CN107005048A - 多源电力输送系统 - Google Patents

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Abstract

一个实施例提供了一种装置。所述装置包括串联耦合的多个储存元件。所述储存元件用于采集并储存从多个源接收的能量。所述装置进一步包括耦合至所述多个储存元件的平衡器。所述平衡器用于平衡从每个储存元件汲取的能量。

Description

多源电力输送系统
技术领域
本公开涉及电力输送，具体涉及多源电力输送系统。
背景技术
计算设备通常从单个电源(例如电池或电力源接收能量。所述电池还可以从电池充电器接收能量。所述电池充电器或电力源可以接收AC(交流)输入并分别向电池或向计算设备提供DC(直流)输出。从单个电源接收的能量然后可以被计算设备内的电力转换逻辑转换成一个或多个电压。所述电力转换逻辑可以被配置成用于以一个或多个工作电压向计算设备的选定元件提供能量。
附图说明
要求保护的主题的特征和优点将从与其一致的实施例的以下详细描述中变得显而易见，应参照附图考虑所附描述，在附图中：
图1展示了与本公开的各实施例一致的多源电力输送系统和负载设备的功能框图；
图2展示了与本公开的一个实施例一致的包括三级平衡器的示例多源电力输送系统。
图3展示了与本公开的一个实施例一致的包括二级平衡器的另一示例多源电力输送系统。以及
图4是根据本公开的各实施例的电力输送操作的流程图。
虽然以下具体实施方式将参考说明性实施例进行，但是许多替代方案、修改及其变体将对本领域的技术人员而言是明显的。
具体实施方式
总体上，本公开涉及多源电力输送系统(和方法)。多源电力输送系统可以包括多个电源(“源”)(常规和/或非常规电源)、以及包括平衡器和多个储存元件的电力设备。所述电力设备被配置成用于从所述多个源接收能量并用于将来自每个源的能量储存在对应的储存元件中。所述多个储存元件被配置成彼此串联耦合，并且每个储存元件被配置成耦合至所述平衡器。所述平衡器包括：一个或多个电压调节器和/或DC至DC转换器，被配置成用于平衡从所述储存元件中的一个或多个中的每一个汲取的能量。所述电力设备被配置成用于以多个经平衡电压(“输出电压”)向多个分接头提供能量。输出电压的数量(以及分接头的数量)可以小于或等于源的数量。所述分接头中的一个或多个则可以耦合至负载设备。
常规源包括但不限于电池充电器、AC(交流)/DC(直流)转换器、USB(通用串行总线)端口等。常规源通常可以被配置成用于以几伏特或几十伏特(例如，5、12和/或20伏特)数量级的电压提供能量。非常规源包括太阳能电池、光伏电池、被配置成用于对来自天线的能量进行采集和转换的无线电源、被配置成用于将振动转换成电能的压电源、被配置成用于将跨越温度梯度的热流转换成电能的热电源等。非常规源可以以几分之一伏特和/或几十分之一伏特数量级的电压提供能量。耦合至(多个)对应的非常规源的(多个)储存元件各自可以被配置成用于以几分之一伏特和/或几十分之一伏特数量级的(多个)电压接收和储存能量。
负载设备的至少一些元件(例如，负载)的(多个)工作电压可以在0.5伏特至5伏特范围内。例如，计算设备的元件的工作电压可以包括5、3.3、1.8、1.5、1.3和/或0.8伏特。通过耦合至串联耦合的多个储存元件，可以提供大于各个非常规源的输出电压的电力设备输出电压。然后可以向例如计算设备提供(多个)电力设备输出电压，伴随少量转换(如果存在的话)。与当第一电压比第二电压相对大得多或相对小得多时将第一电压转换成第二电压相比，当第一和第二电压在值上相对接近时将第一电压转换成第二电压通常更加高效。因而，由于大的相对电压差，与对常规电源的输出电压进行转换相比，伴随相对最小转换的从非常规源的输出电压到负载设备中所包括的负载的(多个)工作电压的相对密切匹配可以更高效。
图1展示了与本公开的若干实施例一致的多源电力输送系统100和负载设备106的系统框图。负载设备(例如，负载设备106)可以包括但不限于：计算设备(例如，服务器、工作站计算机、台式计算机、膝上计算机、平板计算机(例如，等)、超级便携式计算机、超级移动式计算机、上网本计算机和/或小型笔记本计算机)；移动电话，包括但不限于智能电手机(例如，基于的电话、基于的电话、基于的电话等)和/或特色电话；可穿戴设备和/或系统；和/或(多个)传感器和/或传感器网络(有线和/或无线)等。
负载设备106可以包括多个负载130a、130b、......、130p。负载130a、130b、......、130p可以包括但不限于电路(模拟的和数字的)、逻辑、(多个)电压调节器、(多个)DC至DC转换器和/或(多个)电力轨等。(多个)负载130a、130b、......、和/或130p中的一个或多个可以被配置成用于以一个或多个输入电压从多源电力输送系统100接收能量。在一些实施例中，(多个)负载130a、130b、......、和/或130p可以被配置成用于在不对所接收输入电压进行转换的情况下利用所供应的能量。在一些实施例中，(多个)负载130a、130b、......、和/或130p可以对应于(多个)电压调节器。例如，当(多个)输入电压是与电压调节器耦合的负载设备元件的(多个)相对接近的工作电压时，所述电压调节器可以对应于线性和/或低压差电压调节器。
负载设备106可以进一步包括性能监测单元(PMU)132。PMU 132可以被配置成用于监视负载设备106的操作，并向系统100提供关于负载设备106和/或负载130a、130b、......、130p的变化和/或预期能量消耗的指示(例如，信号)，如在此所述的。
系统100包括电力设备102和多个源104a、104b、104c、......、104m。源104a、104b、104c、......、104m可以包括常规和/或非常规电源，如在此所述的。在一些实施例中，系统100可以包括常规电源105。常规源105可以对应于AC/DC转换器(即，电池充电器)，所述AC/DC转换器可以耦合至具有源电压V输入的AC源。常规源105可以耦合至电力设备102。除了源104a、104b、104c、......、104m之外和/或作为其替代方案，常规源105被配置成用于向电力设备102提供能量，例如，当源104a、104b、104c、......、104m对应于非常规源时。
电力设备102包括控制逻辑110、多个储存元件112a、112b、112c、......、112m以及平衡器114。电力设备102可以进一步包括多个输出级116a、116b、......、116n。电力设备102可以从(多个)源104a、104b、104c、......、和/或104m、和/或常规源105中的一个或多个接收电能。常规源105被配置成用于在节点115a和115b与平衡器114和所述多个储存元件112a、112b、112c、......、112m耦合。例如，当源104a、104b、104c、......、和/或104m中的一个或多个可用时，常规源105可以被配置成用于向平衡器114和所述多个储存元件112a、112b、112c、......、112m提供能量。
从源104a、104b、104c、......、104m中的一个或多个接收的能量可以被提供给对应的储存元件112a、112b、112c、......、112m并且可以处于对应的输入电压VS1、VS2、VS3、......、VSm。电力设备102被配置成用于在(多个)对应的电力设备分接头118a、118b、......、118n处提供能量输出。相关联的分接头与地之间测量的(多个)输出电压V输出l、V输出2、......、V输出n与输入电压VS1、VS2、VS3、......、和/或VSm中的一个或多个相关。例如，V输出l可以对应于VS1。在另一示例中，V输出2可以对应于VS1、VS2以及VS3之和。在另一示例中，V输出n可以对应于VS1、VS2、VS3......以及VSm之和。分接头的数量以及因此输出电压V输出l、V输出2、......、V输出n的数量小于或等于输入电压VS1、VS2、VS3、......、VSm的数量。输入电压的数量对应于储存元件112a、112b、112c、......、112m的数量并且还可以对应于源104a、104b、104c、......、104m的数量。
