本發(fā)明涉及發(fā)動機(jī)的電源領(lǐng)域，具體公開了一種發(fā)動機(jī)輔助啟動裝置及方法。

背景技術(shù)：

汽車的啟動系統(tǒng)由蓄電池、點(diǎn)火開關(guān)、啟動繼電器、啟動機(jī)等組成，主要是通過將蓄電池的電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，啟動發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，幾乎所有的汽車發(fā)動機(jī)都需要電力啟動系統(tǒng)。汽車發(fā)動機(jī)的啟動電壓大約為12V，汽車蓄電池的輸出電壓一般為13V-15V，蓄電池在高倍率放電或低溫放電時，性能會變得很差，導(dǎo)致輸出電壓無法達(dá)到啟動發(fā)動機(jī)的要求。

為應(yīng)對汽車蓄電池?zé)o法啟動發(fā)動機(jī)的情況，現(xiàn)有技術(shù)采用內(nèi)置有鉛酸電池或鋰電池等電池的輔助啟動裝置，將其正負(fù)極連接汽車蓄電池的正負(fù)極，輔助啟動裝置配合汽車蓄電池共同啟動發(fā)動機(jī)。但是鉛酸電池體型笨重，需要專門的充電器進(jìn)行維護(hù)和保養(yǎng)；采用鋰電池，雖然可以解決鉛酸電池笨重以及維護(hù)的問題，但此類動力鋰電池高倍率放電的特性容易造成電池失效，甚至著火報廢，存在安全問題。通常電池的壽命有2-3年，但實(shí)際使用過程中，由于忽略定期維護(hù)，導(dǎo)致輔助啟動裝置壽命無法達(dá)到2-3年，甚至有些用戶還沒有使用該裝置，其壽命就已經(jīng)終止，造成極大的資源浪費(fèi)。

現(xiàn)有的輔助啟動裝置通常存在以下缺陷：需要定期維護(hù)、存在安全隱患、壽命短、充電時間過長，充電需要專用充電器。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

基于此，有必要針對現(xiàn)有技術(shù)問題，提供一種發(fā)動機(jī)輔助裝置及方法，能夠?qū)崿F(xiàn)快速充電，無需定期維護(hù)，同時壽命長、無安全隱患。

為解決現(xiàn)有技術(shù)問題，本發(fā)明公開一種發(fā)動機(jī)輔助啟動裝置，包括MCU控制器、超級電容、第一輸出端Clip-P、第二輸出端Clip-N，MCU控制器的第一信號接收端U1連接第一輸出端Clip-P，MCU控制器的接地端接地；超級電容一端通過點(diǎn)火控制繼電器K2連接第一輸出端Clip-P，超級電容的另一端接地，點(diǎn)火控制繼電器K2受控連接于MCU控制器的第二控制端SW2，超級電容設(shè)有電壓均衡電路；MCU控制器還連接有遠(yuǎn)程控制終端。

進(jìn)一步的，電壓均衡電路為輔助電流源、電阻或DC/DC變換器，電壓均衡電路與超級電容并聯(lián)。

進(jìn)一步的，MCU控制器的第二信號接收端U2連接外部電源接口J1的陽極，外部電源接口J1的陰極接地，MCU控制器的第三信號接收端U3連接超級電容的非接地端，MCU控制器的第四信號接收端U4連接電壓均衡電路的非接地端。

進(jìn)一步的，超級電容的非接地端連接充電切換繼電器K1的靜觸頭，充電切換繼電器K1的第一動觸頭連接外部電源接口J1的陽極，充電切換繼電器K1的第二動觸頭連接第一輸出端Clip-P，充電切換繼電器K1受控連接于MCU控制器的第一控制端SW1。

進(jìn)一步的，超級電容的非接地端與充電切換繼電器K1之間還設(shè)有DC-DC升降壓充電電路，DC-DC升降壓充電電路受控于MCU控制器。

進(jìn)一步的，MCU控制器連接有溫度控制器、過載控制和蜂鳴器。

本發(fā)明一種發(fā)動機(jī)輔助啟動裝置通過設(shè)置超級電容給發(fā)動機(jī)的啟動提供能量，能夠通過汽車電池或者其他充電電源給超級電容充電，并且充電時DC-DC升降壓充電電路能夠調(diào)節(jié)充電電壓，使充電電壓能夠適于給超級電容充電，此外超級電容外還設(shè)有電壓均衡電路，用于調(diào)節(jié)超級電容的電壓，能夠有效延長超級電容的壽命，MCU控制器能夠有效監(jiān)測各項數(shù)據(jù)，同時能夠控制整個裝置的各個動作。

