CN104303393A - 功率获取单元和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电气解决方案，在例如微型控制器基电子装置的启动期间避免由于过度功率消耗引起的功率上升问题。根据本发明，功率消耗电子装置与电源断开直至所有的电源的所有储能元件充电至第一预定水平。功率消耗电子装置还在适当的能量降低在第二预定值之下时断开。在所有的能量从弱能源获取且连接的功率消耗电子装置连续不工作时这样的处理是有用的。

Description

功率获取单元和方法

技术领域

本发明涉及功率获取，并且更特别是针对于在启动期间的功率获取控制。

背景技术

独立的电源获取器通常为弱电压源且具有很高的阻抗。它们通常可在低水平上输送不变的电源。它们没有设计为支持具有高峰值功率要求的功率消耗电子装置。在启动/功率上升上为非常敏感的峰值功率要求。在系统启动时，通常进行自我试验和家务管理任务，在开始或重新开始规则的操作前必须执行。重要的是完成了这些自我试验和家务管理任务。

独立的电源获取器用于从物理作用或原理产生能量。输出通常为AC或DC电压，并且理想的输出电压为恒定的。然而，所产生的电压/电流水平不是恒定的且主要取决于电源获取器从其获取的能量，该能量源是否稳定，以及所利用的物理作用。如果例如能量获取器是连接到风轮机轴的发电机，则轴的速度取决于风的吹动且因此变化。如果轴的速度变化，则连接的发电机的速度也变化，导致发电机的输出变化。作为获取能量随着时间变化量的结果，使其难以适当开启所连接的系统。

这里存在改进的空间。

发明内容

本发明的目标是限定一种方法和单元，其提供了允许管理可用的/存储的能量从而避免在启动期间电源崩溃的解决方案，这是功耗峰值产生的时期，以及在起动之后接着发生的低水平功耗。这是基于启动的滞后作用得以实现的。

根据本发明，提供一种电气解决方案，其避免在例如基于微型处理器的电子装置的启动期间由于过度功耗所引起的起动问题。根据本发明，该功耗电子装置与电源断开直至电源的所有电源存储元件被充电到第一预定水平。功耗电子装置也在可用能量降低到第二预定值以下时断开。这种特性在所有能量从弱能源获取且所连接的功率消耗电子装置不连续工作时是有用的。

从启动开始，电子装置进行等待，直至存储部件已经被充电从而提供足够的能量，例如，第一预定水平，初始化(initialisation)微型控制器及其周围电路。然后，电源导通。只要存储部件中的电压足够高(高到足以运转微型控制器，其低于第一预定水平)，电源保持导通。在储能消耗后，至第二预定水平之下，电路开关关闭，并且通过再一次充电存储部件而再一次开始。该应用通常与“电源良好”指示相结合，从而微型控制器可在有足够供其运转能量时运行其功能。

选择性方案是等待直至功率获取源输送足够数量的功率以允许微型控制器启动。缺点是电路没有如同具有滞后电路那样大的运行范围。

启动：在启动期间连接的电子装置与电源获取器断开并且所有的能量可用于充电存储装置(电容器)。

功率峰值：在功率峰值期间剩余能量从存储装置流出。通过测量供给电压水平，可以计算且优化功耗。

其它的并联电源：也可设计为与其它的电源并联运行以及不进行反向充电。

对于所有的能量获取系统，其中来自获取器的可用能量的数量低于所连接的电子装置的所需要的峰值功率。

前述目标根据本发明由电源管理系统实现，该电源管理系统包括电源开关，设置为管理从电源获取器和储能装置到功率消耗电路的电源。根据本发明，该系统还包括储能水平确定装置，设置为控制电源开关。储能水平确定装置还设置为接收或测量储能装置的能量存储水平的指示器或水平。根据能量存储水平，储能水平确定装置控制电源开关，从而储能装置与功率消耗电路连接或不与其连接。储能水平确定装置利用与能量存储水平相比较的两个不同的预定水平产生电源开关的滞后控制。

