TWI704738B - 車輛供電系統的超級電容的保護裝置及保護方法 - Google Patents

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Abstract

一種車輛供電系統的超級電容的保護裝置及保護方法，該保護裝置包含一第一電壓偵測器、一第二電壓偵測器、一溫度偵測器、一處理單元、一控制單元、一通訊單元及一警示器，其中，該第一電壓偵測器用於偵測一二次電池的電壓，該第二電壓偵測器用於偵測一超級電容的電壓，該溫度偵測器用於偵測該超級電容的溫度，該處理單元是微處理器，基於前述偵測所得電壓值及溫度值，控制該超級電容充電及放電，該通訊單元係藍芽訊號通訊器，用於發射及接收藍芽訊號，該警示器是LED警示燈；該控制單元主要由一第一電晶體及一第二電晶體背靠背串聯構成，該第一電晶體及該第二電晶體分別是金屬氧化物半導體場效電晶體。
前述保護裝置執行過充保護、第一過溫保護及第二過溫保護，避免該超級電容由於電壓過高或溫度過高而損壞，該超級電容的蓄電能力下降時，亦可以及時警示，有利於更換時機的判斷。

Description

車輛供電系統的超級電容的保護裝置及保護方法
本發明涉及具有超級電容的車輛供電系統，進一步而言之，尤指一種車輛供電系統的超級電容的保護裝置及保護方法，所述保護方法係由所述保護裝置執行。
基於降低燃油消耗及廢氣排放的需求，汽車發展出怠速熄火系統(start-stop system)，怠速熄火系統是一種控制汽車引擎熄火及發動的系統，當汽車處於怠速停等狀態時，自動停止引擎的運轉，當汽車欲自停等狀態開始行進時，自動啟動引擎運轉，引擎在汽車停等狀態時自動熄火，節省引擎在汽車停等狀態時持續怠速運轉的燃油消耗，也減少汽車在停等狀態時的廢氣排放。
汽車引擎啟動時，車用電池對啟動馬達輸出大電流，使啟動馬達得以啟動引擎運轉，當引擎啟動運轉後，引擎帶動發電機產生電能，並將電能蓄積於車用電池；早期多使用鉛酸電池作為車用電池，近期則見有利用可反覆充電及放電的二次鋰電池作為車用電池的情形；汽車設置怠速熄火系統時，汽車在行駛過程中，怠速熄火系統控制引擎反覆熄火及啟動的頻率高，當汽車在都會地區行駛時，此種引擎頻繁地反覆熄火及啟動的現象尤為顯著，使得車用電池頻繁地輸出大電流促使啟動馬達運轉，而鉛酸電池或鋰電池若頻繁地輸出大電流，將使得車用電池的使用壽命快速 減損。
另外，由於氣候變遷，在歐美國家冬季時的環境氣溫經常處於-10℃以下，低溫環境導致傳統車用電池無法順利發動汽/柴油汽、機車。
為解決前述問題，近年來發展出一種習知的車輛供電系統，包含一二次電池、一超級電容(Supercapacitors)及一發電機，其中，該二次電池是可以反覆充電及放電的鉛酸電池或二次鋰電池，該二次電池及該超級電容並聯，該二次電池及該超級電容分別對用於啟動車輛引擎運轉的啟動馬達及包含行車電腦、車燈、音響、冷氣在內的各種車輛的用電設備供應電力，該發電機與該二次電池及該超級電容耦接，該發電機受車輛引擎帶動運轉，用於對該二次電池及該超級電容提供回充電力，再者，該二次電池亦可對該超級電容提供回充電力。
前述習知車輛供電系統，利用超級電容對汽車啟動馬達供應電能，超級電容具有功率密度高、充放電時間短、循環壽命長、工作範圍寬等特點，能夠在短時間內輸出足以使啟動馬達高扭力運轉的大電流，並在放電後的短時間內迅速充電，提高引擎由熄火狀態啟動運轉的即時性，解決了利用鉛酸電池或二次鋰電池作為引擎啟動所需電力來源，可能導致鉛酸電池或二次鋰電池的使用壽命快速減損的問題。
進一步而言，由於該超級電容的低溫特性佳，於-40℃~+70℃的溫度範圍仍可正常充放電，作為供應啟動引擎所需電力的來源，於低溫環境下仍可順利地對啟動馬達輸出電能，進而啟動引擎運轉。
