[发明专利]一种超级电容器启动装置及其控制方法

权利要求书

1.一种超级电容器启动装置，包括依次连接的蓄电池（1）、DC/DC模块（2）和超级电容器（3），超级电容器的输出端连接有内燃机（4）启动器；其特征在于，所述的启动装置还包括

双向电子开关（5），双向电子开关的一端与蓄电池的正极相连，双向电子开关的另一端与超级电容器的正极相连；

控制模块（6），采集蓄电池与超级电容器的电压、电流和温度信息，控制双向电子开关和DC/DC模块的通断以及双向电子开关的导通方向；

所述的双向电子开关（5）包括带保护二极管的N沟道MOS管Q1和带保护二极管的N沟道MOS管Q2；MOS管Q1的漏极连接蓄电池的正极，MOS管Q1的源极连接MOS管Q2的源极，MOS管Q2的漏极连接超级电容器，MOS管Q1的栅极和MOS管Q2的栅极分别连接控制模块（6）的第一开关控制端和第二开关控制端；

MOS管Q1为充电方向开关；MOS管Q2为放电方向开关。

2.根据权利要求1所述的一种超级电容器启动装置，其特征在于，所述的超级电容器（3）包括若干串联的电容组；电容组为两个并联的电容单体，每个电容组均并联有一个均衡电路。

3.根据权利要求1所述的一种超级电容器启动装置，其特征在于，所述的控制模块（6）包括

第一开关控制回路，检测双向电子开关（5）处超级电容器（3）的充电电流，控制双向电子开关充电方向的导通或断开；

第二开关控制回路，检测双向电子开关处超级电容器的放电电流，控制双向电子开关放电方向的导通或断开；

充电控制回路，根据蓄电池（1）电压的过压、欠压判断，超级电容器的过温判断，超级电容器的单体过压判断以及第一开关控制回路的输出，控制DC/DC模块（2）的工作或待机。

4.根据权利要求3所述的一种超级电容器启动装置，其特征在于，

所述的第一开关控制回路包括比较器U1、比较器U2、比较器U4、单稳态触发器U9、非门U6和与门U12；

比较器U1的反相端输入蓄电池的电压信号，比较器U1的同相端输入超级电容器输出电压经过电压源vd2后的电压信号，比较器U1的输出端连接单稳态触发器U9的复位端；

比较器U4的同相端输入双向电子开关处的充电电流，比较器U4的反相端输入充电电流阈值，比较器U4的输出端连接单稳态触发器U9的脉冲输入端；单稳态触发器U9的输出端连接与门U12的第一输入端；

比较器U2的反相端输入蓄电池的电压信号，比较器U2的同相端输入超级电容器输出电压经过电压源vd1后的电压信号，比较器U2的输出端连接与门U12第二输入端；

非门U6的输入端输入超级电容器中单体过压信号，非门U6的输出端连接与门U12的第三输入端；与门U12的输出端为第一开关控制端；

所述的第二开关控制回路包括比较器U5、单稳态触发器U10和与门U13；

比较器U5的同相端输入双向电子开关处的放电电流，比较器U5的反相端输入放电电流阈值，比较器U5的输出端连接单稳态触发器U10的脉冲输入端；单稳态触发器U10的输出端连接与门U13的第一输入端；非门U6的输出端连接与门U13的第二输入端，与门U13的输出端为第二开关控制端。

5.根据权利要求4所述的一种超级电容器启动装置，其特征在于，所述的充电控制回路包括比较器U7、比较器U8、比较器U3和与门U11；

比较器U7的反相端输入蓄电池的电压信号，比较器U7的同相端输入过压阈值；比较器U7的输出端连接与门U11的第一输入端；

比较器U8的反相端输入蓄电池的电压信号，比较器U8的同相端输入欠压阈值；比较器U8的输出端取反后和与门U11的第二输入端连接；

比较器U3的同相端输入超级电容器温度信号，比较器U3的反相端输入温度阈值；比较器U3的输出端取反后和与门U11的第三输入端连接；

非门U6和与门U11的第四输入端连接；与门U12的输出端取反后和与门U11的第五输入端连接。