控制逻辑110被配置成用于管理电力设备102的操作。例如，控制逻辑110可以被配置成用于从与负载设备106的操作相关的PMU 132接收指示(例如，信号)。控制逻辑110被配置成用于响应于所述指示管理平衡器114和/或输出级116a、116b、......、116n中的一个或多个，如在此所述的。
储存元件112a、112b、112c、......、112m可以包括可再充电电池、电容器和/或超级电容器。可再充电电池可以包括一种或多种可再充电电池类型。可再充电电池类型可以包括电不限于Li粒子(锂离子)、NiMH(镍金属氢化物)、NiZn(镍锌)、NiCd(镍镉)等。超级电容器可以包括双层电容器(例如，静电电荷储存)、伪电容器(例如，电化学电荷储存)和混合型电容器(例如，静电和电化学电荷储存两者)。
超级电容器工作特性可以在常规电容器与可再充电电池的相应工作特性之间。例如，超级电容器与常规电容器相比可以具有更高的能量谜底和更低的功率密度。换言之，超级电容器可以每个单位体积储存更多的能量并且可以比常规电容器更慢地充电和放电。超级电容器相对于可再充电电池具有更低的能量密度和更改的功率密度。换言之，超级电容器可以比可再充电电池储存更少能量但可以更快地放电，即与可再充电电池相比可以具有相对较小的时间常量。因而，当与可再充电电池组和时，超级电容器可以通过在相对短时间段内提供额外能量(即，相对快速放电)来实现可再充电电池。
每个储存元件112a、112b、112c、......、112m因而可以包括一个或多个可再充电电池、电容器和/或可以串联和/或并联耦合的超级电容器。所述特定安排可以被配置成用于提供处于输入电压VS1、VS2、VS3、......、VSm的目标(即，指定的)能量容量。每个输入电压VS1、VS2、VS3、......、VSm与耦合至储存元件112a、112b、112c、......、112m的对应相关联源104a、104b、104c、......、104m的输出电压相关并且可以与其相对应。
储存元件112a、112b、112c、......、112m可以串联耦合。例如，储存元件112a的第一端口(例如，负端子)可以耦合至地，储存元件112a的第二端口(例如，正端子)可以在节点113a处耦合至储存元件112b的第一端口，储存元件112b的第二端口可以在节点113b处耦合至储存元件112c的第一端口，以此类推，直到储存元件112m的第二端口可以耦合至节点113m。例如，当电压VS1、VS2、VS3、......、VSm相等(例如，等于电压VS)时，每个储存元件可以对应于堆栈。继续本示例，对应输出电压V输出1、V输出2、......、V输出n则可以对应于VS乘以对应的整数因子(例如s*VS)，其中，s是1与m之间(包括1和m)的整数。由于可能存在比堆栈更少的输出电压，s可以或可以不取1与m之间的每个值。
每个源104a、104b、104c、......、104m可以并联耦合至对应的储存元件112a、112b、112c、......、112m。例如，源104a可以与储存元件112a并联耦合，源104b可以与储存元件112b并联耦合，以此类推至源104m与储存元件112m。因而，源104a、104b、104c、......、104m的数量可以等于储存元件112a、112b、112c、......、112m的数量。源104a、104b、104c、......、104m则可用于有效地串联耦合。储存元件112a、112b、112c、......、112m(以及源104a、104b、104c、......、104m)可以进一步耦合至平衡器114。例如，储存元件112a的第一端口可以耦合至平衡器端口115a，所述平衡器端口还耦合至地。每个节点113a、113b、113c、......、113m(以及因此每个储存元件第二端口)可以耦合至对应的平衡器输入端口117a、117b、117c、......、117m。对应的输入电压VSl、VS2、VS3、......、VSm则可以在相邻的平衡器输入端口之间提供。因而，平衡器114通过节点113a、113b、113c、......、113m在平衡器输入端口117a、117b、117c、......、117m耦合至源104a、104b、104c、......、104m和储存元件112a、112b、112c、......、112m。
平衡器114被配置成用于从源104a、104b、104c、......、104m和/或储存元件112a、112b、112c、......、112m接收能量。平衡器114可以进一步从非常规源105接收能量。平衡器114进一步被配置成用于向平衡器输出端口119a、119b、......、119n提供能量。平衡器输出端口119a、119b、......、119n中的一个或多个可以耦合至对应的输出级116a、116b、......、116n。端口119a、119b、......、119n处的输出电压一般可以以地为参考，例如端口115a。因而，端口119a、119b、......、119n处的输出电压可以对应于一个或多个储存元件112a、112b、112c、......、112m两端的电压的组合(即，和)。例如，与端口119a相关联的输出电压可以对应于与储存元件112a和/或源104a相关联的电压，例如，VS1。在另一示例中，与端口119b相关联的输出电压可以对应于例如储存元件112a、112b和112c两端的电压之和，例如，VS1+VS2+VS3。
当从端口119a、119b、......、119n中的一个或多个汲取电流时，平衡器114被配置成用于平衡从储存元件112a、112b、112c、......、和/或112m和/或源104a、104b、104c、......、和/或104m汲取的能量。平衡器输出端口119a、119b、......、119n的数量可以小于或的关于储存元件112a、112b、112c、......、112m的数量。平衡器114被配置成用于控制从每个储存元件112a、112b、112c、......、和/或112m和/或源104a、104b、104c、......、和/或104m汲取的能量的相对量。例如，平衡器114可以包括一个或多个电压调节器和/或DC至DC转换器。除非另外说明，如在此所使用的，术语“电压调节器”对应于电压调节器和DC至DC转换器两者，并且因此“电压调节器”被理解为指电压调节器和DC至DC转换器。(多个)电压调节器(和/或DC至DC转换器)可以包括但不限于开关式电容器电压调节器、降压调节器、降压-升压电压调节器等。所述(多个)电压调节器可以被配置成用于提供比相应的输入电压更大、更小或相等的输出电压。所述(多个)电压调节器可以被配置成开环操作(即，不存在直接输出电压反馈)和/或闭环(即，存在直接输出电压反馈)，从而使得从每个储存元件112a、112b、112c、......、和/或112m汲取的能量的量被平衡。
