CN105667430A - 一种启动控制装置、系统和方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种启动控制装置、系统和方法，其中启动控制装置包括超级电容模组，超级电容模组由于其物理特性具有使用寿命长的优点；另外在启动控制装置的混合电源中控制单元监测超级电容模组和直流电源接口的电压，在超级电容模组需要充电的情况下，当直流电源接口符合充电条件时，控制单元控制直流电源接口通过第一充电模块给超级电容模组充电。而在启动控制系统中，首先通过安全电阻进行电压均衡，在启动控制装置输出电压满足启动条件的情况下，连接第一正极端口和第二正极端口，连接第一负极端口和第二负极端口，在连接正确的情况下启动汽车，由此，保证了超级电容模组的电力供应，大大提高了汽车启动的可靠性，另外也提高了操作的安全性。

Description

一种启动控制装置、系统和方法

技术领域

本申请涉及汽车启动技术领域，特别涉及一种启动控制装置、系统和方法。

背景技术

随着汽车市场的日益庞大，各种各样的问题也随之出现，其中，汽车启动问题就是其中一个突出的问题。

目前绝大部分汽车均使用12V铅酸电池作为启动电源供汽车启动，且不同汽车依据其车型或者发动机容量，配置不同容量的铅酸电池。但是不能忽视的是，将铅酸电池作为启动电源会存在以下问题:

首先，铅酸电池会在长期不使用的情况下，发生自放电现象；也会因为停车后汽车中某些负载没有关闭，比如汽车灯等，造成长期放电现象；上述两种现象都会使铅酸电池电量衰减严重，从而在汽车需要启动时无法满足其启动所需的大功率输出，导致汽车无法正常启动，可见将铅酸电池作为汽车的启动电源可靠性较低；

另外，铅酸电池可充放电次数较少，一般仅为几百次，使用寿命较短；且有些汽车使用的铅酸电池为非免维护的铅酸电池，需要定期维护，如果不能正确及时的维护，铅酸电池会老化加速，寿命减少。

从以上叙述可以看出，将铅酸电池作为发动机的启动电源，存在很多不足，如使用寿命短、可靠性低等。

发明内容

有鉴于此，本申请提供一种启动控制装置、系统和方法，用以解决现有技术中将铅酸电池作为汽车启动的启动电源，存在使用寿命短、可靠性低等问题。

本申请提供的启动控制装置、系统和方法的技术方案如下：

一种启动控制装置，包括混合电源和第一开关电路，其中：

所述混合电源包括超级电容模组、控制单元、直流电源接口、开关组件和第一充电模块，所述开关组件的第一不动端与所述直流电源接口相连，所述开关组件的组件动端与所述第一充电模块的输入端相连，所述第一充电模块的输出端与所述超级电容模组的输入端相连；所述控制单元分别与所述超级电容模组、所述直流电源接口、所述第一充电模块和所述开关组件相连；

所述控制单元对所述超级电容模组的电压进行采样，得到第一采样结果，对所述直流电源接口的电压进行采样，得到第二采样结果；所述控制单元将所述第一采样结果与第一阈值进行比对，当所述第一采样结果大于所述第一阈值时，所述控制单元发送第一信号至所述第一充电模块；所述第一充电模块接收所述第一信号，停止工作；当所述第一采样结果小于所述第一阈值时，所述控制单元发送第二信号至所述第一充电模块；所述第一充电模块接收所述第二信号，开始工作；

在所述第一采样结果小于所述第一阈值的情况下，所述控制单元将所述第二采样结果与第二阈值进行比对，当所述第二采样结果大于所述第二阈值时，所述控制单元发送第三信号至所述开关组件；所述开关组件接收所述第三信号，所述开关组件的组件动端与所述第一不动端相连，导通所述直流电源接口与所述第一充电模块，所述直流电源接口通过所述第一充电模块给所述超级电容模组充电；

所述第一开关电路由第一开关和安全电阻并联组成；所述超级电容模组的正极作为第一正极端口，所述超级电容模组的负极与所述第一开关电路的第一端连接，所述第一开关电路的第二端作为第一负极端口。

