CN105429279A - 一种用电设备的供电系统及其进行供电的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及控制技术领域，特别涉及一种用电设备的供电系统及其进行供电的方法，用以解决在电源设备电量不足时，无法继续为用电设备供电，造成电源设备剩余电量浪费的问题。本发明实施例提供一种用电设备的供电系统，包括主电池、备用储能模块，还包括电压检测模块、降压模块和限流模块。由于本发明实施例在主电池电压不足时，降压模块开始工作，将备用储能模块的电能以恒定放电电流的方式输出，与主电池一起给用电设备提供电能，直到主电池电能全部消耗，从而能够使主电池的电能完全被利用。

Description

一种用电设备的供电系统及其进行供电的方法

技术领域

本发明涉及控制技术领域，特别涉及一种用电设备的供电系统及其进行供电的方法。

背景技术

随着电源设备的不断发展，越来越多的大容量电池被应用在用电设备上，并且目前的用电设备大多采用锂电池供电。

电源设备为用电设备提供能量的表达形式为：电源电流I和电源电压V的乘积，V*I＝P，P为用电设备的功耗。在用电设备的使用过程中，电源电压V不断下降，为了维持系统功耗P不变，电源设备必须提供更大的电流I来维持用电设备功耗，但是电源设备由于受电极材料、电解液、电池隔膜和内阻等因素影响，放电能力受到限制，电流I不可能无限增大，即电源设备无法满足用电设备所需要的最大功耗时，出现电量不足的情况，此时电源设备中还有剩余的电量没有被利用。下面以无人机的机载电池为例进行说明。

例如，一个无人机的机载锂电池的电压工作范围是7.4-8.4V，最大能提供20A的供电电流，并假设该无人机最大功耗为152W。在这个前提下，当锂电池电压低到7.6V时，锂电池刚好可以提供无人机所需要的最大能量，而当电池电压小于7.6V的时候，比如电池电压为7.4V时，锂电池实际需要提供20.54A的电流，超过了额定的20A电流，此时锂电池无法继续为无人机供电，这样浪费了锂电池正常工作电压范围8.4V-7.4V中7.6V-7.4V区间的电能。

综上所述，目前的供电系统，在电源设备电量不足时，无法继续为用电设备供电，造成电源设备剩余电量的浪费。

发明内容

本发明提供一种用电设备的供电系统及其进行供电的方法，用以解决在电源设备电量不足时，无法继续为用电设备供电，造成电源设备剩余电量浪费的问题。

基于上述问题，本发明实施例提供一种用电设备的供电系统，包括主电池、备用储能模块，还包括电压检测模块、降压模块和限流模块；

所述电压检测模块，用于检测主电池电压，在检测到所述主电池电压减小到第一预设值时，向所述降压模块发送第一触发信号；

所述降压模块，用于在接收到所述第一触发信号后，将所述备用储能模块的电能以恒定放电电流的方式输出给所述限流模块；

所述限流模块，用于将输入的所述放电电流的电流值调整为预设的第一电流值，并输出；

其中，所述预设的第一电流值为所述用电设备所需的最大电流值与主电池最大放电电流值的差值；所述用电设备所需的最大电流值为主电池以最小工作电压工作时，用电设备所需的电流值。

由于本发明实施例的电压检测模块在检测到主电池电压减小到第一预设值时，确定主电池电压不足，降压模块开始工作，将备用储能模块的电能以恒定放电电流的方式输出，并通过限流模块对放电电流的电流值进行调整，将放电电流的电流值调整为预设的第一电流值，并输出，与主电池一起为用电设备提供电能，直到主电池电能全部消耗，从而能够使主电池的电能完全被利用。并且在主电池和备用储能模块一起给用电设备供电的过程中，不会产生较大的电能损耗，从而提高备用储能模块的供电能力。

可选的，所述供电系统还包括升压模块；所述电压检测模块还用于：检测主电池电压，在检测到所述主电池电压增加到第二预设值时，向所述升压模块发送第二触发信号；

所述升压模块用于：在收到所述第二触发信号后，通过外部适配器为所述备用储能模块进行充电。

由于本发明实施例通过外部适配器为备用储能模块进行充电，不需要消耗主电池的电能，并且不需要单独设置分立的充电系统，使得供电系统结构更加简单。

可选的，所述升压模块还用于：在检测到所述备用储能模块的电压为第三预设值时，停止通过外部适配器为所述备用储能模块进行充电。

由于本发明实施例设置了停止为备用储能模块进行充电的条件，在满足停止条件时，停止外部适配器为备用储能模块进行充电，不会在备用储能模块电量充满之后一直处于充电状态，从而提高了供电系统的安全性。