例如，平衡器114可以被配置成用于从控制逻辑110和PWM 120接收经脉宽调制(PWM)的信号。所述PWM信号可以具有一百千赫、十兆赫(MHz)或一百MHz数量级的频率。可以至少部分基于源104a、104b、104c、......、和/或104m的对应输出电压(例如，VS1、VS2、VS3、......、VSm)的值选择PWM占空比。当能量被从储存元件112a、112b、112c、......、112m汲取且不被例如对应的源104a、104b、104c、......、104m和/或常规源105补充时，相关联的平衡器114(多个)输出电压可以减小。所述(多个)减小被配置成在多个储存元件112a、112b、112c、......、和/或112m两端是成比例的，即平衡的。
因而，当从所述(多个)平衡器输出端口119a、119b、......、119n中的一个或多个汲取电流时，平衡器114被配置成用于平衡从储存元件112a、112b、112c、......、112m和/或源104a、104b、104c、......、104m汲取的能量。当源104a、104b、104c、......、104m对应于非常规电源时，与被配置成用于将单个常规输入电压(例如，12伏特)转换成多个相对低的输出电压的电压转换器(和/或DC至DC转换器)相比，平衡器114通常会招致相对较少的转换损失。因而，平衡器114在尺寸上可以相对较小并且可以相对高效。
平衡器114输出端口119a、119b、......、119n可以各自耦合至对应的输出级116a、116b、......、116n。输出级116a、116b、......、116n的数量对应于电力设备102的分接头118a、118b、......、118n的数量。在实施例中，每个输出级116a、116b、......、116n可以包括和/或可以对应于传输门。传输门(例如，开关)被配置成用于将输入端和输出端可控制地耦合/或解耦合。例如，传输门可以包括但不限于晶体管(例如，场效应晶体管(FET)、双极结晶体管(BJT)、绝缘栅双极晶体管(IGBT)等)、中继器等。因而，每个传输门116a、116b、......、116n可以将对应的平衡器输出端119a、119b、......、或119n与相关联的电力设备输出分接头118a、118b、......、或118n可控制地耦合或解耦合。
每个传输门可以受控制逻辑110控制。例如，控制逻辑110可以被配置成用于：响应于来自PWU 132的信号，控制选定的传输门将选定的平衡器输出端口119a、119b、......、或119n与相关联的电力设备分接头118a、118b、......、或118n解耦合。所述信号可以被配置成指示负载130a、130b、......、或130p不再操作，即不应该汲取电力。在另一示例中，控制逻辑110可以被配置成用于感测选定的输出级116a、116b、......、或116n的输出(例如，电压和/或电流)，并且用于：如果输出电压和/或电流低于第一阈值或高于第二阈值的话，控制相关联的传输门将相关联的平衡器输出端口119a、119b、......、或119n与相关联的电力设备分接头118a、118b、......、或118n解耦合。例如，所述第一阈值可以对应于低功率状态，并且所述第二阈值可以对应于故障状态。
在另一实施例中，所述(多个)输出级116a、116b、......、和/或116n中的一个或多个(例如，输出级别116b)可以包括电压调节器，所述电压调节器被配置成用于向相关联的分接头提供目标输出电压，例如，向电力设备分接头118b提供输出电压V输出2。目标输出电压可以对应于特定负载(例如，负载130b)的工作电压，电压调节器可以包括但不限于线性电压调节器、低压差(LDO)电压调节器、开关式电容器电压调节器、降压调节器等。LDO电压调节器被配置成用于伴随输入电压与相关联的输出电压之间相对小的差别操作。线性电压调节器通常包括操作于线性区域的晶体管，并且当输入电压与相关联的输出电压之间存在相对小的差别时可以被使用。与其他类型的电压调节器相比，LDO调节器的操作特性包括相对低的最小工作电压、相对更改的效率和相对低的热耗散。例如，当(多个)相关联的源是非常低的电压(即，对应于(多个)非常规源)时，(多个)线性调节器和/或(多个)LDO电压调节器可以用于(多个)输出级116a、116b、......、和/或116n中的一个或多个中。
因而，与本公开一致的多源电力输送系统可以包括多个电源(常规和/或非常规电源)、以及包括平衡器和多个储存元件的电力设备。所述电力设备被配置成用于从所述多个源接收能量并用于将来自每个源的能量储存在对应的储存元件中。所述多个储存元件可以彼此串联耦合，并且每个储存元件可以与所述平衡器耦合。所述平衡器被配置成用于平衡从所述储存元件中的一个或多个中的每一个汲取的能量。所述电力设备被配置成用于向多个分接头提供多个经平衡输出电压。所述(多个)输出电压中的一个或多个可以对应于多个源电压之和。所述分接头中的一个或多个则可以耦合至负载设备中所包括的一个或多个负载。分接头的数量可以小于或等于储存设备的数量。分接头处的输出电压可以在所述(多个)负载中的一个或多个的工作电压范围内或附近。
图2展示了与本公开的一个实施例一致的示例多源电力输送系统200。示例200包括电力设备202，三个源204a、204b、204c以及三个负载230a、230b、230c。电力设备202是图1的电力设备102的一个示例。
电力设备202耦合至这三个源204a、204b、204c。电力设备202可以在分接头218a、218b、218c耦合至一个或多个负载230a、230b、和/或230c。电力设备202包括三个储存元件206a、206b、206c，控制逻辑210，平衡器214以及三个输出级216a、216b、216c。储存元件206a、206b、206c是储存元件112a、112b、112c、......、112m的示例，控制逻辑210是控制逻辑110的示例，平衡器214是平衡器114的示例并且输出级216a、216b、216c是输出级116a、116b、......、116n的示例，均为图1的。每个储存元件206a、206b、206c被配置成用于从对应的源204a、204b、204c(例如，输出电压VS1、VS2、VS3)接收能量。电力设备202进一步被配置成用于通过分接头218a、218b、218c向一个或多个负载230a、230b、230c提供能量(例如，输出电压V输出1、V输出2、V输出3)。在本示例200中，分接头218a、218b、218c的数量与源204a、204b、204c的数量相等。在与本示例200相关的另一示例中，分接头的数量可以小于源的数量。例如，可以包括分接头218a和218c，并且可以省略分接头218b。
平衡器214被配置成用于在节点213a、213b、213c处从源204a、204b、204c和/或储存元件206a、206b、206c接收能量。每个节点213a、213b、213c可以进一步与对应的输出级216a、216b、216c的输入端耦合，并且每个输出级216a、216b、216c中的每一个可以与对应的分接头218a、218b、218c耦合。平衡器214进一步被配置成用于平衡由一个或多个负载230a、230b、230c从每个储存元件206a、206b、206c和/或相关联的源204a、204b、204c汲取的能量，如在此所描述的。在与本示例200相关的另一示例中，如果分接头的数量小于源的数量，平衡器214可以包括更少元件。例如，如果包括分接头218b和218c且省略分接头218a，平衡器214可以被配置成用于仅平衡与分接头218b和218c相关联的电压。
