CN107546786A - 电源装置及供电方法 - Google Patents

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CN107546786A CN201610478502.4A CN201610478502A CN107546786A CN 107546786 A CN107546786 A CN 107546786A CN 201610478502 A CN201610478502 A CN 201610478502A CN 107546786 A CN107546786 A CN 107546786A
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Abstract

本申请提供一种为目标系统提供电能的电源装置及为目标系统提供电能的方法。其中电源装置包括，电容模块，所述电容模块可被充电以存储电荷并可基于所存储的电荷向目标系统提供电能；内部电池模块，所述内部电池模块被配置为可操作地与所述电容模块串联；以及输出接口，所述输出接口被配置为耦联所述内部电池模块和电容模块，经由所述输出接口，所述内部电池模块和所述电容模块可控串联地向所述目标系统输出电能。本申请使用寿命长且使用效果显著。

Description

电源装置及供电方法
技术领域
本申请涉及电源领域，更具体地，涉及一种电源装置及供电方法。
背景技术
一般而言，各种交通工具、装置或者电子设备本身会配置有自带电源以给内部的各种组件提供电能。例如，汽车电瓶是用于给汽车上的各种电子设备供电的装置。此外，汽车电瓶还被用于启动汽车的发动机。通常而言，在发动机启动后，发动机即可以给汽车电瓶进行充电，以保证汽车电瓶具有足够的电量。但是因为某些原因，例如老化、损坏或者过度放电，汽车电瓶可能没有足够的电量以供汽车启动之用。一些汽车应急电源产品被用来在汽车电瓶无法启动汽车时提供应急启动。
同样，其他的各种应急电源(例如充电宝)也被用于向各种目标系统(例如电脑、音响和手机等)提供应急的电能。但是，现有的应急电源产品基本均只由电池构成，存在低温效果不好、使用寿命短以及使用效果不佳等缺陷。
发明内容
本申请的一个方面提供一种为目标系统提供电能的电源装置，包括，电容模块，所述电容模块可被充电以存储电荷并可基于所存储的电荷向目标系统提供电能；内部电池模块，所述内部电池模块被配置为可操作地与所述电容模块串联；以及输出接口，所述输出接口被配置为耦联所述内部电池模块和电容模块，经由所述输出接口，所述内部电池模块和所述电容模块可控串联地向所述目标系统输出电能。
在一些实施例中，所述电源装置还包括内部充电电流路径，所述内部充电电流路径可操作地耦联所述内部电池模块和所述电容模块；其中，所述内部充电电流路径包括第一充电开关，所述第一充电开关被配置为接收第一充电控制信号，并且在所述第一充电控制信号的控制下闭合或断开，从而允许或禁止所述内部电池模块对所述电容模块充电。
在一些实施例中，所述第一充电开关是MOS管或继电器开关。
在一些实施例中，所述内部充电电流路还包括第一电压调节模块，所述第一电压调节模块被配置为可控地调节对所述电容模块充电的电压。
在一些实施例中，所述电源装置还包括外部充电电流路径，所述外部充电电流路径可操作地耦联外部电源和所述电容模块，所述外部充电电流路径包括第二充电开关，所述第二充电开关被配置为接收第二充电控制信号，并且在所述第二充电控制信号的控制下闭合或断开，从而允许或禁止所述外部电源对所述电容模块充电。
在一些实施例中，所述第二充电开关是MOS管或继电器开关。
在一些实施例中，所述外部充电电流路径还包括第二电压调节模块，所述第二电压调节模块被配置为可控地调节对所述电容模块充电的电压。
在一些实施例中，所述外部电源是5V输入电源、12V输入电源或所述目标系统的自带电源。
在一些实施例中，所述内部充电电流路径和所述外部充电电流路径共享部分路径。
在一些实施例中，还包括，电容模块电压检测装置，所述电容模块电压检测装置配置为检测所述电容模块的电压，使得可基于所述电容模块的电压可控地调节对所述电容模块充电的电压。
在一些实施例中，所述电源装置还包括第三充电电流路径，所述第三充电电流路径可操作地耦联外部电源和所述内部电池模块，所述第三充电电流路径包括第三充电开关，所述第三充电开关被配置为接收第三充电控制信号，并且在所述第三充电控制信号的控制下闭合或断开，从而允许或禁止所述外部电源对所述内部电池模块充电。
