CN110739755A - 一种超级电容控制模组及控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种超级电容控制模组机控制方法，包括有MCU控制器和六颗超级电容组成的模组，MCU控制器通过P+及P‑线连接在汽车电路中蓄电池的正负极上，六颗超级电容组成的超级电容模组通过磁记忆开关和P+及P‑线连接在铅蓄电池正负极，所述超级电容模组与所述蓄电池并联，所述MCU控制器与充电切换继电器连接，所述充电切换继电器与应急充电输入口和P+及P‑线连接，所述MCU控制器通过升级降压电路与超级电容连接，所述磁记忆开关通过反向电动势消除电路吸收输出电线寄生的电感产生的反向高压；使超级电容不但能为汽车蓄电池增强启动性能，还可以在汽车蓄电池电池亏电状态下辅助或独立的启动汽车。
Description
技术领域
本发明涉及汽车超级电容技术领域，尤其涉及一种用于增强汽车蓄电池启动性能、并且能应急启动汽车的超级电容控制模组及控制方法
背景技术
近年来超级电容在汽车上有着很广范应用，它具有超低的放电内阻，有着-40℃～65℃的宽温度工作范围及100万次的充放电循环寿命。
超级电容器与蓄电池并联应用可以提高机车的启动性能。在提高汽车在冷天的起动性能(更高的起动转矩)，超级电容器具有非常重要的意义。在-20℃时，由于蓄电池的性能大大下降，很可能不能正常启动或需多次启动才能成功，而超级电容器可以在-40℃与蓄电池并联时则仅需一次点火，其低温优点非常明显。
现有市面上用于提高机车的启动性能的超级电容产品比较少，多数属于DIY的产品，目前应用有以下两种应用：
1)用超级电容组或电解电容组成的模组、简单的直接并联在汽车电池两端，提高汽车启动性能。
2)用超级电容组成模组，通过控制电路用于汽车电池亏电情况下应急启动。
以上两种应用均有他的优缺点：直接并联到汽车电池两端的方法，没有电路管控，电池亏电情况下并不能实现对亏电状态下的汽车实现应急启动，仍需要外部接入电池或其它启动电源来辅助启动；应急启动的方法，可用于汽车电池亏电状态下的应急启动，但不能长时间连接汽车两端实现电池正常状态的实时辅助启动及增强启动。超级电容的长寿命也没有得到充分利用。且上述操作均需要使用者有一定专业知识及动手能力，对于普通消费者来说，是一件比较难以处理的问题，因此解决这一类的问题显得尤为重要。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明公开了一种超级电容控制模组及控制方法，使超级电容不但能为汽车蓄电池增强启动性能，还可以在汽车蓄电池电池亏电状态下辅助或独立的启动汽车。
为了解决上述问题，本发明提供了一种超级电容控制模组，包括有MCU控制器和六颗超级电容组成的模组，MCU控制器通过P+及P-线连接在汽车电路中蓄电池的正负极上，六颗超级电容组成的超级电容模组通过磁记忆开关和P+及P-线连接在铅蓄电池正负极，所述超级电容模组与所述蓄电池并联，所述MCU控制器与充电切换继电器连接，所述充电切换继电器与应急充电输入口和P+及P-线连接，所述MCU控制器通过升级降压电路与超级电容连接，所述磁记忆开关通过反向电动势消除电路吸收输出电线寄生的电感产生的反向高压。
进一步改进在于：所述MCU控制器上连接有蜂鸣器、按键电路和数码显示电路。
进一步改进在于：所述MCU控制器优先通过CON1及CON2控制磁记忆开关断开超级电容模组与蓄电池的正极的连接。
进一步改进在于：所述MCU控制器通过VOL1检测蓄电池的两端的电压，通过T1检测当前的环境温度，通过VOL3检测超级电容的电压；
进一步改进在于：所述超级电容上连接有温度检测电路与MCU控制器相连，所述充电切换继电器与升级降压电路之间设置有充电电流检测电路。
应用于上述的一种超级电容控制模组的控制方法，该超级电容控制模组包括两种工作模式：联机运行模式和脱机模式，工人通过按键电路来进行工作模式的切换，数码显示电路来显示当前的工作模式。
在联机运行模式下，磁记忆开关被MCU控制器控制闭合，六颗超级电容组成的超级电容模组通过磁记忆开关、P+及P-线连接蓄电池正负极，超级电容模组与蓄电池并联，汽车启动过程汽车蓄电池与超级电容一起放电，共同完成汽车启动；
应急启动过程中，磁记忆开关被MCU控制器控制断开，充电切换继电器被MCU控制器控制接通不同的充电输入，MCU控制器驱动升级降压电路给超级电容充电，充电完成后，MCU控制器判断汽车点火动作，控制磁记忆开关闭合，P+及P-线连接蓄电池正负极，超级电容模组与蓄电池并联，汽车启动过程汽车蓄电池与超级电容一起放电，共同完成汽车启动。
