CN108110879A - 一种电源供电装置及供电方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种电源供电装置及供电方法，该电源供电装置包括：电流检测电路、电池、超级电容和控制器；所述电流检测电路，用于检测负载的需要电流；所述控制器，用于确定所述负载的需要电流大于预设电流时，控制所述超级电容和所述电池并联同时为所述负载供电。可见，通过本发明提供的电源供电装置，当负载需要大电流时，控制器通过控制超级电容和电池并联为负载供电，通过具有高输出电力的超级电容给电池补充功率，在保证负载所需大电流的情况下，减轻了小容量电池的输出负担，同时减轻对电池大电流充放电的冲击，极大的延长了电池寿命。

Description

一种电源供电装置及供电方法

技术领域

本发明涉及电源技术领域，尤其涉及一种电源供电装置及供电方法。

背景技术

随着社会经济发展，数码产品的普遍，锂电池也逐步被人们所重视，被作为重要的能源广泛地应用于数码产品和高端仪器产品中。锂电池因其具有较高储存能量密度、重量轻、高低温适应性强、绿色环保等突出的优越性在能源方面扮演着越来越重要的角色。锂电池能量密度不论在汽车能源，还是在生活日常中的用电设备中，都离不开锂电池来提供能量。

目前生产的聚合物锂离子电池单体系列产品的容量从30mAh到1000mAh，由于生活中用电设备正在往小型化、智能化方向发展，使其应用越来越方便。由于用电设备的体积越来越小，因此限制了锂电池的体积，进而限制了锂电池的容量。

在一些应用场合中，对于需要瞬间输出比较高的电流时，由于锂电池输出电流是稳定的，爆发式电流会增加锂电池的输出负担，而且锂电池在瞬间输出高电流时，能量转换率低，损失较大。因此，锂电池不能满足瞬间需要输出较大电流的场合。

发明内容

为了解决现有技术存在的以上技术问题，本发明提供一种电源供电装置及方法，能够在瞬间输出大电流，为用电设备提供较大电流。

本发明提供一种电源供电装置，该装置包括：电流检测电路、电池、超级电容和控制器；

所述电流检测电路，用于检测负载的需要电流；

所述控制器，用于确定所述负载的需要电流大于预设电流时，控制所述超级电容和所述电池并联同时为所述负载供电。

优选地，该电源供电装置还包括：电量检测电路；

所述电量检测电路，用于检测所述超级电容的电量；

所述控制器，还用于确定所述超级电容的电量小于或等于预设电量时，控制电源为电池充电的同时为所述超级电容进行充电。

优选地，该电源供电装置，还包括供电开关；

所述供电开关的第一端连接超级电容的第一端，所述供电开关的第二端连接所述负载的第一端，所述负载的第二端连接所述超级电容的第二端；

所述控制器通过控制所述供电开关闭合控制所述超级电容为所述负载供电。

优选地，该电源供电装置，还包括：充电开关；

所述充电开关的第一端连接所述电源的第一端，所述充电开关的第二端连接所述超级电容的第一端，所述超级电容的第二端连接所述电源的第二端；

所述控制器通过控制所述充电开关闭合控制电源为所述超级电容充电。

优选地，所述电池的第一端连接负载的第一端，所述电池的第二端连接负载的第二端。

优选地，该电源供电装置还包括：直流-直流变换器；

所述直流-直流变换器，用于将所述电池和超级电容输出的电压进行变换后给所述负载供电。

优选地，该电源供电装置还包括：低压差线性稳压器；

所述低压差线性稳压器，用于将所述电池和超级电容输出的电压进行稳压后给所述负载供电。

优选地，所述电流检测电路为电流互感器。

优选地，所述负载为相机、基带模块或电机。

本发明还提供了一种供电方法，该方法应用于上述电源供电装置中，该电源供电装置包括：电流检测电路、电池、超级电容和控制器；

该方法包括以下步骤：

检测负载的需要电流；

判断所述负载的需要电流大于预设电流时，控制所述超级电容和所述电池并联同时为所述负载供电。

与现有技术相比，本发明至少具有以下优点：

本发明提供的一种电源供电装置，包括电流检测电路、电池、超级电容和控制器，电流检测电路实时检测负载的需要电流，当控制器确定负载需要的电流大于预设电流时，则控制超级电容和电池并联同时为负载供电，保证负载所需电流。可见，通过本发明提供的电源供电装置，当负载需要大电流时，控制器通过控制超级电容和电池并联为负载供电，通过具有高输出电力的超级电容给电池补充功率，在保证负载所需大电流的情况下，减轻了小容量电池的输出负担，同时减轻对电池大电流充放电的冲击，极大的延长了电池寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明提供的一种电源供电装置结构图；

