CN111404217B - 一种便携式能源管理电路及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例涉及供电技术领域，公开了一种便携式能源管理电路及系统。本发明实施例中的便携式能源管理电路包括第一数量的输入端、第二数量的输出端：电能供给端与便携式能源管理电路的输入端连接，电能外接端与便携式能源管理电路的输出端连接；其中，所述第一数量大于等于二，所述第二数量大于等于二。可见，本发明实施例提供的便携式能源管理电路作为一个电能的变换电路，可前端接入不同类型的电能供给端，可后端接入多个电能外接端，能够最大化地减少因为充电接口不兼容和不匹配问题带来的无法进行设备充电的使用状况，可以较好地适配数量多且类型多的电能供给端及电能外接端，另外还能够通过识别锂电池的串联数实现自动充电功能。
Description
技术领域
本发明涉及供电技术领域，尤其涉及一种便携式能源管理电路及系统。
背景技术
近年来，随着个人户外活动时或者单兵执行野外任务时所带装备的种类和数量的日益增加，特别地，个人所携带的电子装备不仅越来越多而且功耗越来越大，由此，对个人户外所使用的电源提出了更高的要求，以便于使用所携带的电子设备。
以现有阶段单一储能电池为代表的电源的能量密度来讲，一次充满电用电时间较短，无法满足野外长时间任务需求，因此需要可再生能源产生能源补充。主要包括可背负和折叠的柔性太阳电池，但太阳电池还存在阴天、夜晚等时间和丛林等区域不能发电的问题，为了增加野外补充电能的手段，可以利用人体运动进行发电，并进行电能的高效收集，作为太阳电池发电的补充。
如何将背负的太阳电池、人体发电装置以及储能电池进行高效管理，并实现野外能够从车辆、外部锂电池能量补充，减轻个人背负设备的重量非常关键和重要，但是，目前，并没有一种较好的电源设备可以较好地适配数量多且类型多的发电设备和电子设备。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明实施例提供便携式能源管理电路及系统。
第一方面，本发明实施例提供一种便携式能源管理电路，所述便携式能源管理电路包括第一数量的输入端、第二数量的输出端：
电能供给端与所述便携式能源管理电路的输入端连接，所述便携式能源管理电路的输出端与电能外接端连接；
其中，所述第一数量大于等于二，所述第二数量大于等于二。
优选地，所述便携式能源管理电路包括自动切换电路及电源适配电路；所述电能供给端与所述自动切换电路的输入端连接，所述自动切换电路的输出端与所述电源适配电路的输入端连接，所述电源适配电路的输出端与所述电能外接端连接；
所述自动切换电路，用于获取所述电能供给端提供的供电信号，并将所述供电信号传输至与所述电能供给端对应的目标输出端；
所述电源适配电路，用于对所述目标输出端输出的供电信号进行电源适配，以获得与所述电能外接端适配的转换信号，并将所述转换信号传输至所述电能外接端。
优选地，所述第一数量为三，所述自动切换电路的输入端包括第零输入端、第一输入端及第二输入端，所述自动切换电路的输出端包括第一输出端及第二输出端；
所述自动切换电路包括第一至第六电容、第一至第二PMOS管、第一至第二二极管、第一至第二电阻；
所述第一输入端分别连接所述第一电容的第一端及所述第二电容的第一端，所述第一电容的第二端及所述第二电容的第二端接地；
所述第二电容的第一端连接所述第一PMOS管的漏极，所述第一PMOS管的源极与所述第三电容的第一端连接，所述第三电容的第二端接地；
所述第零输入端分别连接所述第一二极管的正极及所述第二二极管的正极，所述第一二极管的负极分别连接所述第三电容的第一端及所述第一输出端；
所述第二二极管的负极连接所述第二输出端；
所述第零输入端连接所述第一电阻的第一端，所述第一电阻的第二端连接所述第二电阻的第一端，所述第二电阻的第二端接地；
所述第二电阻的第一端分别连接所述第一PMOS管的栅极、所述第二PMOS管的栅极；
所述第二输入端分别连接所述第四电容的第一端及所述第五电容的第一端，所述第四电容的第二端与所述第五电容的第二端分别连接所述第二电阻的第二端；
