CN114320703B - 车辆辅助点火装置及车辆点火设备 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种上述车辆辅助点火装置及车辆点火设备，包括控制器和连接控制器的电池、超级电容、第一充电开关、第二充电开关和放电开关，电池连接超级电容的正极，电池的负极通过第一充电开关连接超级电容的负极，第二充电开关一端连接超级电容的正极，另一端用于连接车辆电池，放电开关一端连接超级电容的正极，另一端用于连接车辆电池，控制器还用于连接车辆电池，控制器用于在获取到车辆电池的电压值大于预设电压阈值时，控制第二充电开关闭合，第一充电开关断开，在获取到点火指令时，控制放电开关闭合。该装置可对车辆电池的残余电量进行有效的利用，环保节能，且可通过超级电容瞬间大功率放电辅助车辆启动，使用可靠。

Description

车辆辅助点火装置及车辆点火设备

技术领域

本申请涉及车辆控制技术领域，特别是涉及一种车辆辅助点火装置及车辆点火设备。

背景技术

随着科学技术的发展，车辆的种类越来越多，不同的车辆可以满足不同人群的需求，例如客车可以用来载人，方便出行，货车可以用来运输货运，有利于提高生活便捷性，特种车可以满足特定的工作需求，例如电力公司工程车辆是应急抢修的交通工具，同时也是应急抢修设备的载体，常用于对电力设备故障进行抢修。

传统的车辆通过车载电池进行放电点火，启动发动机，使车辆正常运行。但是，当车辆长时间停放时，容易导致车辆启动电池过放、电池容量不足或低温启动困难等问题，导致车辆无法正常启动，使用不可靠。

发明内容

基于此，有必要针对传统的车辆使用不可靠的问题，提供一种车辆辅助点火装置及车辆点火设备。

一种车辆辅助点火装置，包括电池、超级电容、第一充电开关、第二充电开关、放电开关和控制器，所述电池的正极连接所述超级电容的正极，所述电池的负极通过所述第一充电开关连接所述超级电容的负极，所述第二充电开关一端连接所述超级电容的正极，另一端用于连接车辆电池，所述放电开关一端连接所述超级电容的正极，另一端用于连接车辆电池，所述电池、所述超级电容、所述第一充电开关、所述第二充电开关和所述放电开关均连接所述控制器，所述控制器还用于连接车辆电池；

所述控制器用于在获取到所述车辆电池的电压值小于或等于预设电压阈值时，控制所述第一充电开关闭合，所述第二充电开关断开；在获取到所述车辆电池的电压值大于预设电压阈值时，控制所述第二充电开关闭合，所述第一充电开关断开，所述控制器还用于在获取到点火指令时，控制所述放电开关闭合。

一种车辆点火设备，包括车辆电池和如上述的车辆辅助点火装置。

上述车辆辅助点火装置及车辆点火设备，包括电池、超级电容、第一充电开关、第二充电开关、放电开关和控制器，电池的正极连接超级电容的正极，电池的负极通过第一充电开关连接超级电容的负极，第二充电开关一端连接超级电容的正极，另一端用于连接车辆电池，放电开关一端连接超级电容的正极，另一端用于连接车辆电池，电池、超级电容、第一充电开关、第二充电开关和放电开关均连接控制器，控制器还用于连接车辆电池，控制器用于在获取到车辆电池的电压值小于或等于预设电压阈值时，控制第一充电开关闭合，第二充电开关断开，在获取到车辆电池的电压值大于预设电压阈值时，控制第二充电开关闭合，第一充电开关断开，控制器还用于在获取到点火指令时，控制放电开关闭合。在检测到车辆电池的电压值大于预设电压阈值，过放程度不严重时，控制第二充电开关闭合，第一充电开关断开，优先利用车辆电池的残余电量给超级电容充电，在检测到车辆电池的电压值小于或等于预设电压阈值，过放程度严重时，切换充电模式，控制第一充电开关闭合，第二充电开关断开，直接利用装置中的电池给超级电容充电，在获取到点火指令时，控制器控制放电开关闭合，超级电容瞬间大功率放电至车辆电池，辅助实现车辆点火启动。该车辆辅助点火装置可对车辆电池的残余电量进行有效的利用，环保节能，且可通过超级电容瞬间大功率放电辅助车辆启动，避免了车辆因长期放置等导致不能启动的情况，使用可靠。

在其中一个实施例中，车辆辅助点火装置还包括DC-DC转换器，所述第二充电开关包括所述DC-DC转换器的降压开关和升压开关，所述降压开关和所述升压开关均连接所述控制器；