优选的，所述混合电源还包括锂电池组，所述锂电池组与所述控制单元和所述开关组件的第二不动端相连；

所述控制单元对所述锂电池组的电压进行采样，得到第三采样结果；

在所述第二采样结果小于所述第二阈值的情况下，所述控制单元将所述第三采样结果与第三阈值进行比对，当所述第三采样结果大于所述第三阈值时，发送第四信号至所述开关组件；所述开关组件接收所述第四信号，所述开关组件的组件动端与所述第二不动端相连，导通所述锂电池组和所述第一充电模块，所述锂电池组通过所述第一充电模块给所述超级电容模组充电；当所述第三采样结果小于所述第三阈值时，所述控制单元发送所述第三信号至所述开关组件；所述开关组件接收所述第三信号，所述开关组件的组件动端与所述第一不动端相连，导通所述直流电源接口与所述第一充电模块，所述直流电源接口通过所述第一充电模块给所述超级电容模组充电。

优选的，所述混合电源还包括第二充电模块，所述第二充电模块分别与220V交流电源、所述控制单元和所述锂电池组的输入端连接；

当所述第三采样结果小于所述第三阈值时，所述控制单元发送第五信号至所述第二充电模块，所述第二充电模块接收所述第五信号，开始工作，所述220V交流电源通过所述第二充电模块给所述锂电池组充电。

优选的，所述混合电源还包括第一电压均衡电路，所述第一电压均衡电路与所述超级电容模组连接，用于均衡所述超级电容模组的内部各个超级电容单体的电压。

优选的，所述系统还包括第二电压均衡电路，其中：

所述第二电压均衡电路与所述锂电池组连接，用于均衡所述锂电池组内部各个锂电池单体的电压。

一种启动控制系统，包括发动电路和启动电池，其中：

所述启动电池的正极作为第二正极端口，所述启动电池的负极作为第二负极端口，所述启动电池与所述发动电路并联，所述发动电路由第二开关与发动机串联组成；

所述启动控制系统包括如上所述的启动控制装置，其中：

所述混合电源中的所述控制单元对所述第一开关电路的第二端的电压进行采样，得到第一电压，对所述超级电容模组的电压进行采样，得到第二电压；

在所述第一开关断开的情况下，当所述第二电压大于第四阈值时，所述第一正极端口与所述第二正极端口连接，所述第一负极端口与所述第二负极端口连接；

当所述第一电压小于所述第二电压且所述第一电压小于第五阈值时，所述控制单元控制所述第一开关导通；当所述第二电压大于第六阈值时，所述第二开关导通，所述发动机开始启动；

经过预设时间段后，所述第二开关断开，判断所述发动机是否正常启动，如果是，则控制所述第一开关断开，如果否，则当所述第二电压大于所述第六阈值时，所述第二开关再次导通，经过所述预设时间段后，所述第二开关断开；直至所述第二开关的导通次数达到三次为止。

优选的，，所述安全电阻为功率电阻；所述功率电阻的阻值范围在几欧姆至几百欧姆内，所述功率电阻的功率范围在几瓦至几百瓦内。

优选的，，所述安全电阻为可变电阻，在所述第一正极端口与所述第二正极端口连接，所述第一负极端口与所述第二负极端口连接前，所述可变电阻的阻值为最大阻值；在第一电压小于第二电压的情况下，所述可变电阻的阻值调整为最小阻值。

优选的，，所述系统还包括与所述控制单元连接的报警装置；

当所述第一电压大于所述第二电压时，所述控制单元控制所述报警装置发出声和/或光的提示信息，说明所述第一正极端口、所述第二正极端口、所述第一负极端口及所述第二负极端口间的连接错误，需要重新进行连接。

一种启动控制方法，应用于如上所述的启动控制系统，所述方法包括：

对所述第一开关电路的第二端的电压进行采样，得到所述第一电压；对所述超级电容模组的电压进行采样，得到所述第二电压；

在所述第一开关断开的情况下，将所述第二电压与所述第四阈值进行比对，当所述第二电压大于所述第四阈值时，连接所述第一正极端口和所述第二正极端口，连接所述第一负极端口和所述第二负极端口；

当所述第一电压小于所述第二电压时，将所述第一电压与所述第五阈值进行比对，当所述第一电压小于所述第五阈值时，控制所述第一开关导通；将所述第二电压与所述第六阈值进行比对，当所述第二电压大于所述第六阈值时，控制所述第二开关导通；

经过所述预设时间段后，所述第二开关断开，判断所述发动机是否正常启动，如果是，则控制所述第一开关断开，如果否，则当所述第二电压大于所述第六阈值时，所述第二开关再次导通，经过所述预设时间段后，所述第二开关断开；直至所述第二开关的导通次数达到三次为止。与现有技术相比，本申请包括以下优点：