所述第五电容的第一端连接所述第二PMOS管的漏极，所述第二PMOS管的源极分别连接所述第六电容的第一端及所述第二二极管的负极，所述第六电容的第二端接地。
优选地，所述电源适配电路包括第一电源适配芯片、第七至第八电容；
所述自动切换电路的输出端与所述第一电源适配芯片的测量引脚连接，所述第一电源适配芯片的测量引脚与所述第七电容的第一端连接，所述第七电容的第二端接地；
所述第七电容的第一端分别与所述第一电源适配芯片的输入引脚、所述第一电源适配芯片的使能引脚及所述第八电容的第一端连接，所述第八电容的第二端接地；
所述第一电源适配芯片的输出引脚连接所述电能外接端。
优选地，所述电源适配电路包括第九至第十电容、第四至第六电阻；
所述第一电源适配芯片的输出引脚分别连接所述第九电容的第一端、所述第四电阻的第一端以及所述第十电容的第一端，所述第九电容的第二端接地；
所述第四电阻的第二端分别与所述第五电阻的第一端、所述第一电源适配芯片的反馈引脚连接，所述第五电阻的第二端接地；
所述第十电容的第二端连接所述第六电阻的第一端，所述第六电阻的第二端连接所述反馈引脚；
所述第十电容的第一端连接所述电能外接端。
优选地，所述电源适配电路包括第十一至第十二电容、第一电感；
所述第一电源适配芯片的第一自举引脚连接所述第十一电容的第一端，所述第十一电容的第二端分别连接所述第一电感的第一端及所述第一电源适配芯片的第一转换引脚；
所述第一电感的第二端分别连接所述第十二电容的第一端及所述第一电源适配芯片的第二转换引脚，所述第十二电容的第二端连接所述第一电源适配芯片的第二自举引脚。
优选地，所述便携式能源管理电路还包括整流电路；所述电能供给端与所述整流电路的第一端连接，所述整流电路的第二端与所述自动切换电路的输入端连接；
所述整流电路，用于获取所述电能供给端提供的供电信号，对所述供电信号进行整流操作，并将整流后的信号传输至所述自动切换电路的输入端。
优选地，所述整流电路包括熔断保护电阻、线圈、桥式整流电路、第十四至第十七电容、电压调节芯片、第三至第四二极管、第七至第九电阻及发光二极管；
所述电能供给端通过所述熔断保护电阻接入所述线圈的第一端，所述线圈的第二端与所述桥式整流电路连接；
所述桥式整流电路的输出正极分别与所述第十四电容的第一端、所述第十五电容的第一端连接；
所述桥式整流电路的输出负极分别与所述第十四电容的第二端、所述第十五电容的第二端连接，所述桥式整流电路的输出负极接地；
所述第十五电容的第一端分别连接所述电压调节芯片的第三端、所述第三二极管的负极，所述电压调节芯片的第一端与所述第七电阻的第一端连接，所述第七电阻的第二端接地；
所述电压调节芯片的第二端分别与所述第三二极管的正极、所述第八电阻的第一端及所述第四二极管的负极连接；
所述电压调节芯片的第一端分别与所述第四二极管的正极、所述第八电阻的第二端连接，所述第八电阻的第二端与所述第十六电容的第一端连接，所述第十六电容的第二端接地；
所述第八电阻的第一端分别与所述第十七电容的第一端、所述第九电阻的第一端连接，所述第九电阻的第二端与所述发光二极管的正极连接，所述第十六电容的第二端分别与所述第十七电容的第二端、所述发光二极管的负极连接，所述第九电阻的第一端与所述自动切换电路的输入端连接。
优选地，所述电能外接端包括电池组；
所述便携式能源管理电路，用于自动识别所述电池组的组数，根据所述组数确定对应的充电倍率，通过所述充电倍率对所述电池组进行充电操作。
第二方面，本发明实施例提供一种能源管理系统，所述能源管理系统包括电能供给端、电能外接端以及本发明第一方面提供的一种便携式能源管理电路；
所述电能供给端与所述便携式能源管理电路的输入端连接，所述便携式能源管理电路的输出端与所述电能外接端连接。
本发明实施例提供的便携式能源管理电路及系统，便携式能源管理电路包括第一数量的输入端、第二数量的输出端：电能供给端与所述便携式能源管理电路的输入端连接，所述便携式能源管理电路的输出端与电能外接端连接；其中，所述第一数量大于等于二，所述第二数量大于等于二。可见，本发明实施例提供的便携式能源管理电路作为一个电能的变换电路，可前端接入不同类型的电能供给端，可后端接入多个电能外接端，能够最大化地减少因为充电接口不兼容和不匹配问题带来的无法进行设备充电的使用状况，可以较好地适配数量多且类型多的电能供给端及电能外接端。