平衡器214是开关式电容器电压调节器平衡器的示例，并且包括六个开关SW1、SW2、.....、SW6和两个飞跨(即，浮动)电容器CF1、CF2。开关SW1、SW2、.....、SW6可以包括但不限于晶体管(例如，FET、BJT)、中继器等。开关SW6的第一端子耦合至地，开关SW6的第二端子耦合至相邻开关SW5的第一端子，开关SW5的第二端子在节点213a耦合至相邻开关SW4的第一端子，开关SW4的第二端子耦合至相邻开关SW3的第一端子，开关SW3的第二端子在节点213b耦合至相邻开关SW2的第一端子，开关SW2的第二端子耦合至相邻开关SW1的第一端子，并且开关SW1的第二端子耦合至节点213c。飞跨电容器CF2的第一端子耦合至SW6的第二端子和SW5的第一端子，飞跨电容器CF2的第二端子耦合至SW4的第二端子、SW3的第一端子和飞跨电容器CF1的第一端子。飞跨电容器CF1的第二端子耦合至SW2的第二端子和SW1的第一单子。
开关SW1、SW2、.....、SW6被配置成用于在对应的第三开关端子处从控制逻辑210接收输入(例如，PWM信号)。例如，如果储存元件206a、206b、206c和相关联的源204a、204b、204c被配置成堆栈(即，VS1＝VS2＝Vs3)，则控制逻辑210可以被配置成用于向开关SW1、SW2、.....、SW6提供具有33％占空比的PWM信号。换言之，对于包括m个源且VS1＝VS2＝...＝VSm(即，m堆栈)的系统，PWM信号占空比可以是1/m。
继续本示例，在PWM信号的半周期内，开关SW1、SW3和SW5可以打开并且开关SW2、SW4和SW6可以关闭，并且在PWM信号的另外半周期内，开关SW1、SW3和SW5可以关闭并且开关SW2、SW4和SW6打开。在另一示例中，如果源204a、204b、204c未被配置成堆栈，占空比可以不是50％。平衡器214因而可以被配置成用于平衡从每个储存元件206a、206b、206c汲取的能量并且因此可以维持提供给出输出级216a、216b、216c的电压的相对值，如在此所描述的。对于作为传输门的输出级216a、216b、216c，提供给输出级的电压可以分别对应于V输出1、V输出2、V输出3。
图3展示了与本公开的一个实施例一致的示例多源电力输送系统300。为了描述方面对示例300进行了简化，例如，(多个)输出级在本示例300中未示出。示例300包括电力设备302，两个源304a、304b以及两个负载330a、330b。电力设备302是图1的电力设备102的一个示例。
电力设备302耦合至这两个源304a、304b。电力设备302可以在分接头318a、318b与一个或多个负载330a和/或330b耦合。电力设备302包括两个储存元件306a、306b，控制逻辑310以及平衡器314。储存元件306a、306b、306c是储存元件112a、112b、112c、......、112m的示例，控制逻辑310是控制逻辑110的示例，并且平衡器314是平衡器114的示例，均为图1的。每个储存元件306a、306b被配置成用于从对应的源304a、304b接收能量。电力设备302进一步被配置成用于通过分接头318a、318b向一个或多个负载330a、330b提供能量(例如，输出电压V输出1、V输出2)。在本示例300中，分接头318a、318b的数量等于源304a、304b的数量。
平衡器314被配置成用于在节点313a、313b处从源304a、304b和/或储存元件306a、306b接收能量。平衡器314进一步被配置成用于平衡由一个或多个负载330a、330b从每个储存元件306a、306b和/或相关联的源304a、304b汲取的能量，如在此所描述的。
平衡器314是降压调节器平衡器的示例并且包括两个开关SW1、SW2以及电感器L。开关SW1、SW2可以包括但不限于晶体管(例如，FET、BJT)、中继器等。开关SW1的第一端子耦合至地，开关SW1的第二端子耦合至开关SW2的第一端子和电感器L的第一端子。电感器L的第二端子耦合至节点313a，并且开关SW2的第二端子耦合至节点313b。每个节点313a、313b进一步耦合至对应的分接头318a、318b。
开关SW1和SW2被配置成用于在对应的第三开关端子从控制逻辑310接收输入(例如，PWM信号)。例如，如果储存元件306a、306b和相关联的源304a、304b被配置成堆栈(即，VS1＝VS2)，则控制逻辑310可以被配置成用于向开关SW1和SW2提供具有50％占空比的PWM信号。继续本示例，在PWM信号的半周期内，开关SW1可以打开并且开关SW2可以关闭，并且在PWM信号的另外半周期内，开关SW1可以关闭并且开关SW2打开。在另一示例中，如果源304a、304b未被配置成堆栈，占空比可以不是50％。平衡器314因而可以被配置成用于平衡从每个储存元件306a、306b汲取的能量并且因此可以维持V输出1和V输出2的相对值，如在此所描述的。
因而，与本公开一致的多源电力输送系统可以包括：多个源和相关联的储存元件，以及被配置成用于平衡从每个储存元件汲取的能量的平衡器。平衡器可以包括电压调节器，如在此所描述的。电力设备上输出分接头的数量可以小于或等于储存设备的数量。
图4是根据本公开的各实施例的电力输送操作的流程图400。具体地，流程图400展示了采集从多个源所接收的能量并向多个负载提供(多个)经平衡输出电压。所述操作可以例如由图的电力设备102和/或源104a、104b、104c、......、104m执行。
本实施例的操作可以从开始402开始。操作404可以包括：由多个源提供能量。例如，所述源可以包括非常规和/或常规电源，如在此所述的。操作406包括：由串联耦合的多个储存元件采集从所述多个源接收的能量。所述储存元件包括电池和/或电容器中的一项或多项。操作408包括：由每个储存元件储存从对应源接收的所述能量。操作410包括：由与所述多个储存元件耦合的平衡器平衡由对应负载从每个储存元件汲取的能量。例如，所述平衡器可以包括一个或多个电压调节器。操作412可以包括：通过输出级调节输出电压。例如，所述输出电压可以与平衡器电压和/或源输入电压相关。本实施例的操作然后可以结束414。
因而，可以从多个电源(常规的和/或非常规的)接收电力。来自每个源的能量可以被储存在对应的储存元件中，并且平衡器可以平衡由对应的负载从每个储存元件汲取的能量。
虽然图4的流程图展示根据各实施例的操作，将理解的是，并非图4中描绘的所有操作对其他实施例都是必需的。此外，在本文中完全设想到，在本公开的其他实施例中，图4中描绘的操作和/或本文所描述的其他操作能够以任何附图中未具体示出的方式组合，并且这样的实施例可以包括比图4中所示的更少或更多的操作。因此，涉及未在一个附图中准确示出的特征和/或操作的权利要求被视为处于本公开的范围和内容之内。
如本文中任何实施例所使用的，术语“逻辑”可以指被配置成用于执行前述操作中任何操作的应用、软件、固件和/或电路。软件可以被具体化为非瞬态计算机可读存储介质上所记录的软件包、代码、指令、指令集和/或数据。固件可以被具体化为存储器设备中硬编码(例如，非易失性的)的代码、指令或指令集和/或数据。
如本文中任何实施例中所使用的，“电路”可以例如单一地或以任何组合形式包括硬接线电路、可编程电路(比如，包括一个或多个单独指令处理核的计算机处理器)、状态机电路、和/或存储有可由可编程电路执行的指令的固件。所述逻辑可以被统一地或单独地具体化为形成例如集成电路(IC)、专用集成电路(ASIC)、片上系统(SoC)、台式计算机、膝上型计算机、平板计算机、服务器、智能电话等的更大系统的一部分的电路。
USB(通用串行总线)可以符合或兼容于2000年4月27日由通用串行总线组织公布的通用串行总线规范修订版2.0和/或此规范的更新版本(例如于2013年7月26日公布的通用串行总线规范修订版3.1)。
在一些实施例中，可以使用硬件描述语言(HDL)来指定用于本文描述的各种逻辑和/或电路的电路和/或逻辑实施方式。例如，在一个实施例中，硬件描述语言可以符合或兼容可以使本文所述的一个或多个电路和/或逻辑的半导体制造成为可能的超高速集成电路(VHSIC)硬件描述语言(VHDL)。VHDL可以与以下标准相符或兼容：IEEE标准1076-1987、IEEE标准1076.2、IEEE1076.1、VHDL-2006的IEEE草案3.0、VHDL-2008的IEEE草案4.0和/或IEEEVHDL标准的其他版本和/或其他硬件描述标准。
