CN107546835A - 供电组件及方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种为目标系统提供电能的供电组件及方法。所述供电组件包括：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；充电电流路径，所述充电电流路径可操作地将所述电容模块与电容充电元件相偶联，以使得电容充电元件可控地对所述电容模块进行充电；以及输出接口，所述输出接口被配置为耦联于所述电容模块，经由所述输出接口所述电容模块向所述目标系统输出电能。

Description

供电组件及方法

技术领域

本申请涉及电源领域，更具体地，涉及一种用于提供电源的供电组件及方法。

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供电组件，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；充电电流路径，所述充电电流路径可操作地将所述电容模块与电容充电元件相偶联，以使得电容充电元件可控地对所述电容模块进行充电；以及输出接口，所述输出接口被配置为连接于所述电容模块，经由所述输出接口所述电容模块向所述目标系统输出电能。

根据在一些实施例中，所述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电容充电元件对所述电容模块充电。

根据在一些实施例中，所述供电组件还包括连接所述电容模块和所述输出接口的供电开关，所述供电开关被配置为接收供电控制信号，并在所述供电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向所述目标系统输出电能。

在一些实施例中，所述充电电流路径还包括电压调节模块，所述电压调节模块被配置为可控地调节所述电容充电元件对所述电容模块充电的电压。

在一些实施例中，所述电压调节模块包括升压模块和降压模块，其中，所述升压模块配置为可控地抬升所述电容模块充电的电压；所述降压模块配置为可控地降低所述电容模块充电的电压。

在一些实施例中，所述供电组件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，使得所述调节模块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，所述电容充电元件包括内部充电元件，所述内部充电元件被设置于所述供电组件的内部并可操作地连接所述充电电流路径。

在一些实施例中，所述内部充电元件为电池。

在一些实施例中，所述电容充电元件包括外部电源，所述外部电源独立于所述供电组件，并且通过所述充电电流路径可操作地连接所述电容模块。

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，所述电容充电元件还包括外部电源，所述外部电源独立于所述供电组件，并且通过第二电流路径可操作地连接所述电容模块。

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，所述内部充电元件为电池。

在一些实施例中，所述供电组件还包括第三电流路径，所述第三电流路径可操作地连接所述外部电源和所述内部充电元件，所述第三电流路径包括第三充电开关和电压调节模块，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充电元件充电；所述电压调节模块被配置为可控地调节对内部充电元件充电的电压。

在一些实施例中，所述充电电流路径和所述第三电流路径共享部分路径。

在一些实施例中，所述供电组件还包括控制器，所述控制器连接于所述供电开关，所述控制器被配置为接收外部信号并基于所述外部信号生成所述供电控制信号。

在一些实施例中，所述供电组件还包括电压检测模块，所述电压检测模块可操作地连接于所述控制器，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，所述供电组件还包括输入模块，所述输入模块可操作地连接于所述控制器，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，所述供电组件还包括控制器，所述控制器连接于所述第一充电开关，所述控制器被配置为接收充电指令并基于所述充电指令生成所述第一充电信号。

在一些实施例中，所述供电组件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可操作地连接于所述控制器，所述电容模块电压检测装置配置为检测到所述电容模块的电压低于电容阈值电压时，生成充电指令从而允许所述电容充电元件对所述电容模块充电。

在一些实施例中，所述供电组件还包括输入模块，所述输入模块可操作地连接于所述控制器，所述输入模块被配置为从用户接收充电指令。

在一些实施例中，所述供电组件为便携式供电组件。

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。

在一些实施例中，当所述电容模块的电压高于所述目标系统的自带电源的电压时，经由所述输出接口所述电容模块向所述目标系统输出电能。

在一些实施例中，当所述电容模块的电压低于所述目标系统的自带电源的电压时，经由所述输出接口所述目标系统的自带电源对所述电容模块充电。

本申请的一个方面提供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，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；提供充电电流路径，所述充电电流路径可操作地将所述电容模块与电容充电元件相偶联，以使得电容充电元件可控地对所述电容模块进行充电；以及提供输出接口，所述输出接口被配置为连接于所述电容模块，经由所述输出接口所述电容模块向所述目标系统输出电能。