可选的，所述限流模块还用于：将所述外部适配器输出的充电电流的电流值调整为预设的第二电流值，以恒定充电电流的方式输出给所述升压模块；其中，所述预设的第二电流值不大于所述备用储能模块的额定电流值；

所述升压模块具体用于：在收到所述第二触发信号后，将所述限流模块输入的所述恒定充电电流，输出给备用储能模块，为所述备用储能模块进行充电。

由于本发明实施例提供了一种为备用储能模块进行恒流充电的方法，在为备用储能模块充电过程中，根据用户需要灵活确定充电电流，从而提高了供电系统的灵活性。

可选的，在满足下列一个或多个条件时所述降压模块停止工作：

所述降压模块检测到所述备用储能模块电压为所述主电池的最小工作电压；

所述降压模块检测到所述备用储能模块电压小于第四预设值；

所述电压检测模块检测到所述主电池的电压大于所述第一预设值；

所述电压检测模块检测到通过外部设备为所述主电池充电。

由于本发明实施例设置了多个停止备用储能模块放电的条件，在满足停止条件时，备用储能模块停止为用电设备供电，避免了在不需要备用储能模块供电时，备用储能模块工作，从而有效避免了备用储能模块电能的浪费，也使得供电系统更加灵活。

另一方面，本发明实施例还提供一种进行供电的方法，包括：

检测主电池电压，若检测到主电池电压减小到第一预设值，则将备用储能模块的电能以放电电流的方式输出；

将所述放电电流的电流值调整为预设的第一电流值，并输出；

其中，所述预设的第一电流值为所述用电设备所需的最大电流值与主电池最大放电电流值的差值；所述用电设备所需的最大电流值为主电池以最小工作电压工作时，用电设备所需的电流值。

由于本发明实施例在检测到主电池电量不足时，将备用储能模块的电能以恒定的偏置电流输出，利用备用储能模块提供的偏置电流与主电池一起为用电设备提供电能，能够使主电池的电能完全被利用，并且在主电池和备用储能模块一起给用电设备供电的过程中，不会产生较大的电能损耗，从而提高备用储能模块的供电能力。

可选的，检测主电池电压，若检测到所述主电池电压增加到第二预设值，则通过外部适配器为所述备用储能模块进行充电。

由于本发明实施例在主电池电压增加到第二预设值时，通过外部适配器为备用储能模块进行充电，从而保证在主电池电量充足时，再为备用储能模块进行充电。

可选的，若检测到备用储能模块的电压为第三预设值时，则停止通过外部适配器为所述备用储能模块进行充电。

由于本发明实施例设置了停止为备用储能模块进行充电的条件，在满足停止条件时，停止外部适配器为备用储能模块进行充电，不会在备用储能模块电量充满之后一直处于充电状态，从而提高了供电系统的安全性。

可选的，所述通过外部适配器为所述备用储能模块进行充电，包括：

在检测到所述主电池电压增加到第二预设值时，将所述充电电流的电流值调整为预设的第二电流值，以恒定充电电流的方式输出给所述备用电池；

其中，所述预设的第二电流值不大于所述备用储能模块的额定电流值。

由于本发明实施例提供了一种为备用储能模块进行恒流充电的方法，在为备用储能模块充电过程中，根据用户需要灵活确定充电电流，从而提高了供电系统的灵活性。

可选的，在满足下列一个或多个条件时停止将备用储能模块的电能转换为放电电流：

检测到备用储能模块电压为所述主电池的最小工作电压；

检测到所述备用储能模块电压小于第四预设值；

检测到所述主电池的电压大于所述第一预设值；

检测到通过外部设备为所述主电池充电。

由于本发明实施例设置了多个停止备用储能模块放电的条件，在满足停止条件时，备用储能模块停止为用电设备供电，避免了备用储能模块在不必要的时候工作，从而有效避免了备用储能模块电能的浪费，也使得供电系统更加灵活。

附图说明

图1为本发明实施例提供的供电系统的结构示意图一；

图2为本发明实施例提供的供电系统的结构示意图二；

图3为本发明实施例提供的供电系统的结构示意图三；

图4为本发明实施例供电系统的具体电路图；

图5为本发明实施例提供的供电系统的结构示意图四；

图6为本发明实施例提供的供电系统的结构示意图五；

图7为本发明实施例提供的供电方法的流程图；

图8为本发明实施例提供的供电方法的具体流程图。

具体实施方式

本发明实施例用电设备的供电系统，包括主电池、备用储能模块，还包括电压检测模块、降压模块和限流模块；所述电压检测模块，用于检测主电池电压，在检测到所述主电池电压减小到第一预设值时，向所述降压模块发送第一触发信号；所述降压模块，用于在接收到所述第一触发信号后，将所述备用储能模块的电能以恒定放电电流的方式输出给所述限流模块；所述限流模块，用于将输入的所述放电电流的电流值调整为预设的第一电流值，并输出；其中，所述预设的第一电流值为所述用电设备所需的最大电流值与主电池最大放电电流值的差值；所述用电设备所需的最大电流值为主电池以最小工作电压工作时，用电设备所需的电流值。