因而，与本公开的教导一致，一种系统和方法被配置成用于从多个源(常规的和/或非常规的)接收能量，从而将来自每个源的能量储存在对应的储存元件中并用于向多个分接头提供多个输出电压。所述分接头中的一个或多个则可以耦合至负载设备。所述系统和方法进一步被配置成用于平衡对应的负载从每个储存元件所汲取的能量。
示例
本公开的示例包括以下主题材料，诸如方法、用于执行所述方法的动作的装置(means)、设备、或者与多源电力输送系统相关的装置(apparatus)或系统，如下文所讨论的。
示例1
根据本示例，提供了一种装置。所述装置包括：串联耦合的多个储存元件，所述储存元件用于采集并储存从多个源接收的能量；以及平衡器，耦合至所述多个储存元件，所述平衡器用于平衡从每个储存元件汲取的能量。
示例2
本示例包括如示例1所述的要素，进一步包括控制逻辑，耦合至所述平衡器，所述控制逻辑用于控制所述平衡器的操作。
示例3
本示例包括如示例1所述的要素，进一步包括多个输出级，每个输出级与对应的平衡器输出端口耦合，并且以下各项中的至少一项：每个输出级包括传输门和/或至少一个输出级包括电压调节器。
示例4
本示例包括如示例1所述的要素，其中，每个储存元件包括电池和/或电容器中至少一项。
示例5
本示例包括如示例1所述的要素，进一步包括多个分接头，每个分接头耦合至对应的负载。
示例6
本示例包括根据示例1至5中任一项所述的要素，其中，所述平衡器包括以下各项中的至少一项：开关式电容器电压调节器、降压调节器和/或降压-升压电压调节器。
示例7
本示例包括根据示例1至5中任一项所述的要素，其中，所述平衡器包括至少一个电压调节器。
示例8
本示例包括如示例7所述的要素，其中，所述至少一个电压调节器中的至少一个电压调节器用于开环操作。
示例9
本示例包括如示例7所述的要素，其中，所述至少一个电压调节器中的至少一个电压调节器用于引起闭环。
示例10
本示例包括根据示例1至5中任一项所述的要素，其中，所述平衡器包括多个电压调节器，并且第一电压调节器用于开环操作并且第二电压调节器用于引起闭环。
示例11
本示例包括如示例4所述的要素，其中，所述电容器是超级电容器。
示例12
本示例包括如示例4所述的要素，其中，所述电池是选自包括以下各项的组的可再充电电池类型：Li离子(锂离子)、NiMH(镍金属氢化物)、NiZn(镍锌)和NiCd(镍镉)。
示例13
本示例包括根据示例1至5中任一项所述的要素，其中，至少一个储存元件包括至少一个电池和至少一个超级电容器。
示例14
本示例包括如示例13所述的要素，其中，所述至少一个电池和至少一个超级电容器以串联和并联中的至少一种方式耦合。
示例15
本示例包括根据示例1至5中任一项所述的要素，其中，储存元件的输出电压等于彼此储存元件的对应输出电压。
示例16
本示例包括根据示例1至5中任一项所述的要素，其中，至少一些储存元件的对应示出电压是相等的。
示例17
本示例包括如示例5所述的要素，其中，分接头的数量与储存元件的数量相等。
示例18
本示例包括如示例5所述的要素，其中，分接头的数量小于储存元件的数量。
示例19
本示例包括如示例2所述的要素，其中，所述平衡器包括多个开关和至少一个飞跨电容器，所述开关用于从所述控制逻辑接收经脉宽调制的(PWM)信号，所述开关控制闭环。
示例20
本示例包括根据示例1至5中任一项所述的要素，其中，所述平衡器包括多个开关以及电感器，所述开关用于接收经脉宽调制的(PWM)信号，所述开关控制开环。
示例21
本示例包括如示例2所述的要素，其中，所述控制逻辑用于从与输出电压相关的负载设备接收控制信号。
示例22
本示例包括根据示例1至5中任一项所述的要素，其中，所述多个储存元件中的至少一些中的每一个对应于堆栈。
示例23
本示例包括根据示例1至5中任一项所述的要素，其中，所述平衡器用于从常规源接收能量。
示例24
本示例包括如示例3所述的要素，其中，每个输出级包括传输门，每个传输门选自包括以下各项的组：场效应晶体管(FET)、双极结晶体管(BJT)、绝缘栅双极晶体管(IGBT)和继电器。
示例25
本示例包括如示例3所述的要素，其中，每个输出级包括电压调节器，每个电压调节器选自包括以下各项的组：线性电压调节器、低压差(LDO)电压调节器、开关式电容器电压调节器和降压调节器。
示例26
本示例包括如示例3所述的要素，其中，与每个平衡器输出端口相关联的对应输出电压对应于一个储存元件两端的电压或多个储存元件两端电压之和。示例27
本示例包括如示例3所述的要素，其中，平衡器输出端口的数量小于或等于储存元件的数量。
示例28
本示例包括如示例3所述的要素，其中，每个传输门将所述对应平衡器输出端口与相关联的电力设备分接头可控制地解耦合。
示例29
本示例包括如示例3所述的要素，其中，每个输出级电压调节器向相关联的电力设备分接头提供对应模板输出电压。
示例30
根据本示例，提供了一种方法。所述方法包括：由串联耦合的多个储存元件采集从多个源接收的能量；由每个储存元件储存从对应源接收的所述能量；以及由耦合至所述多个储存元件的平衡器平衡从每个储存元件汲取的能量。
示例31
本示例包括如示例30所述的要素，进一步包括：由控制逻辑控制所述平衡器的操作。
示例32
本示例包括如示例30所述的要素，进一步包括：由多个输出级中的每一个控制所述平衡器的对应输出。
示例33
本示例包括如示例30所述的要素，其中，每个储存元件包括电池和电容器中至少一项。
示例34
本示例包括如示例30所述的要素，进一步包括：由多个分接头中的每一个将电力设备的输出耦合至对应的负载。
示例35
本示例包括如示例30所述的要素，其中，所述平衡器包括以下各项中的至少一项：开关式电容器电压调节器、降压调节器和/或降压-升压电压调节器。
示例36
本示例包括如示例30所述的要素，进一步包括：由多个源提供所述能量。
示例37
本示例包括如示例31所述的要素，其中，所述控制包括调节电压。
示例38
本示例包括如示例32所述的要素，其中，至少一个输出级包括电压调节器。
示例39
本示例包括如示例30所述的要素，其中，所述多个源包括至少一个非常规电源。
示例40
本示例包括如示例30所述的要素，其中，所述平衡器包括至少一个电压调节器。
示例41
本示例包括如示例40所述的要素，进一步包括：由所述至少一个电压调节器中的至少一个电压调节器引起闭环。
示例42
本示例包括如示例30所述的要素，其中，所述平衡器包括多个电压调节器，并且进一步包括：由第一电压调节器开环操作并由第二电压调节器引起闭环。
示例43
本示例包括如示例33所述的要素，其中，所述电容器是超级电容器。
示例44
本示例包括如示例33所述的要素，其中，所述电池是选自包括以下各项的组的可再充电电池类型：Li离子(锂离子)、NiMH(镍金属氢化物)、NiZn(镍锌)和NiCd(镍镉)。
示例45
本示例包括如示例30所述的要素，其中，至少一个储存元件包括至少一个电池和至少一个超级电容器。
示例46
本示例包括如示例45所述的要素，其中，所述至少一个电池和至少一个超级电容器以串联和并联中的至少一种方式耦合。
示例47
本示例包括如示例30所述的要素，其中，储存元件的输出电压等于彼此储存元件的对应输出电压。
示例48
本示例包括如示例30所述的要素，其中，至少一些储存元件的对应示出电压是相等的。
示例49
本示例包括如示例34所述的要素，其中，分接头的数量与储存元件的数量相等。
示例50
本示例包括如示例34所述的要素，其中，分接头的数量小于储存元件的数量。
示例51
