電源裝置的制造方法
【專利摘要】本申請?zhí)峁┮环N為目標(biāo)系統(tǒng)提供電能的電源裝置。其中電源裝置包括，電容模塊，所述電容模塊可被充電以存儲電荷并可基于所存儲的電荷向目標(biāo)系統(tǒng)提供電能；內(nèi)部電池模塊，所述內(nèi)部電池模塊被配置為可操作地與所述電容模塊串聯(lián)；以及輸出接口，所述輸出接口被配置為耦聯(lián)所述內(nèi)部電池模塊和電容模塊，經(jīng)由所述輸出接口，所述內(nèi)部電池模塊和所述電容模塊可控串聯(lián)地向所述目標(biāo)系統(tǒng)輸出電能。本申請使用壽命長且使用效果顯著。
【專利說明】
電源裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本申請涉及電源領(lǐng)域，更具體地，涉及一種電源裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]—般而言，各種交通工具、裝置或者電子設(shè)備本身會配置有自帶電源以給內(nèi)部的各種組件提供電能。例如，汽車電瓶是用于給汽車上的各種電子設(shè)備供電的裝置。此外，汽車電瓶還被用于啟動汽車的發(fā)動機。通常而言，在發(fā)動機啟動后，發(fā)動機即可以給汽車電瓶進(jìn)行充電，以保證汽車電瓶具有足夠的電量。但是因為某些原因，例如老化、損壞或者過度放電，汽車電瓶可能沒有足夠的電量以供汽車啟動之用。一些汽車應(yīng)急電源產(chǎn)品被用來在汽車電瓶無法啟動汽車時提供應(yīng)急啟動。
[0003]同樣，其他的各種應(yīng)急電源(例如充電寶)也被用于向各種目標(biāo)系統(tǒng)(例如電腦、音響和手機等)提供應(yīng)急的電能。但是，現(xiàn)有的應(yīng)急電源產(chǎn)品基本均只由電池構(gòu)成，存在低溫效果不好、使用壽命短以及使用效果不佳等缺陷。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]本申請的一個方面提供一種為目標(biāo)系統(tǒng)提供電能的電源裝置，包括，電容模塊，所述電容模塊可被充電以存儲電荷并可基于所存儲的電荷向目標(biāo)系統(tǒng)提供電能；內(nèi)部電池模塊，所述內(nèi)部電池模塊被配置為可操作地與所述電容模塊串聯(lián)；以及輸出接口，所述輸出接口被配置為耦聯(lián)所述內(nèi)部電池模塊和電容模塊，經(jīng)由所述輸出接口，所述內(nèi)部電池模塊和所述電容模塊可控串聯(lián)地向所述目標(biāo)系統(tǒng)輸出電能。
[0005]在一些實施例中，所述電源裝置還包括內(nèi)部充電電流路徑，所述內(nèi)部充電電流路徑可操作地耦聯(lián)所述內(nèi)部電池模塊和所述電容模塊;其中，所述內(nèi)部充電電流路徑包括第一充電開關(guān)，所述第一充電開關(guān)被配置為接收第一充電控制信號，并且在所述第一充電控制信號的控制下閉合或斷開，從而允許或禁止所述內(nèi)部電池模塊對所述電容模塊充電。
[0006]在一些實施例中，所述第一充電開關(guān)是MOS管或繼電器開關(guān)。
[0007]在一些實施例中，所述內(nèi)部充電電流路還包括第一電壓調(diào)節(jié)模塊，所述第一電壓調(diào)節(jié)模塊被配置為可控地調(diào)節(jié)對所述電容模塊充電的電壓。
[0008]在一些實施例中，所述電源裝置還包括外部充電電流路徑，所述外部充電電流路徑可操作地耦聯(lián)外部電源和所述電容模塊，所述外部充電電流路徑包括第二充電開關(guān)，所述第二充電開關(guān)被配置為接收第二充電控制信號，并且在所述第二充電控制信號的控制下閉合或斷開，從而允許或禁止所述外部電源對所述電容模塊充電。
[0009]在一些實施例中，所述第二充電開關(guān)是MOS管或繼電器開關(guān)。
[0010]在一些實施例中，所述外部充電電流路徑還包括第二電壓調(diào)節(jié)模塊，所述第二電壓調(diào)節(jié)模塊被配置為可控地調(diào)節(jié)對所述電容模塊充電的電壓。
[0011 ]在一些實施例中，所述外部電源是5V輸入電源、12V輸入電源或所述目標(biāo)系統(tǒng)的自帶電源。
[0012]在一些實施例中，所述內(nèi)部充電電流路徑和所述外部充電電流路徑共享部分路徑。
[0013]在一些實施例中，還包括，電容模塊電壓檢測裝置，所述電容模塊電壓檢測裝置配置為檢測所述電容模塊的電壓，使得可基于所述電容模塊的電壓可控地調(diào)節(jié)對所述電容模塊充電的電壓。
[0014]在一些實施例中，所述電源裝置還包括第三充電電流路徑，所述第三充電電流路徑可操作地耦聯(lián)外部電源和所述內(nèi)部電池模塊，所述第三充電電流路徑包括第三充電開關(guān)，所述第三充電開關(guān)被配置為接收第三充電控制信號，并且在所述第三充電控制信號的控制下閉合或斷開，從而允許或禁止所述外部電源對所述內(nèi)部電池模塊充電。
[0015]在一些實施例中，所述第三充電開關(guān)是MOS管或繼電器開關(guān)。
[0016]在一些實施例中，所述第三充電電流路還包括第三電壓調(diào)節(jié)模塊，所述第三電壓調(diào)節(jié)模塊被配置為可控地調(diào)節(jié)對所述電容模塊充電的電壓。
[0017]在一些實施例中，所述外部電源是5V輸入電源或12V輸入電源。