附图说明
为了更清楚地说明本发明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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，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他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种便携式能源管理电路的外部连接示意图；
图2为本发明又一实施例提供的一种便携式能源管理电路的内部结构示意图；
图3为本发明又一实施例提供的自动切换电路的示例性结构示意图；
图4为本发明又一实施例提供的一类电源适配电路的示例性结构示意图；
图5为本发明又一实施例提供的端口连接示意图；
图6为本发明再一实施例提供的一种便携式能源管理电路的结构示意图；
图7为本发明再一实施例提供的整体架构示意图；
图8为本发明再一实施例提供的一类整流电路的示例性结构示意图；
图9为本发明再一实施例提供的另一类电源适配电路的示例性结构示意图。
附图标号说明：
| 标号 | 名称 | 标号 | 名称 |
| 100 | 便携式能源管理电路 | 103 | 整流电路 |
| 200 | 电能供给端 | R1-R30 | 第一至第三十电阻 |
| 300 | 电能外接端 | C1-C30 | 第一至第三十电容 |
| 101 | 自动切换电路 | Q1-Q2 | 第一至第二PMOS管 |
| 102 | 电源适配电路 | D1-D9 | 第一至第九二极管 |
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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作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。
需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当人认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
图1为本发明实施例提供的一种便携式能源管理电路100的外部连接示意图，如图1所示，该所述便携式能源管理电路100包括第一数量的输入端、第二数量的输出端：
电能供给端200与所述便携式能源管理电路100的输入端连接，所述便携式能源管理电路100的输出端与电能外接端300连接；
其中，所述第一数量大于等于二，所述第二数量大于等于二。
可以理解的是，本发明实施例涉及的便携式能源管理电路100可同时对接多个电能供给端200以及多个电能外接端300，作为一个电源的转接电路，便携式能源管理电路100能够最大化地减少因为充电兼容问题带来的无法进行设备充电的使用状况。
比如，若便携式能源管理电路100的输入端有3个，输出端有4个，则可将3个不同类型的电能供给端200提供的电能传输给4个不同类型的电能外接端300，至于由哪个电能供给端200传输电能给哪个电能外接端300，可由用户实际操作时的线路连接状况来确定。
其中，电能外接端300可为任意类型的用户设备，比如，个人手机、个人电脑、导航、传感器、平板电脑及无线设备等耗电设备。
其中，电能供给端200包括电池组、市电及人体发电设备等发电设备。
本发明实施例提供的便携式能源管理电路100，包括第一数量的输入端、第二数量的输出端：电能供给端200与所述便携式能源管理电路100的输入端连接，所述便携式能源管理电路100的输出端与电能外接端300连接；其中，所述第一数量大于等于二，所述第二数量大于等于二。可见，本发明实施例提供的便携式能源管理电路100作为一个电能的变换电路，可前端接入不同类型的电能供给端200，可后端接入多个电能外接端300，能够最大化地减少因为充电接口不兼容和不匹配问题带来的无法进行设备充电的使用状况，可以较好地适配数量多且类型多的电能供给端200及电能外接端300。