本示例包括如示例31所述的要素，其中，所述平衡器包括多个开关和至少一个飞跨电容器，并且进一步包括：由所述开关从所述控制逻辑接收经脉宽调制(PWM)的信号并由所述控制逻辑控制所述开关闭环。
示例52
本示例包括如示例30所述的要素，其中，所述平衡器包括多个开关以及电感器，并且进一步包括：由所述开关接收经脉宽调制(PWM)的信号并由控制逻辑控制所述开关开环。
示例53
本示例包括如示例31所述的要素，进一步包括：由所述控制逻辑从与输出电压相关的负载设备接收控制信号。
示例54
本示例包括如示例53所述的要素，其中，所述控制信号与以下各项中的至少一项相关：所述负载设备的变化和/或与预期的能量消耗。
示例55
本示例包括如示例31所述的要素，进一步包括：由所述控制逻辑管理所述电力设备的操作。
示例56
本示例包括如示例30所述的要素，其中，所述多个储存元件中的至少一些中的每一个对应于堆栈。
示例57
本示例包括如示例30所述的要素，进一步包括：由所述电力设备从常规源接收能量。
示例58
本示例包括如示例57所述的要素，其中，所述常规源选自包括以下各项的组：AC(交流)/DC(直流)转换器和USB(通用串行总线)端口。
示例59
本示例包括如示例32所述的要素，其中，所述控制包括由对应的传输门将每个平衡器输出端口从对应的电力设备分接头可控制地解耦合，每个传输门选自包括以下各项的组：场效应晶体管(FET)、双极结晶体管(BJT)、绝缘栅双极晶体管(IGBT)和继电器。
示例60
本示例包括如示例32所述的要素，其中，所述控制包括由对应的电压调节器对来自每个平衡器输出端口的输出电压经调节，每个电压调节器选自包括以下各项的组：线性电压调节器、低压差(LDO)电压调节器、开关式电容器电压调节器和降压调节器。
示例61
本示例包括如示例30所述的要素，其中，所述多个源中的每一个选自包括以下各项的组：太阳能电池、光伏电池、无线电源、压电源和热电源。
示例62
本示例包括如示例30所述的要素，其中，所述多个源中的至少一些中的每一个对应于堆栈。
示例63
本示例包括如示例30所述的要素，进一步包括：由所述多个源中的至少一些源以几分之一伏特或几十分之一伏特数量级的对应电压提供能量。
示例64
本示例包括如示例30所述的要素，其中，每个源与对应的储存元件并联耦合。
示例65
本示例包括如示例30所述的要素，进一步包括：由所述平衡器从所述多个源中的至少一个接收能量。
示例66
本示例包括如示例32所述的要素，其中，与每个平衡器输出端口相关联的对应输出电压对应于一个储存元件两端的电压或多个储存元件两端电压之和。
示例67
本示例包括如示例32所述的要素，其中，平衡器输出端口的数量小于或等于储存元件的数量。
示例68
本示例包括如示例32所述的要素，进一步包括：由每个输出级电压调节器向相关联的电力设备分接头提供对应模板输出电压。
示例69
根据本示例，提供了一种系统。所述系统包括：多个源；以及耦合至所述多个源的电力设备。所述电力设备包括：串联耦合的多个储存元件，每个储存元件用于采集并储存从对应的源接收的能量；以及平衡器，耦合至所述多个储存元件，所述平衡器用于平衡从每个储存元件汲取的能量。
示例70
本示例包括如示例69所述的要素，其中，所述电力设备进一步包括：控制逻辑，耦合至所述平衡器，所述控制逻辑用于控制所述平衡器的操作。
示例71
本示例包括如示例69所述的要素，其中，所述电力设备进一步包括多个输出级，每个输出级耦合至对应的平衡器输出端口，并且以下各项中的至少一项：每个输出级包括传输门和/或至少一个输出级包括电压调节器。
示例72
本示例包括如示例69所述的要素，其中，每个储存元件包括电池和/或电容器中至少一项。
示例73
本示例包括如示例69所述的要素，其中，所述电力设备进一步包括多个分接头，每个分接头将所述电力设备耦合至对应的负载。
示例74
本示例包括根据示例69至73中任一项所述的要素，其中，所述平衡器包括以下各项中的至少一项：开关式电容器电压调节器、降压调节器和/或降压-升压电压调节器。
示例75
本示例包括如示例71所述的要素，其中，至少一个输出级包括电压调节器。
示例76
本示例包括根据示例69至73中任一项所述的要素，其中，所述多个源包括至少一个非常规电源。
示例77
本示例包括根据示例69至73中任一项所述的要素，其中，所述平衡器包括至少一个电压调节器。
示例78
本示例包括如示例77所述的要素，其中，所述至少一个电压调节器中的至少一个电压调节器用于引起闭环。
示例79
本示例包括根据示例69至73中任一项所述的要素，其中，所述平衡器包括多个电压调节器，并且第一电压调节器用于开环操作并且第二电压调节器用于引起闭环。
示例80
本示例包括如示例72所述的要素，其中，所述电容器是超级电容器。
示例81
本示例包括如示例72所述的要素，其中，所述电池是选自包括以下各项的组的可再充电电池类型：Li离子(锂离子)、NiMH(镍金属氢化物)、NiZn(镍锌)和NiCd(镍镉)。
示例82
本示例包括根据示例69至73中任一项所述的要素，其中，至少一个储存元件包括至少一个电池和至少一个超级电容器。
示例83
本示例包括如示例82所述的要素，其中，所述至少一个电池和至少一个超级电容器以串联和并联中的至少一种方式耦合。
示例84
本示例包括根据示例69至73中任一项所述的要素，其中，储存元件的输出电压等于彼此储存元件的对应输出电压。
示例85
本示例包括根据示例69至73中任一项所述的要素，其中，至少一些储存元件的对应示出电压是相等的。
示例86
本示例包括如示例73所述的要素，其中，分接头的数量与储存元件的数量相等。
示例87
本示例包括如示例73所述的要素，其中，分接头的数量小于储存元件的数量。
示例88
本示例包括如示例70所述的要素，其中，所述平衡器包括多个开关和至少一个飞跨电容器，所述开关用于从所述控制逻辑接收经脉宽调制的(PWM)信号，所述开关控制闭环。
示例89
本示例包括根据示例69至73中任一项所述的要素，其中，所述平衡器包括多个开关以及电感器，所述开关用于接收经脉宽调制的(PWM)信号，所述开关控制开环。
示例90
本示例包括如示例70所述的要素，其中，所述控制逻辑用于从与输出电压相关的负载设备接收控制信号。
示例91
本示例包括如示例90所述的要素，其中，所述控制信号与以下各项中的至少一项相关：所述负载设备的变化和/或与预期的能量消耗。
示例92
本示例包括如示例70所述的要素，其中，所述控制逻辑进一步用于管理所述电力设备的操作。
示例93
本示例包括根据示例69至73中任一项所述的要素，其中，所述多个储存元件中的至少一些中的每一个对应于堆栈。
示例94
本示例包括根据示例69至73中任一项所述的要素，进一步包括常规源，所述电力设备用于从所述常规源接收能量。
示例95
本示例包括如示例94所述的要素，其中，所述常规源选自包括以下各项的组：AC(交流)/DC(直流)转换器和USB(通用串行总线)端口。
示例96
本示例包括如示例71所述的要素，其中，每个输出级包括传输门，每个传输门选自包括以下各项的组：场效应晶体管(FET)、双极结晶体管(BJT)、绝缘栅双极晶体管(IGBT)和继电器。
示例97
本示例包括如示例71所述的要素，其中，每个输出级包括电压调节器，每个电压调节器选自包括以下各项的组：线性电压调节器、低压差(LDO)电压调节器、开关式电容器电压调节器和降压调节器。
示例98
本示例包括根据示例69至73中任一项所述的要素，其中，所述多个源中的每一个选自包括以下各项的组：太阳能电池、光伏电池、无线电源、压电源和热电源。
示例99
本示例包括根据示例69至73中任一项所述的要素，其中，所述多个源中的至少一些中的每一个对应于堆栈。
示例100
本示例包括根据示例69至73中任一项所述的要素，其中，所述多个源中的至少一些源用于以几分之一伏特或几十分之一伏特的对应电压提供能量。