图2为本发明提供的另一种电源供电装置结构图；

图3A为本发明提供的又一种电源供电装置结构图；

图3B为本发明提供的再一种电源供电装置结构图；

图4为本发明提供的一种电源供电方法流程图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为了便于理解本发明提供的技术方案，下面先对本发明技术方案的背景技术进行简单说明。

发明人在研究中发现，用电设备在一些应用场合中需要瞬间输出比较大的峰值电流，比如，相机的闪关灯需要瞬间输出大电流；基带模块在突发脉冲阶段内，电源必须能够提供大的峰值电流，保证电压不会跌落到模块最低工作电压；电机在发生逆转的时候，需要瞬间大电流等等。然而由于用电设备的电池容量有限，而且输出的电流比较稳定，爆发式输出大电流会增加电池的输出负担，而且大电流的充放电，会给电池带来很大的冲击，缩短电池的使用寿命。因此，目前用电设备的电池不能满足瞬间需要输出较大电流的场合。

基于此，本发明实施例提供了一种电源供电装置，具体的，该装置包括电流检测电路、电池、超级电容和控制器；电流检测电路检测负载需要的电流，当控制器确定负载需要的电流大于预设电流时，则控制超级电容与电池并联，同时给负载供电，从而通过具有高输出电力的超级电容给电池补充功率，在保证负载所需大电流的情况下，减轻了小容量电池的输出负担，同时减轻对电池大电流充放电的冲击，极大的延长了电池寿命。

实施例一：

下面将结合附图1对本发明示例性实施例示出的电源供电装置进行详细介绍。

参见图1，为本发明实施例提供的一种电源供电装置结构图。

本实施例提供的电源供电装置100包括电流检测电路101、电池102、超级电容103和控制器104；

电流检测电路101，用于检测负载的需要电流。

在本实施例中，电流检测电路101实时检测负载需要电流的大小，并将检测到的电流发送给控制器104，以便控制器104根据负载所需的电流的大小进行相应的操作。

电池102在具体应用时，可以为聚合物锂离子电池，该电池以固体聚合物电解质来代替传统的液体电解质，这种聚合物可以是“固态”，也可以是“胶态”，目前大部分采用胶体电解质。聚合物锂离子电池与液态锂离子电池相比，具有可薄形化、任意形状化等优点，也不会产生漏液与燃烧爆炸等安全问题。而且，聚合物锂离子电池的容量能达到同体积同重量的液态锂离子电池的一倍左右。当然，电池102也可以为其他类型的电池，本发明实施例在此不做限定。

其中，超级电容103是通过极化电解质来储能的一种电化学元件，也被称为电双层电容器，或双层电容器，是一种拥有高能量密度的电化学电容器。超级电容不同于传统的化学电源，是一种介于传统电容器与电池之间、具有特殊性能的电源，主要依靠双电层和氧化还原赝电容电荷储存电能，其在储能的过程并不发生化学反应，这种储能过程是可逆的，正因为此超级电容可以反复充放电数十万次，大电流放电能力超强，能量转换率高，转换过程损失小。

在具体实现时，超级电容103可以搭配一个很低的等效串联电阻，使得超级电容103能够发送以及吸收较高的电流，而且超级电容103的低等效串联电阻能够使超级电容103迅速充电。超级电容103本身的特性使得电容可以以同样的速度充放电，通过并联超级电容，可以提高峰值电流。

控制器104，用于确定所述负载的需要电流大于预设电流时，控制所述超级电容和所述电池并联同时为所述负载供电。

在本实施例中，预设电流由控制器预先设置并保存在控制器中，其具体值可以针对不同的设备进行设置，也可以根据设备在不同的应用场合设置。在具体实现时，控制器104接收电流检测电路101检测到的负载需要电流的大小并判断该电流是否大于预设电流，如果大于预设电流，则控制超级电容103和电池102并联同时为负载供电，通过具有高输出电力的超级电容103为电池102补充功率，从而满足负载对大电流的需求，保证负载可以正常工作。如果该电流小于或等于预设电流，则控制器104不进行操作，仍由电池102为负载供电。

为了便于理解，将预设电流定义为I₀，电流检测电路101检测到负载需要电流为I，并将检测的电流I发送给控制器104，控制器104将电流I与预设电流I₀进行比较，如果I大于I₀，则说明负载需要大电流，则控制超级电容103连通与电池102并联同时为负载供电，通过超级电容103快速输出大电流为负载提供能量，满足负载需要瞬间大电流的情况；如果I小于或等于I₀，表明负载工作在正常模式下，则控制器104不进行操作，保持电池102单独给负载供电的状态。