但是，超級電容具有電容耐壓限制，若電壓超過超級電容的電容耐壓值，容易導致超級電容損壞，且超級電容溫度過高時，也容易導 致超級電容損壞，而超級電容的充電狀態對於超級電容的電壓及溫度構成影響。一旦超級電容損壞，使用人唯有以手動的方式測量超級電容個別的電壓。
有鑑於此，本案發明人遂積極進行研究創作，經多方試驗終得創新且可供產業利用之本發明。
本發明主要目的在於提供一種車輛供電系統的超級電容的保護裝置，所述的保護裝置藉由控制超級電容放電及充電，避免超級電容損壞。
本發明另一目的在於提供一種車輛供電系統的超級電容的保護方法，所述的保護方法是利用前述保護裝置執行。
為滿足前述預期目的，本發明係一種車輛供電系統的超級電容的保護裝置，包含一保護裝置，該車輛供電系統包含一二次電池、一超級電容及一發電機，其中，該二次電池及該超級電容並聯，該發電機與該二次電池及該超級電容耦接，該保護裝置與該二次電池及該超級電容耦接；該保護裝置包含一第一電壓偵測器、一第二電壓偵測器、一溫度偵測器、一處理單元、一控制單元、一通訊單元及一警示器，其中，該第一電壓偵測器、該第二電壓偵測器、該溫度偵測器、該控制單元、該通訊單元及該警示器分別與該處理單元耦接，該第一電壓偵測器與該二次電池耦接，用於偵測該二次電池的電壓，並將偵測所得電壓值傳送該處理單元，該第二電壓偵測器與該超級電容耦接，用於偵測該超級電容的電壓，並將偵測所得電壓值傳送該處理單元，該溫度偵測器與該超級電容耦接， 用於偵測該超級電容的溫度，並將偵測所得溫度值傳送該處理單元，該處理單元是微處理器，該處理單元基於前述電壓值及溫度值，對該控制單元傳送訊號，使該控制單元作動，控制該超級電容充電及放電，該通訊單元係藍芽訊號通訊器，用於發射及接收藍芽訊號，該處理單元藉由該通訊單元與一外部通訊裝置相互傳輸訊號，該警示器是LED警示燈； 該控制單元主要由一第一電晶體及一第二電晶體背靠背串聯構成，該第一電晶體及該第二電晶體分別是金屬氧化物半導體場效電晶體。
如前所述之車輛供電系統的超級電容的保護裝置，進一步包含一電池判斷單元，其中，該電池判斷單元與該處理單元耦接，該電池判斷單元用於偵測並判斷該二次電池的種類及規格，並將偵測判斷所得訊息傳送該處理單元，據此設定該二次電池的靜置電壓。
本發明進一步為一種前述保護裝置執行的保護方法，包含如下步驟：超級電容狀態預檢：該控制單元為全關模式，該處理單元基於該超級電容的狀態旗標，判斷該超級電容是否異常；該超級電容異常，該控制單元持續保持全關模式，且該警示器亮起；該超級電容無異常，執行蓄電量檢測；蓄電量檢測：該超級電容的電壓值與一第一安全電壓值比較；該超級電容的電壓值低於該第一安全電壓值，持續偵測及比較該超級電容的電壓值與該第一安全電壓值；該超級電容的電壓值等於或高於該第一安全電壓值，執行電壓平衡； 電壓平衡：該控制單元形成全開模式，該二次電池與該超級電容彼此充電及放電，形成電壓平衡；判斷引擎是否運轉：該二次電池的電壓值與該二次電池的靜置電壓值比較；該二次電池的電壓值大於該靜置電壓值，表示引擎為運轉狀態，執行過充保護；該二次電池的電壓值小於該靜置電壓值，表示引擎為熄火狀態，執行第二過溫保護；過充保護：該超級電容的電壓值高於一第二安全電壓值，該控制單元形成純放電模式，並持續執行該超級電容電壓值與該第二安全電壓值的比較；該超級電容電壓值等於或低於該第二安全電壓值，該控制單元為全開模式，執行第一過溫保護；第一過溫保護：該超級電容的溫度值高於一安全溫度值，該控制單元形成純放電模式，並持續執行該超級電容溫度值與該安全溫度值的比較；該超級電容溫度值等於或低於該安全溫度值，該控制單元為全開模式，後續執行前述電壓平衡；第二過溫保護：該超級電容溫度值高於該安全溫度值，該控制單元形成純放電模式，並持續執行超級電容的溫度值與該安全溫度值的比較；該超級電容溫度值等於或低於該安全溫度值，該控制單元為全開模式；判斷是否啟動電容異常測試：基於前述第二過溫保護，且該控制單元為全開模式，該處理器開始計時檢測引擎是否運轉；引擎連續熄火狀態滿足一預設的啟動時間，執行后述的電容異常測試；引擎連續熄火狀態不滿足該啟動時間，執行前述電壓平衡； 