在一些实施例中，所述第三充电开关是MOS管或继电器开关。
在一些实施例中，所述第三充电电流路还包括第三电压调节模块，所述第三电压调节模块被配置为可控地调节对所述电容模块充电的电压。
在一些实施例中，所述外部电源是5V输入电源或12V输入电源。
在一些实施例中，所述电源装置还包括第四充电电流路径，所述第四充电电流路径可操作地耦联目标系统的自带电源和所述电容模块，所述第四充电电流路径包括第四充电开关，所述第四充电开关被配置为基于所述目标系统的自带电源的电压可操作地闭合或断开，从而允许或禁止所述目标系统的自带电源对所述电容模块充电。
在一些实施例中，所述第四充电开关是MOS管或继电器开关。
在一些实施例中，所述电源装置还包括耦联所述电容模块和内部电池模块的第五开关，所述第五开关被配置为接收第五控制信号，并在第五控制信号的控制下关闭或断开，从而允许或禁止所述电容模块与内部电池模块串联以向目标系统提供电能。
在一些实施例中，所述电源装置还包括控制器，所述控制器耦联于第五开关，所述控制器被配置为接收外部信号并基于外部信号生成第五控制信号。
在一些实施例中，所述第五开关是MOS管或继电器开关。
在一些实施例中，所述电源装置还包括电压检测模块，所述电压检测模块可操作地耦联于所述控制器，所述电压检测模块配置为检测到所述目标系统的自带电源的电压低于阈值电压时，生成外部信号。
在一些实施例中，所述电源装置还包括输入模块，所述输入模块可操作地耦联于所述控制器，所述输入模块被配置为从用户接收输入指令并将输入指令转换为外部信号。
在一些实施例中，所述第一、第二和第三电压调节模块分别包括升压模块和降压模块，其中，升压模块配置为可控地抬升为所述电容模块充电的电压；降压模块配置为可控地降低为所述电容模块充电的电压。
在一些实施例中，所述第一、第二和第三电压调节模块共享升压模块和降压模块。
在一些实施例中，其特征在于，所述电源装置为便携式供电组件。
在一些实施例中，所述目标系统包括汽车，且所述输出接口与所述汽车的汽车电瓶相连接以给汽车打火。
在一些实施例中，所述电容模块包括电容组。
在一些实施例中，所述电容组包括至少一个超级电容器。
本申请的另一个方面提供一种为目标系统提供电能的方法，包括：提供电容模块和内部电池模块，其中，所述电容模块可被充电以存储电荷并可基于所存储的电荷向目标系统提供电能；所述内部电池模块被配置为可操作地与所述电容模块串联；提供内部充电电流路径，所述内部充电电流路径可操作地耦联所述内部电池模块和所述电容模块；其中，所述内部充电电流路径包括第一充电开关，所述第一充电开关被配置为接收第一充电控制信号，并且在所述第一充电控制信号的控制下闭合或断开，从而允许或禁止所述内部电池模块对所述电容模块充电；提供输出接口，所述输出接口被配置为耦联所述内部电池模块和电容模块，经由所述输出接口，所述内部电池模块和所述电容模块可控串联地向所述目标系统输出电能。
以上为本申请的概述，可能有简化、概括和省略细节的情况，因此本领域的技术人员应该认识到，该部分仅是示例说明性的，而不旨在以任何方式限定本申请范围。本概述部分既非旨在确定所要求保护主题的关键特征或必要特征，也非旨在用作为确定所要求保护主题的范围的辅助手段。
附图说明
通过下面说明书和所附的权利要求书并与附图结合，将会更加充分地清楚理解本申请内容的上述和其他特征。可以理解，这些附图仅描绘了本申请内容的若干实施方式，因此不应认为是对本申请内容范围的限定。通过采用附图，本申请内容将会得到更加明确和详细地说明。
图1示出了根据本申请一个实施例的启动电源的结构示意图；
图2示出了根据本申请一个实施例的内部电池模块通过内部充电电流路径对电容组充电的启动电源的结构示意图；
图3示出了根据本申请一个实施例的内部充电电流路径的结构示意图；
图4示出了根据本申请一个实施例的在控制器控制下启动电源对汽车打火的结构示意图；
图5示出了根据本申请的一个实施例的外部电源通过外部充电电流路径对电容模块充电的结构示意图；
图6示出了根据本申请一个实施例的外部充电电流路径的结构示意图；
图7示出了根据本申请一个实施例的外部电源通过第三充电电流路径对内部电池模块充电的结构示意图；
图8示出了根据本申请一个实施例的第三充电电流路径的结构示意图；
图9示出了根据本申请一个实施例的汽车电瓶通过第四充电电流路径对电容模块充电的结构示意图；
图10示出了根据本申请一个实施例的第四充电电流路径的结构示意图；
图11示出了根据本申请一个实施例的启动电源的电路结构示意图。
具体实施方式