由于本发明实施例的电压检测模块在检测到主电池电压减小到第一预设值时，确定主电池电压不足，降压模块开始工作，将备用储能模块的电能以恒定放电电流的方式输出，并通过限流模块对放电电流的电流值进行调整，将放电电流的电流值调整为预设的第一电流值，并输出，与主电池一起为用电设备提供电能，直到主电池电能全部消耗，从而能够使主电池的电能完全被利用。并且在主电池和备用储能模块一起给用电设备供电的过程中，不会产生较大的电能损耗，从而提高备用储能模块的供电能力。

下面结合说明书附图对本发明实施例作进一步详细描述。

如图1所示，本发明实施例用电设备的供电系统，包括主电池101、备用储能模块102，还包括：

电压检测模块103、用于检测主电池101电压，在检测到所述主电池101电压减小到第一预设值时，向所述降压模块104发送第一触发信号；

降压模块104、用于在接收到所述第一触发信号后，将所述备用储能模块102的电能以恒定放电电流的方式输出给所述限流模块105；

限流模块105、用于将输入的所述放电电流的电流值调整为预设的第一电流值，并输出；其中，所述预设的第一电流值为所述用电设备所需的最大电流值与主电池最大放电电流值的差值；所述用电设备所需的最大电流值为主电池以最小工作电压工作时，用电设备所需的电流值。

本发明实施例的备用储能模块102可以是备用电池，或储能电容，也可以是其它的储能设备；

本发明实施例的电压检测模块103可以通过比较器实现；

本发明实施例的降压模块104可以采用降压型的开关充电芯片(开关电源)；

本发明实施例的限流模块105可以采用采样电阻，或者是限流开关。

需要说明的是，上述对本发明实施例的备用储能模块102、电压检测模块103、降压模块104和限流模块105的具体实现方式的说明，只是对本发明实施例的备用储能模块、电压检测模块、降压模块和限流模块具体实现方式的举例说明，本发明实施例欲保护的备用储能模块、电压检测模块、降压模块和限流模块的具体类型并不限于上述举例说明。

本发明实施例主电池的最小工作电压为，在主电池正常工作的电压范围内的最小电压。比如，主电池的工作电压范围为7.4-8.4V，则主电池的最小工作电压即为7.4V。

本发明实施例的第一预设值为预先设置的，并且第一预设值为主电池独立工作时，主电池能够提供给用电设备足够能量的最小工作电压。

本发明实施例将输入的所述放电电流的电流值调整为预设的第一电流值后，输出给用电设备的电流为恒定的偏置电流。

如图1所示的供电系统的具体工作原理为：电压检测模块103检测主电池电压，在检测到主电池101的电压减小到第一预设值时，电压检测模块103向降压模块104发送第一触发信号，触发降压模块104工作；其中，电压检测模块103检测到主电池电压减小，说明主电池101处于给用电设备放电的过程；降压模块104开始工作后，将所述备用储能模块102的电能以恒定放电电流的方式输出给所述限流模块105；放电电流从降压模块104输出后，限流模块105将输入的放电电流的电流值调整为预设的第一电流值，并输出。将恒定的偏置电流输出给用电设备，与主电池101一起为用电设备供电。

比如，主电池的工作电压范围为7.4-8.4V，最大供电电流为20A，用电设备的最大功耗为152W，由此能够得出，在主电池电压为7.6V时，采用最大供电电流供电，刚好满足用电设备的最大功耗，则在主电池电压低于7.6V时，用电设备不能正常工作。则将第一预设值设置为7.6V，在主电池电压减小到7.6V时，降压模块104开始工作。并且，在主电池以最小电压7.4V工作时，需要提供20.54A的供电电流，由于主电池的最大供电电流为20A，则将第一电流值设置为0.54A，保证在主电池以最小工作电压7.4V工作时，主电池和备用储能模块提供的0.54A的偏置电流能够满足用电设备的需要。

需要说明的是，本发明实施例的第一预设值和第一电流值均为预先配置的。

如图2所示，供电系统还包括升压模块106；

本发明实施例的电压检测模块103还用于：检测主电池101电压，在检测到主电池101的电压增加到第二预设值时，向升压模块106发送第二触发信号；

本发明实施例的电压检测模块103检测主电池101电压；在检测到主电池101的电压增加到第二预设值时，向升压模块106发送第二触发信号，使升压模块106开始工作；其中，电压检测模块103检测到主电池电压增加，说明主电池101处于通过外部适配器充电的过程。