電容異常測試：該控制單元保持全關模式5秒，比較該二次電池的電壓值與該超級電容的電壓值的差值為壓差值；該壓差值小於或等於0.5V，該控制單元為全開模式，結束電容異常測試，執行前述電壓平衡；該壓差值大於0.5V，該處理單元記錄異常，累計異常記錄次數是否高於一預設的警示次數；累計異常記錄次數小於或等於警示次數，計時10秒後，該控制單元為全開模式，結束電容異常測試，執行前述電壓平衡；累計異常記錄次數高於警示次數，記錄該超級電容的狀態旗標為異常，該控制單元為全關模式並持續保持，且該警示器亮起。
如前所述的保護方法，其中，引擎處於熄火狀態時，可利用一外部通訊裝置對該通訊單元傳送訊號，強制執行電容異常測試步驟。
該保護裝置執行過充保護、第一過溫保護及第二過溫保護，避免該超級電容的電壓值及溫度值持續上升，避免該超級電容由於電壓過高或溫度過高而損壞，該超級電容的蓄電能力下降時，亦可以及時警示，有利於更換時機的判斷。
(11)‧‧‧第一電壓偵測器
(12)‧‧‧第二電壓偵測器
(13)‧‧‧溫度偵測器
(14)‧‧‧處理單元
(15)‧‧‧控制單元
(152)‧‧‧第一電晶體
(154)‧‧‧第二電晶體
(16)‧‧‧通訊單元
(17)‧‧‧電池判斷單元
(18)‧‧‧警示器
(20)‧‧‧二次電池
(30)‧‧‧超級電容
(40)‧‧‧發電機
(50)‧‧‧用電設備
第一圖係本發明保護裝置實施例設置於車輛供電系統的電路方塊圖。
第二圖係本發明保護裝置實施例的電路方塊圖。
第三圖係本發明保護裝置實施例所執行保護方法的流程圖。
第四圖是第三圖所示過充保護及第一過溫保護的流程圖。
第五圖是第三圖所示第二過溫保護的流程圖。
第六圖係第三圖所示電容異常測試的流程圖。
如第一圖所示，本發明車輛供電系統的超級電容的保護裝置，包含一保護裝置(10)，該保護裝置(10)設於一車輛供電系統(1)，該車輛供電系統(1)包含一二次電池(20)、一超級電容(30)及一發電機(40)，其中，該二次電池(20)是可以反覆充電及放電的鉛酸電池或二次鋰電池，該二次電池(20)及該超級電容(30)並聯，該二次電池(20)及該超級電容(30)分別對用於啟動車輛引擎運轉的啟動馬達及包含行車電腦、車燈、音響、冷氣在內的各種車輛的用電設備(50)供應電力，該發電機(40)與該二次電池(20)及該超級電容(30)耦接，該發電機(40)用於對該二次電池(20)及該超級電容(30)提供回充電力，該二次電池(20)對該超級電容(30)提供回充電力，該保護裝置(10)設於該超級電容(30)的充電路徑，並與該二次電池(20)及該超級電容(30)的負極電性連接，藉此控制該超級電容(30)是否充電及放電，該保護裝置(10)與該二次電池(20)的正極電性連接，藉此偵測該二次電池(20)的電壓值，作為判斷車輛引擎運轉或熄火狀態的依據。