[0018]在一些實施例中，所述電源裝置還包括第四充電電流路徑，所述第四充電電流路徑可操作地耦聯(lián)目標(biāo)系統(tǒng)的自帶電源和所述電容模塊，所述第四充電電流路徑包括第四充電開關(guān)，所述第四充電開關(guān)被配置為基于所述目標(biāo)系統(tǒng)的自帶電源的電壓可操作地閉合或斷開，從而允許或禁止所述目標(biāo)系統(tǒng)的自帶電源對所述電容模塊充電。
[0019]在一些實施例中，所述第四充電開關(guān)是MOS管或繼電器開關(guān)。
[0020]在一些實施例中，所述電源裝置還包括耦聯(lián)所述電容模塊和內(nèi)部電池模塊的第五開關(guān)，所述第五開關(guān)被配置為接收第五控制信號，并在第五控制信號的控制下關(guān)閉或斷開，從而允許或禁止所述電容模塊與內(nèi)部電池模塊串聯(lián)以向目標(biāo)系統(tǒng)提供電能。
[0021]在一些實施例中，所述電源裝置還包括控制器，所述控制器耦聯(lián)于第五開關(guān)，所述控制器被配置為接收外部信號并基于外部信號生成第五控制信號。
[0022]在一些實施例中，所述第五開關(guān)是MOS管或繼電器開關(guān)。
[0023]在一些實施例中，所述電源裝置還包括電壓檢測模塊，所述電壓檢測模塊可操作地耦聯(lián)于所述控制器，所述電壓檢測模塊配置為檢測到所述目標(biāo)系統(tǒng)的自帶電源的電壓低于閾值電壓時，生成外部信號。
[0024]在一些實施例中，所述電源裝置還包括輸入模塊，所述輸入模塊可操作地耦聯(lián)于所述控制器，所述輸入模塊被配置為從用戶接收輸入指令并將輸入指令轉(zhuǎn)換為外部信號。
[0025]在一些實施例中，所述第一、第二和第三電壓調(diào)節(jié)模塊分別包括升壓模塊和降壓模塊，其中，升壓模塊配置為可控地抬升為所述電容模塊充電的電壓;降壓模塊配置為可控地降低為所述電容模塊充電的電壓。
[0026]在一些實施例中，所述第一、第二和第三電壓調(diào)節(jié)模塊共享升壓模塊和降壓模塊。
[0027]在一些實施例中，其特征在于，所述電源裝置為便攜式供電組件。
[0028]在一些實施例中，所述目標(biāo)系統(tǒng)包括汽車，且所述輸出接口與所述汽車的汽車電瓶相連接以給汽車打火。
[0029]在一些實施例中，所述電容模塊包括電容組。
[0030]在一些實施例中，所述電容組包括至少一個超級電容器。
[0031]以上為本申請的概述，可能有簡化、概括和省略細(xì)節(jié)的情況，因此本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該認(rèn)識到，該部分僅是示例說明性的，而不旨在以任何方式限定本申請范圍。本概述部分既非旨在確定所要求保護(hù)主題的關(guān)鍵特征或必要特征，也非旨在用作為確定所要求保護(hù)主題的范圍的輔助手段。
【附圖說明】

[0032]通過下面說明書和所附的權(quán)利要求書并與附圖結(jié)合，將會更加充分地清楚理解本申請內(nèi)容的上述和其他特征?？梢岳斫?，這些附圖僅描繪了本申請內(nèi)容的若干實施方式，因此不應(yīng)認(rèn)為是對本申請內(nèi)容范圍的限定。通過采用附圖，本申請內(nèi)容將會得到更加明確和詳細(xì)地說明。
[0033]圖1示出了根據(jù)本申請一個實施例的啟動電源的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0034]圖2示出了根據(jù)本申請一個實施例的內(nèi)部電池模塊通過內(nèi)部充電電流路徑對電容組充電的啟動電源的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0035]圖3示出了根據(jù)本申請一個實施例的內(nèi)部充電電流路徑的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0036]圖4示出了根據(jù)本申請一個實施例的在控制器控制下啟動電源對汽車打火的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0037]圖5示出了根據(jù)本申請的一個實施例的外部電源通過外部充電電流路徑對電容模塊充電的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0038]圖6示出了根據(jù)本申請一個實施例的外部充電電流路徑的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0039]圖7示出了根據(jù)本申請一個實施例的外部電源通過第三充電電流路徑對內(nèi)部電池模塊充電的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0040]圖8示出了根據(jù)本申請一個實施例的第三充電電流路徑的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0041]圖9示出了根據(jù)本申請一個實施例的汽車電瓶通過第四充電電流路徑對電容模塊充電的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0042]圖10示出了根據(jù)本申請一個實施例的第四充電電流路徑的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0043]圖11示出了根據(jù)本申請一個實施例的啟動電源的電路結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0044]在下面的詳細(xì)描述中，參考了構(gòu)成其一部分的附圖。在附圖中，類似的符號通常表示類似的組成部分，除非上下文另有說明。詳細(xì)描述、附圖和權(quán)利要求書中描述的說明性實施方式并非旨在限定。在不偏離本申請的主題的精神或范圍的情況下，可以采用其他實施方式，并且可以做出其他變化。可以理解，可以對本申請中一般性描述的、在附圖中圖解說明的本申請內(nèi)容的各個方面進(jìn)行多種不同構(gòu)成的配置、替換、組合，設(shè)計，而所有這些都明確地構(gòu)成本申請內(nèi)容的一部分。