图2为本发明又一实施例提供的一种便携式能源管理电路100的内部结构示意图，本发明又一实施例基于上述图1所示的实施例。
本实施例中，所述便携式能源管理电路100包括自动切换电路101及电源适配电路102；所述电能供给端200与所述自动切换电路101的输入端连接，所述自动切换电路101的输出端与所述电源适配电路102的输入端连接，所述电源适配电路102的输出端与所述电能外接端300连接；
所述自动切换电路101，用于获取所述电能供给端200提供的供电信号，并将所述供电信号传输至与所述电能供给端200对应的目标输出端；
所述电源适配电路102，用于对所述目标输出端输出的供电信号进行电源适配，以获得与所述电能外接端300适配的转换信号，并将所述转换信号传输至所述电能外接端300。
应当理解的是，便携式能源管理电路100中存在着用于进行线路切换的自动切换电路101，以及将电能供给端200提供的供电信号适配至某一电能外接端300的电源适配电路102。
比如，若第一数量为3，相应地，不同类型的电能供给端200也存在3个；若第二数量为6，相应地，可接入的电能外接端300的数量为6个。
若实际接入的电能供给端200为电池组，电池组可具体为太阳电池或锂电池组，则可由自动切换电路101将电池组提供的供电信号传输至自动切换电路101的4个输出端，即自动切换电路101的目标输出端的数量可为4，相应地，传输至电源适配电路102的4个接入端，以使电源适配电路102的4个输出端可提供电能给电能外接端300；
若实际接入的电能供给端200为市电，则可由自动切换电路101将市电提供的供电信号传输至自动切换电路101的6个输出端，即目标输出端的数量可为6，相应地，传输至电源适配电路102的6个接入端，以使电源适配电路102的6个输出端可提供电能给电能外接端300；
若实际接入的电能供给端200为人体发电，则可由自动切换电路101将人体发电设备提供的供电信号传输至自动切换电路101的2个输出端，即目标输出端的数量可为2，相应地，传输至电源适配电路102的2个接入端，以使电源适配电路102的2个输出端可提供电能给电能外接端300。
至于电源适配电路102，则可进行功率转换操作，可将功率转换后的信号记为转换信号，以适配实际接入的电能外接端300。
其中，目标输出端的数量可大于等于2，也可为1。
本发明实施例提供的便携式能源管理电路100，不仅可自动进行线路切换，还可进行电源适配，以便于用户接入不同类型的电能外接端300。
进一步地，本发明实施例通过管理太阳能、市电、柴油发电、储能电池和人体发电多种能源，可以高效率地提供稳定的、可持续的电能，并能够对不同规格储能电池自适应充电控制，具有多种能源互补、合理利用、能自动进行能耗管理和平衡等优点。
进一步地，本发明实施例能够从太阳电池和人体发电设备等设备中提取和收集电能，能为储能电池充电，能为导航、传感器、平板电脑和无线电通信等设备供电，能集成多种电源，自动转换设备所需电压，减少携带电池的数量，从而为个人或单兵减负。
在上述实施例的基础上，优选地，可参见图3所示的本发明又一实施例提供的自动切换电路101的示例性结构示意图。
具体地，所述第一数量可为三，所述自动切换电路101的输入端包括第零输入端、第一输入端及第二输入端，所述自动切换电路101的输出端包括第一输出端及第二输出端；
所述自动切换电路101包括第一至第六电容C6、第一至第二PMOS管Q2、第一至第二二极管D2、第一至第二电阻R2；
所述第一输入端分别连接所述第一电容C1的第一端及所述第二电容C2的第一端，所述第一电容C1的第二端及所述第二电容C2的第二端接地；
所述第二电容C2的第一端连接所述第一PMOS管Q1的漏极，所述第一PMOS管Q1的源极与所述第三电容C3的第一端连接，所述第三电容C3的第二端接地；