如第二圖所示，該保護裝置(10)包含一第一電壓偵測器(11)、一第二電壓偵測器(12)、一溫度偵測器(13)、一處理單元(14)、一控制單元(15)、一通訊單元(16)、一電池判斷單元(17)及一警示器(18)，其中，該第一電壓偵測器(11)、該第二電壓偵測器(12)、該溫度偵測器(13)、該控制單元(15)、該通訊單元(16)、該電池判斷單元(17)及該警示器(18)分別與該處理單元(14)耦接，該第一電壓偵測器(11)及該電池判斷單元(17)分別與該二次電池(20)耦接，該第一電壓偵測器(11)用於偵測該二次電池(20)的電壓，並將偵測所得電壓值傳送該處理單元(14)，該電池判斷單元(17)用於偵測並判斷該 二次電池(20)的種類(例如：鉛酸電池或二次鋰電池)及規格，並將偵測判斷所得訊息傳送該處理單元(14)，作為設定該二次電池(20)靜置電壓的依據，該第二電壓偵測器(12)與該超級電容(30)耦接，用於偵測該超級電容(30)的電壓，並將偵測所得電壓值傳送該處理單元(14)，該溫度偵測器(13)與該超級電容(30)耦接，用於偵測該超級電容(30)的溫度，並將偵測所得溫度值傳送該處理單元(14)，該處理單元(14)是微處理器，該處理單元(14)基於前述電壓值及溫度值，對該控制單元(15)傳送訊號，使該控制單元(15)作動，變化該二次電池(20)的負極及該超級電容(30)的負極之間的電路通斷狀態，藉此控制該超級電容(30)是否充電及放電，該通訊單元(16)係藍芽訊號通訊器，用於發射及接收藍芽訊號，該處理單元(14)藉由該通訊單元(16)與外部通訊裝置(圖中未示)相互傳輸訊號，提供使用者操作該保護裝置，所述的外部通訊裝置包含但不限於手持式通訊裝置，且該外部通訊裝置配裝有可控制該保護裝置的應用程式，該警示器(18)是LED警示燈。
該控制單元(15)主要由一第一電晶體(152)及一第二電晶體(154)背靠背串聯構成，該第一電晶體(152)及該第二電晶體(154)分別是金屬氧化物半導體場效電晶體(Metal-Oxid-Semiconductor Field-Effect Transistor，縮寫為MOSFET)，該第一電晶體(152)的源極與該二次電池(20)電性連接，該第二電晶體(154)的源極與該超級電容(30)電性連接，該第一電晶體(152)的汲極與該第二電晶體(154)汲極電性連接，據此，藉由該控制單元(15)控制該超級電容(30)無法充放電或僅能放電或可充電及放電。
為便於描述該控制單元(15)控制該超級電容(30)充電及放電的不同狀態，該第一電晶體(152)及該第二電晶體(154)分別形成單向電力通 路狀態，於后稱為全關模式，於此狀態下，該超級電容(30)無法對外放電也無法獲得回充電力；該第一電晶體(152)(154)分別形成雙向電力通路狀態，於后稱為全開模式，於此狀態下，該超級電容(30)可以對外放電也可以獲得回充電力；該第一電晶體(152)形成雙向電力通路，且該第二電晶體(154)形成單向電力通路，於后稱為純放電模式，於此狀態下，該超級電容(30)僅能對外放電，而無法獲得回充電力。
車輛供電系統的超級電容的保護方法係由該保護裝置(10)執行，如第一圖至第三圖所示，使用該保護裝置(10)執行該超級電容(30)的保護方法，包含如下所述的步驟：
1.超級電容狀態預檢：該控制單元(15)為全關模式，該超級電容(30)無法充電及放電的情況下，該處理單元(14)基於該超級電容(30)的狀態旗標，判斷該超級電容(30)是否異常。所述該超級電容(30)的狀態旗標是執行如后所述電容異常測試決定。
若該超級電容(30)異常，該處理單元(14)對該控制單元(15)及該警示器(18)傳送訊號，執行超級電容鎖定，此時，該控制單元(15)持續保持全關模式，該超級電容(30)無法充電及放電，且該警示器(18)亮起，等待後續對該超級電容(30)執行維修更換。
若該超級電容(30)無異常，執行蓄電量檢測。