本申请提供一种启动控制装置，该启动控制装置包括：混合电源和第一开关电路，其中：混合电源包括超级电容模组、控制单元、直流电源接口、开关组件和第一充电模块，开关组件的第一不动端与直流电源接口相连，开关组件的组件动端与第一充电模块的输入端相连，第一充电模块的输出端与超级电容模组的输入端相连；控制单元分别与超级电容模组、直流电源接口、第一充电模块和开关组件相连；第一开关电路由第一开关和安全电阻并联组成，超级电容模组的正极作为第一正极端口，超级电容模组的负极与第一开关电路的第一端连接，第一开关电路的第二端作为第一负极端口；启动控制系统包括发动电路、启动电池和上述启动控制装置，启动电池的正极作为第二正极端口，启动电池的负极作为第二负极端口，启动电池与发动电路并联，发动电路由第二开关与发动机串联组成；当混合电源中的超级电容模组的电压大于第四阈值时，第一正极端口与第二正极端口连接，第一负极端口与第二负极端口连接。

本发明中，超级电容模组由于其物理特性具有使用寿命长的优点；另外在混合电源中控制单元监测超级电容模组和直流电源接口的电压，在超级电容模组需要充电的情况下，当直流电源接口符合充电条件时，控制单元控制直流电源接口通过第一充电模块给超级电容模组充电。而在启动控制系统中，首先通过安全电阻进行电压均衡，在启动控制装置输出电压满足启动条件的情况下，连接第一正极端口和第二正极端口，连接第一负极端口和第二负极端口，在连接正确的情况下启动汽车，由此，保证了超级电容模组的电力供应，大大提高了汽车启动的可靠性，另外也提高了操作的安全性。

当然，实施本申请的任一方法并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请实施例公开的一种启动控制装置的结构示意图；

图2是本申请实施例公开的一种混合电源的结构示意图；

图3是本申请实施例公开的一种启动控制装置的功能结构示意图；

图4是本申请实施例公开的又一混合电源的结构示意图；

图5是本申请实施例公开的又一混合电源的结构示意图；

图6是本申请实施例公开的超级电容模组的结构示意图；

图7是本申请实施例公开的又一混合电源的结构示意图；

图8是本申请实施例公开的锂电池模组的结构示意图；

图9是本申请实施例公开的启动控制系统的结构示意图；

图10是本申请实施例公开的启动控制方法流程图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

请参阅图1，其示出了本发明实施例提供的一种启动控制装置，该启动控制装置包括混合电源1和第一开关电路2。

其中，混合电源1的第一种结构示意图请参阅图2所示，包括超级电容模组11、开关组件12、直流电源接口13、第一充电模块14和控制单元15。

开关组件12的第一不动端与直流电源接口13相连，开关组件12的组件动端与第一充电模块14的输入端相连，第一充电模块14的输出端与超级电容模组11的输入端相连；

控制单元15分别与超级电容模组11、直流电源接口13、第一充电模块14和开关组件12相连。

第一开关电路2由第一开关21和安全电阻22并联组成，超级电容模组11的正极作为第一正极端口，负极与第一开关电路2的第一端连接，第一开关电路2的第二端作为第一负极端口。

在本发明实施例中，由超级电容模组11的输出端与汽车发动机连接，提供启动电流以使其能够正常启动。其中，超级电容模组11是由多个超级电容单体串联组成，每个超级电容单体为一超级电容器，由于超级电容器电压较低，一般为2.5V～2.7V，为了实现为较大电压值的汽车启动系统提供电源，需要将多个超级电容器串联或串并联组成模组使用，本实施例中即为将其串联组成模组使用。超级电容器，又叫双电层电容器、电化学电容器、黄金电容和法拉电容，是从上世纪七、八十年代发展起来的一种电化学元件。超级电容器不同于传统的化学电源，是一种介于传统电容器与电池之间、具有特殊性能的电源；它通过极化电解质来储能；且在其储能的过程中并不发生化学反应，这种储能过程是可逆的，因此超级电容器可以反复充放电数十万次。超级电容器可以被视为悬浮在电解质中的两个无反应活性的多孔电极板，在极板上加电，正极板吸引电解质中的负离子，负极板吸引正离子，实际上形成两个容性存储层，被分离开的正离子在负极板附近，负离子在正极板附近。超级电容器具有充电速度快，使用寿命长，大电流充、放电能力超强，功率密度高，其功率密度可以达到传统电池的5～10倍，另外超级电容还具有充放电线路简单，工作温度范围宽等优点；这些特性非常适合应用于启动器领域，是传统电池理想的替代者。