示例101
本示例包括根据示例69至73中任一项所述的要素，其中，每个源与对应的储存元件并联耦合。
示例102
本示例包括根据示例69至73中任一项所述的要素，其中，所述平衡器用于从所述多个源中的至少一个接收能量。
示例103
本示例包括如示例71所述的要素，其中，与每个平衡器输出端口相关联的对应输出电压对应于一个储存元件两端的电压或多个储存元件两端电压之和。
示例104
本示例包括如示例71所述的要素，其中，平衡器输出端口的数量小于或等于储存元件的数量。
示例105
本示例包括如示例71所述的要素，其中，每个传输门将所述对应平衡器输出端口与相关联的电力设备分接头可控制地解耦合。
示例106
本示例包括如示例71所述的要素，其中，每个输出级电压调节器用于向相关联的电力设备分接头提供对应模板输出电压。
示例107
本公开的另一示例是一种系统，所述系统包括被安排成用于执行如示例30至68中任一项所述的方法的至少一个设备。
示例108
本公开的另一示例是一种设备，所述设备包括用于执行如示例30至68中任一项所述的方法的装置。
本文中已采用的术语和表达用作描述而非限制术语，并且在使用这种术语和表达时不旨在排除所示出且所描述的特征(或其部分)的任何等效物，并且应当认识到，在权利要求书范围内的各种修改是有可能的。因此，权利要求书旨在涵盖所有这种等效物。
在此已经描述了各种特征、方面和实施例。如将由本领域技术人员理解的，特征、方面和实施例易受与彼此的组合以及受变化和修改的影响。因此，本公开应被认为包含这种组合、变化和修改。

Claims (25)

1.一种装置，包括：
串联耦合的多个储存元件，所述储存元件用于采集并储存从多个源接收的能量；以及
平衡器，耦合至所述多个储存元件，所述平衡器用于平衡从每个储存元件汲取的能量。
2.如权利要求1所述的装置，进一步包括：控制逻辑，耦合至所述平衡器，所述控制逻辑用于控制所述平衡器的操作。
3.如权利要求1所述的装置，进一步包括多个输出级，每个输出级耦合至对应的平衡器输出端口，并且以下各项中的至少一项：每个输出级包括传输门和/或至少一个输出级包括电压调节器。
4.如权利要求1所述的装置，其中，每个储存元件包括电池和/或电容器中至少一项。
5.如权利要求1所述的装置，进一步包括多个分接头，每个分接头耦合至对应的负载。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的装置，其中，所述平衡器包括以下各项中的至少一项：开关式电容器电压调节器、降压调节器和/或降压-升压电压调节器。
7.根据权利要求1至5中任一项所述的装置，其中，所述平衡器包括至少一个电压调节器。
8.如权利要求7所述的装置，其中，所述至少一个电压调节器中的至少一个电压调节器用于操作开环。
9.一种方法，包括：
由串联耦合的多个储存元件采集从多个源接收的能量；
由每个储存元件储存从对应源接收的所述能量；以及
由耦合至所述多个储存元件的平衡器平衡从每个储存元件汲取的能量。
10.如权利要求9所述的方法，进一步包括：由控制逻辑控制所述平衡器的操作，所述控制包括调节电压。
11.如权利要求9所述的方法，进一步包括：由多个输出级中的每一个控制所述平衡器的对应输出。
12.如权利要求9所述的方法，其中，每个储存元件包括电池和电容器中至少一项。
13.如权利要求9所述的方法，进一步包括：由多个分接头中的每一个将电力设备的输出耦合至对应的负载。
14.如权利要求9所述的方法，其中，所述平衡器包括以下各项中的至少一项：开关式电容器电压调节器、降压调节器和/或降压-升压电压调节器。
15.如权利要求9所述的方法，进一步包括：由多个源提供所述能量。
16.一种系统，包括：
多个源；以及
电力设备，耦合至所述多个源，所述电力设备包括：
串联耦合的多个储存元件，每个储存元件用于采集并储存从对应的源接收的能量；以及
平衡器，耦合至所述多个储存元件，所述平衡器用于平衡从每个储存元件汲取的能量。
17.如权利要求16所述的系统，其中，所述电力设备进一步包括：控制逻辑，耦合至所述平衡器，所述控制逻辑用于控制所述平衡器的操作。
18.如权利要求16所述的系统，其中，所述电力设备进一步包括：多个输出级，每个输出级耦合至对应的平衡器输出端口。
19.如权利要求16所述的系统，其中，每个储存元件包括电池和/或电容器中至少一项。
20.如权利要求16所述的系统，其中，所述电力设备进一步包括多个分接头，每个分接头用于将所述电力设备耦合至对应的负载。
21.根据权利要求16至20中任一项所述的系统，其中，所述平衡器包括以下各项中的至少一项：开关式电容器电压调节器、降压调节器和/或降压-升压电压调节器。
22.如权利要求18所述的系统，其中，至少一个输出级包括电压调节器。
23.根据权利要求16至20中任一项所述的系统，其中，所述多个源包括至少一个非常规电源。
24.一种系统，包括至少一个设备，所述至少一个设备被安排成用于执行如权利要求9至15中任一项所述的方法。
25.一种设备，包括用于执行如权利要求9至15中任一项所述的方法的装置。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109917892A (zh) * 2019-03-06 2019-06-21 苏州浪潮智能科技有限公司 一种服务器系统

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9948094B1 (en) * 2015-01-07 2018-04-17 Google Llc Power level switching circuit for a dual port adapter
US9964986B2 (en) * 2015-12-29 2018-05-08 Silicon Laboratories Inc. Apparatus for power regulator with multiple inputs and associated methods
US10862318B2 (en) * 2016-01-27 2020-12-08 The University Of Toledo Bilevel equalizer for battery cell charge management
DE102017206254A1 (de) * 2016-04-13 2017-10-19 Dialog Semiconductor (Uk) Limited DC-DC-Umwandlung für Mehrzellen-Batterien
EP3485562B1 (en) 2016-07-15 2022-05-04 Analog Devices International Unlimited Company Balancing charge pump circuits
CN107612033A (zh) * 2017-10-19 2018-01-19 清华大学 一种交直流通用端口设备及转换方法
CN112997348B (zh) * 2018-09-24 2024-06-11 高尔零点有限责任公司 用于连接具有不同化学成分的能量储存装置的连接装置
EP3881411A4 (en) * 2018-11-21 2022-01-19 Huawei Digital Power Technologies Co., Ltd. OUT-BAND COMMUNICATIONS WHILE CHARGING A BATTERY WIRELESSLY
JP2020199925A (ja) * 2019-06-11 2020-12-17 株式会社今仙電機製作所 高電圧電源
TWI724824B (zh) * 2020-03-17 2021-04-11 經緯航太科技股份有限公司 無人機電力管理系統