在下面的详细描述中，参考了构成其一部分的附图。在附图中，类似的符号通常表示类似的组成部分，除非上下文另有说明。详细描述、附图和权利要求书中描述的说明性实施方式并非旨在限定。在不偏离本申请的主题的精神或范围的情况下，可以采用其他实施方式，并且可以做出其他变化。可以理解，可以对本申请中一般性描述的、在附图中图解说明的本申请内容的各个方面进行多种不同构成的配置、替换、组合，设计，而所有这些都明确地构成本申请内容的一部分。
同时，应当明白，本文使用的措辞或者术语是为了说明的目的，不应被视作是限定性的。本文使用的“包括”和“包含”及其变形意在包含其后面所列举的项目及其等同以及额外的项目。本文中使用的“由...组成”及其变形意在仅包含其后面所列举的项目及其等同。除非另外规定或限定，术语“偶联”、“连接”、以及“联接”及其变形被在广泛意义上使用，且涵盖直接或间接的偶联、连接、联接以及耦合。
图1示出了根据本申请一个实施例的启动电源100的示意图。启动电源100用于为目标系统提供电能。在一些实施例中，启动电源可以在机动车(例如，汽车、摩托车等)电瓶对机动车打不着火的情况下，替代机动车电瓶来对机动车进行启动打火。
请参考图1，本实施例的启动电源100包括：内部电池模块110、电容模块120和输出接口130。
在一些实施例中，内部电池模块110例如可以是包括一个或多个电池的电池组，或者其他能够存储或提供电能供给的元件。在一些实施例中，内部电池模块110可以是可充电电池或多个可充电电池的电池组。例如，锂可充电电池、镍镉可充电电池、镍氢可充电电池或其他类型的可充电电池或电池组。内部电池模块110用于给电容模块120充电。作为一些实施例，内部电池模块110是磷酸铁锂电池，单节电压范围在2.0到3.65V之间。作为一些实施例，内部电池模块110是钴酸锂电池，单节电压范围在2.7到4.35V之间。
在一些实施例中，电容模块120被配置为存储电荷。作为一些实施例，电容模块120可以是一个电容或多个电容串连。作为一些实施例，电容模块120中的电容可以选自超级电容器、法拉电容，混合电容或LiC电容。在一些实施例中，电容模块120可以是多个超级电容器串联。在一些实施例中，电容模块120中的每个电容可以具有相同规格。作为一些实施例，电容模块120可以采用5个470F/2.7V的电容器串联。在其他实施例中，电容模块120可以采用其他数量的电容器串联。
在一些实施例中，输出接口130被配置为耦联内部电池模块110和电容模块120，经由输出接口130，内部电池模块110和电容模块120可控串联地以预定电压向外提供输出电流。作为一些实施例，输出接口130被配置为耦联于内部电池模块110的正极。在一些实施例中，内部电池模块110和电容模块120通过开关131可控串联地以预定电压向外提供输出电流。在一些实施例中，输出接口130匹配于汽车发动机的点火接口，从而能够替代汽车电瓶来对汽车进行启动打火。在一些实施例中，预定电压为适于对汽车进行启动打火的电压。
请参考图2和图3，本实施例的启动电源100还包括：内部充电电流路径140。内部充电电流路径140可操作地耦联内部电池模块110和电容模块120，使得内部电池模块110可操作地对电容模块120充电。在一些实施例中，内部充电电流路径140包括第一充电开关142和电压调节模块144。作为一些实施例，第一充电开关142被配置为接收第一充电控制信号，并且在第一充电控制信号的控制下闭合或断开，从而允许或禁止内部电池模块110对电容模块120充电。在一些实施例中，第一充电开关142为可控开关，例如，继电器、MOS管、场效应管或绝缘栅双极型晶体管(IGBT)。在另一些实施例中，第一充电开关142为手动开关。作为一些实施例，第一充电开关142包括一个MOS管和一个稳压二极管，其中，稳压二级管的正极与MOS管的源极连接，稳压二极管的负极与MOS管的漏极连接，MOS管的栅极接收第一充电控制信号。在第一充电控制信号的控制下，MOS管的栅极开启或者关闭，使得第一充电开关142闭合或断开。