通过本发明的上述技术方案，可以解决了电池直接打火的寿命短，低温性能差以及电池安全性差的问题，同时又弥补了电容储能低的问题。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供电组件的结构示意图；

图2示出了根据本申请一个实施例的充电电流路径的结构示意图；

图3示出了根据本申请另一个实施例的供电组件的结构示意图；

图4示出了根据本申请一个实施例的第二电流路径的结构示意图；

图5示出了根据本申请另一个实施例的供电组件的结构示意图；

图6示出了根据本申请一个实施例的第三电流路径的结构示意图；

图7示出了根据本申请另一个实施例的供电组件的结构示意图；

图8示出了根据本申请一个实施例的应急电源的结构示意图；

图9示出了根据本申请一个实施例的供电组件的电路结构示意图；

图10是根据本申请一实施例的供电组件与汽车电瓶连接的电路示意图；

图11是根据本申请另一实施例的供电组件与汽车电瓶连接的电路示意图。

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供电组件100的示意图。在实际应用中，本实施例的供电组件可以在机动车(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。

本实施例的供电组件100包括：电容模块120(如图所示的电容组模块)、充电电流路径130(如图所示的第一电流路径)和输出接口140。可选的，供电组件100还可以包括一内部的电容充电元件110(如图所示的内部电源模块)或者供电组件100可与一独立于供电组件100的电容充电元件100相连接以构成电源装置。以下，将以所述电容充电元件110是内部充电元件为例进行说明。但应注意的是，下述例子是示例性的而非用来限制本发明。

在一些实施例中，电容充电元件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，电容充电元件110可以是可充电电池或多个可充电电池的电池组。例如，可充电锂电池、可充电镍镉电池、可充电镍氢电池或其他类型的可充电电池或电池组。电容充电元件110用于给电容模块120充电。作为一些实施例，电容充电元件110是磷酸铁锂电池，电压范围在8到14.4V之间，允许+/-0.3的容差。作为一些实施例，电容充电元件110是钴酸锂电池，电压范围在8.1到12.6V之间，允许+/-0.3的容差。

在一些实施例中，电容模块130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130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130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130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130可以采用其他数量的电容器串联。

在一些实施例中，充电电流路径120连接电容充电元件110和电容模块130，以控制电容充电元件110向电容模块130充电。作为示例的，请参考图2，充电电流路径120包括第一充电开关122(如图所示的第一开关)，优选的，充电电流路径120还包括电压调节模块124。作为一些实施例，第一充电开关122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，从而允许或禁止电容充电元件110对电容模块130充电。在一些实施例中，第一充电开关122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122为手动开关。作为一些实施例，第一充电开关122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122闭合或断开。在一些实施例中，第一充电控制信号基于电容充电元件110和电容模块130的参数生成。例如，当电容模块130电压低，而电容充电元件110电压高时，操作者或者微处理器可以基于充电元件110和电容模块130的电压，生成第一充电控制信号，闭合第一充电开关122。当电容模块130电压高，而电容充电元件110电压低时，操作者或者微处理器可以基于充电元件110和电容模块130的电压，生成第一充电控制信号，断开第一充电开关122。在一些实施例中，供电组件100还包括检测电容模块130的电压的电压检测元件，电压检测元件连接于微处理器，电压检测元件检测到电容模块130的电压低于阈值电压时，微处理器生成闭合第一充电开关122的第一充电控制信号，使得充电元件110对电容模块130充电。在一些实施例中，供电组件100还包括检测充电元件110的电压的电压检测元件，电压检测元件连接于微处理器，电压检测元件检测到充电元件110的电压低于阈值电压时，微处理器生成断开第一充电开关122的第一充电控制信号，充电元件110停止电容模块130充电。在一些实施例中，供电组件100还包括检测电容模块130的电压的第一电压检测元件，以及检测充电元件110的电压的第二电压检测元件，第一电压检测元件和第二电压检测元件连接于微处理器，微处理器接收分别来自于第一电压检测元件和第二电压检测元件的电压值，并且比较来自于第一电压检测元件和第二电压检测元件的电压值，当第一电压检测元件检测的电压值大于第二电压检测元件检测的电压值时，微处理器生成断开第一充电开关122的第一充电控制信号，充电元件110停止电容模块130充电。