一種發(fā)動機(jī)輔助啟動方法，應(yīng)用于以上任一項發(fā)動機(jī)輔助啟動裝置，包括以下步驟：

A、將第一輸出端Clip-P連接汽車電池的正極，將第二輸出端Clip-N連接汽車電池的負(fù)極；

B、MCU控制器通過第一信號接收端U1接收到來自于汽車電池的第一信號，從第一信號判斷出汽車電池的電壓大于等于10V且小于13.2V，進(jìn)入自動點(diǎn)火控制狀態(tài)，閉合發(fā)動機(jī)啟動繼電器K3啟動汽車發(fā)動機(jī)，汽車電池的電壓變化量大于2V/10ms，MCU控制器控制閉合點(diǎn)火開關(guān)繼電器K2，儲存有能量的超級電容與汽車電池連接輔助啟動；

C、遠(yuǎn)程控制終端通過MCU控制器的第一信號接收端U1接收到汽車電池的第一信號，從第一信號判斷出汽車電池的電壓大于等于10V且小于13.2V，再執(zhí)行步驟B；

D、遠(yuǎn)程控制終端通過MCU控制器的第一信號接收端U1接收到汽車電池的第一信號，從第一信號判斷出汽車電池的電壓小于10V，MCU控制器控制閉合點(diǎn)火開關(guān)繼電器K2，儲存有能量的超級電容與汽車電池連接，閉合發(fā)動機(jī)啟動繼電器K3啟動汽車發(fā)動機(jī)；

E、MCU控制器通過第一信號接收端U1接收到來自于汽車電池的第一信號，從第一信號判斷出汽車電池的電壓小于10V，進(jìn)入10秒倒計時，閉合點(diǎn)火開關(guān)繼電器K2，儲存有能量的超級電容與汽車電池連接，閉合發(fā)動機(jī)啟動繼電器K3啟動汽車發(fā)動機(jī)。

進(jìn)一步的，F(xiàn)、MCU控制器通過第三信號接收端U3接收到來自超級電容的第三信號，從第三信號判斷出超級電容儲存的能量不足以供汽車發(fā)動機(jī)啟動時：

將外部電源接口J1連接充電電源，MCU控制器通過第二信號接收端U2接收到來自外部電源接口J1的第二信號，從第二信號判斷出充電電源無法給超級電容充電時，MCU控制器發(fā)出信號提示更換充電電源，直至充電電源能夠給超級電容充電，MCU控制器控制點(diǎn)火控制繼電器K2彈開，同時控制充電開關(guān)切換節(jié)電器K1接通靜觸頭和第一動觸頭，外部電源接口J1的電壓通過DC-DC升降壓充電電路給超級電容充電；

或者，MCU控制器通過第一信號接收端U1識別到汽車電池的電壓大于或等于10V，MCU控制器控制充電開關(guān)切換節(jié)電器K1接通靜觸頭和第二動觸頭，汽車電池通過DC-DC升降壓充電電路給超級電容充電。

進(jìn)一步的，G、MCU控制器通過第四信號接收端U4接收到來自電壓均衡電路的第四信號，從第四信號判斷出超級電容的電壓不均衡時，MCU控制器發(fā)出信號提示重新給超級電容充電。

進(jìn)一步的，H、MCU控制器通過第三信號接收端U3接收到來自超級電容的第三信號，從第三信號判斷出超級電容充電完成，MCU控制器發(fā)出信號提示充電完成。

本發(fā)明一種發(fā)動機(jī)輔助啟動方法，基于上文所述的發(fā)動機(jī)輔助啟動裝置，利用超級電容、MCU控制器、繼電器連接汽車電池，安全高效地為發(fā)動機(jī)啟動提供能量，通過使用MCU控制器設(shè)置好監(jiān)控各項數(shù)據(jù)的程序，在監(jiān)測到不同的觸發(fā)條件時，MCU控制器控制不同的電路作出相應(yīng)的動作，整個方法嚴(yán)謹(jǐn)安全，能夠遠(yuǎn)程控制MCU的同時還能夠利用不同的方式給超級電容充電。

本發(fā)明的有益效果為：本發(fā)明公開一種發(fā)動機(jī)輔助啟動裝置及方法，通過超級電容提供發(fā)動機(jī)啟動所需的電壓，超級電容的充放電次數(shù)可達(dá)數(shù)十萬次，設(shè)有電壓均衡電路，用于均衡超級電容的電壓，使超級電容的壽命更長，從而進(jìn)一步提高整體的壽命，此外，還設(shè)有遠(yuǎn)程控制終端，能夠?qū)嵤┻h(yuǎn)程控制功能。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一種發(fā)動機(jī)輔助啟動裝置以及發(fā)動機(jī)部分的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明一種發(fā)動機(jī)輔助啟動裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