在一些实施例中，电压调节模块144被配置为抬升对电容模块120充电的电压，作为一些实施例，电压调节模块144为boost升压电路。其包括一输入端、一电感、一二极管、一开关管、一稳压滤波电容、一脉冲宽度调制(PWM)发生器以及一输出端。其中，PWM发生器输出的PWM信号在一周期内中具有高电平以及低电平，高电平期间占周期的比例定义为占空比。当PWM信号为高电平期间时，开关管导体，二极管截止，此时boost升压电路中的电感充电储能；当PWM信号为低电平时，开关管截止，二极管导通，此时电感释放能量。假设电感产生的感生电动势为VL，那么Vout＝Vin+VL。其中，VL与Vin以及占空比相关。在一些实施例中，电压调节模块144可以是BUCK以及BOOST电路，其包括升压电路和降压电路，从而可控地抬升或降低对电容模块120充电的电压。在一些实施例中，启动电源100还包括电容模块120电压检测装置(未示出)，电容模块电压检测装置配置为检测电容模块120的电压。作为一些实施例，当电容模块电压检测装置检测到电容模块120的电压较低，而内部电池模块提供的电压较高时，电容模块电压检测装置发送对应的信号至处理器，处理器根据检测到的电压和内部电池模块提供的电压，生成控制信号，控制BUCK或BOOST电路对内部电池模块提供的电压进行降压，使得对电容模块120充电的电压不会过高。作为一些实施例，当电容模块电压检测装置检测到电容模块120的电压较高，而内部电池模块提供的电压较低时。电容模块电压检测装置发送对应的信号至处理器，处理器根据检测到的电压和内部电池模块提供的电压，生成控制信号，控制BUCK或BOOST电路对内部电池模块提供的电压进行升压。作为一些实施例，电容模块电容检测装置实时检测电容模块120电压，并处理器根据检测到的电压调整BUCK或BOOST电路对内部电池模块110的降压或升压，从而使得电容模块120安全地充电至预定的电压，例如13.5V、15V或其他电压。
在一些实施例中，请参考图4，本申请一个实施例的启动电源100包括控制器和电压检测模块(未示出)，其中，电压检测模块耦联于控制器，控制器耦联于开关131。电压检测模块被配置为检测汽车电瓶的电压，当电压检测模块检测到汽车电瓶的电压低于阈值电压时，电压检测模块生成外部信号并发送至控制器，控制器接收到外部信号后，生成第五控制信号，在第五控制信号的控制下，开关131闭合，内部电池模块110和电容模块120串联给发动机点火。
请参考图5和图6，本申请一个实施例的启动电源100包括外部充电电流路径220。外部充电电流路径220可操作地耦联外部电源210和电容模块120，外部充电电流路径220包括第二充电开关222和电压调节模块224。作为一些实施例，第二充电开关222被配置为接收第二充电控制信号，并且在第二充电控制信号的控制下闭合或断开，从而允许或禁止外部电源210对电容模块120充电。作为一些实施例，第二充电开关222为可控开关，例如，继电器、MOS管、场效应管或绝缘栅双极型晶体管(IGBT)。在另一些实施例中，第二充电开关222为手动开关。作为一些实施例，第二充电开关222包括一个MOS管和一个稳压二极管，其中，稳压二级管的正极与MOS管的源极连接，稳压二极管的负极与MOS管的漏极连接，MOS管的栅极接收第一充电控制信号。在第一充电控制信号的控制下，MOS管的栅极开启或者关闭，使得第二充电开关222闭合或断开。
在一些实施例中，外部电源是5V输入电源、12V输入电源或目标系统的自带电源，例如汽车电瓶。本实施例能够当电容模块120没电的时候，通过外部充电电流路径通过汽车电瓶或其他的外部电源给电容模块130。在一些实施例中，外部充电电流路径220还包括若干输入接口，例如包括三个输入接口，其中第一输入接口对应输入5V输入电源、第二输入接口对应输入12V输入电源，第三输入接口对应输入汽车电瓶。
在一些实施例中，电压调节模块224被配置为可控地调节对电容模块120充电的电压，作为一些实施例，电压调节模块224为BOOST升压电路。其包括一输入端、一电感、一二极管、一开关管、一稳压滤波电容、一脉冲宽度调制(PWM)发生器以及一输出端。其中，PWM发生器输出的PWM信号在一周期内中具有高电平以及低电平，高电平期间占周期的比例定义为占空比。当PWM信号为高电平期间时，开关管导体，二极管截止，此时升压模块224中的电感充电储能；当PWM信号为低电平时，开关管截止，二极管导通，此时电感释放能量。假设电感产生的感生电动势为VL，那么Vout＝Vin+VL。其中，VL与Vin以及占空比相关。作为一些实施例，内部充电电流路径140和外部充电电流路径220可以共享升压模块。在一些实施例中，电压调节模块224可以是BUCK和BOOST电路，其包括升压电路和降压电路，从而可控地抬升或降低对电容模块130充电的电压。在一些实施例中，启动电源100还包括电容模块电压检测装置(未示出)，电容模块电压检测装置配置为检测电容模块120的电压。