在一些实施例中，电压调节模块124被配置为可控地调节对电容模块130充电的电压，作为一些实施例，电压调节模块124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，此时电压调节模块124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124可以是BUCK或BOOST升压或降压电路，其包括抬升电路和降压电路，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，供电组件100还包括电容模块130的电压检测装置(未示出)，电容模块电压检测装置配置为检测电容模块130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130的电压较低，而电容充电元件提供的电压较高时，电容模块电压检测装置发送对应的信号至处理器(即控制器)，处理器根据检测到的电压和电容充电元件提供的电压，生成控制信号，控制BUCK或BOOST升压或降压电路对电容充电元件提供的电压进行降压，使得对电容模块130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130的电压较高，而电容充电元件提供的电压较低时。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电容充电元件提供的电压，生成控制信号，控制BUCK或BOOST升压或降压电路对电容充电元件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130电压，并且处理器根据检测到的电压调整BUCK或BOOST升压或降压电路对电容充电元件110的降压和升压，从而使得电容模块130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，所述控制器500还连接于所述第一充电开关122，所述控制器500被配置为接收充电指令并基于充电指令生成所述第一充电信号。其中电容模块电压检测装置可操作地连接于所述控制器500并配置为检测到所述电容模块130的电压低于电容阈值电压时，生成充电指令从而允许所述电容充电元件对所述电容模块130充电。作为替换的，所述供电组件还包括输入模块，所述输入模块可操作地连接于所述控制器500，所述输入模块被配置为从用户接收充电指令。

在一些实施例中，输出接口140被配置为连接于电容模块130，经由输出接口电容模块130可控制地向所述目标系统输出电能。

虽然本发明中的目标系统可以包括汽车等交通工具或者各种电子设备，但是以下为了简便起见，将以目标系统为汽车进行示例说明。在一些实施例中，输出接口140匹配于目标系统汽车发动机的点火接口，从而能够替代汽车电瓶(根据本发明，汽车电瓶为目标系统的自带电源的一种示例)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3和图4，本申请一个实施例的供电组件100包括第二电流路径220。第二电流路径220可操作地连接外部电源210和电容模块130，第二电流路径220包括第二充电开关222(如图所示的第二开关)和升压模块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130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输入电源或汽车电瓶。本实施例能够当电容模块130没电的时候，通过第二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，第二电流路径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130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，充电电流路径120和第二电流路径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或BOOST升压或降压电路，其包括抬升电路和降压电路，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，供电组件100还包括电容模块130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130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130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升压或降压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130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130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升压或降压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130电压，并处理器根据检测到的电压调整BUCK或BOOST升压或降压电路对外部电源210的降压和升压，从而使得电容模块130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5和图6，本申请一个实施例的供电组件100还包括第三电流路径320。作为一些实施例，第三电流路径320可操作地连接外部电源210和电容充电元件110。作为一些实施例，第三电流路径320包括第三充电开关322(如图所示的第三开关)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对电容充电元件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电容充电元件110充电的电压，作为一些实施例，降压模块324为BUCK或BOOST升压或降压电路。