為能進(jìn)一步了解本發(fā)明的特征、技術(shù)手段以及所達(dá)到的具體目的、功能，下面結(jié)合附圖與具體實(shí)施方式對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。

本法明的以下實(shí)施例中的發(fā)動機(jī)啟動電壓一般為12V，蓄電池的輸出電壓為13-15V，本發(fā)明采用超級電容作為發(fā)動機(jī)啟動的輔助啟動裝置的電源，在蓄電輸出電壓無法啟動發(fā)動機(jī)時，將輔助啟動裝置連接發(fā)動機(jī)的蓄電池，與其共同啟動發(fā)動機(jī)；超級電容，又名電化學(xué)電容、黃金電容、雙電層電容、法拉電容，是通過極化電解質(zhì)來儲能的一種電化學(xué)元件，它不同于傳統(tǒng)的化學(xué)電源，是一種介于傳統(tǒng)電容器與電池之間、具有特殊性能的電源，主要依靠雙電層和氧化還原假電容電荷儲存電能，但其儲能的過程并不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，這種儲能是可逆的，也正因為此，超級電容可以反復(fù)充放電數(shù)十萬次；具有功率密度高、充放電時間段、循環(huán)壽命長、工作溫度范圍寬的優(yōu)點(diǎn)。

請參閱圖1至圖2：

本發(fā)明的實(shí)施例一提供了一種發(fā)動機(jī)輔助啟動裝置，包括MCU控制器、超級電容、第一輸出端Clip-P、第二輸出端Clip-N，第一輸出端Clip-P和第二輸出端Clip-N分別都連接有鱷魚夾，優(yōu)選地，超級電容由5個串聯(lián)的超級電容C1、C2、C3、C4、C5組成，單個超級電容的電壓通常為2.5V～2.7V，這里的超級電容整體能儲存12.5V以上的電壓；MCU控制器的第一信號接收端U1連接第一輸出端Clip-P，MCU控制器的接地端接地；超級電容一端通過點(diǎn)火控制繼電器K2連接第一輸出端Clip-P，超級電容的另一端接地，點(diǎn)火控制繼電器K2受控連接于MCU控制器的第二控制端SW2；由于制造誤差、自放電率等因素，超級電容單體之間是有差異的，在制造時和整個產(chǎn)品壽命周期內(nèi)，電容值的變化和泄露電流影響電容器電壓的分布，因而在超級電容設(shè)有電壓均衡電路，MCU控制器的第四信號接收端U4連接電壓均衡電路的非接地端；MCU控制器還連接有遠(yuǎn)程控制終端；MCU控制器連接有溫度控制器、過載控制和蜂鳴器。

第一輸出端Clip-P和第二輸出端Clip-N分別連接汽車電池的正負(fù)極，MCU控制器通過第一信號接收端U1接收到來自于汽車電池的第一信號，判斷出汽車電池的電壓大于10V且小于13.2V時，MCU控制器控制點(diǎn)火控制繼電器K2閉合，接通超級電容和汽車電池，超級電容和汽車電池共同啟動發(fā)動機(jī)，同時蜂鳴器啟動；倒數(shù)10秒后，蜂鳴器關(guān)閉，或者M(jìn)CU控制器通過第四信號接收端U4接收到來自電壓均衡電路的第四信號，第四信號可以為電流信號或者電壓信號，從第四信號判斷出超級電容放電完成，蜂鳴器關(guān)閉。以上動作還可以通過遠(yuǎn)程控制終端操作MCU控制器實(shí)現(xiàn)。

電壓均衡電路為輔助電流源，電壓均衡電路與超級電容并聯(lián)，即5個輔助電流源分別并聯(lián)在5個超級電容C1、C2、C3、C4、C5上，輔助電流源調(diào)節(jié)超級電容的充放電電流，根據(jù)充放電時超級電容的電壓，從而確定均衡電流，進(jìn)而使各個模塊的電壓一致，在充放電的時候超級電容更穩(wěn)定，能夠有效延長整體的壽命。

MCU控制器的第三信號接收端U3連接超級電容的非接地端，MCU控制器的第二信號接收端U2連接外部電源接口J1的陽極，外部電源接口J1的陰極接地；超級電容的非接地端連接充電切換繼電器K1的靜觸頭，充電切換繼電器K1的第一動觸頭連接外部電源接口J1的陽極，充電切換繼電器K1的第二動觸頭連接第一輸出端Clip-P，充電切換繼電器K1受控連接于MCU控制器的第一控制端SW1；超級電容的非接地端與充電切換繼電器K1之間還設(shè)有DC-DC升降壓充電電路，DC-DC升降壓充電電路受控于MCU控制器。MCU控制器通過第三信號接收端U3接收到來自超級電容的第三信號，第三信號可以為電流信號或者電壓信號，從第三信號判斷出超級電容儲存電量不足時，可根據(jù)需要使用汽車電池或其他電源對超級電容充電。