所述控制器在获取到所述车辆电池的电压值大于预设电压阈值，且所述车辆电池的电压值大于所述超级电容的电压值时，控制所述降压开关闭合，所述升压开关断开；

所述控制器在获取到所述车辆电池的电压值大于预设电压阈值，且所述车辆电池的电压值小于或等于所述超级电容的电压值时，控制所述降压开关断开，所述升压开关闭合。

在其中一个实施例中，所述控制器还用于在控制所述第二充电开关闭合后，若获取到所述超级电容的电压值达到预设电容电压阈值，控制所述第二充电开关断开。

在其中一个实施例中，车辆辅助点火装置还包括连接所述控制器的预充电路，所述预充电路一端连接所述电池的负极，另一端连接所述超级电容的负极；

所述控制器在获取到所述车辆电池的电压值小于或等于预设电压阈值时，控制所述预充电路导通，直至所述超级电容的电压值达到预设电容充电阈值时，控制所述第一充电开关闭合，并断开所述预充电路。

在其中一个实施例中，所述控制器还用于在控制所述第一充电开关闭合后，若获取到所述超级电容的电压值与所述电池电压相匹配，控制所述第一充电开关断开。

在其中一个实施例中，车辆辅助点火装置还包括启动开关，所述电池通过所述启动开关连接控制器。

在其中一个实施例中，当所述启动开关闭合时，所述控制器进行自检。

在其中一个实施例中，车辆辅助点火装置还包括连接所述控制器的电池充电开关，所述电池充电开关一端连接所述电池的负极，另一端用于连接充电器的负极，所述电池的正极用于连接所述充电器的正极。

在其中一个实施例中，所述控制器还用于在获取到所述车辆电池的电压在预设时间段内的压降大于预设压降阈值时，控制所述放电开关闭合。

附图说明

图1为一个实施例中车辆辅助点火装置的结构及工作原理图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

在一个实施例中，提供一种车辆辅助点火装置，该车辆辅助点火装置可应用在车辆中，用于对车辆进行辅助点火。请参见图1，车辆辅助点火装置包括电池B1、超级电容C1、第一充电开关S3、第二充电开关S5、放电开关S4和控制器U1，电池B1的正极连接超级电容C1的正极，电池B1的负极通过第一充电开关S3连接超级电容C1的负极，第二充电开关S5一端连接超级电容C1的正极，另一端用于连接车辆电池，放电开关S4一端连接超级电容C1的正极，另一端用于连接车辆电池，电池B1、超级电容C1、第一充电开关S3、第二充电开关S5和放电开关S4均连接控制器U1，控制器U1还用于连接车辆电池。控制器U1用于在获取到车辆电池的电压值小于或等于预设电压阈值时，控制第一充电开关S3闭合，第二充电开关S5断开；在获取到车辆电池的电压值大于预设电压阈值时，控制第二充电开关S5闭合，第一充电开关S3断开，控制器U1还用于在获取到点火指令时，控制放电开关S4闭合。

在检测到车辆电池的电压值大于预设电压阈值，过放程度不严重时，控制第二充电开关S5闭合，第一充电开关S3断开，优先利用车辆电池的残余电量给超级电容C1充电，在检测到车辆电池的电压值小于或等于预设电压阈值，过放程度严重时，切换充电模式，控制第一充电开关S3闭合，第二充电开关S5断开，直接利用装置中的电池B1给超级电容C1充电，在获取到点火指令时，控制器U1控制放电开关S4闭合，超级电容C1瞬间大功率放电至车辆电池，辅助实现车辆点火启动。该车辆辅助点火装置可对车辆电池的残余电量进行有效的利用，环保节能，且可通过超级电容C1瞬间大功率放电辅助车辆启动，避免了车辆因长期放置等导致不能启动的情况，使用可靠。

具体地，超级电容C1又名电化学电容、双电层电容器、黄金电容、法拉电容等，是从上世纪七、八十年代发展起来的通过极化电解质来储能的一种电化学元件。它不同于传统的化学电源，是一种介于传统电容器与电池B1之间、具有特殊性能的电源，主要依靠双电层和氧化还原赝电容电荷储存电能。但在其储能的过程并不发生化学反应，这种储能过程是可逆的，也正因为此超级电容C1器可以反复充放电数十万次。其基本原理和其它种类的双电层电容器一样，都是利用活性炭多孔电极和电解质组成的双电层结构获得超大的容量。超级电容C1的突出优点是功率密度高、充放电时间短、循环寿命长、工作温度范围宽。将超级电容C1应用在车辆辅助点火装置中时，因为超级电容C1具有能在容量小的情况下，短时间放出大功率的特性，利用车辆电池残余的电量就可以把容量小的超级电容C1充满，然后瞬时大功率放电启动车辆，工作性能好。