控制单元15对超级电容模组11的电压进行采样，得到第一采样结果，对直流电源接口13的电压进行采样，得到第二采样结果。

控制单元15对超级电容模组11的电压进行采样，依据超级电容模组11的特性进行模组电量指示，本实施例中称之为第一采样结果。同理，通过对直流电源接口13的电压进行采样，得到第二采样结果。

控制单元15将第一采样结果与第一阈值进行比对，当第一采样结果大于第一阈值时，控制单元15发送第一信号至第一充电模块14；第一充电模块14接收第一信号，停止工作；当第一采样结果小于第一阈值时，控制单元15发送第二信号至第一充电模块14；第一充电模块14接收第二信号，开始工作。

本实施例中的第一充电模块14可被视为一个充电中介，电源必须通过第一充电模块14才能够给超级电容模组11充电。具体来说，当第一充电模块14正常工作时，能够发挥其充电中介作用，使得电源通过第一充电模块14为超级电容模组11充电；当第一充电模块14停止工作后，则无法发挥其充电中介作用，电源无法通过第一充电模块14为超级电容模组11充电。

依据超级电容模组11的特性设置一分界电压阈值，称之为第一阈值，即当超级电容模组11的电压大于第一阈值时，说明其电压已达到最高限制，不允许再被充电。控制单元15依据第一采样结果与第一阈值的比对结果发送使能控制信号至第一充电模块14，当第一采样结果大于第一阈值时，发送控制第一充电模块14停止工作的使能控制信号，当第一采样结果小于第一阈值时，发送控制第一充电模块14开始工作的使能控制信号，本实施例中涉及的信号均为使能控制信号。

在第一采样结果小于第一阈值的情况下，控制单元15将第二采样结果与第二阈值进行比对，当第二采样结果大于第二阈值时，发送第三信号至开关组件12；开关组件12接收第三信号，开关组件12的组件动端与第一不动端相连，导通直流电源接口13与第一充电模块14，直流电源接口13通过第一充电模块14给超级电容模组11充电。

当第一采样结果小于第一阈值时，控制单元15发送第二信号至第一充电模块14；第一充电模块14接收第二信号，开始工作，即电源能够通过第一充电模块14为超级电容模组11充电。将直流电源接口13满足给超级电容模组11充电的条件时的电压，称为第二阈值，当第二采样结果大于第二阈值时，说明直流电源接口13能够为超级电容模组11充电，则通过开关组件12的组件动端与第一不动端相连，导通直流电源接口13与第一充电模块14，直流电源接口13通过第一充电模块14给超级电容模组11充电。

在本申请中，启动控制装置由混合电源和第一开关电路组成，在混合电源中开关组件的第一不动端与直流电源接口相连，开关组件的组件动端与第一充电模块的输入端相连，第一充电模块的输出端与超级电容模组的输入端相连；控制单元分别与超级电容模组、直流电源接口、第一充电模块和开关组件相连。用以上装置代替铅酸电池，其中超级电容模组由于其物理特性具有使用寿命长的优点，另外控制单元监测超级电容模组和直流电源接口的电压，在超级电容模组需要充电的情况下，当直流电源接口符合为超级电容模组充电的条件时，控制单元控制直流电源接口通过第一充电模块给超级电容模组充电。由此，保证了超级电容模组的电力供应，提高了启动控制装置的可靠性。

需要说明的是，上述实施例提供的一种启动控制装置可以作为多功能移动电源使用，可以为以下负载提供电力供应：LED(LightEmittingDiode，发光二极管)照明、12V负载、16V负载、19V负载、5V负载以及其他电压等级的直流负载等。其功能框图请参阅图3所示。

请参阅图4，其示出了本发明实施例提供的一种启动控制装置中混合电源1的第二种结构示意图，在图2的基础上，混合电源1还可以包括锂电池组16，其中：

锂电池组16分别与开关组件12的第二不动端和控制单元15相连。

控制单元15对锂电池组16的电压进行采样，采样点为锂电池组16的正极和负极，得到第三采样结果；

在第二采样结果小于第二阈值的情况下，控制单元15将第三采样结果与第三阈值进行比对，当第三采样结果大于第三阈值时，发送第四信号至开关组件12；开关组件12接收第四信号，开关组件12的组件动端与第二不动端相连，导通锂电池组16和第一充电模块14，锂电池组16通过第一充电模块14给超级电容模组11充电；当第三采样结果小于第三阈值时，控制单元15发送第三信号至开关组件12；开关组件12接收第三信号，开关组件12的组件动端与第一不动端相连，导通直流电源接口13与第一充电模块14，所述直流电源接口13通过第一充电模块14给超级电容模组11充电。