作为一些实施例，当电容模块电压检测装置检测到电容模块120的电压较低，而外部电源模块提供的电压较高时，电容模块电压检测装置发送对应的信号至处理器，处理器根据检测到的电压和外部电源模块提供的电压，生成控制信号，控制BUCK或BOOST电路对外部电源模块提供的电压进行降压，使得对电容模块120充电的电压不会过高。作为一些实施例，当电容模块电压检测装置检测到电容模块120的电压较高，而外部电源模块提供的电压较低时。电容模块电压检测装置发送对应的信号至处理器，处理器根据检测到的电压和外部电源模块提供的电压，生成控制信号，控制BUCK或BOOST电路对外部电源模块提供的电压进行升压。作为一些实施例，电容模块电容检测装置实时检测电容模块120电压，并处理器根据检测到的电压调整BUCK或BOOST电路对外部电源210的降压和升压，从而使得电容模块120安全地充电至预定的电压，例如13.5V、15V或其他电压。
请参考图7和图8，本申请一个实施例的启动电源100还包括第三充电电流路径320。作为一些实施例，第三充电电流路径320可操作地耦联外部电源210和内部电池模块110。作为一些实施例，第三充电电流路径320包括第三充电开关322和电压调节模块324。作为一些实施例，第三充电开关322被配置为接收第三充电控制信号，并且在第三充电控制信号的控制下闭合或断开，从而允许或禁止外部电源210对内部电池模块110充电。作为一些实施例，第三充电开关322为可控开关，例如，继电器、MOS管、场效应管或绝缘栅双极型晶体管(IGBT)。在另一些实施例中，第三充电开关322为手动开关。作为一些实施例，第三充电开关322包括一个MOS管和一个稳压二极管，其中，稳压二级管的正极与MOS管的源极连接，稳压二极管的负极与MOS管的漏极连接，MOS管的栅极接收第一充电控制信号。在第一充电控制信号的控制下，MOS管的栅极开启或者关闭，使得第三充电开关322闭合或断开。
在一些实施例中，电压调节模块324被配置为可控地抬升或降低对内部电池模块110充电的电压，作为一些实施例，降压模块324为BUCK或BOOST电路。
作为一些实施例，内部充电电流路径140、外部充电电流路径320和第三充电电流路径320可以共享部分单元。
请参考图9和图10，本申请一个实施例的启动电源100还包括第四充电电流路径420，第四充电电流路径420可操作地耦联汽车电瓶和电容模块120。在一些实施例中，第四充电电流路径420包括第四充电开关422，其中，第四充电开关422被配置为为基于目标系统的自带电源的电压可操作地闭合或断开，从而允许或禁止汽车电瓶对电容模块120充电。需要说明的是，在一些实施例中，当目标系统的自带电源的电压，例如汽车电瓶电压高于电容的预定充电电压时，例如汽车电瓶电压高于电容预定充电电压13.5V，汽车电瓶通过第四充电电流路径对电容模块120充电。当汽车电瓶电量不足，汽车电瓶通过外部充电电流路径220给电容模块120充电。
本申请还提供一种为目标系统提供电能的方法，包括如下步骤：
提供电容模块和内部电池模块，其中，所述电容模块可被充电以存储电荷并可基于所存储的电荷向目标系统提供电能；所述内部电池模块被配置为可操作地与所述电容模块串联；
提供内部充电电流路径，所述内部充电电流路径可操作地耦联所述内部电池模块和所述电容模块；其中，所述内部充电电流路径包括第一充电开关，所述第一充电开关被配置为接收第一充电控制信号，并且在所述第一充电控制信号的控制下闭合或断开，从而允许或禁止所述内部电池模块对所述电容模块充电；
提供输出接口，所述输出接口被配置为耦联所述内部电池模块和电容模块，经由所述输出接口，所述内部电池模块和所述电容模块可控串联地向所述目标系统输出电能。
在一些实施例中，为目标系统提供电能的方法还包括步骤，提供外部充电电流路径，外部充电电路路径可操作地偶联外部电源和电容模块，外部充电电流路径包括第二充电开关，第二充电开关被配置为接收第二充电控制信号，并且在第二充电控制信号的控制下闭合或断开，从而允许或禁止外部电源对电容模块充电。
在一些实施例中，为目标系统提供电能的方法还包括步骤，提供第三充电电流路径，所述第三充电电流路径可操作地耦联外部电源和所述内部电池模块，所述第三充电电流路径包括第三充电开关，所述第三充电开关被配置为接收第三充电控制信号，并且在所述第三充电控制信号的控制下闭合或断开，从而允许或禁止所述外部电源对所述内部电池模块充电。
在一些实施例中，为目标系统提供电能的方法还包括步骤，提供第四充电电流路径，所述第四充电电流路径可操作地耦联目标系统的自带电源和所述电容模块，所述第四充电电流路径包括第四充电开关，所述第四充电开关被配置为基于所述目标系统的自带电源的电压可操作地闭合或断开，从而允许或禁止所述目标系统的自带电源对所述电容模块充电。