需要说明的是，本发明实施例的第二预设值为预先配置的，第二预设值不大于主电池正常工作的最大电压，并且第二预设值不小于第一预设值。对第二预设值的具体大小不作限定。

本发明实施例的升压模块106用于：

在收到所述第二触发信号后，通过外部适配器为所述备用储能模块102进行充电。

本发明实施例的升压模块106可以采用升压型的开关充电芯片(开关电源)。

本发明实施例的升压模块106在收到第二触发信号后，开始工作；直接通过外部适配器为备用储能模块102进行充电，不需要消耗主电池电量。

本发明实施例在通过外部适配器为备用储能模块102进行充电时，可以采用下面两种方式。

一、不对备用储能模块的充电电流进行限流。

如图3所示，本发明实施例为备用储能模块进行充电的供电系统结构示意图，包括主电池101、备用储能模块102、电压检测模块103、升压模块106。

具体工作原理为：电压检测模块103检测主电池101电压，在检测到主电池101的电压增加到第二预设值时，确定主电池101电量充足，并向升压模块106发送第二触发信号，使升压模块106开始工作；升压模块106工作后，将通过外部适配器为备用储能模块102进行充电。

二、为备用储能模块限流充电。

如图2所示，本发明实施例为备用储能模块进行充电的供电系统结构示意图，包括主电池101、备用储能模块102、电压检测模块103、限流模块105、升压模块106。

其中，限流模块105用于：将所述外部适配器输出的充电电流的电流值调整为预设的第二电流值，以电流值为第二电流值的充电电流的方式输出给所述升压模块106；其中，所述预设的第二电流值不大于所述备用储能模块102的额定电流值。

升压模块106用于：在收到所述第二触发信号后，将所述限流模块105输入的所述恒定充电电流，输出给备用储能模块102，为所述备用储能模块102进行充电。

具体工作原理为：电压检测模块103检测主电池101电压，检测到主电池101的电压增加到第二预设值时，确定主电池101电量充足，并向升压模块106发送第二触发信号，使升压模块106开始工作；升压模块106工作后，外部适配器将充电电流输出给限流模块105，限流模块105将充电电流的电流大小调整为预设的第二电流值，并将恒定电流值的充电电流输出给升压模块106；升压模块106将输入的恒定充电电流输出给备用储能模块102，为备用储能模块102进行充电。

需要说明的是，本发明实施例的第二预设值小于主电池的最大工作电压，即在主电池尚未充满时，就开始为备用储能模块进行充电，并且由于备用储能模块的容量相比于主电池容量很小，在较短的时间内就能够完成充电。因此，在主电池电压为第二预设值时，开始为备用储能模块进行充电，可以保证在主电池的充电过程中为备用储能模块进行充电。

本发明实施例采用为备用储能模块限流充电的方式，在对备用储能模块充电的过程中，通过对充电电流的限制，避免较大的充电电流对备用储能模块的损坏；或者在备用储能模块本身已经损坏的情况下，对充电电流的限制还可以防止备用储能模块发生爆炸等事故，从而能够对供电系统进行可靠的保护。

可选的，所述升压模块106还用于：

在检测到所述备用储能模块的电压为第三预设值时，停止通过外部适配器为所述备用储能模块进行充电。

本发明实施例在通过外部适配器对备用储能模块102充电的过程中，若升压模块106检测到备用储能模块102的电压为第三预设值时，停止对备用储能模块102进行充电，即第三预设值为备用储能模块102在工作过程中的最大电压值。

其中，第三预设值为预先配置的，并且第三预设值不小于主电池的最小工作电压。

对于降压模块104，在满足下列一个或多个条件时，停止工作：

1、降压模块检测到备用储能模块电压为主电池的最小工作电压。

本发明实施例的备用储能模块102的最小工作电压不小于主电池101的最小工作电压。若降压模块104检测到备用储能模块102电压为主电池101的最小工作电压时，确定备用储能模块102中没有剩余的电能，降压模块104停止工作，停止备用储能模块102生成恒定的放电电流。

2、降压模块检测自身供电电压小于第四预设值。

本发明实施例的第四预设值为预先设置的，并且第四预设值又可以称为欠压点，在降压模块确定自身的供电电压小于欠压点时，降压模块停止工作。其中，第四预设值可以为电池的最小工作电压。

3、电压检测模块检测到所述主电池的电压大于所述第一预设值；

本发明实施例主电池101的电压大于第一预设值时，主电池101的电能充足，能够提供给用电设备所需的电能，此时备用储能模块102不需要工作，因此，在电压检测模块103检测到主电池101的电压大于第一预设值时，降压模块104停止工作，停止备用储能模块102生成恒定的放电电流。