电池B1可以为锂电池，例如可为高倍率锂离子电池，采用高倍率锂离子电池作为车辆辅助点火装置的电池B1放电性能优异、循环寿命好、输出效率高，且体积小、重量轻，有利于提高车辆辅助点火装置的使用便捷性。车辆电池即车载电池B1，类型并不限定，可以为铅酸电池或其他。电池B1的正极连接超级电容C1的正极，电池B1的负极通过第一充电开关S3连接超级电容C1的负极，当第一充电开关S3闭合时，电池B1给超级电容C1充电。第二充电开关S5一端连接超级电容C1的正极，另一端用于连接车辆电池。当第二充电开关S5闭合时，车辆电池给超级电容C1充电。放电开关S4一端连接超级电容C1的正极，另一端用于连接车辆电池。当放电开关S4闭合时，超级电容C1给车辆电池放电，辅助车辆启动。

控制器U1的类型并不是唯一的，在本实施例中，控制器U1可以为MCU(Microcontroller Unit，微控制单元)。电池B1、超级电容C1、第一充电开关S3、第二充电开关S5和放电开关S4均连接控制器U1，控制器U1还用于连接车辆电池。控制器U1可以获取电池B1、超级电压和车辆电池的电压值等参数，例如可通过检测接在车辆电池两端的分压电阻的电压值得到车辆电池的电压值。控制器U1还能控制第一充电开关S3、第二充电开关S5和放电开关S4的闭合和断开，从而实现对装置中各器件的监测和控制。

控制器U1用于在获取到车辆电池的电压值小于或等于预设电压阈值时，控制第一充电开关S3闭合，第二充电开关S5断开。预设电压阈值的取值并不是唯一的，例如可以为车辆电池的额定电压值的一半。当车辆电池的电压值小于或等于预设电压阈值时，考虑此时车辆电池过放，剩余电量不足，不能对车辆点火，也不能对超级电容C1充电。在这种情况下，控制器U1控制第一充电开关S3闭合，第二充电开关S5断开，由车辆辅助点火装置中的电池B1给超级电容C1充电。

控制器U1还用于在获取到车辆电池的电压值大于预设电压阈值时，控制第二充电开关S5闭合，第一充电开关S3断开。当车辆电池的电压值大于预设电压阈值时，考虑此时车辆电池尚有剩余电量可以使用。在这种情况下，控制器U1控制第二充电开关S5闭合，第一充电开关S3断开，由车辆电池给超级电容C1充电，从而对车辆电池的残余电量进行有效利用，满足绿色节能的需求。

控制器U1还用于在获取到点火指令时，控制放电开关S4闭合。放电开关S4闭合时，超级电容C1通过放电开关S4瞬间大功率放电至车辆电池，辅助车辆启动，车辆辅助点火装置可以作为车辆应急启动点火电源，避免了车辆因长期放置等导致不能启动的情况，使用可靠。进一步地，点火指令为用户需要点火的指令。点火指令的类型并不是唯一的，例如可通过检测车辆电池的电压判断是否接收到了点火指令。当控制器U1获取到车辆电池的电压在预设时间段内的压降大于预设压降阈值时，认为接收到的点火指令，此时控制放电开关S4闭合，由超级电容C1对车辆电池放电，实现车辆启动。预设时间段的具体取值和预设压降阈值的取值并不是唯一的，在本实施例中，预设时间段为100ms，预设压降阈值为0.5V，控制器U1在检测到100ms内车辆电池的电压下降幅度超过0.5V时，则判断用户在启动钥匙，需要进行点火。或者，点火指令也可以为接收到的来自输入装置的高电平信号，在此并不限定，只要本领域技术人员认为可以实现即可。

此外，车辆辅助点火装置还可以包括保险丝，放电开关S4通过保险丝连接车辆电池。在放电开关S4闭合后，在放电电流超过保险丝的熔断电流时，保险丝会熔断，从而断开放电电路，可以避免放电电流过大损坏电路中的元器件，起到保护作用。