在一些实施例中，为目标系统提供电能的方法还包括步骤，提供耦联电容模块和内部电池模块的第五开关，所述第五开关被配置为接收第五控制信号，并在第五控制信号的控制下关闭或断开，从而允许或禁止所述电容模块与内部电池模块串联以向目标系统提供电能。
请参考图11，图11为本申请一个实施例的启动电源100的电路示意图。所述启动电源100包括：若干电池组成的电池组BT1，电池组BT1作为内部电池模块；电池组BT1的负极连接于开关1的一端，开关1的另一端连接于由电容C5、电容C8和电容C10串联形成的电容组的一端，该电容组作为电容模块；电容组的另一端连接开关3的一端并接地；开关3的另一端连接开关4的一端，开关4的另一端连接电池组BT1的负极；开关3的另一端还连接电容C99的一端，电容C99的另一端连接开关2的一端和由电容C5、电容C8和电容C10串联形成的电容组的一端；开关2的另一端连接电池组BT1的正极；电容C99的另一端还连接二级管D5的负极，二级管D5的正极连接电感L2的一端以及开关Q7的一端，开关Q7的另一端连接开关4的一端、开关3的另一端、二极管D4的正极并且接地；其中，开关Q7由一个MOS管和一个稳压二级管组成，稳压二极管的正极与MOS管的源极连接形成开关Q7的一端，稳压二极管的负极与MOS管的漏极连接形成开关Q7的另一端，开关Q7在PWM_BOOST信号控制下闭合或断开；电感L2的另一端连接开关Q6的一端和二极管D4的负极；开关Q6的另一端连接于电容C3的一端、二极管D1的负极、二极管D2的负极、二极管D3的负极以及二极管D7的负极，其中，开关Q6由一个MOS管和一个稳压二级管组成，稳压二极管的正极与MOS管的源极连接形成开关Q6的另一端，稳压二极管的负极与MOS管的漏极连接形成开关Q6的一端；其中，开关Q6在BUCK信号控制下闭合或断开；电容C3的另一端接地；二极管D7的正极连接开关Q14的一端，开关Q14的另一端连接电池组BT1的正极；其中，开关Q14由一个MOS管和一个稳压二级管组成，稳压二极管的负极与MOS管的源极连接形成开关Q7的另一端，稳压二极管的正极与MOS管的漏极连接形成开关Q7的一端，其中，开关Q14在EN3信号的控制下闭合或断开；其中，二极管D1、二极管D2和二极管D3的正极作为输入接口，分别输入汽车电瓶、12V电源和5V电源；开关1的另一端还连接开关5的一端；开关5的另一端还连接汽车电瓶的正极；汽车电瓶的负极连接于由电容C5、电容C8和电容C10串联形成的电容组的另一端并接地。
下面结合图11示出的启动电源100的电路示意图，对启动电源的具体结构和为目标系统提供电能的方法做进一步说明：
在仅采用内部电池模块通过内部充电电流路径对电容模块进行充电的方式下，其他的开关全部断开，开关Q14、开关3和开关4闭合；开关Q6、二极管D4、电感L2、开关Q7、二极管D5、电容C99组成BUCK或BOOST电路，可控地调节电池组BT1构成的内部电池模块的电压，对由电容C5、电容C8和电容C10组成的电容模块进行充电。在一些实施例中，Q6的BUCK信号和Q7的PWM_BOOST信号可以根据电容模块的实际电压进行调整，从而通过BUCK信号和PWM_BOOST信号，控制调节内部电池模块对电容模块的充电电压。例如，一开始降低内部电池模块对电容模块的充电电压，然后逐渐的抬升对电容模块的充电电压，直至将电容模块充电至预定电压。
在采用外部电源通过外部充电电流路径对电容模块进行充电的方式下，其他的开关全部断开，开关3闭合；开关Q6、二极管D4、电感L2、开关Q7、二极管D5、电容C99组成BUCK或BOOST电路，可控地调节外部电源的电压，对由电容C5、电容C8和电容C10组成的电容模块进行充电。在一些实施例中，Q6的BUCK信号和Q7的PWM_BOOST信号可以根据电容模块的实际电压进行调整，从而通过BUCK信号和PWM_BOOST信号，控制调节外部电源对电容模块的充电电压。需要说明的是，在采用汽车电瓶通过外部充电电流路径对电容模块进行充电的时候，汽车电瓶的电压可以低于电容模块的充电的预定电压。
在采用外部电源通过第三充电电流路径对内部电池模块进行充电的方式下，其他的开关全部断开，开关2和开关2闭合；开关Q6、二极管D4、电感L2、开关Q7、二极管D5、电容C99组成BUCK或BOOST电路，可控地调节外部电源的电压，对电池组BT1进行充电。在一些实施例中，Q6的BUCK信号和Q7的PWM_BOOST信号可以根据电池组BT1的实际电压进行调整，从而通过BUCK信号和PWM_BOOST信号，控制调节外部电源对电池组BT1的充电电压。