第二采样结果小于第二阈值说明直流电源接口13的电压不满足为超级电容模组11充电的条件，进一步需要判断锂电池组16的电压能够满足为超级电容模组11充电的条件。

在第一采样结果小于第一阈值，即第一充电模块14能够作为充电中介正常工作的状态下，当直流电源接口13的电压，即第二采样结果，小于第二阈值，且锂电池组16的电压，即第三采样结果，大于第三阈值时，控制单元15控制锂电池组16通过第一充电模块14给超级电容模组11充电，如果锂电池组16的电压小于第三阈值，则由直流电源接口13通过第一充电模块14给超级电容模组11充电。

请参阅图5，其示出了本发明实施例提供的一种启动控制装置中混合电源1的第三种结构示意图，在图4的基础上，混合电源1还可以包括第二充电模块17和第一电压均衡电路18，其中：

第二充电模块17分别与220V交流电源、控制单元15和锂电池组16的输入端连接；当第三采样结果小于第三阈值时，控制单元15发送第五信号至第二充电模块17，第二充电模块17接收第五信号，开始工作，220V交流电源通过第二充电模块17给锂电池组16充电。

其中，第二充电模块17和第一充电模块14的性质相同，均为充电中介，在第二充电模块17正常工作的状态下，电源能够通过第二充电模块17给电池模组16充电。当第三采样结果小于第三阈值时，说明锂电池组16需要充电，则控制单元15发送指示第二充电模块17开始工作的第五信号至第二充电模块17，220V交流电源通过第二充电模块17给锂电池组16充电。

第一电压均衡电路18与超级电容模组11连接，用于均衡超级电容模组11的内部各个超级电容单体电压。

需要说明的是，超级电容器的电压如果超过其最高限值会严重影响其寿命甚至导致失效，所以在使用超级电容器时一般都需要为每个超级电容器设置一电压均衡电路，由此当超级电容器电压超过最高限值时，开启电压均衡电路，以使电压不超过最高限值。

而在本实施例中，超级电容模组11是由多个超级电容器，即超级电容单体串联使用的，因为超级电容器之间为串联的连接关系，所以对于每个超级电容器充电电流和放电电流始终是一样的。但是由于个体差异(比如不同超级电容器内部电解质容量、正极负极材质差异、单体体积差异、工艺差异等)，超级电容器等效内阻各不相同，因此每个超级电容器的充电电压和放电电压也不相同，这种差异会随着充放电次数的增加而增加，最终有可能会导致超级电容模组11中的个别超级电容器性能下降，甚至损坏，因此为了保证模组的使用寿命和工作性能，可以配合超级电容器专用的电压均衡电路一起使用。可以理解的是，在使用超级电容器时也可以将多个超级电容器通过串联和并联结合形成模组使用，其示意图请参阅图6所示；需要说明的是，图6所示的模组每个超级电容器都配置有一个电压均衡电路，以均衡每个超级电容器的电压。

本发明实施例提供的一种启动控制装置中混合电源1的第四种结构示意图请参阅图7所示，在图4的基础上，混合电源1还可以包括第二电压均衡电路19，其中：

第二电压均衡电路19与锂电池组16连接，用于均衡锂电池组16内部各个锂电池单体的电压。

需要说明的是，锂电池组16依据实际需要和所使用的电池规格进行合适的选择，其电压可以与超级电容模组11的电压不同。本实施例中，由于每个锂电池的额定电压为3.7V左右，所以实际锂电池模组16可以采用多个锂电池，即锂电池单体串联。为了均衡各个锂电池单体之间的电压差，还可为锂电池组16增加第二电压均衡电路19。

需要说明的是，在使用锂电池时，锂电池也可以通过串联和并联结合形成模组使用，其示意图请参阅图8所示。

锂电池组通常采用3～14个锂电池串联使用，第二电压均衡电路能够均衡锂电池组内部各个锂电池单体的电压，由此保证了系统的安全，保护了锂电池的寿命。

本申请还提供一种启动控制系统，请参阅图9，其示出了本申请实施例提供的一种启动控制系统的结构示意图，该启动控制系统包括：发动电路3、启动电池4和上述启动控制装置，其中：启动电池4的正极作为第二正极端口，启动电池4的负极作为第二负极端口，启动电池4与发动电路3并联，发动电路3由第二开关31与发动机32串联组成；