所述第零输入端分别连接所述第一二极管D1的正极及所述第二二极管D2的正极，所述第一二极管D1的负极分别连接所述第三电容C3的第一端及所述第一输出端；
所述第二二极管D2的负极连接所述第二输出端；
所述第零输入端连接所述第一电阻R1的第一端，所述第一电阻R1的第二端连接所述第二电阻R2的第一端，所述第二电阻R2的第二端接地；
所述第二电阻R2的第一端分别连接所述第一PMOS管Q1的栅极、所述第二PMOS管Q2的栅极；
所述第二输入端分别连接所述第四电容C4的第一端及所述第五电容C5的第一端，所述第四电容C4的第二端与所述第五电容C5的第二端分别连接所述第二电阻R2的第二端；
所述第五电容C5的第一端连接所述第二PMOS管Q2的漏极，所述第二PMOS管Q2的源极分别连接所述第六电容C6的第一端及所述第二二极管D2的负极，所述第六电容C6的第二端接地。
具体地，就自动切换电路101的输入端、输出端而言，第一输入端可记为BV1，第零输入端可记为BV0，第二输入端可记为BV2；第一输出端可记为VOUT1，第二输出端可记为VOUT2。
其中，PMOS管表示P沟道金属氧化物半导体场效应晶体管(Positive ChannelMetal Oxide Semiconductor)。
应当理解的是，上述自动切换电路101的功能性主要通过两个PMOS管来实现，比如，若将BV1处接入电池组、BV0处接入市电及BV2处接入人体发电设备。
进一步地，一种实现方式为，可将BV0处接入的市电的输入电压作为PMOS管的栅极(即G极)的控制电压。
当市电输入为低电平时，即当UG远小于US的时候，PMOS管导通，加上二极管作用可防止电流倒灌，使得输出电平仅取决于人体发电即BV2的电平高低。
如果市电即BV0和人体发电即BV2都有输入的时候，此时，UG约等于US都为高电平，此时，MOS管截止，输出依然是市电BV0。
如果只有市电输入而没有人体发电的时候，UG完全等于US，MOS管截止，只有市电作为输入供电。
同理，也适用于市电与电池组之间的切换。
此外，人体发电与电池组是可以同时并联工作的。
其中，电池组可为太阳电池/锂电池。
进一步地，若第一数量为3，可将对应的3个输入端分别记为端口1、2及3；若第二数量为6，可将对应的6个输出端分别记为端口4、5、6、7、8、9。
其中，可将VOUT1作为端口4、5、6、9的输出，可将VOUT2作为端口7、8的输出。
进一步地，还可约束第一数量的输入端与第二数量的输出端之间的对应关系，可规定接入电池组的BV1对应输出端口4、5、6、9，可规定接入市电的BV0对应全部输出端口即4、5、6、7、8、9，可规定接入人体发电设备的BV2对应输出端口即7、8。
在上述实施例的基础上，优选地，可参见图4所示的一类电源适配电路102的示例性结构示意图。
进一步地，端口1、2及3为输入端口，端口4、5、6、7、8及9为输出端口。
其中，可参见图5所示的端口连接示意图，输出端口中又分四路0-35V充电/供电端口和两路可用于USB的5V充电/供电端口。
具体地，所述电源适配电路102包括第一电源适配芯片、第七至第八电容C8；
所述自动切换电路101的输出端与所述第一电源适配芯片的测量引脚连接，所述第一电源适配芯片的测量引脚与所述第七电容C7的第一端连接，所述第七电容C7的第二端接地；
所述第七电容C7的第一端分别与所述第一电源适配芯片的输入引脚、所述第一电源适配芯片的使能引脚及所述第八电容C8的第一端连接，所述第八电容C8的第二端接地；
所述第一电源适配芯片的输出引脚连接所述电能外接端300。
可以理解的是，可在自动切换电路101与电能外接端300的中间插入电源适配电路102，以进行电能的适配。
其中，V1表示自动切换电路101的输出端输出的供电信号，并作为此处的输入信号；PVIN引脚表示测量引脚，VIN引脚表示输入引脚，RUN引脚表示使能引脚，VOUT引脚表示输出引脚，V2表示输出信号。
在具体实现中，一类实现方式为，第一电源适配芯片的芯片型号可为LTC3114-1，该电源适配电路102可提供高达1A的连续输出电流，并在2.2V至40V的输入范围和2.7V至40V的输出范围内提供稳定输出，且，输入可高于、低于或等于调节的输出电压，从而最大限度地提高了电源的灵活性。