以该车辆辅助点火装置应用在电力工程车辆中为例，电力设备故障具有不确定性、突发性、复杂性，虽然是小概率事件，但如不及时抢修处理，对人们的生活、生产都会造成一定影响，无法满足人民追求美好生活的电力需求。电力工程车辆作为应急抢修的交通工具，同时也是应急抢修设备的载体，其应急响应速度影响着电力设备故障抢修复电时间。随着对供电质量要求的不断提高，对抢修工程车辆的应急响应要求也越来越高。电力工程车辆停放时间长短不一，部分车辆长时间停放导致车辆启动电池过放，或车辆启动电池容量不足，或低温启动困难等问题。当面对紧急状况时，可能出现车辆无法启动的情况，导致抢险时间延误。该车辆辅助点火装置应用在电力工程车辆中，同时具备低温性能优越、能量密度大、寿命长、输出功率大的优良特点，用于电力公司工程车辆应急启动，保证车辆启动电池容量充足、车辆能够正常启动，降低电力设备抢修时间，保障生活、生产用电的供应，具有重大的社会价值。

在一个实施例中，请参见图1，车辆辅助点火装置还包括DC-DC转换器U2，第二充电开关S5包括DC-DC转换器U2的降压开关和升压开关，降压开关和升压开关均连接控制器U1。控制器U1在获取到车辆电池的电压值大于预设电压阈值，且车辆电池的电压值大于超级电容C1的电压值时，控制降压开关闭合，升压开关断开。控制器U1在获取到车辆电池的电压值大于预设电压阈值，且车辆电池的电压值小于或等于超级电容C1的电压值时，控制降压开关断开，升压开关闭合。

具体地，DC-DC转换器U2是转变输入电压并有效输出固定电压的电压转换器。输入电压进行转换后供输出端器件使用，使输出电压更好地满足器件的工作需求。第二充电开关S5包括DC-DC转换器U2的降压开关和升压开关，闭合降压开关和升压开关均可以使车辆电池给超级电容C1充电。

控制器U1在获取到车辆电池的电压值大于预设电压阈值，且车辆电池的电压值大于超级电容C1的电压值时，控制降压开关闭合，升压开关断开，考虑车辆电池尚有剩余电量可以使用，让车辆电池给超级电容C1进行充电，且使DC-DC转换器U2降压输出，避免车辆电池瞬时电压值过大对超级电容C1造成损坏。控制器U1在获取到车辆电池的电压值大于预设电压阈值，且车辆电池的电压值小于或等于超级电容C1的电压值时，控制降压开关断开，升压开关闭合。考虑车辆电池尚有剩余电量可以使用，让车辆电池给超级电容C1进行充电，且使DC-DC转换器U2升压输出，提高车辆电池对超级电容C1的充电效率。

在一个实施例中，控制器U1还用于在控制第二充电开关S5闭合后，若获取到超级电容C1的电压值达到预设电容电压阈值，控制第二充电开关S5断开。

具体地，控制器U1控制第二充电开关S5闭合后，由车辆电池给超级电容C1进行充电。若获取到超级电容C1的电压值达到预设电容电压阈值，考虑超级电容C1电量已足够，则控制第二充电开关S5断开，车辆电池停止对超级电容C1进行充电，避免超级电容C1过充导致资源浪费甚至损坏超级电容C1。预设电容电压阈值的取值并不是唯一的，例如可以超级电容C1额定电压的95％等，具体可根据实际情况设置，只要本领域技术人员认为可以实现即可。

在一个实施例中，车辆辅助点火装置还包括连接控制器U1的预充电路，预充电路一端连接电池B1的负极，另一端连接超级电容C1的负极，控制器U1在获取到车辆电池的电压值小于或等于预设电压阈值时，控制预充电路导通，直至超级电容C1的电压值达到预设电容充电阈值时，控制第一充电开关S3闭合，并断开预充电路。

具体地，控制器U1在获取到车辆电池的电压值小于或等于预设电压阈值时，考虑车辆电池剩余电量不足，不能对超级电容C1充电。此时控制预充电路导通，预充电路导通后，电池B1通过预充电路给超级电容C1进行预充电。预充电过程中，控制器U1实时获取或按照预设时间间隔获取超级电容C1的电压值，当超级电容C1的电压值达到预设电容充电阈值时，控制第一充电开关S3闭合，并断开预充电路，停止预充电，由电池B1直接给超级电容C1进行充电。预设电容充电阈值的取值并不是唯一的，例如可为超级电容C1额定电压的一半，当超级电容C1的电压达到额定电压的一半时，认为预充电完成。预充电路可以避免电池B1对超级电容C1充电时瞬时电流过大，对器件起到保护作用。