本发明的有益效果是：本发明采用整合以上两种模式，安装后不用再理会，由控制器自动判读电池状态进行增强启动、应急启动，无需使用者来自己判断，也无需使用者额外配备应急启动电源来保障。同时增强汽车启动性能；延长电池使用寿命；降低汽车行车过程中油耗及怠速状态下油耗；提升汽车的操控性能，改善汽车音响性能；汽车蓄电池亏电状态下的应急启动。
附图说明
图1是本发明的电路连接图。
其中：1-MCU控制器，2-超级电容，3-汽车电路，4-蓄电池，5-磁记忆开关，6-充电切换继电器，7-应急充电输入口，8-升级降压电路，9-反向电动势消除电路，10-蜂鸣器，11-按键电路，12-数码显示电路，13-温度检测电路，14-充电电流检测电路，15-均压电路。
具体实施方式
为了加深对本发明的理解，下面将结合实施例对本发明做进一步详述，本实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。
如图1所示，本实施例提供了一种超级电容控制模组，包括有MCU控制器1和六颗超级电容2组成的超级电容模组，所示MCU控制器1通过P+及P-线连接在汽车电路3中蓄电池4的正负极上，六颗超级电容组成的超级电容模组通过磁记忆开关5和P+及P-线连接在蓄电池4正负极，所述超级电容模组与所述蓄电池4并联，所述MCU控制器1与充电切换继电器6连接，所述充电切换继电器6与应急充电输入口7和P+及P-线连接，所述MCU控制器1通过升级降压电路8与超级电容2连接，所述磁记忆开关4通过反向电动势消除电路9吸收输出电线寄生的电感产生的反向高压。所述MCU控制器1上连接有蜂鸣器10、按键电路11和数码显示电路12。所述MCU控制器1优先通过CON1及CON2控制磁记忆开关5断开超级电容模组与蓄电池4的正极的连接。所述MCU控制器1通过VOL1检测蓄电池4的两端的电压，通过T1检测当前的环境温度，通过VOL3检测超级电容2的电压。所述超级电容2上连接有温度检测电路13与MCU控制器1相连，所述充电切换继电器6与升级降压电路8之间设置有充电电流检测电路14，每个超级电容上均连接有均压电路15。
一种超级电容控制模组的控制方法，该超级电容控制模组包括两种工作模式：联机运行模式和脱机模式，工人通过按键电路来进行工作模式的切换，数码显示电路来显示当前的工作模式；
在联机运行模式下，磁记忆开关被MCU控制器控制闭合，六颗超级电容组成的超级电容模组通过磁记忆开关、P+及P-线连接蓄电池正负极，超级电容模组与蓄电池并联，汽车启动过程汽车蓄电池与超级电容一起放电，共同完成汽车启动；
应急启动过程中，磁记忆开关被MCU控制器控制断开，充电切换继电器被MCU控制器控制接通不同的充电输入，MCU控制器驱动升级降压电路给超级电容充电，充电完成后，MCU控制器判断汽车点火动作，控制磁记忆开关闭合，P+及P-线连接蓄电池正负极，超级电容模组与蓄电池并联，汽车启动过程汽车蓄电池与超级电容一起放电，共同完成汽车启动。
联机运行模式包含启动增强及应急启动两大功能，整个工作过程全部在MCU控制器下自动运行无需人工干预。其工作过程如下：
A.MCU控制器1优先通过CON1及CON2控制磁记忆开关5断开超级电容模组与汽车蓄电池的4正极的连接。
B.MCU控制器1通过VOL1检测汽车蓄电池的4两端的电压，通过T1检测当前的环境温度，通过VOL3检测超级电容2电压。
条件1:T1大于0℃并且小于70℃，VOL1满足11.5V-16V范围，判断VOL3电压与VOL1电压差，VOL3电压大于(VOL1减1V)，延时30秒，MCU控制器1通过CON1及CON2控制磁记忆开关5接通，开始运行联机运行过程中的并机模式。
条件2:T1大于0℃并且小于70℃，VOL1满足11.5V-16V范围，判断VOL3电压与VOL1电压差，VOL3电压小于(VOL1减1V)，延时30秒，MCU控制器通过CON1及CON2控制磁记忆开关断开，开始运行联机运行过程中的超级电容充电模式，此时MCU控制器1通过CON3控制充电切换继电器接通与蓄电池连接、MCU控制器1通过P1、P2驱动升降压电路把汽车蓄电池电充电到超级电容、MCU控制器1通过CUR1检测充电电流、VOL3检测超级电容电压、VOL4检测超级电容电压均压状态、T1检测超级电容工作温度，并对P1、P2进行充电电流控制，超级电容每个单体均压状态下的充电电流控制、超级电容模组充电电压限制，超级电容模组充电电压限制为VOL1检测电压加0.5V，当MCU控制器通过VOL3检测到超级电容电压大于VOL1电压，停止对P1、P2控制、停止充电、通过CON1及CON2控制磁记忆开关接通、连接超级电容与汽车铅蓄电池的连接、通过CON3控制充电切换继电器断开与汽车蓄电池的连接，开始运行联机运行过程中的并机模式。
