路开关490A。同样地，如果电池组100的电压小于旁路阈值电压，则控制器400确定闭合设置在从电池组100到车辆电池430的最小电阻电流路径上的旁路开关490。参照图7A和图7B，当电池组100的电压小于旁路电压阈值时，控制器400确定闭合旁路开关490B。在仅包括一个旁路开关的车辆电池跨接启动器的实施例中，步骤655可能不是必要的。

[0067] 在步骤655处进行确定之后，控制器400闭合适当的旁路开关490(步骤660)。因此，在步骤660处，电流通过跨接启动开关495从功率提升模块485和电池组100流向车辆电池430。在一些实施例中，控制器400在闭合旁路开关490之前等待可配置的时间量(例如，
20ms)。在一些实施例中，控制器400延迟旁路开关490的闭合，直到功率提升模块485、车辆电池430和/或电池组100的电压以可配置的量下降。在一些实施例中，控制器400在闭合跨接启动开关495之后立即或同时闭合旁路开关490。

[0068] 当跨接启动电流从电池组100和功率提升模块485提供给车辆电池430时，控制器400监测电池组100的电压(步骤665)。如果电池组100的电压超过旁路电压阈值，则控制器
400闭合第二旁路开关(例如，旁路开关490B)并断开先前闭合的旁路开关(例如，旁路开关
490A)(步骤670)。如果电池组100的电压未超过旁路电压阈值，则控制器监测车辆电池的电压以确定车辆是否已启动(步骤675)。

[0069] 当在步骤675处控制器400确定车辆尚未启动时，过程600返回到步骤665处，并且循环进行步骤665‑675，直到车辆启动(或控制器400的超时条件或电池组100的低压条件发生)。当在步骤675处控制器400检测到车辆已经启动时，控制器400将电池组100和功率提升模块485与车辆电池430电断开。然后车辆电池跨接启动器300和端子线夹335、340可以被物理断开连接(步骤680)。

[0070] 在一些实施例中，控制器400断开跨接启动开关495，以防止在车辆电池跨接启动器300的电压(+)与电压(‑)端子之间存在低电阻时从车辆电池跨接启动器300放电。这种低电阻可以由跨接电缆短路或车辆电池430短路引起。控制器400可以检测这样的情况并断开跨接启动开关495以防止放电，从而防止电火花。

[0071] 在一些实施例中，跨接启动开关495被用作超控开关，以将电池组100和功率提升模块485连接到车辆电池430而不尝试跨接启动车辆电池430。例如，柴油车辆要求电热塞足够热，以引起燃料点火。耗尽的车辆电池可能无法单独充分加热电热塞。通过将电池组100和功率提升模块485通过跨接启动开关495连接到车辆的电池，来自电池组100和功率提升模块485的电力可以用于加热电热塞。另外，如果车辆的电池电量耗尽(例如，即使附接了跨接启动器)，较新的车辆可能会以电气方式阻止操作员尝试启动车辆。通过跨接启动开关495将电池组100和功率提升模块485连接到车辆的电池可以升高车辆的系统电压，使其足以允许操作员尝试启动车辆。

[0072] 因此，本文中描述的实施例除其他之外提供了一种可操作用于由具有各种电压的可移除且可充电的电池组供电的车辆电池跨接启动器。在所附权利要求中阐述了各种特征和优点。