在上述实施例的基础上，优选地，所述电源适配电路102包括第九至第十电容C10、第四至第六电阻R6；
所述第一电源适配芯片的输出引脚分别连接所述第九电容C9的第一端、所述第四电阻R4的第一端以及所述第十电容C10的第一端，所述第九电容C9的第二端接地；
所述第四电阻R4的第二端分别与所述第五电阻R5的第一端、所述第一电源适配芯片的反馈引脚连接，所述第五电阻R5的第二端接地；
所述第十电容C10的第二端连接所述第六电阻R6的第一端，所述第六电阻R6的第二端连接所述反馈引脚；
所述第十电容C10的第一端连接所述电能外接端300。
具体地，参见图4，其中，FB引脚表示反馈引脚。
此外，LDO引脚表示第一引脚，PLDO引脚表示第二引脚；第一引脚可分别与第二引脚、接地电容CX的第一端连接，接地电容CX的第二端接地。
进一步地，MPPC引脚接入高电平供电信号VCC。
进一步地，直接接地的引脚有ILIM引脚、MODE引脚、GND引脚以及PGND引脚。
进一步地，VCC引脚通过第十三电容C13接地。
此外，图4中未画出第三电阻R3，方案实施的完整性也无需考虑第三电阻R3。
在上述实施例的基础上，优选地，所述电源适配电路102包括第十一至第十二电容C12、第一电感；
所述第一电源适配芯片的第一自举引脚连接所述第十一电容C11的第一端，所述第十一电容C11的第二端分别连接所述第一电感的第一端及所述第一电源适配芯片的第一转换引脚；
所述第一电感的第二端分别连接所述第十二电容C12的第一端及所述第一电源适配芯片的第二转换引脚，所述第十二电容C12的第二端连接所述第一电源适配芯片的第二自举引脚。
具体地，参见图4，其中，BST1引脚表示第一自举引脚，BST2引脚表示第二自举引脚，SW1引脚表示第一转换引脚，SW2引脚表示第二转换引脚。
图6为本发明再一实施例提供的一种便携式能源管理电路100的结构示意图，本发明再一实施例基于上述图2所示的实施例。
本实施例中，所述便携式能源管理电路100还包括整流电路103；所述电能供给端200与所述整流电路103的第一端连接，所述整流电路103的第二端与所述自动切换电路101的输入端连接；
所述整流电路103，用于获取所述电能供给端200提供的供电信号，对所述供电信号进行整流操作，并将整流后的信号传输至所述自动切换电路101的输入端。
具体地，若电能供给端200为市电，可对市电提供的供电信号进行整流操作，比如，可将市电提供的220V交流电通过整流电路103变换为20V直流电，以便后续操作。
本发明实施例提供的便携式能源管理电路100，还可进行整流操作。
进一步地，还可参见图7所示的整体架构示意图。
其中，电池组可为太阳电池34V/锂电池16.8V。
可见，电能供给端200可与整流电路103连接，整流电路103可与自动切换电路101连接，自动切换电路101可与电源适配电路102连接，电源适配电路102可与电能外接端300连接。
进一步地，当市电或柴油发电输入时，能够实现六路输出的同时充电或供电；当太阳电池输入时，能够根据太阳发电功率情况输出；当储能电池输入时，能够根据放电功率情况输出；当仅有人体发电输入时，能够同时实现一路0-35V充电/供电输出和一路5V充电/供电输出；当太阳电池、或电池与人体发电同时输入时，能够根据放电功率情况输出。
在上述实施例的基础上，优选地，所述整流电路103包括熔断保护电阻、线圈、桥式整流电路103、第十四至第十七电容C17、电压调节芯片、第三至第四二极管D4、第七至第九电阻R9及发光二极管；
所述电能供给端200通过所述熔断保护电阻接入所述线圈的第一端，所述线圈的第二端与所述桥式整流电路103连接；
所述桥式整流电路103的输出正极分别与所述第十四电容C14的第一端、所述第十五电容C15的第一端连接；
所述桥式整流电路103的输出负极分别与所述第十四电容C14的第二端、所述第十五电容C15的第二端连接，所述桥式整流电路103的输出负极接地；