4、电压检测模块检测到通过外部设备为所述主电池充电。

本发明实施例电压检测模块103检测到主电池101的电压不断增大时，确定主电池101处于通过外部适配器充电的状态，此时不需要为用电设备提供电能，因此，在电压检测模块103检测到主电池101的电压不断增大时，降压模块104停止工作，停止备用储能模块102生成恒定的放电电流。

其中，本发明实施例可以根据下列方式判断主电池的电压不断增大。

1)、在单位时间内多次采集主电池的电压，通过比较单位时间内采集到的电压值的大小，确定主电池的电压是否不断增大。

例如，在1s时间内三次采集主电池的电压，分别为V1、V2、V3，若V3>V2>V1，则确定主电池的电压不断增加。

2)、实时监测主电池电压，根据实时监测的主电池电压确定主电池的电压是否不断增大。

需要说明的是，上述确定主电池电压不断增大的方式只是对本发明实施例确定主电池电压不断增大方法的举例说明，本发明实施例欲保护的确定主电池电压不断增大的方式不限于上述举例，任何能够确定主电池电压不断增大的方式均适用于本发明。

下面以具体的电路图为例，详细说明本发明实施例的供电系统的结构和工作原理。

本发明实施例采用储能电容C_BUS作为备用储能模块102；采用分压电阻R1、R2、R3、以及比较器A2、比较器A3构成电压检测模块103；采用ControlLogic(控制逻辑)、场效应管N1、场效应管N2、驱动器D、电感L0和电容C1作为升/降压模块；采用采样电阻R_SEN、乘法器A1和运算放大器A4构成限流模块105。

具体的电路连接结构如图4所示。其中，电阻R1的一端与主电池的正极相连，电阻R1的另一端连接电阻R2，电阻R2的另一端与电阻R3相连，电阻R3的另一端接地；电阻R1与电阻R2相连的一端连接比较器A2的反相输入端，比较器A2的正相输入端输入参考电压V_ref，比较器A2的输出端连接ControlLogic；电阻R2与电阻R3相连的一端连接比较器A3的反相输入端，比较器A3的正相输入端输入参考电压V_ref，比较器A3的输出端连接ControlLogic；采样电阻R_SEN的一端与主电池连接，采样电阻R_SEN的另一端连接电感L0的一端；采样电阻R_SEN与电感L0相连的一端连接电容C1的一端，电容C1的另一端接地；在采样电阻R_SEN的两端连接乘法器A1，乘法器A1的输出端与运算放大器A4的反相输入端相连，运算放大器A4的正相输入端输入基准电压V_ICHGREF，运算放大器A4的输出端连接ControlLogic；电感L0的另一端与场效应管N1的源极s相连，场效应管N1的栅极g连接ControlLogic，场效应管N1的漏极d与储能电容C_BUS的一端相连，储能电容C_BUS的另一端接地；电感L0与场效应管N1的源极s相连的一端连接场效应管N2的漏极d，场效应管N2的栅极g连接ControlLogic，场效应管N2的源极s接地。

需要说明的是，上述供电系统的结构只是对本发明实施例供电系统结构的举例说明，本发明实施例欲保护的供电的系统结构并不限于上述结构，任何能够实现本发明实施例供电系统功能的供电系统的结构均适用于本发明。

基于图4所示的供电系统的结构，在实施中，需要根据主电池的工作电压对图4中部分元器件的参数进行配置。比如，主电池的工作电压为7.4V-8.4V，最大供电电流为20A，并且用电设备最大功耗为152W；由上述条件可以得到：在主电池的电压为7.6V时，主电池以最大供电电流为20A工作，刚好满足用电设备所需的最大功耗；并且，在主电池为最小工作电压7.4V时，需要提供20.54A的电流才能满足用电设备所需的最大功耗。因此，设定第一预设值为7.6V，第一电流值为0.54A，在主电池电压为7.6V时，储能电容C_BUS开始提供电流值为0.54A的恒定偏置电流。并设定第二预设值为8V，即在检测到主电池电压增加到8V时，通过外部适配器为储能电容C_BUS进行充电。

在第一预设值为7.6V和第二预设值为8V，并且比较器A2和比较器A3的参考电压V_ref＝1.2V时，根据下列公式确定电阻R1、R2和R3的阻值。

$\left\{\begin{array}{c}\frac{R1+R2+R3}{R3}\×1.2=8\\ \frac{R1+R2+R3}{R2+R3}\×1.2=7.6\\ R1=200K\end{array}\right.$ 公式(一)