2.蓄電量檢測：該處理單元(14)基於第二電壓偵測器(11)偵測所得該超級電容(30)的電壓值與一第一安全電壓值比較，若該超級電容(30)的電壓值低於該第一安全電壓值，持續偵測該超級電容(30)的電壓值及該電壓值與該第一安全電壓值的比較，若該超級電容(30)的電壓值等於或高於該 第一安全電壓值，該處理單元(14)進一步依據該二次電池(20)的種類(例如：鉛酸電池或二次鋰電池)及規格設定一靜置電壓值，並執行電壓平衡。
所述第一安全電壓值是依據該第一電晶體(152)及該第二電晶體(154)可承受電流值、該二次電池(20)與該超級電容(30)的電壓差值決定。
3.電壓平衡：該處理單元(14)對該控制單元(15)傳送訊號，該控制單元(15)形成全開模式，該二次電池(20)與該超級電容(30)可彼此充電及放電，使該二次電池(20)與該超級電容(30)形成電壓平衡。
4.判斷引擎是否運轉：該二次電池(20)與該超級電容(30)形成電壓平衡後，該處理單元(14)基於第一電壓偵測器(11)偵測所得該二次電池(20)的電壓值與該靜置電壓值比較；當該二次電池(20)的電壓值大於該靜置電壓值，代表引擎為運轉狀態，執行過充保護；當該二次電池(20)的電壓值小於該靜置電壓值，代表引擎為熄火狀態，執行第二過溫保護。
5.過充保護：如第三圖及第四圖所示，若該超級電容(30)電壓值高於預先設定的一第二安全電壓值，該處理單元(14)對該控制單元(15)傳送訊號，該控制單元(15)形成純放電模式，該超級電容(30)僅能對外放電，無法獲得回充電力，避免該超級電容(30)的電壓值高於電容耐壓值而導致損壞，並持續執行該超級電容(30)電壓值與該第二安全電壓值的比較；若該超級電容(30)電壓值等於或低於該第二安全電壓值，該處理單元(14)對該控制單元(15)傳送訊號，該控制單元(15)為全開模式，該超級電容(30)可充電及放電，而後執行第一過溫保護。該第二安全電壓值是由該超級電容(30)的規格決定，在一般情況下，當車輛為小型汽車時，基於小型汽車的供電系統所配置超級電容的規格，該安全電壓值可以是14.2V。
6.第一過溫保護：如第三圖及第四圖所示，若該超級電容(30)溫度值高於一預設的安全溫度值，該處理單元(14)對該控制單元(15)傳送訊號，該控制單元(15)形成純放電模式，該超級電容(30)僅能對外放電，無法獲得回充電力，藉此避免該超級電容(30)溫度過高而損壞，並持續執行該超級電容(30)溫度值與該安全溫度值的比較；若該超級電容(30)溫度值等於或低於該安全溫度值，該處理單元(14)對該控制單元(15)傳送訊號，該控制單元(15)為全開模式，該超級電容(30)可放電及充電，後續執行前述電壓平衡。
該安全溫度值是由該超級電容(30)的規格決定，在一般情況下，當車輛為小型汽車時，基於小型汽車的供電系統所配置超級電容的規格，該安全溫度值可以是55℃。
7.第二過溫保護：如第三圖及第五圖所示，引擎為熄火狀態時，當該超級電容(30)溫度值高於該安全溫度值，該處理單元(14)對該控制單元(15)傳送訊號，該控制單元(15)形成純放電模式，該超級電容(30)僅能對外放電，無法獲得回充電力，藉此避免該超級電容(30)溫度過高而損壞，並持續執行該超級電容(30)溫度值與該安全溫度值的比較；該超級電容(30)溫度值等於或低於該安全溫度值，該處理單元(14)對該控制單元(15)傳送訊號，該控制單元(15)為全開模式，該超級電容(30)可充電及放電。
8.判斷是否啟動電容異常測試：基於執行前述第二過溫保護，該超級電容(30)溫度值低於或等於該安全溫度值，且該控制器(15)為全開模式，該處理器(14)開始計時，並持續檢測引擎是否運轉，當引擎連續處於熄火狀態時間滿足一預設的啟動時間，執行后述的電容異常測試，所述的啟動時間可以是兩小時，但不限於僅能是兩小時；當引擎連續處於熄火 狀態時間未滿足該啟動時間，後續執行前述電壓平衡。