通过本实施例提供的电源供电装置，电流检测电路检测负载需要电流，并发送给控制器，由控制器确定该电流是否大于预设电流，当确定该电流大于预设电流时，则控制超级电容和电池并联同时为负载供电，从而通过超级电容为负载提供瞬间峰值大电流，以保证负载可以正常工作，同时，减轻了小容量电池的输出负担，同时减轻对电池大电流充放电的冲击，极大的延长了电池寿命。

实施例二

上述实施例介绍了电源供电装置功能实现，下面将结合图2对上述电源供电装置的具体组成进行详细介绍。

参见图2，为本发明实施例提供的另一种电源供电装置结构图。

本实施例提供的电源供电装置包括：电流检测电路201、电池202、超级电容203、控制器204以及电量检测电路205。

电流检测电路201，用于检测负载的需要电流。

在本实施例中，电流检测电路201实时检测负载的需要电流的大小，并将检测到的电流发送给控制器204，以便控制器204根据负载需要电流的大小进行相应的操作。

在实际应用中，电流检测电路201可以为电流互感器，其是依据电磁感应原理将一次侧大电流转换成二次侧小电流来测量的仪器。电流互感器是由闭合的铁心和绕组组成，一次侧绕组匝数很少，串在需要测量的电流的线路中。

其中，负载可以为相机、基带模块或电机等设备。

控制器204，用于确定所述负载的需要电流大于预设电流时，控制所述超级电容和所述电池并联同时为所述负载供电。

在本实施例中，预设电流由控制器预先设置并保存在控制器中，其具体值可以针对不同的设备进行设置，也可以根据设备在不同的应用场合设置。在具体实现时，控制器204接收电流检测电路201检测到的负载需要电流的大小并判断该电流是否大于预设电流，如果大于预设电流，则控制超级电容203和电池202并联同时为负载供电，通过具有高输出电力的超级电容203为电池202补充功率，从而满足负载对大电流的需求，保证负载可以正常工作。如果该电流小于或等于预设电流，则控制器204不进行操作，仍由电池202为负载供电。

电量检测电路205，用于检测所述超级电容203的电量；

控制器204，还用于确定所述超级电容203的电量小于或等于预设电量时，控制电源为电池202充电的同时为所述超级电容203进行充电。

其中，预设电量为控制器204预先设置并保存在控制器中，其具体值的设置可以根据实际情况进行设定。在实际应用中，为保证超级电容203的电量充足，以便当负载需要瞬间大电流的时候，可以启动超级电容203快速放电，提供能量，电量检测电路205需检测超级电容203的电量，当电量不足时，控制器204控制电源为超级电容203充电。

在具体实现时，电量检测电路205检测超级电容203的电量，并将检测到的超级电容的电量发送给控制器204，由控制器204判断超级电容203的电量是否小于或等于预设电量，当超级电容203的电量小于或等于预设电量时，则控制器204控制电源在为电池充电的同时为超级电容203进行充电；如果超级电容203的电量大于预设电量，则控制器204不进行操作，保持电源仅为电池进行充电。

为了便于理解，举例说明，比如，超级电容满电量为100％，将40％的电量作为预设电量，当超级电容的剩余电量小于或等于40％时，控制器控制电源为超级电容充电；如果超级电容的剩余电量大于40％，则控制器不进行操作。以上仅是举例说明，预设电量可以根据实际应用场景以及超级电容的具体型号来设置，本实施例中不做具体限定。

需要说明的是，如果当前超级电容电量不足时，可以一边由电源进行充电，一边进行放电，从而可以为负载持续提供所需能量。

在一些实施方式中，该装置还包括：供电开关206；

所述供电开关206的第一端连接超级电容203的第一端，所述供电开关206的第二端连接所述负载的第一端，所述负载的第二端连接所述超级电容203的第二端；所述控制器204通过控制所述供电开关206闭合控制所述超级电容203为所述负载供电。

在具体实现时，供电开关206处于断开状态，当控制器204确定负载所需的电流大于预设电流时，控制器204控制供电开关206闭合，与负载连通，从而使得超级电容203为负载供电。

在一些实施方式中，该装置还包括：充电开关207；

所述充电开关207的第一端连接所述电源的第一端，所述充电开关207的第二端连接所述超级电容203的第一端，所述超级电容203的第二端连接所述电源的第二端；所述控制器204通过控制所述充电开关207闭合，控制电源为所述超级电容203充电。