当混合电源1中的超级电容模组11的电压大于第四阈值时，第一正极端口与第二正极端口连接，第一负极端口与第二负极端口连接。

需要说明的是，上述启动控制系统一般采用蓄电池作为启动电池4。

混合电源1中的控制单元15对第一开关电路2的第二端的电压进行采样，得到第一电压，对超级电容模组11的电压进行采样，得到第二电压。

在第一开关21断开的情况下，当第二电压大于第四阈值时，第一正极端口与第二正极端口连接，第一负极端口与第二负极端口连接。

在进行启动这一动作前，需要监测启动控制装置中的超级电容模组11的电量是否满足启动发动机32的条件。其中第四阈值为一临界值，即当超级电容模组11的电压大于第四阈值时证明其电量满足启动发动机32的条件。如果超级电容模组11的电量满足启动发动机32的条件，第一正极端口与第二正极端口连接，第一负极端口与第二负极端口连接；如果不满足，则需要混合电源1内部为超级电容模组11充电，具体充电过程可参照上述启动控制装置的实施例，直至超级电容模组11的电量能够满足启动发动机32的条件后再开始启动。

在连接第一正极端口和第二正极端口，以及连接第一负极端口和第二负极端口时，常用的连接方式为采用鳄鱼夹、螺丝等紧固。

当第一电压小于第二电压且第一电压小于第五阈值时，控制单元15控制第一开关21导通；当第二电压大于第六阈值时，第二开关31导通。

第一电压小于第二电压，说明上述端口之间连接正确。第五阈值为发动机32的允许启动阈值，其电压取值范围通常为1V～12V。当第一电压小于第五阈值，说明其电压值在允许启动的范围。如果第一电压大于第五阈值，说明第二电压的电压值不在允许启动的范围内，则需要等待启动控制装置通过安全电阻22平衡超级电容模组11输出端电压和启动电池4的电压差异，直至第一电压小于第五阈值为止。在上述端口连接正确且第一电压达到允许启动的范围内时，控制单元15控制第一开关21导通。

第一开关21导通后，由于安全电阻22限制超级电容模组11的输出电压，所以用于启动的大部分电量由启动电池4处获得，因此启动电池4的电压会发生骤降(毫秒级)的现象，其跌落后的值的范围为0.2V～第二电压/2，将其跌落后的值与第五阈值的和称为第六阈值。

第一开关21导通后，当第二电压大于第六阈值时，第二开关31导通，发动机32开始启动。

经过预设时间段后，第二开关31断开，判断发动机是否正常启动，如果是，则控制第一开关21断开，如果否，则当第二电压大于第六阈值时，第二开关31再次导通，经过预设时间段后，第二开关31断开；直至第二开关31的导通次数达到三次为止。

第二开关31导通后，发动机32的电量通过混合电源1和启动电池4共同供应，如果电量足够发动机32启动，则其会在5s内成功启动，并且混合电源1中的控制单元15控制第一开关21在一定时间后断开，此处的一定的时间设为5～10s。如果5s后，发动机32没有正常启动，则需要关闭汽车引擎，直至第二电压大于第六阈值后导通第二开关31并重复上述相关动作，直至第二开关31的导通次数达到3次为止。其中5s即为预设时间段。

需要说明的是，如果等待超过30分钟，第二电压仍然小于第六阈值，则有两种可能：一种是超级电容模组11存储的电能不能满足汽车的发动机32启动的条件，则由混合电源1内部为超级电容模组11充电；另一种是启动电池4已损坏，需要更换新的启动电池4。

本申请的启动控制系统包括发动电路、启动电池和启动控制装置，启动电池的正极作为第二正极端口，启动电池的负极作为第二负极端口，启动电池与发动电路并联，发动电路由第二开关与发动机串联组成；当混合电源中的超级电容模组的电压大于第四阈值时，第一正极端口与第二正极端口连接，第一负极端口与第二负极端口连接。首先由混合电源保证了启动控制系统的电力供应，且在启动发动机的过程中，首先通过安全电阻进行电压均衡，在启动控制装置输出电压满足启动条件的情况下，连接第一正极端口和第二正极端口，连接第一负极端口和第二负极端口，在连接正确的情况下启动汽车，由此，提高了汽车启动的可靠性和安全性。