求解公式(一)得到： $\left\{\begin{array}{c}R1=200K\\ R2=1.88K\\ R3=35.6K\end{array}\right.$

需要说明的是，本发明实施例第一预设值和第二预设值为用户设定的，通过改变电阻R1、R2和R3的阻值，可以配置不同的第一预设值和第二预设值。

下面根据如图4所示供电系统，以及上述给出的参数信息，分三种情况详细说明本发明实施例用户设备的供电系统的工作原理。

一、比较器A2的反相输入端输入的电压FB1<1.2V。

当比较器A2的反相输入端输入的电压FB1<1.2V时，触发比较器A2翻转，比较器A2的输出端输出第一触发信号，ControlLogic控制供电系统进入降压模式，储能电容C_BUS的电能以放电电流的方式，经过场效应管N1、场效应管N2、电感L0，以及通过采样电阻R_SEN，输出恒定的偏置电流。

图4所示的供电系统的结构还包括由乘法器A1和运算放大器A4组成的反馈电路，用于确定输出的恒定偏置电流的电流值为第一电流值。具体的，通过采样电阻R_SEN两端的电压差，经过乘法器A1放大K倍后得到FB3，将FB3输入至运算放大电路A4的反相输入端，若FB3不等于基准电压V_ICHGREF，则通过调整场效应管N1和场效应管N2的占空比，使得FB3＝V_ICHGREF，从而保证输出的恒定偏置电流的电流值为第一电流值。

需要说明的是，本发明实施例输出的恒定的偏置电流的电流值为第一电流值，针对图4所示的供电系统，第一电流值为0.54A；本发明实施例通过合理的配置采样电阻R_SEN的阻值，经过采样电阻R_SEN输出的偏置电流值为0.54A。若供电系统需要储能电容C_BUS提供的偏置电流的电流值发生变化，则通过合理的改变采样电阻R_SEN阻值的方式，改变储能电容C_BUS提供的恒定偏置电流。

二、比较器A3的反相输入端输入的电压FB2>1.2V。

当比较器A3的反相输入端输入的电压FB2>1.2V时，触发比较器A3翻转，比较器A3的输出端输出第二触发信号，ControlLogic控制供电系统进入升压模式，通过外部适配器为储能电容C_BUS进行充电。在通过外部适配器为储能电容C_BUS进行充电的过程中，可以通过采样电阻R_SEN确定充电电流值，从而实现以恒流的方式进行充电。其中本发明实施例的充电电流的电流值为第二电流值，用户通过调整采样电阻R_SEN的阻值，改变充电电流的电流值。

图4所示的供电系统中乘法器A1和运算放大器A4组成的反馈电路，还用于确定输入的充电电流的电流值为第二电流值。

三、在比较器A2的反相输入端输入的电压FB1≥1.2V，或比较器A3的反相输入端输入的电压FB2≤1.2V时，ControlLogic处于待机状态。

本发明实施例用户设备的供电系统，只需要选用容量很小的的备用储能模块；并且为了避免电能的浪费，本发明实施例选用备用储能模块的容量时，基于的原则是在主电池的能够消耗完全时，备用储能模块的电能也消耗完全。下面以储能电容和备用电池两种形式的备用储能模块为例，说明选择备用储能模块容量的方法。

一、备用储能模块为储能电容。

假设，主电池容量为10000mAh，放电电流为20A，电压工作范围为7.4-8.4V；用电设备的最大功耗为152W，则由上述条件可以得到：在主电池的电压为7.6V时，主电池以最大供电电流为20A工作，刚好满足用电设备所需的最大功耗；并且，在主电池为最小工作电压7.4V时，需要提供20.54A的电流才能满足用电设备所需的最大功耗。因此，在主电池电量不足时，储能电容需要为用电设备提供0.54A的偏置电流，并且储能电容预充电到25V。

由于理论上在主电池电压为7.6V时，主电池剩余电能为2000mAh，根据Q＝I*T，得到T＝0.1h＝360s。

不计算降压开关电源的损耗，根据Q＝I*T＝C*V，计算储能电容的放电电流I_IN，即25*I_IN＝7.4*0.54，则I_IN＝0.16A；由于储能电容放电完成后电压与主电池最低电压相同，均为7.4V。为了简化计算，则取储能电容放电过程中的平均电压值为16.5V，对应的平均电流值为0.22A。再次根据I*T＝C*V，其中，V为储能电容的压降17.6V，I＝0.22A，T＝360S，计算得到C＝4.5F，即储能电容的容量为4.5F。