[0045]同時，應(yīng)當(dāng)明白，本文使用的措辭或者術(shù)語是為了說明的目的，不應(yīng)被視作是限定性的。本文使用的“包括”和“包含”及其變形意在包含其后面所列舉的項目及其等同以及額夕卜的項目。本文中使用的“由...組成”及其變形意在僅包含其后面所列舉的項目及其等同。除非另外規(guī)定或限定，術(shù)語“偶聯(lián)”、“連接”、以及“聯(lián)接”及其變形被在廣泛意義上使用，且涵蓋直接或間接的偶聯(lián)、連接、聯(lián)接以及耦合。
[0046]圖1示出了根據(jù)本申請一個實施例的啟動電源100的示意圖。啟動電源100用于為目標(biāo)系統(tǒng)提供電能。在一些實施例中，啟動電源可以在機動車(例如，汽車、摩托車等)電瓶對機動車打不著火的情況下，替代機動車電瓶來對機動車進(jìn)行啟動打火。
[0047]請參考圖1，本實施例的啟動電源100包括:內(nèi)部電池模塊110、電容模塊120和輸出接口 130。
[0048]在一些實施例中，內(nèi)部電池模塊110例如可以是包括一個或多個電池的電池組，或者其他能夠存儲或提供電能供給的元件。在一些實施例中，內(nèi)部電池模塊110可以是可充電電池或多個可充電電池的電池組。例如，鋰可充電電池、鎳鎘可充電電池、鎳氫可充電電池或其他類型的可充電電池或電池組。內(nèi)部電池模塊110用于給電容模塊120充電。作為一些實施例，內(nèi)部電池模塊110是磷酸鐵鋰電池，單節(jié)電壓范圍在2.0到3.65V之間。作為一些實施例，內(nèi)部電池模塊110是鈷酸鋰電池，單節(jié)電壓范圍在2.7到4.35V之間。
[0049]在一些實施例中，電容模塊120被配置為存儲電荷。作為一些實施例，電容模塊120可以是一個電容或多個電容串連。作為一些實施例，電容模塊120中的電容可以選自超級電容器、法拉電容，混合電容或LiC電容。在一些實施例中，電容模塊120可以是多個超級電容器串聯(lián)。在一些實施例中，電容模塊120中的每個電容可以具有相同規(guī)格。作為一些實施例，電容模塊120可以采用5個470F/2.7V的電容器串聯(lián)。在其他實施例中，電容模塊120可以采用其他數(shù)量的電容器串聯(lián)。
[0050]在一些實施例中，輸出接口130被配置為耦聯(lián)內(nèi)部電池模塊110和電容模塊120，經(jīng)由輸出接口 130，內(nèi)部電池模塊110和電容模塊120可控串聯(lián)地以預(yù)定電壓向外提供輸出電流。作為一些實施例，輸出接口 130被配置為耦聯(lián)于內(nèi)部電池模塊110的正極。在一些實施例中，內(nèi)部電池模塊110和電容模塊120通過開關(guān)131可控串聯(lián)地以預(yù)定電壓向外提供輸出電流。在一些實施例中，輸出接口 130匹配于汽車發(fā)動機的點火接口，從而能夠替代汽車電瓶來對汽車進(jìn)行啟動打火。在一些實施例中，預(yù)定電壓為適于對汽車進(jìn)行啟動打火的電壓。[0051 ]請參考圖2和圖3，本實施例的啟動電源100還包括:內(nèi)部充電電流路徑140。內(nèi)部充電電流路徑140可操作地耦聯(lián)內(nèi)部電池模塊110和電容模塊120，使得內(nèi)部電池模塊110可操作地對電容模塊120充電。在一些實施例中，內(nèi)部充電電流路徑140包括第一充電開關(guān)142和電壓調(diào)節(jié)模塊144。作為一些實施例，第一充電開關(guān)142被配置為接收第一充電控制信號，并且在第一充電控制信號的控制下閉合或斷開，從而允許或禁止內(nèi)部電池模塊110對電容模塊120充電。在一些實施例中，第一充電開關(guān)142為可控開關(guān)，例如，繼電器、MOS管、場效應(yīng)管或絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)。在另一些實施例中，第一充電開關(guān)142為手動開關(guān)。作為一些實施例，第一充電開關(guān)142包括一個MOS管和一個穩(wěn)壓二極管，其中，穩(wěn)壓二級管的正極與MOS管的源極連接，穩(wěn)壓二極管的負(fù)極與MOS管的漏極連接，MOS管的柵極接收第一充電控制信號。在第一充電控制信號的控制下，MOS管的柵極開啟或者關(guān)閉，使得第一充電開關(guān)142閉合或斷開。