条件3:T1大于0℃并且小于70℃，VOL1满足6V-11.5V范围，延时30秒，MCU控制器通过CON1及CON2控制磁记忆开关断开，开始运行联机运行过程中的自动应急模式，首先给超级电容进行充电，此时MCU控制器通过CON3控制充电切换继电器接通与电池连接、MCU控制器通过P1、P2驱动升降压电路把汽车蓄电池电充电到超级电容、MCU控制器通过CUR1检测充电电流、VOL3检测超级电容电压、VOL4检测超级电容电压均压状态、T1检测超级电容工作温度，并对P1、P2进行充电电流控制、超级电容每个单体均压状态下的充电电流控制、超级电容模组充电电压限制，超级电容模组充电电压限制为15.5V，当MCU控制器通过VOL3检测到超级电容电压大于15.3电压，停止对P1、P2控制、停止充电、通过CON3控制充电切换继电器断开与汽车铅蓄电池的连接，开始运行联机运行过程中的应急启动模式；MCU控制器通过VOL1检测汽车引擎动作，MCU控制器进入2分钟倒计时引擎启动动作检测并保准当前VOL1的临时电压值、当VOL1在2分钟时间范围出现了大于20毫秒低于VOL1临时电压值2.5V以上的Δv(脉冲)，认为是汽车在做引擎启动，
MCU控制器优先通过CON3控制充电切换继电器接通与汽车铅蓄电池的连接，延时5毫秒再通过CON1及CON2控制磁记忆开关接通、连接超级电容与汽车铅蓄电池的连接、辅助汽车蓄电池完成汽车引擎启动。汽车启动后，汽车蓄电池两端电压在1分钟内会高于13.5V，MCU控制器通过CON3控制充电切换继电器断开与汽车铅蓄电池的连接，汽车启动成功，汽车启动成功后，通过CON1及CON2控制磁记忆开关接通、连接超级电容与汽车铅蓄电池的连接、延时1秒再通过CON3控制充电切换继电器断开与汽车铅蓄电池的连接，开始运行联机运行过程中的并机模式。
如果汽车蓄电池两端电压在1分钟内低于13.5V，说明启动失败，MCU控制器会重复条件3的检测过程。
条件4:T1小于0℃并且大于-45℃，VOL1满足12.1V-16V范围，判断VOL3电压与VOL1电压差，VOL3电压大于(VOL1减1V)，延时30秒，MCU控制器通过CON1及CON2控制磁记忆开关控制器接通，开始运行联机。
Claims (6)
1.一种超级电容控制模组，其特征在于：包括有MCU控制器(1)和六颗超级电容(2)组成的超级电容模组，所示MCU控制器(1)通过P+及P-线连接在汽车电路(3)中蓄电池(4)的正负极上，六颗超级电容组成的超级电容模组通过磁记忆开关(5)和P+及P-线连接在蓄电池(4)正负极，所述超级电容模组与所述蓄电池(4)并联，所述MCU控制器(1)与充电切换继电器(6)连接，所述充电切换继电器(6)与应急充电输入口(7)和P+及P-线连接，所述MCU控制器(1)通过升级降压电路(8)与超级电容(2)连接，所述磁记忆开关(4)通过反向电动势消除电路(9)吸收输出电线寄生的电感产生的反向高压。
2.根据权利要求1所述的一种超级电容控制模组，其特征在于：所述MCU控制器(1)上连接有蜂鸣器(10)、按键电路(11)和数码显示电路(12)。
3.根据权利要求1所述的一种超级电容控制模组，其特征在于：所述MCU控制器(1)优先通过CON1及CON2控制磁记忆开关(5)断开超级电容模组与蓄电池(4)的正极的连接。
4.根据权利要求1所述的一种超级电容控制模组，其特征在于：所述MCU控制器(1)通过VOL1检测蓄电池(4)的两端的电压，通过T1检测当前的环境温度，通过VOL3检测超级电容(2)的电压。
5.根据权利要求1所述的一种超级电容控制模组，其特征在于：所述超级电容(2)上连接有温度检测电路(13)与MCU控制器(1)相连，所述充电切换继电器(6)与升级降压电路(8)之间设置有充电电流检测电路(14)。
6.应用于权利要求2所述的一种超级电容控制模组的控制方法，其特征在于：该超级电容控制模组包括两种工作模式：联机运行模式和脱机模式，工人通过按键电路来进行工作模式的切换，数码显示电路来显示当前的工作模式；
在联机运行模式下，磁记忆开关被MCU控制器控制闭合，六颗超级电容组成的超级电容模组通过磁记忆开关、P+及P-线连接蓄电池正负极，超级电容模组与蓄电池并联，汽车启动过程汽车蓄电池与超级电容一起放电，共同完成汽车启动；
应急启动过程中，磁记忆开关被MCU控制器控制断开，充电切换继电器被MCU控制器控制接通不同的充电输入，MCU控制器驱动升级降压电路给超级电容充电，充电完成后，MCU控制器判断汽车点火动作，控制磁记忆开关闭合，P+及P-线连接蓄电池正负极，超级电容模组与蓄电池并联，汽车启动过程汽车蓄电池与超级电容一起放电，共同完成汽车启动。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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