预充电路的结构并不是唯一的，在本实施例中，请参见图1，预充电路包括预充开关S2和预充电阻R，电池B1负极依次通过预充开关S2和预充电阻R连接超级电容C1，预充开关S2连接控制器U1，控制器U1可以通过预充开关S2控制预充电路的导通或断开，预充电阻R起到限流作用，保护所在电路回路中的元器件。可以理解，在其他实施例中，预充电路也可以为其他结构，只要本领域技术人员认为可以实现即可。

在一个实施例中，控制器U1还用于在控制第一充电开关S3闭合后，若获取到超级电容C1的电压值与电池B1电压相匹配，控制第一充电开关S3断开。

具体地，控制器U1控制第一充电开关S3闭合后，由电池B1给超级电容C1进行充电。若获取到超级电容C1的电压值与电池B1电压相匹配，考虑超级电容C1电量已足够，则控制第一充电开关S3断开，电池B1停止对超级电容C1进行充电，避免超级电容C1过充导致资源浪费甚至损坏超级电容C1。超级电容C1的电压值与电池B1电压相匹配可以为超级电容C1的电压值与电池B1电压相等，也可以为超级电容C1的电压值与电池B1电压的差异值在允许范围内，具体可根据实际情况选择，只要本领域技术人员认为可以实现即可。

在一个实施例中，请参见图1，车辆辅助点火装置还包括启动开关S6，电池B1通过启动开关S6连接控制器U1。用户可通过启动开关S6控制车辆辅助点火装置中其他器件的工作状态，实现一键启停，使用便捷。

具体地，需要车辆辅助点火装置工作时，将启动开关S6拨到“ON”,启动开关S6闭合时，系统上电，控制器U1得电，可进行后续工作。车辆辅助点火装置完成车辆辅助启动后，如果车辆辅助点火装置不需要继续工作，可以将启动开关S6拨到“OFF”，断开启动开关S6，关闭整个电源，降低功耗，增加车辆辅助点火装置的使用寿命。

可扩展地，车辆辅助点火装置还包括降压DC-DC，电池B1的正极依次通过启动开关S6和降压DC-DC连接控制器U1。当启动开关S6闭合时，降压DC-DC将电池B1输出的电压进行降压后再传输至控制器U1，更适合控制器U1工作，有利于提高控制器U1的工作性能。

在一个实施例中，当启动开关S6闭合时，控制器U1进行自检。具体地，当启动开关S6闭合时，控制器U1得电，得电后进行自检。自检的内容并不是唯一的，在本实施例中，控制器U1自检是判断整个系统是否处于正常的供电状态，系统时钟是否正常等。通过自检可以让整个车辆辅助点火装置进入预期的运行状态，保证后续程序运行能够正常工作，避免车辆辅助点火装置进入不可恢复的错误状态，从而提高车辆辅助点火装置的使用可靠性。可以理解，在其他实施例中，自检的内容还可以包括其他，只要本领域技术人员认为可以实现即可。

在一个实施例中，请参见图1，车辆辅助点火装置还包括连接控制器U1的电池充电开关S1，电池充电开关S1一端连接电池B1的负极，另一端用于连接充电器的负极，电池B1的正极用于连接充电器的正极。

具体地，当接收到充电指令，或者在充电器接入后，检测到了充电器两端的电压时，可以判断此时需要对电池B1进行充电，则控制器U1控制电池充电开关S1闭合，充电器开始对电池B1进行充电。进一步地，在电池B1充电过程中，控制器U1会持续或按照预设时间间隔获取电池B1电压，当获取到电池B1电压达到预设电池B1充电阈值时，判断此时电池B1电量已充满，则控制电池充电开关S1断开，停止对电池B1充电，避免电池B1过充。

在一个实施例中，控制器U1还用于在获取到车辆电池的电压在预设时间段内的压降大于预设压降阈值时，控制放电开关S4闭合。

具体地，当控制器U1获取到车辆电池的电压在预设时间段内的压降大于预设压降阈值时，认为接收到的点火指令，此时控制放电开关S4闭合，由超级电容C1对车辆电池放电，实现车辆启动。预设时间段的具体取值和预设压降阈值的取值并不是唯一的，在本实施例中，预设时间段为100ms，预设压降阈值为0.5V，控制器U1在检测到100ms内车辆电池的电压下降幅度超过0.5V时，则判断用户在启动钥匙，需要进行点火。可以理解，在其他实施例中，预设时间段和预设压降阈值也可以为其他，只要本领域技术人员认为可以实现即可。