[0052]在一些實施例中，電壓調(diào)節(jié)模塊144被配置為抬升對電容模塊120充電的電壓，作為一些實施例，電壓調(diào)節(jié)模塊144為boost升壓電路。其包括一輸入端、一電感、一二極管、一開關(guān)管、一穩(wěn)壓濾波電容、一脈沖寬度調(diào)制(PWM)發(fā)生器以及一輸出端。其中，PWM發(fā)生器輸出的PWM信號在一周期內(nèi)中具有高電平以及低電平，高電平期間占周期的比例定義為占空比。當(dāng)PWM信號為高電平期間時，開關(guān)管導(dǎo)體，二極管截止，此時boost升壓電路中的電感充電儲能；當(dāng)PWM信號為低電平時，開關(guān)管截止，二極管導(dǎo)通，此時電感釋放能量。假設(shè)電感產(chǎn)生的感生電動勢為VL，那么Vout = Vin+VL。其中，VL與Vin以及占空比相關(guān)。在一些實施例中，電壓調(diào)節(jié)模塊144可以是BUCK以及BOOST電路，其包括升壓電路和降壓電路，從而可控地抬升或降低對電容模塊120充電的電壓。在一些實施例中，啟動電源100還包括電容模塊120電壓檢測裝置(未示出)，電容模塊電壓檢測裝置配置為檢測電容模塊120的電壓。作為一些實施例，當(dāng)電容模塊電壓檢測裝置檢測到電容模塊120的電壓較低，而內(nèi)部電池模塊提供的電壓較高時，電容模塊電壓檢測裝置發(fā)送對應(yīng)的信號至處理器，處理器根據(jù)檢測到的電壓和內(nèi)部電池模塊提供的電壓，生成控制信號，控制BUCK或BOOST電路對內(nèi)部電池模塊提供的電壓進(jìn)行降壓，使得對電容模塊120充電的電壓不會過高。作為一些實施例，當(dāng)電容模塊電壓檢測裝置檢測到電容模塊120的電壓較高，而內(nèi)部電池模塊提供的電壓較低時。電容模塊電壓檢測裝置發(fā)送對應(yīng)的信號至處理器，處理器根據(jù)檢測到的電壓和內(nèi)部電池模塊提供的電壓，生成控制信號，控制BUCK或BOOST電路對內(nèi)部電池模塊提供的電壓進(jìn)行升壓。作為一些實施例，電容模塊電容檢測裝置實時檢測電容模塊120電壓，并處理器根據(jù)檢測到的電壓調(diào)整BUCK或BOOST電路對內(nèi)部電池模塊110的降壓或升壓，從而使得電容模塊120安全地充電至預(yù)定的電壓，例如13.5V、15V或其他電壓。
[0053]在一些實施例中，請參考圖4，本申請一個實施例的啟動電源100包括控制器和電壓檢測模塊(未示出)，其中，電壓檢測模塊耦聯(lián)于控制器，控制器耦聯(lián)于開關(guān)131。電壓檢測模塊被配置為檢測汽車電瓶的電壓，當(dāng)電壓檢測模塊檢測到汽車電瓶的電壓低于閾值電壓時，電壓檢測模塊生成外部信號并發(fā)送至控制器，控制器接收到外部信號后，生成第五控制信號，在第五控制信號的控制下，開關(guān)131閉合，內(nèi)部電池模塊110和電容模塊120串聯(lián)給發(fā)動機點火。
[0054]請參考圖5和圖6，本申請一個實施例的啟動電源100包括外部充電電流路徑220。外部充電電流路徑220可操作地耦聯(lián)外部電源210和電容模塊120，外部充電電流路徑220包括第二充電開關(guān)222和電壓調(diào)節(jié)模塊224。作為一些實施例，第二充電開關(guān)222被配置為接收第二充電控制信號，并且在第二充電控制信號的控制下閉合或斷開，從而允許或禁止外部電源210對電容模塊120充電。作為一些實施例，第二充電開關(guān)222為可控開關(guān)，例如，繼電器、MOS管、場效應(yīng)管或絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)。在另一些實施例中，第二充電開關(guān)222為手動開關(guān)。作為一些實施例，第二充電開關(guān)222包括一個MOS管和一個穩(wěn)壓二極管，其中，穩(wěn)壓二級管的正極與MOS管的源極連接，穩(wěn)壓二極管的負(fù)極與MOS管的漏極連接，MOS管的柵極接收第一充電控制信號。在第一充電控制信號的控制下，MOS管的柵極開啟或者關(guān)閉，使得第二充電開關(guān)222閉合或斷開。
[0055]在一些實施例中，外部電源是5V輸入電源、12V輸入電源或目標(biāo)系統(tǒng)的自帶電源，例如汽車電瓶。本實施例能夠當(dāng)電容模塊120沒電的時候，通過外部充電電流路徑通過汽車電瓶或其他的外部電源給電容模塊130。在一些實施例中，外部充電電流路徑220還包括若干輸入接口，例如包括三個輸入接口，其中第一輸入接口對應(yīng)輸入5V輸入電源、第二輸入接口對應(yīng)輸入12 V輸入電源，第三輸入接口對應(yīng)輸入汽車電瓶。
[0056]在一些實施例中，電壓調(diào)節(jié)模塊224被配置為可控地調(diào)節(jié)對電容模塊120充電的電壓，作為一些實施例，電壓調(diào)節(jié)模塊224為BOOST升壓電路。其包括一輸入端、一電感、一二極管、一開關(guān)管、一穩(wěn)壓濾波電容、一脈沖寬度調(diào)制(PffM)發(fā)生器以及一輸出端。其中，PffM發(fā)生器輸出的PWM信號在一周期內(nèi)中具有高電平以及低電平，高電平期間占周期的比例定義為占空比。當(dāng)PWM信號為高電平期間時，開關(guān)管導(dǎo)體，二極管截止，此時升壓模塊224中的電感充電儲能；當(dāng)PWM信號為低電平時，開關(guān)管截止，二極管導(dǎo)通，此時電感釋放能量。假設(shè)電感產(chǎn)生的感生電動勢為VL，那么Vout = Vin+VL。其中，VL與Vin以及占空比相關(guān)。作為一些實施例，內(nèi)部充電電流路徑140和外部充電電流路徑220可以共享升壓模塊。在一些實施例中，電壓調(diào)節(jié)模塊224可以是BUCK和BOOST電路，其包括升壓電路和降壓電路，從而可控地抬升或降低對電容模塊130充電的電壓。在一些實施例中，啟動電源100還包括電容模塊電壓檢測裝置(未示出)，電容模塊電壓檢測裝置配置為檢測電容模塊120的電壓。作為一些實施例，當(dāng)電容模塊電壓檢測裝置檢測到電容模塊120的電壓較低，而外部電源模塊提供的電壓較高時，電容模塊電壓檢測裝置發(fā)送對應(yīng)的信號至處理器，處理器根據(jù)檢測到的電壓和外部電源模塊提供的電壓，生成控制信號，控制BUCK或BOOST電路對外部電源模塊提供的電壓進(jìn)行降壓，使得對電容模塊120充電的電壓不會過高。