CN112600423A (zh) * 2021-03-02 2021-04-02 四川华泰电气股份有限公司 三电平电池充放电变换器的电容平衡控制系统及方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5959368A (en) * 1994-10-31 1999-09-28 Fujitsu Limited Power supply apparatus for supplying power from a plurality of batteries to a plurality of loads, and electronic appliance using the power supply apparatus
US20080239772A1 (en) * 2007-03-30 2008-10-02 Intel Corporation Switched capacitor converters
CN101958568A (zh) * 2010-05-13 2011-01-26 张华平 电力直流操作开关电源及其蓄电池组管理方法
CN102231545A (zh) * 2011-06-30 2011-11-02 大连大工安道船舶技术有限责任公司 电动汽车电池组均衡管理系统
CN102577016A (zh) * 2009-09-02 2012-07-11 独立行政法人宇宙航空研究开发机构 具有平衡电路的蓄电器件

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0530656A (ja) * 1990-12-14 1993-02-05 Nec Corp 人工衛星搭載用電源システム
US6909201B2 (en) * 2003-01-06 2005-06-21 General Motors Corporation Dual voltage architecture for automotive electrical systems
US7405497B2 (en) * 2004-04-13 2008-07-29 Electrovaya Inc. Integrated power supply system
US7928691B2 (en) * 2004-11-10 2011-04-19 EaglePicher Technologies Method and system for cell equalization with isolated charging sources
JP4645518B2 (ja) * 2006-04-27 2011-03-09 日産自動車株式会社 車両用マルチ電圧対応電源システム
US7808127B2 (en) 2008-08-04 2010-10-05 Triune Ip Llc Multile input channel power control circuit
US8693228B2 (en) 2009-02-19 2014-04-08 Stefan Matan Power transfer management for local power sources of a grid-tied load
US8384245B2 (en) * 2009-05-13 2013-02-26 Solar Semiconductor, Inc. Methods and apparatuses for photovoltaic power management
EP2441151A4 (en) * 2009-06-09 2013-12-04 Andre Poskatcheev Willis CIRCUIT AND METHOD FOR ENERGY RECOVERY APPLIED TO SERIAL CONTINUED CURRENT SOURCES
EP2363935B1 (en) 2010-03-04 2013-05-15 Nxp B.V. Balancing circuit for charge storage elements
US8410638B2 (en) 2010-05-13 2013-04-02 Eaton Corporation Uninterruptible power supply systems and methods supporting load balancing
US20130015805A1 (en) 2010-06-04 2013-01-17 Triune Ip Llc Energy storage element link and monitor
US8816532B2 (en) * 2011-08-26 2014-08-26 Zippy Technology Corporation Redundant power system
US20130108898A1 (en) * 2011-10-26 2013-05-02 Eetrex, Inc. Modular battery control system architecture

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5959368A (en) * 1994-10-31 1999-09-28 Fujitsu Limited Power supply apparatus for supplying power from a plurality of batteries to a plurality of loads, and electronic appliance using the power supply apparatus
US20080239772A1 (en) * 2007-03-30 2008-10-02 Intel Corporation Switched capacitor converters
CN102577016A (zh) * 2009-09-02 2012-07-11 独立行政法人宇宙航空研究开发机构 具有平衡电路的蓄电器件
CN101958568A (zh) * 2010-05-13 2011-01-26 张华平 电力直流操作开关电源及其蓄电池组管理方法
CN102231545A (zh) * 2011-06-30 2011-11-02 大连大工安道船舶技术有限责任公司 电动汽车电池组均衡管理系统

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109917892A (zh) * 2019-03-06 2019-06-21 苏州浪潮智能科技有限公司 一种服务器系统

Also Published As

Publication number Publication date
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JP2018503339A (ja) 2018-02-01
WO2016105905A1 (en) 2016-06-30
US20160190813A1 (en) 2016-06-30
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JP6692813B2 (ja) 2020-05-13
EP3238326A1 (en) 2017-11-01
EP3238326A4 (en) 2018-08-29
TW201637319A (zh) 2016-10-16

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