当汽车电瓶电压高于电容模块的充电的预定电压时，可以采用汽车电瓶通过第四充电电流路径对电容模块进行充电，在此方式下，其他的开关全部断开，开关5闭合，汽车电瓶可以直接对电容模块进行充电，直至充电至预定电压。
在一些实施例中，当需要以预定电压对外部放电时，其他的开关全部断开，开关1闭合，以满额电压为13.5V、15V或其他电压对汽车进行打火。
应当注意，尽管在上文详细描述中提及了启动电源和汽车启动电源的若干模块或子模块，但是这种划分仅仅是示例性的而非强制性的。实际上，根据本申请的实施例，上文描述的两个或更多模块的特征和功能可以在一个模块中具体化。反之，上文描述的一个模块的特征和功能可以进一步划分为由多个模块来具体化。
本领域技术人员还应当理解，结合本申请公开的各个实施例所描述的各种示例性的方法步骤和单元均可以实现成电子硬件、软件或二者的组合。为了清楚地表示硬件和软件的可交换性，上文中各种示例性的步骤和单元均围绕其功能进行了总体描述。至于这种功能是实现成硬件还是实现成软件，则取决于特定的应用和对整个系统所施加的设计约束条件。本领域技术人员可以针对每个特定应用，以变通的方式实现所描述的功能，但是，这种实现决策不应解释为引起与本申请的范围的偏离。
本申请说明书中使用的“示例/示例性”表示用作例子、例证或说明。说明书中被描述为“示例性”的任何技术方案不应被解释为比其它技术方案更优选或更具优势。
应当注意，尽管在上文详细描述中提及了供电组件和电源装置的若干模块或子模块，但是这种划分仅仅是示例性的而非强制性的。实际上，根据本申请的实施例，上文描述的两个或更多模块的特征和功能可以在一个模块中具体化。反之，上文描述的一个模块的特征和功能可以进一步划分为由多个模块来具体化。
本申请提供了对所公开的技术内容的以上描述，以使本领域技术人员能够实现或使用本申请。对于本领域技术人员而言，对这些技术内容的很多修改和变形都是显而易见的，并且本申请所定义的总体原理也可以在不脱离本申请的精神或范围的基础上适用于其它实施例。因此，本申请并不限于上文所示的具体实施例，而是应与符合本申请公开的发明构思的最广范围相一致。
那些本技术领域的一般技术人员可以通过研究说明书、公开的内容及附图和所附的权利要求书，理解和实施对披露的实施方式的其他改变。在权利要求中，措词“包括”不排除其他的元素和步骤，并且措辞“一”、“一个”不排除复数。在本申请的实际应用中，一个零件可能执行权利要求中所引用的多个技术特征的功能。权利要求中的任何附图标记不应理解为对范围的限制。

Claims (28)

1.一种为目标系统提供电能的电源装置，其特征在于，包括，
电容模块，所述电容模块可被充电以存储电荷并可基于所存储的电荷向目标系统提供电能；
内部电池模块，所述内部电池模块被配置为可操作地与所述电容模块串联；以及
输出接口，所述输出接口被配置为耦联所述内部电池模块和电容模块，经由所述输出接口，所述内部电池模块和所述电容模块可控串联地向所述目标系统输出电能。
2.如权利要求1所述的电源装置，其特征在于，所述电源装置还包括内部充电电流路径，所述内部充电电流路径可操作地耦联所述内部电池模块和所述电容模块；其中，所述内部充电电流路径包括第一充电开关，所述第一充电开关被配置为接收第一充电控制信号，并且在所述第一充电控制信号的控制下闭合或断开，从而允许或禁止所述内部电池模块对所述电容模块充电。
3.如权利要求2所述的电源装置，其特征在于，所述第一充电开关是MOS管或继电器开关。
4.如权利要求2所述的电源装置，其特征在于，所述内部充电电流路还包括第一电压调节模块，所述第一电压调节模块被配置为可控地调节对所述电容模块充电的电压。
5.如权利要求2所述的电源装置，其特征在于，所述电源装置还包括外部充电电流路径，所述外部充电电流路径可操作地耦联外部电源和所述电容模块，所述外部充电电流路径包括第二充电开关，所述第二充电开关被配置为接收第二充电控制信号，并且在所述第二充电控制信号的控制下闭合或断开，从而允许或禁止所述外部电源对所述电容模块充电。
6.如权利要求5所述的电源装置，其特征在于，所述第二充电开关是MOS管或继电器开关。
7.如权利要求5所述的电源装置，其特征在于，所述外部充电电流路径还包括第二电压调节模块，所述第二电压调节模块被配置为可控地调节对所述电容模块充电的电压。