作為一些實施例，當(dāng)電容模塊電壓檢測裝置檢測到電容模塊120的電壓較高，而外部電源模塊提供的電壓較低時。電容模塊電壓檢測裝置發(fā)送對應(yīng)的信號至處理器，處理器根據(jù)檢測到的電壓和外部電源模塊提供的電壓，生成控制信號，控制BUCK或BOOST電路對外部電源模塊提供的電壓進(jìn)行升壓。作為一些實施例，電容模塊電容檢測裝置實時檢測電容模塊120電壓，并處理器根據(jù)檢測到的電壓調(diào)整BUCK或BOOST電路對外部電源210的降壓和升壓，從而使得電容模塊120安全地充電至預(yù)定的電壓，例如13.5V、15V或其他電壓。
[0057]請參考圖7和圖8，本申請一個實施例的啟動電源100還包括第三充電電流路徑320。作為一些實施例，第三充電電流路徑320可操作地耦聯(lián)外部電源210和內(nèi)部電池模塊110。作為一些實施例，第三充電電流路徑320包括第三充電開關(guān)322和電壓調(diào)節(jié)模塊324。作為一些實施例，第三充電開關(guān)322被配置為接收第三充電控制信號，并且在第三充電控制信號的控制下閉合或斷開，從而允許或禁止外部電源210對內(nèi)部電池模塊110充電。作為一些實施例，第三充電開關(guān)322為可控開關(guān)，例如，繼電器、MOS管、場效應(yīng)管或絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)。在另一些實施例中，第三充電開關(guān)322為手動開關(guān)。作為一些實施例，第三充電開關(guān)322包括一個MOS管和一個穩(wěn)壓二極管，其中，穩(wěn)壓二級管的正極與MOS管的源極連接，穩(wěn)壓二極管的負(fù)極與MOS管的漏極連接，MOS管的柵極接收第一充電控制信號。在第一充電控制信號的控制下，MOS管的柵極開啟或者關(guān)閉，使得第三充電開關(guān)322閉合或斷開。
[0058]在一些實施例中，電壓調(diào)節(jié)模塊324被配置為可控地抬升或降低對內(nèi)部電池模塊110充電的電壓，作為一些實施例，降壓模塊324為BUCK或BOOST電路。
[0059]作為一些實施例，內(nèi)部充電電流路徑140、外部充電電流路徑320和第三充電電流路徑320可以共享部分單元。
[0060]請參考圖9和圖10，本申請一個實施例的啟動電源100還包括第四充電電流路徑420，第四充電電流路徑420可操作地耦聯(lián)汽車電瓶和電容模塊120。在一些實施例中，第四充電電流路徑420包括第四充電開關(guān)422，其中，第四充電開關(guān)422被配置為為基于目標(biāo)系統(tǒng)的自帶電源的電壓可操作地閉合或斷開，從而允許或禁止汽車電瓶對電容模塊120充電。需要說明的是，在一些實施例中，當(dāng)目標(biāo)系統(tǒng)的自帶電源的電壓，例如汽車電瓶電壓高于電容的預(yù)定充電電壓時，例如汽車電瓶電壓高于電容預(yù)定充電電壓13.5V，汽車電瓶通過第四充電電流路徑對電容模塊120充電。當(dāng)汽車電瓶電量不足，汽車電瓶通過外部充電電流路徑220給電容模塊120充電。
[0061]本申請還提供一種為目標(biāo)系統(tǒng)提供電能的方法，包括如下步驟:
[0062]提供電容模塊和內(nèi)部電池模塊，其中，所述電容模塊可被充電以存儲電荷并可基于所存儲的電荷向目標(biāo)系統(tǒng)提供電能;所述內(nèi)部電池模塊被配置為可操作地與所述電容模塊串聯(lián)；
[0063]提供內(nèi)部充電電流路徑，所述內(nèi)部充電電流路徑可操作地耦聯(lián)所述內(nèi)部電池模塊和所述電容模塊;其中，所述內(nèi)部充電電流路徑包括第一充電開關(guān)，所述第一充電開關(guān)被配置為接收第一充電控制信號，并且在所述第一充電控制信號的控制下閉合或斷開，從而允許或禁止所述內(nèi)部電池模塊對所述電容模塊充電；
[0064]提供輸出接口，所述輸出接口被配置為耦聯(lián)所述內(nèi)部電池模塊和電容模塊，經(jīng)由所述輸出接口，所述內(nèi)部電池模塊和所述電容模塊可控串聯(lián)地向所述目標(biāo)系統(tǒng)輸出電能。
[0065]在一些實施例中，為目標(biāo)系統(tǒng)提供電能的方法還包括步驟，提供外部充電電流路徑，外部充電電路路徑可操作地偶聯(lián)外部電源和電容模塊，外部充電電流路徑包括第二充電開關(guān)，第二充電開關(guān)被配置為接收第二充電控制信號，并且在第二充電控制信號的控制下閉合或斷開，從而允許或禁止外部電源對電容模塊充電。
[0066]在一些實施例中，為目標(biāo)系統(tǒng)提供電能的方法還包括步驟，提供第三充電電流路徑，所述第三充電電流路徑可操作地耦聯(lián)外部電源和所述內(nèi)部電池模塊，所述第三充電電流路徑包括第三充電開關(guān)，所述第三充電開關(guān)被配置為接收第三充電控制信號，并且在所述第三充電控制信號的控制下閉合或斷開，從而允許或禁止所述外部電源對所述內(nèi)部電池模塊充電。
[0067]在一些實施例中，為目標(biāo)系統(tǒng)提供電能的方法還包括步驟，提供第四充電電流路徑，所述第四充電電流路徑可操作地耦聯(lián)目標(biāo)系統(tǒng)的自帶電源和所述電容模塊，所述第四充電電流路徑包括第四充電開關(guān)，所述第四充電開關(guān)被配置為基于所述目標(biāo)系統(tǒng)的自帶電源的電壓可操作地閉合或斷開，從而允許或禁止所述目標(biāo)系統(tǒng)的自帶電源對所述電容模塊充電。