适当地，如果储能装置的能量存储水平等于或大于第一预定水平，则电源开关导通以连接储能装置与功率消耗电路。

还适当地，如果储能装置的能量存储水平等于或小于第二预定水平，则电源开关关闭以断开储能装置与功率消耗电路。

第一预定水平优选高于第二预定水平。

根据本发明的电源管理系统的另外不同的特征可以以任何所希望的方式结合，只要不结合冲突的特征的话。

前述目标还根据本发明通过管理功率消耗电路电源的方法实现。根据本发明，确定是否储能装置充电到第一预定值或之上。如果确定储能装置已经充电到第一预定水平或之上，则电源导通到功率消耗电路。第一预定水平是储能装置中的能量水平，其对于功率消耗电路的完全启动的动力高峰是足够的。

适当地，该方法还确定是否储能装置充电到第二预定值或之下。如果确定储能装置充电到第二预定水平或之下，关闭至功率消耗电路的电源。第二预定水平是功率消耗电路在顺序起动后用于正常功能所需的最小能量水平。

适当地，该方法还在电源关闭前给功率消耗电路一个信号。这保证了在电源去除后执行顺序适当关机的可能性。

优选地，第一预定水平高于第二预定水平。

根据本发明的方法的另外不同特征可以以所希望的方式结合，只要不结合冲突的特征或步骤。

本发明的其它优点通过下面的详细描述将变得明显易懂。

附图说明

现在参考下面的附图，为了说明而非限定意义的目的，更加详细地描述本发明，附图中：

图1示出了根据本发明的基本原理的流程图，

图2示出了根据本发明的实施例的框图，

图3示出了根据本发明的实施例的电路示例。

具体实施方式

为了根据本发明的方法和装置的清楚起见，现在将结合图1至3描述其应用的某些示例。

图1示出了根据本发明的基本原理的流程图。在第一步骤110中，确定是否储能装置充电到第一预定值或在其之上，如果不是，则返回到第一步骤110。另一方面，如果在第一步骤110中确定储能装置已经充电到第一预定水平或在其之上，在第二步骤120中，电源导通至功率消耗电路。第一预定水平是储能装置中的能量水平，其对于功率消耗电路的完全启动的动力高峰是足够的。

在第三步骤130中，在第二步骤120后，确定是否储能装置充电到第二预定值或之下，如果没有，则返回到第三步骤130。另一方面，如果在第三步骤130中确定储能装置充电到第二预定水平或之下，则程序继续到第四步骤140，其中至功率消耗电路的电源关闭。然后，程序返回到第一步骤110。第二预定水平是功率消耗电路在电源导通后用于正常功能所需的最小能量水平。在某些实施例中，在关闭电源前，信号被提供到功率消耗电路，这保证了在电源去除后执行顺序适当关机的可能性。

储能装置通过功率获取充电，最可能的也是在电源导通过程中，保证功率消耗电路在启动后的功能。在某些实施例中，第一预定水平不仅保证了适当的启动，而且保证了对功率消耗电路的进一步有限能量。

根据本发明，能量存储充电到第一预定水平，即保证完全导通的水平，并且能达到某些额外的能量，然后功率消耗电路保持运转，只要有足够的能量保证功率消耗电路的全部功能执行，如第二预定水平所设定的那样。

图2示出了根据本发明的实施例的框图。电源获取器210连接262至储能装置220。电源获取器210将充电储能装置220，通过连续微电流充电和/或间歇充电。储能装置220进而连接264到电源开关240。电源开关240进一步连接274到储能水平确定装置230，并且还连接266到功率消耗电路250。电源开关240连接或断开储能装置220和功率消耗电路250。储能水平确定装置230控制电源开关240。储能水平确定装置230还连接到储能装置220以因此接收或测量储能装置220的储能水平的指示器或水平。根据储能水平，储能水平确定装置230控制电源开关240，从而储能装置220与功率消耗电路250连接或者不与其连接。储能水平确定装置230利用与能量存储水平比较的两个不同的预定水平产生电源开关240的滞后控制。如果储能装置220的能量存储水平等于或大于第一预定水平，则电源开关240导通以连接储能装置220与功率消耗电路250。另一方面，如果储能装置220的能量存储水平等于或小于第二预定水平，则电源开关240关闭以断开储能装置220与功率消耗电路250。第一预定水平高于第二预定水平。