在具体实现时，充电开关207处于断开状态，当控制器204确定超级电容203的电量小于或等于预设电量时，则控制充电开关207闭合，与电源连通，从而控制电源为超级电容203充电。

在实际应用中，所述电池202的第一端连接负载的第一端，所述电池202的第二端连接负载的第二端，使得电池202为负载供电。

在一些实施方式中，该装置还包括：直流-直流变换器208；所述直流-直流变换器208用于将所述电池202和超级电容203输出的电压进行变换后给所述负载供电。

其中，直流-直流变换器(DC-DC)208是一种在直流电路中将一个电压值的电能变为另一个电压值的电能的装置，具体为，将固定的电流电压变换成可变的直流电压，以供实际使用。

在一些实施方式中，该装置还包括：低压差线性稳压器209；所述低压差线性稳压器209，用于将所述电池202和超级电容203输出的电压进行稳压后给所述负载供电。

其中，低压差线性稳压器(LDO)209是新一代的集成电路稳压器，具有过流保护、过温保护以及负载短路保护、过压关断等功能。

在实际应用中，直流-直流变换器208或低压差线性稳压器209连接在电池与负载之间，以及超级电容与负载之间。当电池202和/或超级电容203为负载充电时，经过直流-直流变换器208或低压差线性稳压器209处理之后，为负载提供驱动电流，保证负载能够正常工作。具体的，可以参见图3A和图3B，分别显示了直流-直流变换器208、低压差线性稳压器209、电池202以及超级电容203的连接关系图。

需要说明的是，图3A和图3B仅作为示例性连接图，在实际应用中，可以根据实际情况进行连接，本发明实施例在此不做限定。

通过本实施例提供的电源供电装置，电流检测电路检测负载的需要电流电路，并将检测到的电流发送给控制器，由控制器确定负载需要电流大于预设电流时，控制供电开关闭合，从而控制超级电容为负载供电；同时，电量检测电路检测超级电容的电量，并将检测到的电量发送给控制器，由控制器确定超级电容的电量小于或等于预设电量时，控制充电开关闭合，从而控制电源为超级电容充电，保证超级电容电量充足。可见，通过本实施例提供的电源供电装置，一方面，通过超级电容为负载提供瞬间峰值大电流，以保证负载可以正常工作，另一方面，减轻了小容量电池的输出负担，同时减轻对电池大电流充放电的冲击，极大的延长了电池寿命。

实施例三

基于以上实施例提高的电源供电装置，本发明还提供了一种电源供电方法，下面结合流程图对其工作方式进行详细的介绍。

该方法可以应用于图1和图2所示的电源供电装置中。

该电源供电装置包括：电流检测电路、电池、超级电容和控制器；该方法包括：

检测负载的需要电流；判断所述负载的需要电流大于预设电流时，控制所述超级电容和所述电池并联同时为负载供电。

在具体实现时，电流检测电路用于检测负载的需要电流；控制器用于判断负载的需要电流大于预设电流时，控制超级电容和电池并联同时为负载供电。

通过本实施例体用的供电方法，当控制器确定该负载需要电流大于预设电流时，则控制超级电容和电池并联同时为负载供电，从而通过超级电容为负载提供瞬间峰值大电流，以保证负载可以正常工作，同时，减轻了小容量电池的输出负担，同时减轻对电池大电流充放电的冲击，极大的延长了电池寿命。

为便于理解，下面结合图4所示供电方法进行详细介绍，该方法可以应用于图1至图2所示电源供电装置中。

参见图4，为本发明实施例提供的一种供电方法流程图，该方法包括：

S401：电流检测电路检测负载的需要电流，并发送给控制器。

在本实施例中，电流检测电流实时检测负载的需要电流的大小，并将检测到的电流发送给控制器，以便控制器根据负载所需的电流的大小进行相应的操作。

S402：控制器接收电流检测电路发送的负载所选电流，并判断该电流是否大于预设电流，如果是，则执行步骤S403；如果否，则执行步骤S407。

在具体实现时，控制器接收电流检测电路检测到的负载需要电流的大小并判断该电流是否大于预设电流，如果大于预设电流，则执行步骤S403；如果该电流小于或等于预设电流，则执行步骤S407。

S403：控制器控制供电开关闭合，控制超级电容和电池并联同时为负载供电。

在本实施例中，当控制器确定负载所需电流该电流大于预设电流，则控制超级电容和电池并联同时为负载供电，通过超级具有高输出电力的超级电容为电池补充功率，从而满足负载对高电流的需求，保证负载可以正常工作。