[0068]在一些實施例中，為目標(biāo)系統(tǒng)提供電能的方法還包括步驟，提供耦聯(lián)電容模塊和內(nèi)部電池模塊的第五開關(guān)，所述第五開關(guān)被配置為接收第五控制信號，并在第五控制信號的控制下關(guān)閉或斷開，從而允許或禁止所述電容模塊與內(nèi)部電池模塊串聯(lián)以向目標(biāo)系統(tǒng)提供電能。
[0069]請參考圖11，圖11為本申請一個實施例的啟動電源100的電路示意圖。所述啟動電源100包括:若干電池組成的電池組BTl，電池組BTl作為內(nèi)部電池模塊；電池組BTl的負(fù)極連接于開關(guān)I的一端，開關(guān)I的另一端連接于由電容C5、電容C8和電容ClO串聯(lián)形成的電容組的一端，該電容組作為電容模塊;電容組的另一端連接開關(guān)3的一端并接地;開關(guān)3的另一端連接開關(guān)4的一端，開關(guān)4的另一端連接電池組BTI的負(fù)極;開關(guān)3的另一端還連接電容C99的一端，電容C99的另一端連接開關(guān)2的一端和由電容C5、電容C8和電容ClO串聯(lián)形成的電容組的一端;開關(guān)2的另一端連接電池組BTI的正極；電容C99的另一端還連接二級管D5的負(fù)極，二級管D5的正極連接電感L2的一端以及開關(guān)Q7的一端，開關(guān)Q7的另一端連接開關(guān)4的一端、開關(guān)3的另一端、二極管D4的正極并且接地；其中，開關(guān)Q7由一個MOS管和一個穩(wěn)壓二級管組成，穩(wěn)壓二極管的正極與MOS管的源極連接形成開關(guān)Q7的一端，穩(wěn)壓二極管的負(fù)極與MOS管的漏極連接形成開關(guān)Q7的另一端，開關(guān)Q7在PWM_B00ST信號控制下閉合或斷開；電感L2的另一端連接開關(guān)Q6的一端和二極管D4的負(fù)極;開關(guān)Q6的另一端連接于電容C3的一端、二極管Dl的負(fù)極、二極管D2的負(fù)極、二極管D3的負(fù)極以及二極管D7的負(fù)極，其中，開關(guān)Q6由一個MOS管和一個穩(wěn)壓二級管組成，穩(wěn)壓二極管的正極與MOS管的源極連接形成開關(guān)Q6的另一端，穩(wěn)壓二極管的負(fù)極與MOS管的漏極連接形成開關(guān)Q6的一端;其中，開關(guān)Q6在BUCK信號控制下閉合或斷開；電容C3的另一端接地;二極管D7的正極連接開關(guān)Q14的一端，開關(guān)Q14的另一端連接電池組BTl的正極;其中，開關(guān)Q14由一個MOS管和一個穩(wěn)壓二級管組成，穩(wěn)壓二極管的負(fù)極與MOS管的源極連接形成開關(guān)Q7的另一端，穩(wěn)壓二極管的正極與MOS管的漏極連接形成開關(guān)Q7的一端，其中，開關(guān)Q14在EN3信號的控制下閉合或斷開;其中，二極管D1、二極管D2和二極管D3的正極作為輸入接口，分別輸入汽車電瓶、12V電源和5V電源;開關(guān)I的另一端還連接開關(guān)5的一端;開關(guān)5的另一端還連接汽車電瓶的正極;汽車電瓶的負(fù)極連接于由電容C5、電容C8和電容Cl O串聯(lián)形成的電容組的另一端并接地。
[0070]下面結(jié)合圖11示出的啟動電源100的電路示意圖，對啟動電源的具體結(jié)構(gòu)和為目標(biāo)系統(tǒng)提供電能的方法做進(jìn)一步說明:
[0071]在僅采用內(nèi)部電池模塊通過內(nèi)部充電電流路徑對電容模塊進(jìn)行充電的方式下，其他的開關(guān)全部斷開，開關(guān)Q14、開關(guān)3和開關(guān)4閉合;開關(guān)Q6、二極管D4、電感L2、開關(guān)Q7、二極管D5、電容C99組成BUCK或BOOST電路，可控地調(diào)節(jié)電池組BTl構(gòu)成的內(nèi)部電池模塊的電壓，對由電容C5、電容C8和電容ClO組成的電容模塊進(jìn)行充電。在一些實施例中，Q6的BUCK信號和Q7的PWM_B00ST信號可以根據(jù)電容模塊的實際電壓進(jìn)行調(diào)整，從而通過BUCK信號和PWM_BOOST信號，控制調(diào)節(jié)內(nèi)部電池模塊對電容模塊的充電電壓。例如，一開始降低內(nèi)部電池模塊對電容模塊的充電電壓，然后逐漸的抬升對電容模塊的充電電壓，直至將電容模塊充電至預(yù)定電壓。
[0072]在采用外部電源通過外部充電電流路徑對電容模塊進(jìn)行充電的方式下，其他的開關(guān)全部斷開，開關(guān)3閉合;開關(guān)Q6、二極管D4、電感L2、開關(guān)Q7、二極管D5、電容C99組成BUCK或BOOST電路，可控地調(diào)節(jié)外部電源的電壓，對由電容C5、電容C8和電容C1組成的電容模塊進(jìn)行充電。在一些實施例中，Q6的BUCK信號和Q7的PWM_B00ST信號可以根據(jù)電容模塊的實際電壓進(jìn)行調(diào)整，從而通過BUCK信號和PWM_B00ST信號，控制調(diào)節(jié)外部電源對電容模塊的充電電壓。需要說明的是，在采用汽車電瓶通過外部充電電流路徑對電容模塊進(jìn)行充電的時候，汽車電瓶的電壓可以低于電容模塊的充電的預(yù)定電壓。