为了更好地理解上述实施例，以下结合一个具体的实施例进行详细的解释说明。在一个实施例中，车辆辅助点火装置包括电池B1、超级电容C1、第一充电开关S3、第二充电开关S5、放电开关S4、控制器U1、DC-DC转换器U2、预充电路、启动开关S6和电池充电开关S1，第二充电开关S5包括DC-DC转换器U2的降压开关和升压开关，预充电路包括预充开关S2和预充电阻R。电池B1为锂电池，车辆电池为铅酸电池，控制器U1为MCU，车辆辅助点火装置的工作流程包括：

1、通过将手动按钮开关S6拨到“ON”来控制整个便携式应急启动电源的工作，当打开S6后，系统上电，MCU开始自检。MCU自检是判断整个系统是否处于正常的供电状态，系统时钟是否正常等。通过自检可以让整个电路进入预期的运行状态，保证后续程序运行能够正常工作，避免电路进入不可恢复的错误状态。自检完成后，用户可手动选择是由锂电池给超级电容C1组充电，还是铅酸电池给超级电容C1组充电。

当便携式应急启动电源连接汽车后，MCU通过测量接在铅酸电池两端的分压电阻电压值，自动检测铅酸电池的电压值，如电压值达到一定水平，如铅酸电池电压的1/2，则控制DC-DC升降压开关S5闭合，采用车载铅酸电池残余电量为超级电容C1充电。如铅酸电池的电压值低于一定水平，则闭合放电开关S4S3，采用锂离子电池为超级电容C1充电，该数字控制策略的设计提高了车载铅酸电池自身的残余电量利用率，满足绿色节能需求。两种充电方式工作原理如下：

①铅酸电池给超级电容C1充电

MCU检测铅酸电池的电压，并实时监测超级电容C1电压和铅酸电池的电压，当检测到铅酸电池的电压高于超级电容C1的电压时，控制DC-DC升降压开关S5降压输出，MCU检测超级电容C1两端电压和铅酸电池的电压相等，或超级电容C1两端电压大于铅酸电池的电压时，控制DC-DC升降压开关S5升压输出，直到超级电容C1两端电压达到设定的上限，断开S5，充电完成。DC-DC降压模式下处于恒流状态，能缩短充电时间。超级电容C1的电压越高，启动电流就越大，所以DC-DC需要进入升压模式下，把超级电容C1的电压充到设定的值。

②锂电池给超级电容C1充电

MCU控制预充开关S2S2闭合，并实时监测超级电容C1的电压，当超级电容C1达到预设电压后(比如达到超级电容C1额定电压的一半)，断开S2预充开关S2，闭合放电开关S4S3给超级电容C1充电，直到超级电容C1电压和锂电池电压相等，断开S3，充电完成。

2、给超级电容C1充电完成后，MCU实时监测铅酸电池的电压：

①铅酸电池两端电压为0V，说明应急启动电源正负极的端子没有接入铅酸电池两端，或者是正负极反接；

③铅酸电池两端有电压，说明电源正负极的端子接入铅酸电池两端；

当应急启动电源正负极的端子接入铅酸电池后，MCU实时监测铅酸电池的电压，检测到铅酸电池电压突然下降大于一定阈值(例如MCU每各100mS检测一次铅酸电池两端的电压，在这段时间内测到＞0.5V的掉电)，由此判断用户在启动钥匙，进行点火，闭合放电开关S4S4，超级电容C1给铅酸电池放电，完成启动。

3、完成启动后，如果应急启动电源不需要继续工作，可以将手动按钮开关S6拨到“OFF”，关闭整个电源，降低功耗，增加整个电源的使用寿命。

4、如果应急启动电源需要充电，接入充电器，将手动按钮开关S6拨到“ON”，MCU检测到充电信号，闭合充电开关S1进行充电。MCU检测到电池B1充满时，断开S1完成充电。充电器可为AC-DC充电器，充电器接入进来，MCU能检测到充电器两端的电压，来判断充电信号接入。