采用汽車電池對超級電容充電時，第一輸出端Clip-P和第二輸出端Clip-N分別連接汽車電池的正負(fù)極，MCU控制器控制點(diǎn)火控制繼電器K2閉合，同時控制充電切換繼電器K1的靜觸頭接通第二動觸頭，汽車電池通過DC-DC升降壓充電電路調(diào)節(jié)充電電壓之后給超級電容充電，MCU控制器通過第三信號接收端U3接收到來自超級電容的第三信號，判斷出超級電容的電壓大于12.5V，同時MCU控制器通過第四信號接收端U4接收到來自電壓均衡電路的第四信號，從第四信號判斷出各超級電容的電壓均衡，MCU控制器控制顯示出充電完成的信號，否則顯示出再次充電的信號。

采用其他電源充電時，將外部電源接口J1連接外部電源，外部電源可以為點(diǎn)煙器、USB等充電，MCU控制器通過第二信號接收端U2接收到來自外部電源接口J1的第二信號，第二信號為電壓信號，判斷出第二信號小于4.5V，則外部電源無法給超級電容充電，MCU控制器控制顯示出無法充電的信號，判斷出第二信號大于4.5V時，MCU控制器控制充電切換繼電器K1的靜觸頭接通第一動觸頭，外部電源通過DC-DC升降壓充電電路調(diào)節(jié)充電電壓之后給超級電容充電，MCU控制器通過第三信號接收端U3接收到來自超級電容的第三信號，判斷出超級電容的電壓大于12.5V，同時MCU控制器通過第四信號接收端U4接收到來自電壓均衡電路的第四信號，從第四信號判斷出各超級電容的電壓均衡，MCU控制器控制顯示出充電完成的信號，否則顯示出再次充電的信號。

本發(fā)明一種發(fā)動機(jī)輔助啟動裝置，有不同的充電途徑，能夠適應(yīng)各種特殊情況，利用有限的資源對其進(jìn)行充電，且充電速度快，一般只需要2～5分鐘，裝置連接汽車電池，并輔助其啟動發(fā)動機(jī)，裝置整體輕便、安全、壽命長，幾乎不需要維護(hù)，壽命一般也可達(dá)10年，同時擁有溫度和過載監(jiān)控，能夠進(jìn)一步提高整體的安全性能，同時遠(yuǎn)程控制功能能夠更方便用戶操作使用。

本發(fā)明的實(shí)施例二提供了一種發(fā)動機(jī)輔助啟動裝置，除電壓均衡電路外的具體結(jié)構(gòu)及充放電判斷操作過程如實(shí)施例一中所述，在此不贅述。

其中電壓均衡電路為電阻，電壓均衡電路與超級電容并聯(lián)，即5個電阻分別并聯(lián)在5個超級電容5個超級電容C1、C2、C3、C4、C5上，超級電容在充電過程中，內(nèi)阻決定充電電流的大小以及最終電壓，電阻的阻值比超級電容的內(nèi)阻大許多，使公差很小的電阻強(qiáng)制單個超級電容的電壓一致，同時抑制泄露電流，實(shí)現(xiàn)超級電容單體之間的電壓均衡。

此外，每個電阻上都可以串聯(lián)一個開關(guān)，當(dāng)單體電壓高于預(yù)先設(shè)置的電壓值時，開關(guān)接通，當(dāng)單體電壓低于預(yù)先設(shè)置的電壓值時，開關(guān)關(guān)閉，實(shí)現(xiàn)電壓均衡。

本發(fā)明的實(shí)施例三提供了一種發(fā)動機(jī)輔助啟動裝置，除電壓均衡電路外的具體結(jié)構(gòu)及充放電判斷操作過程如實(shí)施例一中所述，在此不贅述。

其中電壓均衡電路為DC/DC變換器，電壓均衡電路與超級電容并聯(lián)，即在相鄰的超級電容單體之間接入DC/DC變換器，DC/DC變換器控制調(diào)整超級電容單體之間的電壓，實(shí)現(xiàn)超級電容單體之間的電壓均衡。

本發(fā)明的實(shí)施例四提供一種發(fā)動機(jī)輔助啟動方法，應(yīng)用于實(shí)施例一、二、或三的發(fā)動機(jī)輔助啟動裝置，包括以下步驟：