S404：电量电测电路检测超级电容的电量，并发送给控制器。

在实际应用中，为保证超级电容的电量充足，以便当负载需要瞬间大电流的时候，可以启动超级电容快速放电，提供能量，电量检测电路需检测超级电的电量，并将检测到的超级电容的电量发送给控制器。

S405：控制器接收电量检测电路发送的超级电容的电量，并判断该电量是否小于或等于预设电量，如果是，则执行步骤S406；如果否，则执行步骤S408。

在本实施例中，电量检测电路检测超级电容的电量，并将检测到的超级电容的电量发送给控制器，由控制器判断超级电容的电量是否小于或等于预设电量，当超级电容的电量小于或等于预设电量时，则执行步骤S406；如果超级电容的电量大于预设电量，则执行步骤S408。

S406：控制器控制充电开关闭合，控制电源为超级电容充电。

在本实施例中，当控制器确定超级电容的电量小于或等于预设电量时，则控制器控制电源在为电池充电的同时为超级电容进行充电，从而保证超级电容具有充足的电量，以便当负载需要瞬间大电流时，可以启动超级电容为负载供电，维持负载正常工作。

S407：控制电池为负载供电。

在本实施例中，当控制器确定负载所需电流该电流小于或等于预设电流，则保持原有的供电状态，由电池为负载供电。

S408：控制电源仅为电池充电。

在本实施例中，当控制器确定超级电容的电量大于预设电量，则保持电源仅为电池进行充电的状态。

通过本发明实施例提供的供电方法，电流检测电路检测负载的需要电流，并将检测到的电流发送给控制器，由控制器确定负载所需电流大于预设电流时，控制供电开关闭合，从而控制超级电容为负载供电；同时，电量检测电路检测超级电容的电量，并将检测到的电量发送给控制器，由控制器确定超级电容的电量小于或等于预设电量时，控制充电开关闭合，从而控制电源为超级电容充电，保证超级电容电量充足。可见，通过本实施例提供的电源供电装置，一方面，通过超级电容为负载提供瞬间峰值大电流，以保证负载可以正常工作，另一方面，减轻了小容量电池的输出负担，同时减轻对电池大电流充放电的冲击，极大的延长了电池寿命。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

Claims (10)

1.一种电源供电装置，其特征在于，包括：电流检测电路、电池、超级电容和控制器；

所述电流检测电路，用于检测负载的需要电流；

所述控制器，用于确定所述负载的需要电流大于预设电流时，控制所述超级电容和所述电池并联同时为所述负载供电。

2.根据权利要求1所述的电源供电装置，其特征在于，还包括：电量检测电路；

所述电量检测电路，用于检测所述超级电容的电量；

所述控制器，还用于确定所述超级电容的电量小于或等于预设电量时，控制电源为电池充电的同时为所述超级电容进行充电。

3.根据权利要求1或2所述的电源供电装置，其特征在于，还包括供电开关；

所述供电开关的第一端连接超级电容的第一端，所述供电开关的第二端连接所述负载的第一端，所述负载的第二端连接所述超级电容的第二端；

所述控制器通过控制所述供电开关闭合控制所述超级电容为所述负载供电。

4.根据权利要求2所述的电源供电装置，其特征在于，还包括：充电开关；

所述充电开关的第一端连接所述电源的第一端，所述充电开关的第二端连接所述超级电容的第一端，所述超级电容的第二端连接所述电源的第二端；

所述控制器通过控制所述充电开关闭合控制电源为所述超级电容充电。

5.根据权利要求2或4所述的电源供电装置，其特征在于，所述电池的第一端连接负载的第一端，所述电池的第二端连接负载的第二端。

6.根据权利要求1-4任一项所述的电源供电装置，其特征在于，还包括：直流-直流变换器；

所述直流-直流变换器，用于将所述电池和超级电容输出的电压进行变换后给所述负载供电。

7.根据权利要求1-4任一项所述的电源供电装置，其特征在于，还包括：低压差线性稳压器；

所述低压差线性稳压器，用于将所述电池和超级电容输出的电压进行稳压后给所述负载供电。

8.根据权利要求1所述的电源供电装置，其特征在于，所述电流检测电路为电流互感器。

9.根据权利要求1-4任一项所述的电源供电装置，其特征在于，所述负载为相机、基带模块或电机。

10.一种供电方法，其特征在于，应用于权利要求1-9任一项所述的电源供电装置，所述电源供电装置包括：电流检测电路、电池、超级电容和控制器；

该方法包括以下步骤：

检测负载的需要电流；

判断所述负载的需要电流大于预设电流时，控制所述超级电容和所述电池并联同时为所述负载供电。