[0073]在采用外部電源通過第三充電電流路徑對內(nèi)部電池模塊進(jìn)行充電的方式下，其他的開關(guān)全部斷開，開關(guān)2和開關(guān)2閉合;開關(guān)Q6、二極管D4、電感L2、開關(guān)Q7、二極管D5、電容C99組成BUCK或BOOST電路，可控地調(diào)節(jié)外部電源的電壓，對電池組BTl進(jìn)行充電。在一些實施例中，Q6的BUCK信號和Q7的PWM_B00ST信號可以根據(jù)電池組BTI的實際電壓進(jìn)行調(diào)整，從而通過BUCK信號和PWM_B00ST信號，控制調(diào)節(jié)外部電源對電池組BTI的充電電壓。
[0074]當(dāng)汽車電瓶電壓高于電容模塊的充電的預(yù)定電壓時，可以采用汽車電瓶通過第四充電電流路徑對電容模塊進(jìn)行充電，在此方式下，其他的開關(guān)全部斷開，開關(guān)5閉合，汽車電瓶可以直接對電容模塊進(jìn)行充電，直至充電至預(yù)定電壓。
[0075]在一些實施例中，當(dāng)需要以預(yù)定電壓對外部放電時，其他的開關(guān)全部斷開，開關(guān)I閉合，以滿額電壓為13.5V、15V或其他電壓對汽車進(jìn)行打火。
[0076]應(yīng)當(dāng)注意，盡管在上文詳細(xì)描述中提及了啟動電源和汽車啟動電源的若干模塊或子模塊，但是這種劃分僅僅是示例性的而非強制性的。實際上，根據(jù)本申請的實施例，上文描述的兩個或更多模塊的特征和功能可以在一個模塊中具體化。反之，上文描述的一個模塊的特征和功能可以進(jìn)一步劃分為由多個模塊來具體化。
[0077]本領(lǐng)域技術(shù)人員還應(yīng)當(dāng)理解，結(jié)合本申請公開的各個實施例所描述的各種示例性的方法步驟和單元均可以實現(xiàn)成電子硬件、軟件或二者的組合。為了清楚地表示硬件和軟件的可交換性，上文中各種示例性的步驟和單元均圍繞其功能進(jìn)行了總體描述。至于這種功能是實現(xiàn)成硬件還是實現(xiàn)成軟件，則取決于特定的應(yīng)用和對整個系統(tǒng)所施加的設(shè)計約束條件。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以針對每個特定應(yīng)用，以變通的方式實現(xiàn)所描述的功能，但是，這種實現(xiàn)決策不應(yīng)解釋為引起與本申請的范圍的偏離。
[0078]本申請說明書中使用的“示例/示例性”表示用作例子、例證或說明。說明書中被描述為“示例性”的任何技術(shù)方案不應(yīng)被解釋為比其它技術(shù)方案更優(yōu)選或更具優(yōu)勢。
[0079]應(yīng)當(dāng)注意，盡管在上文詳細(xì)描述中提及了供電組件和電源裝置的若干模塊或子模塊，但是這種劃分僅僅是示例性的而非強制性的。實際上，根據(jù)本申請的實施例，上文描述的兩個或更多模塊的特征和功能可以在一個模塊中具體化。反之，上文描述的一個模塊的特征和功能可以進(jìn)一步劃分為由多個模塊來具體化。
[0080]本申請?zhí)峁┝藢λ_的技術(shù)內(nèi)容的以上描述，以使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本申請。對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，對這些技術(shù)內(nèi)容的很多修改和變形都是顯而易見的，并且本申請所定義的總體原理也可以在不脫離本申請的精神或范圍的基礎(chǔ)上適用于其它實施例。因此，本申請并不限于上文所示的具體實施例，而是應(yīng)與符合本申請公開的實用新型構(gòu)思的最廣范圍相一致。
[0081]那些本技術(shù)領(lǐng)域的一般技術(shù)人員可以通過研究說明書、公開的內(nèi)容及附圖和所附的權(quán)利要求書，理解和實施對披露的實施方式的其他改變。在權(quán)利要求中，措詞“包括”不排除其他的元素和步驟，并且措辭“一”、“一個”不排除復(fù)數(shù)。在本申請的實際應(yīng)用中，一個零件可能執(zhí)行權(quán)利要求中所引用的多個技術(shù)特征的功能。權(quán)利要求中的任何附圖標(biāo)記不應(yīng)理解為對范圍的限制。
【主權(quán)項】
1.一種為目標(biāo)系統(tǒng)提供電能的電源裝置，其特征在于，包括， 電容模塊，所述電容模塊可被充電以存儲電荷并可基于所存儲的電荷向目標(biāo)系統(tǒng)提供電能； 內(nèi)部電池模塊，所述內(nèi)部電池模塊被配置為可操作地與所述電容模塊串聯(lián)；以及輸出接口，所述輸出接口被配置為耦聯(lián)所述內(nèi)部電池模塊和電容模塊，經(jīng)由所述輸出接口，所述內(nèi)部電池模塊和所述電容模塊可控串聯(lián)地向所述目標(biāo)系統(tǒng)輸出電能。2.如權(quán)利要求1所述的電源裝置，其特征在于，所述電源裝置還包括內(nèi)部充電電流路徑，所述內(nèi)部充電電流路徑可操作地耦聯(lián)所述內(nèi)部電池模塊和所述電容模塊;其中，所述內(nèi)部充電電流路徑包括第一充電開關(guān)，所述第一充電開關(guān)被配置為接收第一充電控制信號，并且在所述第一充電控制信號的控制下閉合或斷開，從而允許或禁止所述內(nèi)部電池模塊對所述電容模塊充電。3.如權(quán)利要求2所述的電源裝置，其特征在于，所述第一充電開關(guān)是MOS管或繼電器開關(guān)。4.如權(quán)利要求2所述的電源裝置，其特征在于，所述內(nèi)部充電電流路還包括第一電壓調(diào)節(jié)模塊，所述第一電壓調(diào)節(jié)模塊被配置為可控地調(diào)節(jié)對所述電容模塊充電的電壓。