進一步而言，在引擎處於熄火狀態時，使用者亦可利用配裝有可控制該保護裝置(10)的應用程式的外部通訊裝置(圖中未示)，對該通訊單元(16)傳送訊號，該通訊單元(16)對該處理單元(14)傳送訊號，強制執行后述的電容異常測試，而不受前述引擎連續處於熄火狀態時間是否滿足該啟動時間的限制。
9.電容異常測試：所述的電容異常測試是測試該超級電容(30)的蓄電能力是否異常，測試過程如下所述：如第三圖及第六圖所示，該處理單元(14)對該控制單元(15)傳送訊號，該控制單元(15)保持全關模式5秒後，偵測並比較該二次電池(20)與該超級電容(30)的電壓，該二次電池(20)的電壓值與該超級電容(30)的電壓值的差值為壓差值。
當該壓差值小於或等於0.5V，該處理單元(14)對該控制單元(15)傳送訊號，該控制單元(15)為全開模式，結束電容異常測試，後續執行前述電壓平衡。
當該壓差值大於0.5V，該處理單元(14)記錄異常，並累計異常記錄次數是否高於一預設的警示次數，該警示次數可以是5次。
當累計異常記錄次數小於或等於警示次數時，該處理單元(14)計時10秒後對該控制單元(15)傳送訊號，該控制單元(15)為全開模式，結束電容異常測試，後續執行前述電壓平衡。
當累計異常記錄次數高於警示次數時，該處理單元(14)記錄該超級電容(30)的狀態旗標為異常，該處理單元(14)對該控制單元(15)及該警 示器(18)傳送訊號，執行超級電容鎖定，該控制單元(15)為全關模式，並持續保持，該超級電容(30)鎖定為無法充電及放電，且該警示器(18)亮起，等待後續對該超級電容(30)執行維修更換。
利用該保護裝置(10)執行前述保護方法時，該保護裝置(10)執行過充保護、第一過溫保護及第二過溫保護，當該超級電容(30)的電壓值高於第二安全電壓值，藉由該控制單元(15)使該超級電容(30)僅能放電而無法充電，避免該超級電容(15)的電壓值持續上升，且該超級電容(15)可藉由放電使得電壓值下降，當該超級電容(30)的溫度值高於安全溫度值，藉由該控制單元(15)使該超級電容(30)僅能放電而無法充電，避免該超級電容(15)的溫度值持續上升，且該超級電容(15)可藉由放電使得溫度值下降，由是可知，該保護裝置(10)可以有效保護該超級電容(30)，避免該超級電容(30)由於電壓過高或溫度過高而損壞，該超級電容(30)的蓄電能力下降時，亦可以及時警示，有利於更換時機的判斷。
再者，該電池判斷單元(17)為可視需要設置的選擇性構件，當該保護裝置(10)不具備該電池判斷單元(17)時，該保護裝置(10)所執行的保護方法中，該二次電池(20)的靜置電壓值可於該二次電池(20)安裝或該保護裝置(10)安裝時，由安裝人員依據該二次電池(20)的種類及規格，於該處理單元(14)設定相應的靜置電壓值。
(10):保護裝置
(11):第一電壓偵測器
(12):第二電壓偵測器
(13):溫度偵測器
(14):處理單元
(15):控制單元
(152):第一電晶體
(154):第二電晶體
(16):通訊單元
(17):電池判斷單元
(18):警示器

Claims (3)