需要说明的是，上述实施例中的安全电阻22用于限制启动控制装置中的超级电容模组11和启动电池4之间的电流，其可以是阻值范围在几欧姆至几百欧姆、功率范围在几瓦至几百瓦的功率电阻；也可以是可变电阻。当安全电阻采用可变电阻时，需要在第一正极端口、第二正极端口、第一负极端口和第二负极端口正确连接前，将其阻值调整到最大阻值；在上述端口正确连接后，将其阻值调整到最小阻值，由此在超级电容模组11和启动电池4之间压差很大时，安全电阻22可起到限制电流的作用，使得超级电容模组11和启动电池4之间的电流不会过大，操作更安全。

上述实施例提供的一种启动控制系统中还可以包括报警装置，报警装置与控制单元15连接，可以是一警笛或者一报警灯；当第一电压大于第二电压时，报警装置会发出光和/或声音的警报，这说明第一正极端口、第二正极端口、第一负极端口及第二负极端口间的连接错误，需要重新进行连接。

与上述系统实施例相对应，本发明实施例还提供一种启动控制方法，请参阅图10所示，该方法包括：

S901：对第一开关电路的第二端的电压进行采样，得到第一电压；对超级电容模组的电压进行采样，得到第二电压。

S902：在第一开关断开的情况下，判断第二电压是否小于第四阈值，如果是，则执行步骤S903，如果否，则执行步骤S904。

S903：控制单元控制混合电源内部为超级电容模组充电。

S904：连接第一正极端口和第二正极端口，连接第一负极端口与第二负极端口，执行步骤S905。

S905：当第一电压小于第二电压时，判断第一电压是否大于第五阈值，如果是，则执行步骤S906，如果否，则执行步骤S907。

S906：经过一时间段后执行步骤S905。

此处的时间段可以为五分钟或者十分钟等。

S907：控制第一开关导通，执行步骤S908。

S908：判断第二电压是否小于第六阈值，如果是，则执行步骤S909，如果否，则执行步骤S910。

S909：停止操作。

S910：控制第二开关导通，执行步骤S911。

S911：经过预设时间段后，第二开关断开，判断发动机是否正常启动，如果是，则执行步骤S913，如果否，则执行步骤S912。

S912：当第二电压大于第六阈值时，第二开关再次导通，返回执行步骤S911；直至第二开关的导通次数达到三次为止。

S912：控制第一开关断开。

在上述启动控制方法中，首先通过安全电阻进行电压均衡，在启动控制装置输出电压满足启动条件的情况下启动汽车，在第一正极端口、第二正极端口、第一负极端口和第二负极端口连接正确的情况下进行正常启动；由此，不仅大大提高了汽车启动的可靠性，也提高了操作的安全性。

以上对本申请所提供的一种启动控制装置、系统及方法进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的模块，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种启动控制装置，其特征在于，包括混合电源和第一开关电路，其中：

所述混合电源包括超级电容模组、控制单元、直流电源接口、开关组件和第一充电模块，所述开关组件的第一不动端与所述直流电源接口相连，所述开关组件的组件动端与所述第一充电模块的输入端相连，所述第一充电模块的输出端与所述超级电容模组的输入端相连；所述控制单元分别与所述超级电容模组、所述直流电源接口、所述第一充电模块和所述开关组件相连；

所述控制单元对所述超级电容模组的电压进行采样，得到第一采样结果，对所述直流电源接口的电压进行采样，得到第二采样结果；所述控制单元将所述第一采样结果与第一阈值进行比对，当所述第一采样结果大于所述第一阈值时，所述控制单元发送第一信号至所述第一充电模块；所述第一充电模块接收所述第一信号，停止工作；当所述第一采样结果小于所述第一阈值时，所述控制单元发送第二信号至所述第一充电模块；所述第一充电模块接收所述第二信号，开始工作；

在所述第一采样结果小于所述第一阈值的情况下，所述控制单元将所述第二采样结果与第二阈值进行比对，当所述第二采样结果大于所述第二阈值时，所述控制单元发送第三信号至所述开关组件；所述开关组件接收所述第三信号，所述开关组件的组件动端与所述第一不动端相连，导通所述直流电源接口与所述第一充电模块，所述直流电源接口通过所述第一充电模块给所述超级电容模组充电；

所述第一开关电路由第一开关和安全电阻并联组成；所述超级电容模组的正极作为第一正极端口，所述超级电容模组的负极与所述第一开关电路的第一端连接，所述第一开关电路的第二端作为第一负极端口。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述混合电源还包括锂电池组，所述锂电池组与所述控制单元和所述开关组件的第二不动端相连；