本车辆辅助点火装置是一种基于超级电容C1的新型复合便携式车辆应急启动电源的实现方法，在车载电池馈电无法启动时，可以利用本车辆辅助点火装置来给车辆提供点火启动的电源，实现车辆的启动。以大功率超级电容C1为核心充放电元件，通过电力电子技术设计实现与锂离子电池的特性互补，解决现有的技术问题。启动汽车的方式如下：1、车辆辅助点火装置与汽车连接后，数字控制策略自动运行，在检测到车载铅酸电池过放程度不严重时，优先利用其残余电量，通过自主设计高效DC-DC变换技术给超级电容C1充电至额定电压上限，超级电容C1瞬间大功率放电实现车辆点火启动；2、在检测到车载铅酸电池因长时间停放或蓄电池损坏而过放程度严重时，切换充电模式为直接利用锂离子电池给超级电容C1充电，达到超级电容C1额定电压上限，超级电容C1再通过瞬间大功率放电给车辆提供动力启动车辆。

车辆辅助点火装置采用大功率超级电容C1，配合上述高效DC-DC变换技术和数字控制策略实现良好兼容。在低温条件下，锂离子电池与汽车铅酸电池仍可实现小功率放电，可以通过DC-DC变换技术为超级电容C1快速充电，再利用超级电容C1具备高功率密度的特性实现大功率电流输出，完成汽车发动机快速点火启动。

通过设计合理的数字控制策略，对车载铅酸电池残余的电量充分利用。数字控制策略结合检测变换技术给超级电容C1充电，通过超级电容C1大功率放电来启动汽车的发动机，提高铅酸电池的利用率，满足绿色节能的需求。利用超级电容C1作为核心充放电元件，具备良好的低温效应，适应复杂的使用环境，有效解决现有主流车辆应急启动电源在低温环境下放电倍率降低显著，不能大功率放电、无法启动汽车的发动机的问题。锂离子电池经高效升降压DC-DC技术与超级电容C1特性互补，实现长期停放(车载铅酸电池无电或损坏)的电力工程车可以快速应急启动的需求。

上述车辆辅助点火装置，包括电池B1、超级电容C1、第一充电开关S3、第二充电开关S5、放电开关S4和控制器U1，电池B1的正极连接超级电容C1的正极，电池B1的负极通过第一充电开关S3连接超级电容C1的负极，第二充电开关S5一端连接超级电容C1的正极，另一端用于连接车辆电池，放电开关S4一端连接超级电容C1的正极，另一端用于连接车辆电池，电池B1、超级电容C1、第一充电开关S3、第二充电开关S5和放电开关S4均连接控制器U1，控制器U1还用于连接车辆电池，控制器U1用于在获取到车辆电池的电压值小于或等于预设电压阈值时，控制第一充电开关S3闭合，第二充电开关S5断开，在获取到车辆电池的电压值大于预设电压阈值时，控制第二充电开关S5闭合，第一充电开关S3断开，控制器U1还用于在获取到点火指令时，控制放电开关S4闭合。在检测到车辆电池的电压值大于预设电压阈值，过放程度不严重时，控制第二充电开关S5闭合，第一充电开关S3断开，优先利用车辆电池的残余电量给超级电容C1充电，在检测到车辆电池的电压值小于或等于预设电压阈值，过放程度严重时，切换充电模式，控制第一充电开关S3闭合，第二充电开关S5断开，直接利用装置中的电池B1给超级电容C1充电，在获取到点火指令时，控制器U1控制放电开关S4闭合，超级电容C1瞬间大功率放电至车辆电池，辅助实现车辆点火启动。该车辆辅助点火装置可对车辆电池的残余电量进行有效的利用，环保节能，且可通过超级电容C1瞬间大功率放电辅助车辆启动，避免了车辆因长期放置等导致不能启动的情况，使用可靠。