作为一些实施例，充电电流路径120、第二电流路径320和第三电流路径320可以部分单元。

请参考图7，本申请一个实施例的供电组件100还包括，连接电容模块130和输出接口140的供电开关422。在一些实施例中，供电开关422被配置为接收供电控制信号，并在供电控制信号的控制下关闭或断开，从而允许或禁止电容模块130以预定电压，例如最大电压为13.6V的满额电压、例如最大电压为15V的满额电压，向外提供输出电流。在一些实施例中，供电开关422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，供电开关422为手动开关。

请依旧参考图7，本申请一个实施例的供电组件100还包括控制器500。在一些实施例中，控制器500连接于供电开关422，控制器500被配置为接收外部信号并基于外部信号生成供电控制信号。在一些实施例中，外部信号可以为电压检测模块产生。作为一些实施例，本申请一个实施例的供电组件100还包括电压检测模块，所述电压检测模块可操作地连接于所述控制器，所述电压检测模块配置为检测到汽车电瓶的电压低于阈值电压时，生成外部信号。在另一些实施例中，外部信号可以由输入模块产生，作为一些实施例，本申请一个实施例的供电组件100还包括输入模块，所述输入模块可操作地连接于所述控制器，所述输入模块被配置为接收输入指令并将输入指令转换为外部信号。具体地，输入指令包括但不限于按键、开关或通讯命令。

请参考图8，本申请还提供一种电源装置200，包括：电容充电元件110；电容模块130，充电模块600，输出接口140。电源装置200可以相应参考供电组件100的相关组件和模块的描述。

在一些实施例中，电容充电元件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，电容充电元件110可以是可充电电池或多个可充电电池的电池组。例如，可充电锂电池、可充电镍镉电池、可充电镍氢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，电容充电元件110是磷酸铁锂电池，电压范围在8到14.4V之间，允许+/-0.3的容差。作为一些实施例，电容充电元件110是钴酸锂电池，电压范围在8.1到12.6V之间，允许+/-0.3的容差。

在一些实施例中，电容模块130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130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130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130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130可以采用其他数量的电容器串联。

在一些实施例中，充电模块600被配置为可选的由电容充电元件110对电容模块130充电和外部电源210对电容模块130充电以及外部电源210对电容充电元件110充电。

在一些实施例中，充电模块600连接电容充电元件110和电容模块130。在一些实施例中，充电模块600包括输入接口、开关模块组和电压调节模块。

在一些实施例中，输入接口被配置为外部电源提供接口。在一些实施例中，外部电源是5V输入电源、12V输入电源或汽车电瓶。本实施例能够当电容模块130没电的时候，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，输入接口数量可以是多个，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，开关模块组连接电容充电元件、输入接口和电容模块，开关模块组可操作地配置为接收开关控制信号，并且在开关控制信号的控制下闭合或断开，从而允许或禁止所述电容充电元件对所述电容模块充电，或允许或禁止所述外部电源为电容充电元件。

在一些实施例中，电压调节模块被配置为可控地调节对电容模块130充电的电压，作为一些实施例，电压调节模块可以为升压模块，例如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，电压调节模块为BUCK或BOOST升压或降压电路，可控地抬升或降低电容模块充电的电压。在一些实施例中，输出接口140被配置为连接于电容模块130，经由输出接口140电容模块130可控制地向所述目标系统输出电能。