图3示出了根据本发明的实施例的电路示例。储能水平确定装置330连接364到储能装置(未示出)，其然后通过电源开关340与功率消耗电路(未示出)连接或断开366。储能水平确定装置330根据第一和第二预定水平产生滞后作用，这两个水平不同，并且因此控制电源开关340。

本发明不限于上述实施例，而是可在所附权利要求的范围内变化。

图1示出了根据本发明的基本原理的流程图：

110 在第一步骤中：是否储能装置充电到第一预定值或之上？如果不是，则进行第一步骤，

120 在第二步骤中，如果在第一步骤中确定储能装置已经充电到第一预定水平或之上：导通电源到功率消耗电路，

130 在第二步骤后的第三步骤中：是否储能装置充电到第二预定值或之下？如果不是，则返回到第三步骤，

140 在第四步骤中，如果在第三步骤中确定储能装置充电到第二预定水平或之下：关闭电源到功率消耗电路，然后返回到第一步骤。

图2示出了根据本发明的实施例的框图：

210 电源获取器,

220 储能装置,

230 储能水平确定装置,

240 电源开关,

250 功率消耗电路,

262 电源从电源获取器到储能装置，

264 电源从储能装置至电源开关，

266 电源从电源开关至功率消耗电路，

272 储能水平确定装置的储能水平指示器，

274 控制信号从储能水平确定装置至电源开关。

图3示出了根据本发明的实施例的电路示例：

330 储能水平确定装置,

340 电源开关,

364 连接至储能装置,

366 连接至功率消耗电路。

Claims (8)

1.一种电源管理系统，包括电源开关，设置为管理从电源获取器和储能装置到功率消耗电路的电源，其特征在于，该系统还包括储能水平确定装置，设置为控制该电源开关，该储能水平决定装置还设置为接收或测量该储能装置的能量存储水平的指示器或水平，根据该能量存储水平，该储能水平确定装置控制该电源开关，从而该储能装置与该功率消耗电路连接或不与其连接，该储能水平确定装置利用与能量存储水平相比较的两个不同的预定水平产生该电源开关的滞后控制。

2.根据权利要求1所述的电源管理系统，其特征在于，如果该储能装置的能量存储水平等于或大于第一预定水平，则该电源开关导通以连接该储能装置与该功率消耗电路。

3.根据权利要求1或2所述的电源管理系统，其特征在于，如果该储能装置的该能量存储水平等于或小于第二预定水平，则该电源开关关闭以断开该储能装置与该功率消耗电路。

4.根据权利要求3所述的电源管理系统，其特征在于，该第一预定水平高于该第二预定水平。

5.一种管理电源至功率消耗电路的方法，其特征在于，确定是否该储能装置充电到第一预定值或其之上，如果确定该储能装置已经充电到该第一预定水平或其之上，则电源导通到该功率消耗电路，该第一预定水平是储能装置中的能量水平，其对于功率消耗电路的完全启动的动力高峰是足够的。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，确定是否该储能装置充电到第二预定值或其之下，如果确定了该储能装置充电到该第二预定水平或其之下，则该功率消耗电路的电源关闭，该第二预定水平是功率消耗电路在顺序起动后用于正常功能所需的最小能量水平。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在该电源关闭前，信号被提供到该功率消耗电路，这保证了在电源去除前执行适当停机过程的可能性。

8.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于，该第一预定水平高于该第二预定水平。