所述第十五电容C15的第一端分别连接所述电压调节芯片的第三端、所述第三二极管D3的负极，所述电压调节芯片的第一端与所述第七电阻R7的第一端连接，所述第七电阻R7的第二端接地；
所述电压调节芯片的第二端分别与所述第三二极管D3的正极、所述第八电阻R8的第一端及所述第四二极管D4的负极连接；
所述电压调节芯片的第一端分别与所述第四二极管D4的正极、所述第八电阻R8的第二端连接，所述第八电阻R8的第二端与所述第十六电容C16的第一端连接，所述第十六电容C16的第二端接地；
所述第八电阻R8的第一端分别与所述第十七电容C17的第一端、所述第九电阻R9的第一端连接，所述第九电阻R9的第二端与所述发光二极管的正极连接，所述第十六电容C16的第二端分别与所述第十七电容C17的第二端、所述发光二极管的负极连接，所述第九电阻R9的第一端与所述自动切换电路101的输入端连接。
具体地，AC220V表示输入交流220V的市电，并通过熔断保护电阻F1，从而接入线圈T1的一侧，T1的另一侧通过由四个稳压二极管构成的桥式整流电路DD提供输出正、负极。
最终，电压调节芯片的第二端与所述自动切换电路101的输入端连接，比如，接入市电对应的BV0。
其中，电压调节芯片可具体为LM317芯片。
其中，发光二极管可记为M。
其中，上述整流电路还可参见图8。
在上述实施例的基础上，优选地，还可提供一类电源适配电路102的实现方式，可使用第二电源适配芯片，该第二电源适配芯片的芯片型号可为LTC4020，该类电源适配电路102是一种先进的高压电源管理器也是一种适合多种电池化学组成的充电器。
该器件专为高效地将功率从各种电源转换至一个系统电源轨和一个电池而设计。
在4.5V至55V的宽输入电压范围内工作，可与各种不同输入电压源兼容。LTC4020提供高达55V的输出电压范围和3种可选终止算法，适合种类同样繁多的电池组电压和化学组成。
进一步地，至于该类电源适配电路102可具体称为LTC4020电源适配电路,该类电源适配电路102的具体电路可参见图9。
其中，D5、D6、D9为稳压二极管，D7、D8为发光二极管。
其中，q1至q4为MOS管。
至于LTC4020的引脚涉及到PVIN引脚、SHDN引脚、VIN_REG引脚、RNG/SS引脚、ILIMIT引脚、VFBMIN引脚、VFBMAX引脚、VFB引脚、FBG引脚、NTC引脚、CSOUT引脚、MODE引脚、TIMER引脚、RT引脚、SGND引脚、GND引脚、SENSViN引脚、SENSTOP引脚、INITVCC引脚、STAT2引脚、STAT1引脚、BST1引脚、BST2引脚、SW1引脚、SW2引脚、TG1引脚、BG1引脚、SENSBOT引脚、SENSGND引脚、BG2引脚、TG2引脚、CSP引脚、CSN引脚、BGATE引脚、VBAT引脚、VC引脚及ITH引脚。
在上述实施例的基础上，优选地，所述电能外接端300包括电池组；
所述便携式能源管理电路100，用于自动识别所述电池组的组数，根据所述组数确定对应的充电倍率，通过所述充电倍率对所述电池组进行充电操作。
可以理解的是，若欲为电池组进行充电操作，本发明实施例还可自动识别电池组的组数。
具体而言，本发明实施例提供的自适应充电方式，可以快速有效地识别所需充电的锂电池组的串联数量，比如，锂电池组为可由4至8串的标称电压为3.6V的单体电池串联组成。
进一步地，还可分为两类情况，一类是电池组有通信协议，另一类是电池组无通信协议。
其一，若电池组有通信协议，可利用电池组的电池管理系统(BMS，BATTERYMANAGEMENT SYSTEM)直接与便携式能源管理电路100中可含有的微控制单元(MCU，Microcontroller Unit)建立通信，以获取数据。
采用的通信协议主要有2种，一种为应用于手机充电的USB充电规范，比如QC、FCP以及BC1.2等充电规范；另一种为应用于笔记本电脑电池的统管理总线(SMBus，SystemManagement Bus)。对于这种智能电池组，只要在通信协议里添加了电池的串数、容量以及可接受的充电电流，即可通过通信获得这些信息，然后，以与之匹配的充电参数(比如，充电倍率)对电池组进行充电。