请参考图9，图9为根据本申请一实施例的供电组件或电源装置的电路示意图。所述供电组件包括：由若干电池组成的电池组，在图9中示出3个电池组成的电池组(BT1、BT2和BT3)；电池组的正极连接第一充电开关Q14的第一端，其中，第一充电开关Q14由一个MOS管和一个稳压二极管组成，稳压二级管的正极与MOS管的源极连接形成第一充电开关Q14的第二端，稳压二极管的负极与MOS管的漏极连接形成第一充电开关Q14的第一端并且连接到电池组的正极，MOS管的栅极接收第一充电控制信号EN3。在第一充电控制信号EN3的控制下，MOS管的栅极开启或者关闭，使得第一充电开关Q14闭合或断开；第一充电开关Q14的第二端连接到二级管D7的正极，二级管D7的负极连接到二级管D1、二级管D2和二级管D3的负极，其中，二级管D1、二级管D2和二级管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；二级管D7的负极连接到电容器C3的一端，电容器C3的另一端接地；二极管D7的负极还连接到第二充电开关Q6的第一端，其中，第二充电开关Q6由一个MOS管和一个稳压二极管组成，稳压二极管的负极与MOS管的漏极连接形成第二充电开关Q6的第一端并且连接到二级管D7的负极，稳压二级管的正极与MOS管的源极连接形成第二充电开关Q6的第二端，MOS管的栅极接收第二充电控制信号BUCK，在第二充电控制信号BUCK的控制下，MOS管的栅极开启或者关闭，使得第二充电开关Q6闭合或断开。第二充电开关Q6的第二端连接二极管D4的负极，二极管D4的正极接地；第二充电开关Q6的第二端还连接到电感L2的一端，电感L2的另一端连接三极管Q7的漏极，三级管Q7的源极接地，三极管的栅极接收PWM_BOOST信号；稳压二极管的正极连接三级管Q7的源极，稳压二极管的负极连接三极管的漏极；电感L2的另一端还连接二极管D6的正极，二极管D6的负极连接电容C99的一端，电容C99的另一端接地；二极管D6的负极连接电容组的一端，电容组由5个电容(C4、C6、C8和C10)串联组成。电容组的另一端连接电池组的负极并且接地；电感L2的另一端还连接二极管D5的正极，二极管D5的负极连接电容C100的一端，电容C100的另一端接地；二极管D5的负极还连接第三充电开关Q15的第一端，其中，第三充电开关Q15由一个MOS管和一个稳压二极管组成，稳压二极管的负极与MOS管的漏极连接形成第三充电开关Q15的第一端，稳压二级管的正极与MOS管的源极连接形成第三充电开关Q15的第二端，MOS管的栅极接收第三充电控制信号EN2。在第三充电控制信号EN2的控制下，MOS管的栅极开启或者关闭，使得第三充电开关Q15闭合或断开。第三充电开关Q14的第二端连接电池组的正极。其中，电容组的一端作为输出接口。

下面结合图9示出的供电组件的电路示意图，对供电组件的工作模式做进一步说明：

在仅采用电容充电元件通过充电电流路径对电容模块进行充电的方式下，第一充电开关Q14接收第一充电控制信号EN3，在第一充电控制信号EN3的控制下闭合第一充电开关Q14，第二充电开关Q6、二极管D4、电感L2、三级管Q7、二极管D6、电容C99组成BUCK-BOOST升降压电路，可控地调节由电池组(BT1、BT2和BT3)构成的电容充电元件的电压，对由电容C4、电容C6、电容C8和电容C10串联成电容模块进行充电。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电压进行调整，从而通过BUCK信号和PWM_BOOST信号，控制调节电容充电元件的电压，例如，抬升或降低电容充电元件的电压。

在采用外部电源通过第二电流路径对电容模块进行充电的方式下，第一充电开关Q14接收第一充电控制信号EN3，在第一充电控制信号EN3的控制下断开第一充电开关Q14，第三充电开关Q15接收第三充电控制信号EN2，在第三充电控制信号EN2的控制下断开第三充电开关Q15，外部电源(汽车电瓶、12V电源或5V电源)分别对应地经过二级管D1、二极管D2或二极管D3，经过BUCK或BOOST升压或降压电路可控地升压或降压后，对由电容C4、电容C6、电容C8和电容C10串联成电容模块进行充电；其中，第二充电开关Q6、二极管D4、电感L2、三级管Q7、二极管D6、电容C99组成BUCK-BOOST升降压电路。