A、汽車發(fā)動機(jī)無法啟動時，將第一輸出端Clip-P通過鱷魚夾連接汽車電池的正極，將第二輸出端Clip-N通過鱷魚夾連接汽車電池的負(fù)極。

B、MCU控制器通過第一信號接收端U1接收到來自于汽車電池的第一信號，第一信號為電壓信號或電流信號，的電壓大于等于10V且小于13.2V，進(jìn)入自動點(diǎn)火控制狀態(tài)，閉合發(fā)動機(jī)啟動繼電器K3，汽車電池的電壓變化量大于2V/10ms，MCU控制器控制閉合點(diǎn)火開關(guān)繼電器K2，儲存有能量的超級電容與汽車電池連接，汽車發(fā)動機(jī)利用超級電容和汽車電池提供的電壓點(diǎn)火，同時蜂鳴器啟動，汽車發(fā)動機(jī)點(diǎn)火啟動之后，蜂鳴器停止，此時即可將第一輸出端Clip-P和第二輸出端Clip-N拔離汽車電池。

C、遠(yuǎn)程控制終端通過MCU控制器的第一信號接收端U1接收到汽車電池的第一信號，從第一信號判斷出汽車電池的電壓大于等于10V且小于13.2V，再執(zhí)行步驟B。

D、遠(yuǎn)程控制終端通過MCU控制器的第一信號接收端U1接收到汽車電池的第一信號，從第一信號判斷出汽車電池的電壓小于10V，MCU控制器控制閉合點(diǎn)火開關(guān)繼電器K2；儲存有能量的超級電容與汽車電池連接，閉合發(fā)動機(jī)啟動繼電器K3啟動汽車發(fā)動機(jī)。

E、MCU控制器通過第一信號接收端U1接收到來自于汽車電池的第一信號，從第一信號判斷出汽車電池的電壓小于10V，進(jìn)入10秒倒計時，閉合點(diǎn)火開關(guān)繼電器K2，儲存有能量的超級電容與汽車電池連接，閉合發(fā)動機(jī)啟動繼電器K3并共同啟動汽車發(fā)動機(jī)。

F、MCU控制器通過第三信號接收端U3接收到來自超級電容的第三信號，第三信號為電壓信號或電流信號，從第三信號判斷出超級電容儲存的能量不足以供汽車發(fā)動機(jī)啟動時，MCU控制顯示出電量不足的信號：

將外部電源接口J1連接外部充電電源，充電電源可為USB充電、點(diǎn)煙器充電等，MCU控制器通過第二信號接收端U2接收到來自外部電源接口J1的第二信號，第二信號為電壓信號或電流信號，從第二信號判斷出充電電源無法給超級電容充電時，MCU控制器顯示出無法充電的信號，這時更換充電電源，直至MCU控制器顯示出充電電源能夠給超級電容充電的信號，MCU控制器控制點(diǎn)火控制繼電器K2彈開，同時控制充電開關(guān)切換節(jié)電器K1接通靜觸頭和第一動觸頭，外部電源接口J1的電壓通過DC-DC升降壓充電電路調(diào)節(jié)之后給超級電容充電；或者，MCU控制器通過第一信號接收端U1識別到汽車電池的電壓大于或等于10V，MCU控制器控制充電開關(guān)切換節(jié)電器K1接通靜觸頭和第二動觸頭，汽車電池通過DC-DC升降壓充電電路調(diào)節(jié)之后給超級電容充電。

G、MCU控制器通過第四信號接收端U4接收到來自電壓均衡電路的第四信號，第四信號為電壓信號或電流信號，從第四信號判斷出超級電容的電壓不均衡時，重新給超級電容充電，

H、判斷出超級電容的電壓均衡時，MCU控制器通過第三信號接收端U3接收到來自超級電容的第三信號，第三信號為電壓信號或電流信號，從第三信號判斷出超級電容充電完成，MCU控制器顯示出充電完成的信號，對應(yīng)拔掉第一輸出端Clip-P、第二輸出端Clip-N，或斷開外部電源接口J1與外部充電電源的連接。

本發(fā)明一種發(fā)動機(jī)輔助啟動方法，利用超級電容的特性，形成一種安全的輔助啟動發(fā)動機(jī)的方法，不需要定期進(jìn)行維護(hù)，整個方法步驟嚴(yán)謹(jǐn)且安全，充電方式多樣化，能夠適應(yīng)不同的條件，增加遠(yuǎn)程控制功能，使應(yīng)用范圍更廣。

以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對本發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，本發(fā)明專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。