8.如权利要求5所述的电源装置，其特征在于，所述外部电源是5V输入电源、12V输入电源或所述目标系统的自带电源。
9.如权利要求5所述的电源装置，其特征在于，所述内部充电电流路径和所述外部充电电流路径共享部分路径。
10.如权利要求1-9中任一项所述的电源装置，其特征在于，还包括，电容模块电压检测装置，所述电容模块电压检测装置配置为检测所述电容模块的电压，使得可基于所述电容模块的电压可控地调节对所述电容模块充电的电压。
11.如权利要求1所述的电源装置，其特征在于，所述电源装置还包括第三充电电流路径，所述第三充电电流路径可操作地耦联外部电源和所述内部电池模块，所述第三充电电流路径包括第三充电开关，所述第三充电开关被配置为接收第三充电控制信号，并且在所述第三充电控制信号的控制下闭合或断开，从而允许或禁止所述外部电源对所述内部电池模块充电。
12.如权利要求11所述的电源装置，其特征在于，所述第三充电开关是MOS管或继电器开关。
13.如权利要求11所述的电源装置，其特征在于，所述第三充电电流路还包括第三电压调节模块，所述第三电压调节模块被配置为可控地调节对所述电容模块充电的电压。
14.如权利要求13所述的电源装置，其特征在于，所述外部电源是5V输入电源或12V输入电源。
15.如权利要求1所述的电源装置，其特征在于，所述电源装置还包括第四充电电流路径，所述第四充电电流路径可操作地耦联目标系统的自带电源和所述电容模块，所述第四充电电流路径包括第四充电开关，所述第四充电开关被配置为基于所述目标系统的自带电源的电压可操作地闭合或断开，从而允许或禁止所述目标系统的自带电源对所述电容模块充电。
16.如权利要求15所述的电源装置，其特征在于，所述第四充电开关是MOS管或继电器开关。
17.如权利要求1所述的电源装置，其特征在于，所述电源装置还包括耦联所述电容模块和内部电池模块的第五开关，所述第五开关被配置为接收第五控制信号，并在第五控制信号的控制下关闭或断开，从而允许或禁止所述电容模块与内部电池模块串联以向目标系统提供电能。
18.如权利要求17所述的电源装置，其特征在于，所述电源装置还包括控制器，所述控制器耦联于第五开关，所述控制器被配置为接收外部信号并基于外部信号生成第五控制信号。
19.如权利要求18所述的电源装置，其特征在于，所述第五开关是MOS管或继电器开关。
20.如权利要求18所述的电源装置，其特征在于，所述电源装置还包括电压检测模块，所述电压检测模块可操作地耦联于所述控制器，所述电压检测模块配置为检测到所述目标系统的自带电源的电压低于阈值电压时，生成外部信号。
21.如权利要求18所述的电源装置，其特征在于，所述电源装置还包括输入模块，所述输入模块可操作地耦联于所述控制器，所述输入模块被配置为从用户接收输入指令并将输入指令转换为外部信号。
22.如权利要求4、7或13所述的电源装置，其特征在于，所述第一、第二和第三电压调节模块分别包括升压模块和降压模块，其中，升压模块配置为可控地抬升为所述电容模块充电的电压；降压模块配置为可控地降低为所述电容模块充电的电压。
23.如权利要求22所述的电源装置，其特征在于，所述第一、第二和第三电压调节模块共享升压模块和降压模块。
24.如权利要求1-9和11-21中任一项所述的电源装置，其特征在于，所述电源装置为便携式供电组件。
25.如权利要求1-9和11-21中任一项所述的电源装置，其特征在于，所述目标系统包括汽车，且所述输出接口与所述汽车的汽车电瓶相连接以给汽车打火。
26.如权利要求1-9和11-21中任一项所述的电源装置，其特征在于，所述电容模块包括电容组。
27.如权利要求26所述的电源装置，其特征在于，所述电容组包括至少一个超级电容器。
28.一种为目标系统提供电能的方法，其特征在于，包括：
提供电容模块和内部电池模块，其中，所述电容模块可被充电以存储电荷并可基于所存储的电荷向目标系统提供电能；所述内部电池模块被配置为可操作地与所述电容模块串联；
提供内部充电电流路径，所述内部充电电流路径可操作地耦联所述内部电池模块和所述电容模块；其中，所述内部充电电流路径包括第一充电开关，所述第一充电开关被配置为接收第一充电控制信号，并且在所述第一充电控制信号的控制下闭合或断开，从而允许或禁止所述内部电池模块对所述电容模块充电；以及
提供输出接口，所述输出接口被配置为耦联所述内部电池模块和电容模块，经由所述输出接口，所述内部电池模块和所述电容模块可控串联地向所述目标系统输出电能。
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