  1. 一種車輛供電系統的超級電容的保護裝置，包含一保護裝置，該車輛供電系統包含一二次電池、一超級電容及一發電機，其中，該二次電池及該超級電容並聯，該發電機與該二次電池及該超級電容耦接，該保護裝置與該二次電池及該超級電容耦接；該保護裝置包含一第一電壓偵測器、一第二電壓偵測器、一溫度偵測器、一處理單元、一控制單元、一通訊單元及一警示器，其中，該第一電壓偵測器、該第二電壓偵測器、該溫度偵測器、該控制單元、該通訊單元及該警示器分別與該處理單元耦接，該第一電壓偵測器與該二次電池耦接，用於偵測該二次電池的電壓，並將偵測所得電壓值傳送該處理單元，該第二電壓偵測器與該超級電容耦接，用於偵測該超級電容的電壓，並將偵測所得電壓值傳送該處理單元，該溫度偵測器與該超級電容耦接，用於偵測該超級電容的電壓，並將偵測所得溫度值傳送該處理單元，該處理單元是微處理器，該處理單元基於前述電壓值及溫度值，對該控制單元傳送訊號，使該控制單元作動，控制該超級電容充電及放電，該通訊單元係藍芽訊號通訊器，用於發射及接收藍芽訊號，該處理單元藉由該通訊單元與一外部通訊裝置相互傳輸訊號，該警示器是LED警示燈；該控制單元主要由一第一電晶體及一第二電晶體背靠背串聯構成，該第一電晶體及該第二電晶體分別是金屬氧化物半導體場效電晶體；一電池判斷單元，其中，該電池判斷單元與該處理單元耦接，該電池判斷單元用於偵測並判斷該二次電池的種類及規格，並將偵測判斷所得訊息傳送該處理單元，據此設定該二次電池的靜置電壓。
  2. 一種申請專利範圍第1項所述保護裝置執行的保護方法，包含如下步驟： 超級電容狀態預檢：該控制單元為全關模式，該處理單元基於該超級電容的狀態旗標，判斷該超級電容是否異常；該超級電容異常，該控制單元持續保持全關模式，且該警示器亮起；該超級電容無異常，執行蓄電量檢測；蓄電量檢測：該超級電容的電壓值與一第一安全電壓值比較；該超級電容的電壓值低於該第一安全電壓值，持續偵測及比較該超級電容的電壓值與該第一安全電壓值；該超級電容的電壓值等於或高於該第一安全電壓值，執行電壓平衡；電壓平衡：該控制單元形成全開模式，該二次電池與該超級電容彼此充電及放電，形成電壓平衡；判斷引擎是否運轉：該二次電池的電壓值與該二次電池的靜置電壓值比較；該二次電池的電壓值大於該靜置電壓值，表示引擎為運轉狀態，執行過充保護；該二次電池的電壓值小於該靜置電壓值，表示引擎為熄火狀態，執行第二過溫保護；過充保護：該超級電容的電壓值高於一第二安全電壓值，該控制單元形成純放電模式，並持續執行該超級電容電壓值與該第二安全電壓值的比較；該超級電容電壓值等於或低於該第二安全電壓值，該控制單元為全開模式，執行第一過溫保護；第一過溫保護：該超級電容的溫度值高於一安全溫度值，該控制單元形成純放電模式，並持續執行該超級電容溫度值與該安全溫度值的比較；該超級電容溫度值等於或低於該安全溫度值，該控制單元為全開模式，後續執行前述電壓平衡；第二過溫保護：該超級電容溫度值高於該安全溫度值，該控制單元形成純放電模式，並持續執行超級電容的溫度值與該安全溫度值的比較；該超級電容溫度值等於或低於該安全溫度值，該控制單元為全開 模式；判斷是否啟動電容異常測試：基於前述第二過溫保護，且該控制單元為全開模式，該處理器開始計時檢測引擎是否運轉；引擎連續熄火狀態滿足一預設的啟動時間，執行后述的電容異常測試；引擎連續熄火狀態不滿足該啟動時間，執行前述電壓平衡；電容異常測試：該控制單元保持全關模式5秒，比較該二次電池的電壓值與該超級電容的電壓值的差值為壓差值；該壓差值小於或等於0.5V，該控制單元為全開模式，結束電容異常測試，執行前述電壓平衡；該壓差值大於0.5V，該處理單元記錄異常，累計異常記錄次數是否高於一預設的警示次數；累計異常記錄次數小於或等於警示次數，計時10秒後，該控制單元為全開模式，結束電容異常測試，執行前述電壓平衡；累計異常記錄次數高於警示次數，記錄該超級電容的狀態旗標為異常，該控制單元為全關模式並持續保持，且該警示器亮起。
  3. 如申請專利範圍第2項所述的保護方法，其中，引擎處於熄火狀態時，可利用一外部通訊裝置對該通訊單元傳送訊號，強制執行電容異常測試步驟。
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