在采用外部电源通过第三电流路径对电容充电元件进行充电的方式下，需要说明的是，在一些实施例中，通常会先对电容模块充电，然后对电容充电元件进行充电。第一充电开关Q14接收第一充电控制信号EN3，在第一充电控制信号EN3的控制下断开第一充电开关Q14，第三充电开关Q15接收第三充电控制信号EN2，在第三充电控制信号EN2的控制下断开第三充电开关Q15，外部电源(汽车电瓶、12V电源或5V电源)分别对应地经过二级管D1、二极管D2或二极管D3，经过BUCK或BOOST升压或降压电路可控地升压或降压后，对由电容C4、电容C6、电容C8和电容C10串联成电容模块进行充电。对电容膜模块充电完毕后，第三充电开关Q15接收第三充电控制信号EN2，在第三充电控制信号EN2的控制下闭合第三充电开关Q15，外部电源经过BUCK或BOOST升压或降压电路可控地升压或降压后，对电容充电元件进行充电，在对电容充电元件进行充电的过程中，第二充电开关Q6、二极管D4、电感L2、三级管Q7、二极管D5、电容C100组成BUCK或BOOST升压或降压电路。

同样地，请结合图9示出的应急电源的电路示意图和图8，通过第一充电开关Q14、第二充电开关Q6、第三充电开关Q15组成的开关模块组，在由第一充电控制信号EN3、第二充电控制信号BUCK和第三充电控制信号EN3组成的开关控制信号的控制下，允许或禁止电容充电元件对电容模块充电，或允许或禁止所述外部电源为电容充电元件充电。

当电容模块充电完毕后，将输出接口连接汽车电瓶，然后，根据控制指令，闭合开关422，以满额电压为13.5V、15V或其他电压对汽车进行打火。

在一些实施例中，请参考图10，图10是根据本申请一实施例的供电组件与汽车电瓶连接的电路示意图。在一些实施例中，当电容模块的电压高于汽车电瓶时，供电组件的电容模块可操作地与汽车电瓶并联对汽车进行打火；在一些实施例中，当电容模块电压较低时，例如电容模块的电量耗尽，汽车电瓶可操作地对电容模块进行充电。

请依旧参考图10，供电组件与汽车电瓶连接的电路包括：由5个电容(C4、C6、C8和C10)串联组成的电容模块，电容模块的一端作为电流输出端，另一端接地；继电器K1，继电器K1具有触电开关和线圈，其中，触电开关的第一端1和线圈的第一端3以及二极管D8的负极连接至电容模块的一端，触电开关的第二端2连接汽车电瓶的正极，线圈的第二端4和二极管D8的正极连接到开关Q1的第一端，开关Q1的第二端连接到电阻R1的一端，电阻R1的另一端连接电容模块的另一端和汽车电瓶的负极并接地；开关Q1由一个MOS管和一个稳压二极管组成，稳压二极管的负极与MOS管的漏极连接形成开关Q1的第一端，稳压二级管的正极与MOS管的源极连接形成开关Q1的第二端；MOS管的栅极连接到电阻R1的一端，电阻R1的另一端作为控制信号的输入端，输入开启或关闭信号(ON/OFF)。

下面结合图10的电路示意图，对供电组件对汽车点火做详细说明。当电容模块电压高于汽车电瓶电压时，例如，电容模块充电完毕；电阻R1的另一端连接微控制器，输入高电平(ON)，继电器K1的触电开关闭合，电容模块与汽车电瓶并联对汽车进行打火，例如，电容模块以满额电压为13.5V、15V或其他电压对汽车进行打火。当电容模块不需要对外输出电流时，微控制器输入低电平(OFF)，继电器K1的触电开关断开，电容模块停止对外输出电流。

在一些实施例中，结合图10的电路示意图，对汽车电瓶对电容模块充电做详细说明。当电容模块电压低，而汽车电瓶电压高时，微控制器输入高电平，继电器K1的触电开关闭合，汽车电瓶直接对电容模块充电。充电完毕后，微控制器输入低电平，继电器K1的触电开关断开，汽车电瓶停止对电容模块充电。