所述控制单元对所述锂电池组的电压进行采样，得到第三采样结果；

在所述第二采样结果小于所述第二阈值的情况下，所述控制单元将所述第三采样结果与第三阈值进行比对，当所述第三采样结果大于所述第三阈值时，发送第四信号至所述开关组件；所述开关组件接收所述第四信号，所述开关组件的组件动端与所述第二不动端相连，导通所述锂电池组和所述第一充电模块，所述锂电池组通过所述第一充电模块给所述超级电容模组充电；当所述第三采样结果小于所述第三阈值时，所述控制单元发送所述第三信号至所述开关组件；所述开关组件接收所述第三信号，所述开关组件的组件动端与所述第一不动端相连，导通所述直流电源接口与所述第一充电模块，所述直流电源接口通过所述第一充电模块给所述超级电容模组充电。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述混合电源还包括第二充电模块，所述第二充电模块分别与220V交流电源、所述控制单元和所述锂电池组的输入端连接；

当所述第三采样结果小于所述第三阈值时，所述控制单元发送第五信号至所述第二充电模块，所述第二充电模块接收所述第五信号，开始工作，所述220V交流电源通过所述第二充电模块给所述锂电池组充电。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述混合电源还包括第一电压均衡电路，所述第一电压均衡电路与所述超级电容模组连接，用于均衡所述超级电容模组的内部各个超级电容单体的电压。

5.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述系统还包括第二电压均衡电路，其中：

所述第二电压均衡电路与所述锂电池组连接，用于均衡所述锂电池组内部各个锂电池单体的电压。

6.一种启动控制系统，包括发动电路和启动电池，其中：

所述启动电池的正极作为第二正极端口，所述启动电池的负极作为第二负极端口，所述启动电池与所述发动电路并联，所述发动电路由第二开关与发动机串联组成；

其特征在于，所述启动控制系统包括如权利要求1所述的启动控制装置，其中：

所述混合电源中的所述控制单元对所述第一开关电路的第二端的电压进行采样，得到第一电压，对所述超级电容模组的电压进行采样，得到第二电压；

在所述第一开关断开的情况下，当所述第二电压大于第四阈值时，所述第一正极端口与所述第二正极端口连接，所述第一负极端口与所述第二负极端口连接；

当所述第一电压小于所述第二电压且所述第一电压小于第五阈值时，所述控制单元控制所述第一开关导通；当所述第二电压大于第六阈值时，所述第二开关导通，所述发动机开始启动；

经过预设时间段后，所述第二开关断开，判断所述发动机是否正常启动，如果是，则控制所述第一开关断开，如果否，则当所述第二电压大于所述第六阈值时，所述第二开关再次导通，经过所述预设时间段后，所述第二开关断开；直至所述第二开关的导通次数达到三次为止。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述安全电阻为功率电阻；所述功率电阻的阻值范围在几欧姆至几百欧姆内，所述功率电阻的功率范围在几瓦至几百瓦内。

8.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述安全电阻为可变电阻，在所述第一正极端口与所述第二正极端口连接，所述第一负极端口与所述第二负极端口连接前，所述可变电阻的阻值为最大阻值；在第一电压小于第二电压的情况下，所述可变电阻的阻值调整为最小阻值。

9.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述系统还包括与所述控制单元连接的报警装置；

当所述第一电压大于所述第二电压时，所述控制单元控制所述报警装置发出声和/或光的提示信息，说明所述第一正极端口、所述第二正极端口、所述第一负极端口及所述第二负极端口间的连接错误，需要重新进行连接。

10.一种启动控制方法，其特征在于，应用于如权利要求6至9任一项所述的启动控制系统，所述方法包括：

对所述第一开关电路的第二端的电压进行采样，得到所述第一电压；对所述超级电容模组的电压进行采样，得到所述第二电压；

在所述第一开关断开的情况下，将所述第二电压与所述第四阈值进行比对，当所述第二电压大于所述第四阈值时，连接所述第一正极端口和所述第二正极端口，连接所述第一负极端口和所述第二负极端口；

当所述第一电压小于所述第二电压时，将所述第一电压与所述第五阈值进行比对，当所述第一电压小于所述第五阈值时，控制所述第一开关导通；将所述第二电压与所述第六阈值进行比对，当所述第二电压大于所述第六阈值时，控制所述第二开关导通；

经过所述预设时间段后，所述第二开关断开，判断所述发动机是否正常启动，如果是，则控制所述第一开关断开，如果否，则当所述第二电压大于所述第六阈值时，所述第二开关再次导通，经过所述预设时间段后，所述第二开关断开；直至所述第二开关的导通次数达到三次为止。