二、备用储能模块为备用电池。

假设，主电池容量为10000mAh，放电电流为20A，电压工作范围为7.4-8.4V；用电设备的最大功耗为152W，则由上述条件可以得到：在主电池的电压为7.6V时，主电池以最大供电电流为20A工作，刚好满足用电设备所需的最大功耗；并且，在主电池为最小工作电压7.4V时，需要提供20.54A的电流才能满足用电设备所需的最大功耗。因此，在主电池电量不足时，备用电池需要为用电设备提供0.54A的偏置电流，并且储能电容预充电到25V。

由于理论上在主电池电压为7.6V时，主电池剩余电能为2000mAh，根据Q＝I*T，得到T＝0.1h＝360s，即在主电池电压低于7.6V时，主电池还能持续放电360s。

由于备用电池需要为用电设备提供0.54A的偏置电流，并且由上述公式计算得出放电时长为360s，即0.1h，根据Q＝I*T，得出备用电池的容量Q为54mAh，即在备用电池的容量为54mAh时，就能满足用电设备的需要。

本发明实施例用户设备的供电系统结构的实现方式为多种，并不限于如图4所示的结构。本发明实施例供电系统的结构还可以采用单独的降压模块和升压模块做使能控制。

如图5所示，本发明实施例供电系统包括：储能电容C_BUS、BoostConverter(升压转换器)、BuckConverter(降压转换器)、CurrentProgram(电流编程)、ENLogic(使能控制器)、比较器A1、比较器A2、电阻R1、R2和R3。

本发明实施例供电系统在单独采用降压模块和升压模块做使能控制时，降压模块还可以采用Buck-BoostConverter(降-升压转换器)，供电系统的具体结构如图6所示。

基于同一发明构思，本发明实施例中还提供了一种对用电设备进行供电方法。

如图7所示，本发明实施例一种进行供电的方法包括：

步骤701、检测主电池电压，若检测到主电池电压减小到第一预设值，则将备用储能模块的电能以放电电流的方式输出；

步骤702、将所述放电电流的电流值调整为预设的第一电流值，并输出；其中，所述预设的第一电流值为所述用电设备所需的最大电流值与主电池最大放电电流值的差值；所述用电设备所需的最大电流值为主电池以最小工作电压工作时，用电设备所需的电流值。

本发明实施例的第一预设值为预先设置的，并且第一预设值为主电池独立工作时，主电池能够提供给用电设备足够能量的最小工作电压。

可选的，检测主电池电压，若检测到所述主电池电压增加到第二预设值，则通过外部适配器为所述备用储能模块进行充电。

本发明实施例的第二预设值为预先设置的，并且第二预设值不大于主电池正常工作的最大电压，且不小于第一预设值。本发明实施例对第二预设值的具体大小不作限定。

可选的，若检测到备用储能模块的电压为第三预设值时，则停止通过外部适配器为所述备用储能模块进行充电。

本发明实施例的第三预设值为备用储能模块的最大工作电压值，根据选用的备用储能模块的不同，第三预设值也会发生变化。

可选的，所述通过外部适配器为所述备用储能模块进行充电，包括：

在检测到所述主电池电压增加到第二预设值时，将所述充电电流的电流值调整为预设的第二电流值，以恒定充电电流的方式输出给所述备用电池；其中，所述预设的第二电流值不大于所述备用储能模块的额定电流值。

本发明实施例是通过外部适配器为备用储能模块进行充电，不需要消耗主电池的电能，并且，由于备用储能模块的容量一般较小，在外部适配器为主电池充电的过程中，即主电池电压大于第二预设值的充电过程中，为备用储能模块进行充电。

可选的，在满足下列一个或多个条件时停止将备用储能模块的电能转换为放电电流：

1、检测到备用储能模块电压为所述主电池的最小工作电压；

2、检测到自身供电电压小于第四预设值；

3、检测到所述主电池的电压大于所述第一预设值；

4、检测到通过外部设备为所述主电池充电。

如图8所示，本发明实施例的一种进行供电的方法的整体流程图。

步骤801、检测主电池电压；

步骤802、判断主电池电压是否减小到第一预设值，若是，执行步骤804、若否，执行步骤803；

步骤803、判断主电池电压是否增加到第二预设值，若是，执行步骤806，若否，执行步骤801；

步骤804、将备用储能模块的电能以放电电流的方式输出；

步骤805、将所述放电电流的电流值调整为预设的第一电流值，并输出流；

步骤806、将外部适配器充电电流的电流值调整为预设的第二电流值，以恒定充电电流的方式为备用储能模块进行充电；

步骤807、判断是否满足备用储能模块停止放电的条件，若是，执行步骤808，若否，执行步骤805；

步骤808、停止将备用储能模块的电能以放电电流的方式输出；

步骤809、判断是否满足停止为备用储能模块充电的条件，若是，执行步骤810，若否，执行步骤806；

步骤810、停止通过外部适配器为备用储能模块进行充电。

以上参照示出根据本申请实施例的方法、装置(系统)和/或计算机程序产品的框图和/或流程图描述本申请。应理解，可以通过计算机程序指令来实现框图和/或流程图示图的一个块以及框图和/或流程图示图的块的组合。可以将这些计算机程序指令提供给通用计算机、专用计算机的处理器和/或其它可编程数据处理装置，以产生机器，使得经由计算机处理器和/或其它可编程数据处理装置执行的指令创建用于实现框图和/或流程图块中所指定的功能/动作的方法。