在一些实施例中，请参考图11，图11是根据本申请另一实施例的供电组件与汽车电瓶连接的电路示意图。在一些实施例中，当电容模块的电压高于汽车电瓶时，供电组件的电容模块可操作地与汽车电瓶并联对汽车进行打火；在一些实施例中，当电容模块电压较低时，例如电容模块的电量耗尽，汽车电瓶可操作地对电容模块进行充电。

请依旧参考图11，供电组件与汽车电瓶连接的电路包括：由5个电容(C4、C6、C8和C10)串联组成的电容模块，电容模块的一端作为电流输出端，电容模块的另一端接地；电容模块的一端连接电阻R2的一端、开关Q2的第一端；电阻R2的另一端和开关Q2的第三端连接开关Q3第三端和开关Q4的第一端；开关Q2的第二端连接开关Q3的第一端，开关Q3的第二端连接汽车电瓶的正极；开关Q4的第二端连接电阻R5的一端，电阻R5的另一端连接电容模块的另一端和汽车电瓶的负极并接地；开关Q4的第三端连接电阻R4的一端，电阻R4的另一端作为控制信号的输入端，输入开启或关闭信号(ON/OFF)。其中，开关Q2由一个PMOS管和一个稳压二极管组成，稳压二极管的负极连接PMOS管的漏极并作为开关Q2的第一端，稳压二极管的正极连接PMOS管的源极并作为开关Q2的第二端，PMOS的栅极作为开关Q2第三端；开关Q3由一个PMOS管和一个稳压二极管组成，稳压二极管的负极连接PMOS管的源极并作为开关Q3的第一端，稳压二极管的正极连接PMOS管的漏极并作为开关Q3的第二端，PMOS的栅极作为开关Q3第三端；开关Q4由一个MOS管和一个稳压二极管组成，稳压二极管的负极与MOS管的源极连接并作为开关Q4的第一端，稳压二极管的正极与MOS的漏极连接并作为开关Q4的第二端，MOS管的栅极作为开关Q4的第三端。

下面结合图11的电路示意图，对供电组件对汽车点火做详细说明。当电容模块电压高于汽车电瓶电压时，例如，电容模块充电完毕；电阻R4的另一端连接微控制器，输入高电平(ON)，开关Q2、开关Q3和开关Q4闭合，电容模块与汽车电瓶并联对汽车进行打火，例如，电容模块以满额电压为13.5V、15V或其他电压对汽车进行打火。当电容模块不需要对外输出电流时，微控制器输入低电平(OFF)，开关Q2、开关Q3和开关Q4断开，电容模块停止对外输出电流。

在一些实施例中，结合图11的电路示意图，对汽车电瓶对电容模块充电做详细说明。

当电容模块电压低，而汽车电瓶电压高时，微控制器输入高电平，开关Q2、开关Q3和开关Q4闭合，汽车电瓶直接对电容模块充电。充电完毕后，微控制器输入低电平，开关Q2、开关Q3和开关Q4闭合断开，汽车电瓶停止对电容模块充电。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供电组件，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；

充电电流路径，所述充电电流路径可操作地将所述电容模块与电容充电元件相偶联，以使得电容充电元件可控地对所述电容模块进行充电；以及

输出接口，所述输出接口被配置为连接于所述电容模块，经由所述输出接口所述电容模块向所述目标系统输出电能。

2.如权利要求1所述的供电组件，其特征在于，所述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电容充电元件对所述电容模块充电。

3.如权利要求1所述的供电组件，其特征在于，所述供电组件还包括连接所述电容模块和所述输出接口的供电开关，所述供电开关被配置为接收供电控制信号，并在所述供电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向所述目标系统输出电能。

4.如权利要求1所述的供电组件，其特征在于，所述充电电流路径还包括电压调节模块，所述电压调节模块被配置为可控地调节所述电容充电元件对所述电容模块充电的电压。

5.如权利要求4所述的供电组件，其特征在于，所述电压调节模块包括升压模块和降压模块，其中，所述升压模块配置为可控地抬升所述电容模块充电的电压；所述降压模块配置为可控地降低所述电容模块充电的电压。