在一个实施例中，提供一种车辆点火设备，包括车辆电池和如上述的车辆辅助点火装置。

在一个实施例中，提供一种汽车，包括上述的车辆点火设备。其中，汽车可以为电力工程车辆等。

上述车辆点火设备及汽车，包括电池B1、超级电容C1、第一充电开关S3、第二充电开关S5、放电开关S4和控制器U1，电池B1的正极连接超级电容C1的正极，电池B1的负极通过第一充电开关S3连接超级电容C1的负极，第二充电开关S5一端连接超级电容C1的正极，另一端用于连接车辆电池，放电开关S4一端连接超级电容C1的正极，另一端用于连接车辆电池，电池B1、超级电容C1、第一充电开关S3、第二充电开关S5和放电开关S4均连接控制器U1，控制器U1还用于连接车辆电池，控制器U1用于在获取到车辆电池的电压值小于或等于预设电压阈值时，控制第一充电开关S3闭合，第二充电开关S5断开，在获取到车辆电池的电压值大于预设电压阈值时，控制第二充电开关S5闭合，第一充电开关S3断开，控制器U1还用于在获取到点火指令时，控制放电开关S4闭合。在检测到车辆电池的电压值大于预设电压阈值，过放程度不严重时，控制第二充电开关S5闭合，第一充电开关S3断开，优先利用车辆电池的残余电量给超级电容C1充电，在检测到车辆电池的电压值小于或等于预设电压阈值，过放程度严重时，切换充电模式，控制第一充电开关S3闭合，第二充电开关S5断开，直接利用装置中的电池B1给超级电容C1充电，在获取到点火指令时，控制器U1控制放电开关S4闭合，超级电容C1瞬间大功率放电至车辆电池，辅助实现车辆点火启动。该车辆辅助点火装置可对车辆电池的残余电量进行有效的利用，环保节能，且可通过超级电容C1瞬间大功率放电辅助车辆启动，避免了车辆因长期放置等导致不能启动的情况，使用可靠。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种车辆辅助点火装置，其特征在于，包括电池、超级电容、第一充电开关、第二充电开关、放电开关、保险丝、预充电路和控制器，所述电池的正极连接所述超级电容的正极，所述电池的负极通过所述第一充电开关连接所述超级电容的负极，所述第二充电开关一端连接所述超级电容的正极，另一端用于连接车辆电池，所述放电开关一端连接所述超级电容的正极，另一端用于通过所述保险丝连接车辆电池，所述电池、所述超级电容、所述第一充电开关、所述第二充电开关、所述预充电路和所述放电开关均连接所述控制器，所述控制器还用于连接车辆电池；

所述控制器用于在获取到所述车辆电池的电压值小于或等于预设电压阈值时，控制所述第一充电开关闭合，所述第二充电开关断开；在获取到所述车辆电池的电压值大于预设电压阈值时，控制所述第二充电开关闭合，所述第一充电开关断开，所述控制器还用于在获取到点火指令时，控制所述放电开关闭合；

所述预充电路一端连接所述电池的负极，另一端连接所述超级电容的负极；

所述控制器在获取到所述车辆电池的电压值小于或等于预设电压阈值时，控制所述预充电路导通，直至所述超级电容的电压值达到预设电容充电阈值时，控制所述第一充电开关闭合，并断开所述预充电路。

2.根据权利要求1所述的车辆辅助点火装置，其特征在于，还包括DC-DC转换器，所述第二充电开关包括所述DC-DC转换器的降压开关和升压开关，所述降压开关和所述升压开关均连接所述控制器；

所述控制器在获取到所述车辆电池的电压值大于预设电压阈值，且所述车辆电池的电压值大于所述超级电容的电压值时，控制所述降压开关闭合，所述升压开关断开；

所述控制器在获取到所述车辆电池的电压值大于预设电压阈值，且所述车辆电池的电压值小于或等于所述超级电容的电压值时，控制所述降压开关断开，所述升压开关闭合。

3.根据权利要求1所述的车辆辅助点火装置，其特征在于，所述控制器还用于在控制所述第二充电开关闭合后，若获取到所述超级电容的电压值达到预设电容电压阈值，控制所述第二充电开关断开。

4.根据权利要求1所述的车辆辅助点火装置，其特征在于，所述控制器还用于在控制所述第一充电开关闭合后，若获取到所述超级电容的电压值与所述电池电压相匹配，控制所述第一充电开关断开。

5.根据权利要求1所述的车辆辅助点火装置，其特征在于，还包括启动开关，所述电池通过所述启动开关连接控制器。

6.根据权利要求5所述的车辆辅助点火装置，其特征在于，还包括降压DC-DC，所述电池的正极依次通过所述启动开关和所述降压DC-DC连接所述控制器。

7.根据权利要求5所述的车辆辅助点火装置，其特征在于，当所述启动开关闭合时，所述控制器进行自检。

8.根据权利要求1所述的车辆辅助点火装置，其特征在于，还包括连接所述控制器的电池充电开关，所述电池充电开关一端连接所述电池的负极，另一端用于连接充电器的负极，所述电池的正极用于连接所述充电器的正极。

9.根据权利要求1所述的车辆辅助点火装置，其特征在于，所述控制器还用于在获取到所述车辆电池的电压在预设时间段内的压降大于预设压降阈值时，控制所述放电开关闭合。

10.一种车辆点火设备，其特征在于，包括车辆电池和如权利要求1-9任意一项所述的车辆辅助点火装置。