5.如權(quán)利要求2所述的電源裝置，其特征在于，所述電源裝置還包括外部充電電流路徑，所述外部充電電流路徑可操作地耦聯(lián)外部電源和所述電容模塊，所述外部充電電流路徑包括第二充電開關(guān)，所述第二充電開關(guān)被配置為接收第二充電控制信號，并且在所述第二充電控制信號的控制下閉合或斷開，從而允許或禁止所述外部電源對所述電容模塊充電。6.如權(quán)利要求5所述的電源裝置，其特征在于，所述第二充電開關(guān)是MOS管或繼電器開關(guān)。7.如權(quán)利要求5所述的電源裝置，其特征在于，所述外部充電電流路徑還包括第二電壓調(diào)節(jié)模塊，所述第二電壓調(diào)節(jié)模塊被配置為可控地調(diào)節(jié)對所述電容模塊充電的電壓。8.如權(quán)利要求5所述的電源裝置，其特征在于，所述外部電源是5V輸入電源、12V輸入電源或所述目標(biāo)系統(tǒng)的自帶電源。9.如權(quán)利要求5所述的電源裝置，其特征在于，所述內(nèi)部充電電流路徑和所述外部充電電流路徑共享部分路徑。10.如權(quán)利要求1-9中任一項所述的電源裝置，其特征在于，還包括，電容模塊電壓檢測裝置，所述電容模塊電壓檢測裝置配置為檢測所述電容模塊的電壓，使得可基于所述電容模塊的電壓可控地調(diào)節(jié)對所述電容模塊充電的電壓。11.如權(quán)利要求1所述的電源裝置，其特征在于，所述電源裝置還包括第三充電電流路徑，所述第三充電電流路徑可操作地耦聯(lián)外部電源和所述內(nèi)部電池模塊，所述第三充電電流路徑包括第三充電開關(guān)，所述第三充電開關(guān)被配置為接收第三充電控制信號，并且在所述第三充電控制信號的控制下閉合或斷開，從而允許或禁止所述外部電源對所述內(nèi)部電池模塊充電。12.如權(quán)利要求11所述的電源裝置，其特征在于，所述第三充電開關(guān)是MOS管或繼電器開關(guān)。13.如權(quán)利要求11所述的電源裝置，其特征在于，所述第三充電電流路還包括第三電壓調(diào)節(jié)模塊，所述第三電壓調(diào)節(jié)模塊被配置為可控地調(diào)節(jié)對所述電容模塊充電的電壓。14.如權(quán)利要求13所述的電源裝置，其特征在于，所述外部電源是5V輸入電源或12V輸入電源。15.如權(quán)利要求1所述的電源裝置，其特征在于，所述電源裝置還包括第四充電電流路徑，所述第四充電電流路徑可操作地耦聯(lián)目標(biāo)系統(tǒng)的自帶電源和所述電容模塊，所述第四充電電流路徑包括第四充電開關(guān)，所述第四充電開關(guān)被配置為基于所述目標(biāo)系統(tǒng)的自帶電源的電壓可操作地閉合或斷開，從而允許或禁止所述目標(biāo)系統(tǒng)的自帶電源對所述電容模塊充電。16.如權(quán)利要求15所述的電源裝置，其特征在于，所述第四充電開關(guān)是MOS管或繼電器開關(guān)。17.如權(quán)利要求1所述的電源裝置，其特征在于，所述電源裝置還包括耦聯(lián)所述電容模塊和內(nèi)部電池模塊的第五開關(guān)，所述第五開關(guān)被配置為接收第五控制信號，并在第五控制信號的控制下關(guān)閉或斷開，從而允許或禁止所述電容模塊與內(nèi)部電池模塊串聯(lián)以向目標(biāo)系統(tǒng)提供電能。18.如權(quán)利要求17所述的電源裝置，其特征在于，所述電源裝置還包括控制器，所述控制器耦聯(lián)于第五開關(guān)，所述控制器被配置為接收外部信號并基于外部信號生成第五控制信號。19.如權(quán)利要求18所述的電源裝置，其特征在于，所述第五開關(guān)是MOS管或繼電器開關(guān)。20.如權(quán)利要求18所述的電源裝置，其特征在于，所述電源裝置還包括電壓檢測模塊，所述電壓檢測模塊可操作地耦聯(lián)于所述控制器，所述電壓檢測模塊配置為檢測到所述目標(biāo)系統(tǒng)的自帶電源的電壓低于閾值電壓時，生成外部信號。21.如權(quán)利要求18所述的電源裝置，其特征在于，所述電源裝置還包括輸入模塊，所述輸入模塊可操作地耦聯(lián)于所述控制器，所述輸入模塊被配置為從用戶接收輸入指令并將輸入指令轉(zhuǎn)換為外部信號。22.如權(quán)利要求4、7或13所述的電源裝置，其特征在于，所述第一、第二和第三電壓調(diào)節(jié)模塊分別包括升壓模塊和降壓模塊，其中，升壓模塊配置為可控地抬升為所述電容模塊充電的電壓;降壓模塊配置為可控地降低為所述電容模塊充電的電壓。23.如權(quán)利要求22所述的電源裝置，其特征在于，所述第一、第二和第三電壓調(diào)節(jié)模塊共享升壓模塊和降壓模塊。24.如權(quán)利要求1-9和11-21中任一項所述的電源裝置，其特征在于，所述電源裝置為便攜式供電組件。25.如權(quán)利要求1-9和11-21中任一項所述的電源裝置，其特征在于，所述目標(biāo)系統(tǒng)包括汽車，且所述輸出接口與所述汽車的汽車電瓶相連接以給汽車打火。26.如權(quán)利要求1-9和11-21中任一項所述的電源裝置，其特征在于，所述電容模塊包括電容組。27.如權(quán)利要求26所述的電源裝置，其特征在于，所述電容組包括至少一個超級電容器。
【文檔編號】H02J7/00GK205725084SQ201620651599
【公開日】2016年11月23日
【申請日】2016年6月27日
【發(fā)明人】雷云
【申請人】深圳市華思旭科技有限公司