6.如权利要求4所述的供电组件，其特征在于，所述供电组件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，使得所述调节模块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。

7.如权利要求1所述的供电组件，其特征在于，所述电容充电元件包括内部充电元件，所述内部充电元件被设置于所述供电组件的内部并可操作地连接所述充电电流路径。

8.如权利要求7所述的供电组件，其特征在于，所述内部充电元件为电池。

9.如权利要求1所述的供电组件，其特征在于，所述电容充电元件可连接到外部电源，所述外部电源独立于所述供电组件，并且通过所述充电电流路径可操作地连接所述电容模块。

10.如权利要求9所述的供电组件，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。

11.如权利要求7所述的供电组件，其特征在于，所述电容充电元件还包括外部电源，所述外部电源独立于所述供电组件，并且通过第二电流路径可操作地连接所述电容模块。

12.如权利要求11所述的供电组件，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。

13.如权利要求11所述的供电组件，其特征在于，所述内部充电元件为电池。

14.如权利要求11所述的供电组件，其特征在于，所述供电组件还包括第三电流路径，所述第三电流路径可操作地连接所述外部电源和所述内部充电元件，所述第三电流路径包括第三充电开关和电压调节模块，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充电元件充电；所述电压调节模块被配置为可控地调节对内部充电元件充电的电压。

15.如权利要求14所述的供电组件，其特征在于，所述充电电流路径和所述第三电流路径共享部分路径。

16.如权利要求3-15中任一项所述的供电组件，其特征在于，所述供电组件还包括控制器，所述控制器连接于所述供电开关，所述控制器被配置为接收外部信号并基于所述外部信号生成所述供电控制信号。

17.如权利要求16所述的供电组件，其特征在于，所述供电组件还包括电压检测模块，所述电压检测模块可操作地连接于所述控制器，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。

18.如权利要求16所述的供电组件，其特征在于，所述供电组件还包括输入模块，所述输入模块可操作地连接于所述控制器，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。

19.如权利要求1-15中任一项所述的供电组件，其特征在于，所述供电组件还包括控制器，所述控制器连接于所述第一充电开关，所述控制器被配置为接收充电指令并基于所述充电指令生成所述第一充电信号。

20.如权利要求19所述的供电组件，其特征在于，所述供电组件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可操作地连接于所述控制器，所述电容模块电压检测装置配置为检测到所述电容模块的电压低于电容阈值电压时，生成充电指令从而允许所述电容充电元件对所述电容模块充电。

21.如权利要求20所述的供电组件，其特征在于，所述供电组件还包括输入模块，所述输入模块可操作地连接于所述控制器，所述输入模块被配置为从用户接收充电指令。

22.如权利要求1-15中任一项所述的供电组件，其特征在于，所述供电组件为便携式供电组件。

23.如权利要求1-15中任一项所述的供电组件，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。

24.如权利要求1-15中任一项所述的供电组件，其特征在于，所述电容模块包括电容组。

25.如权利要求24所述的供电组件，其特征在于，所述电容组包括至少一个超级电容器。

26.如权利要求1所述的供电组件，其特征在于，当所述电容模块的电压高于所述目标系统的自带电源的电压时，经由所述输出接口所述电容模块向所述目标系统输出电能。

27.如权利要求1所述的供电组件，其特征在于，当所述电容模块的电压低于所述目标系统的自带电源的电压时，经由所述输出接口所述目标系统的自带电源对所述电容模块充电。

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，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；

提供充电电流路径，所述充电电流路径可操作地将所述电容模块与电容充电元件相偶联，以使得电容充电元件可控地对所述电容模块进行充电；以及

提供输出接口，所述输出接口被配置为连接于所述电容模块，经由所述输出接口所述电容模块向所述目标系统输出电能。