相应地，还可以用硬件和/或软件(包括固件、驻留软件、微码等)来实施本申请。更进一步地，本申请可以采取计算机可使用或计算机可读存储介质上的计算机程序产品的形式，其具有在介质中实现的计算机可使用或计算机可读程序代码，以由指令执行系统来使用或结合指令执行系统而使用。在本申请上下文中，计算机可使用或计算机可读介质可以是任意介质，其可以包含、存储、通信、传输、或传送程序，以由指令执行系统、装置或设备使用，或结合指令执行系统、装置或设备使用。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种用电设备的供电系统，包括主电池、备用储能模块，其特征在于，还包括电压检测模块、降压模块和限流模块；

所述电压检测模块，用于检测主电池电压，在检测到所述主电池电压减小到第一预设值时，向所述降压模块发送第一触发信号；

所述降压模块，用于在接收到所述第一触发信号后，将所述备用储能模块的电能以恒定放电电流的方式输出给所述限流模块；

所述限流模块，用于将输入的所述放电电流的电流值调整为预设的第一电流值，并输出；

其中，所述预设的第一电流值为所述用电设备所需的最大电流值与主电池最大放电电流值的差值；所述用电设备所需的最大电流值为主电池以最小工作电压工作时，用电设备所需的电流值。

2.如权利要求1所述的供电系统，其特征在于，所述供电系统还包括升压模块；

所述电压检测模块还用于：

检测主电池电压，在检测到所述主电池电压增加到第二预设值时，向所述升压模块发送第二触发信号；

所述升压模块用于：

在收到所述第二触发信号后，通过外部适配器为所述备用储能模块进行充电。

3.如权利要求2所述的供电系统，其特征在于，所述升压模块还用于：

在检测到所述备用储能模块的电压为第三预设值时，停止通过外部适配器为所述备用储能模块进行充电。

4.如权利要求2所述的供电系统，其特征在于，所述限流模块还用于：

将所述外部适配器输出的充电电流的电流值调整为预设的第二电流值，以恒定充电电流的方式输出给所述升压模块；

所述升压模块具体用于：

在收到所述第二触发信号后，将所述限流模块输入的所述恒定充电电流，输出给备用储能模块，为所述备用储能模块进行充电；

其中，所述预设的第二电流值不大于所述备用储能模块的额定电流值。

5.如权利要求1～4任一所述的供电系统，其特征在于，在满足下列一个或多个条件时所述降压模块停止工作：

所述降压模块检测到所述备用储能模块电压为所述主电池的最小工作电压；

所述降压模块检测到自身供电电压小于第四预设值；

所述电压检测模块检测到所述主电池的电压大于所述第一预设值；

所述电压检测模块检测到通过外部设备为所述主电池充电。

6.一种用电设备的供电方法，其特征在于，该方法包括：

检测主电池电压，若检测到主电池电压减小到第一预设值，则将备用储能模块的电能以放电电流的方式输出；

将所述放电电流的电流值调整为所述预设的第一电流值，并输出；

其中，所述预设的第一电流值为所述用电设备所需的最大电流值与主电池最大放电电流值的差值；所述用电设备所需的最大电流值为主电池以最小工作电压工作时，用电设备所需的电流值。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，该方法还包括：

检测主电池电压，若检测到所述主电池电压增加到第二预设值，则通过外部适配器为所述备用储能模块进行充电。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，该方法还包括：

若检测到备用储能模块的电压为第三预设值时，则停止通过外部适配器为所述备用储能模块进行充电。

9.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述通过外部适配器为所述备用储能模块进行充电，包括：

在检测到所述主电池电压增加到第二预设值时，将所述充电电流的电流值调整为预设的第二电流值，以恒定充电电流的方式输出给所述备用储能模块；

其中，所述预设的第二电流值不大于所述备用储能模块的额定电流值。

10.如权利要求6～9任一所述的方法，其特征在于，在满足下列一个或多个条件时停止将备用储能模块的电能转换为放电电流：

检测到备用储能模块电压为所述主电池的最小工作电压；

检测到自身供电电压小于第四预设值；

检测到所述主电池的电压大于所述第一预设值；

检测到通过外部设备为所述主电池充电。