其一，若电池组无通信协议，通过锂离子电池单体的放电曲线可以发现3.9至3.2V的区间是电池放电的平缓线性区间，3.2至2.5V的区间为电压快速下降期。利用这一特性，可检测出电池的平缓线性区域，从而可以判定电池组串联数量。
这种方法可以避免单一电池工作点无法判断串联数量的状况。这是因为，电池组都拥有其固定的电压区间，其不同SOC(State of Charge)状态有可能会有相同的电压值，而在充放电曲线的特定性质的所在区间内是可以将电压区分开的。
所以，可采用预先放电法来确定电池组的串数，采用预先充电法来探测电池组的可接受充电电流。
其一，就采用预先放电法来确定电池组的串数的细节而言，在不同的串数下，电池的平缓放电区间可参见下表1。
表1.不同的串数下电池的平缓放电区间
| 串数 | 电池组电压低值 | 电池组电压高值 |
| 4 | 12.8 | 16 |
| 5 | 16 | 20 |
| 6 | 19.2 | 24 |
| 7 | 22.4 | 28 |
| 8 | 25.6 | 32 |
进一步地，若平缓放电区间落在12至16V内，可以判定电池组为4串；若平缓放电区间落在16至19V内，可以判定电池组为5串。若落在19至20V内，就不好直接判定电池组是5串还是6串，此时可对电池组放电，如果之后的放电曲线仍然是平缓放电区间，那么可以判断为5串；如果之后的的放电曲线进入了快速下降期，那么可以判断为6串。
同理，通过对落在其它区间的放电曲线进行分析也可以判断出其它电池串数。
其二，就采用预先充电法来探测电池组的可接受充电电流的细节而言，可参考锂离子单体电池的OCV(open circuit voltage，开路电压)-SOC曲线，根据上文可以得到电池组的串数。
接着，以电流I对电池组进行预充电，记充电前的OCV为V1，根据电池组的OCV-SOC曲线查表得到对应的SOC并记为S1；
然后开始充电，记充电持续时间为t；
停止充电后1分钟，待电池电压不再下降时，记此时的电压为V2，根据电池组的OCV-SOC曲线查表得到对应的SOC并记为S2；
则可得到电池的容量C为C＝It/(S2-S1)；
此后，可以根据对充电速度的要求对电池组以0.2C、0.5C或1C(C代表电流倍率)进行充电操作。
可见，本发明实施例可通过多种能源进行输入，有效地增强了用电设备的续航能力，为重要通信、照明和武器装备等需求提供了保障。同时，还可通过自动识别功能确定锂电池串联数量，从而有效提高充电效率。
进一步地，便携式能源管理电路100中还可引入蓝牙模块，以连接智能设备，也可以对智能设备进行屏幕检测和设置充电性能等操作。
进一步地，便携式能源管理电路100中还可引入单片机电路，单片机电路可与电源适配电路102连接。
单片机电路中的单片机芯片的芯片型号可为飞思卡尔系列的MC9S12XEP100。
其中，蓝牙模块可为商用低功耗蓝牙4.0透传模块，可内置PCB(Printed CircuitBoard，印制电路板)天线，通信范围50米，工作电压为2.0至3.6V，支持安卓和苹果系统。
至于本发明实施例提供的一种能源管理系统，所述能源管理系统包括电能供给端200、电能外接端300以及如上文所述的便携式能源管理电路100；
所述电能供给端200与所述便携式能源管理电路100的输入端连接，所述便携式能源管理电路100的输出端与所述电能外接端300连接。
本发明实施例提供的系统实施例是为了实现上述各电路实施例的，具体流程和详细内容请参照上述电路实施例，此处不再赘述。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (8)
1.一种便携式能源管理电路，其特征在于，所述便携式能源管理电路包括第一数量的输入端、第二数量的输出端：
电能供给端与所述便携式能源管理电路的输入端连接，所述便携式能源管理电路的输出端与电能外接端连接；
其中，所述第一数量大于等于二，所述第二数量大于等于二；
所述便携式能源管理电路包括自动切换电路及电源适配电路；所述电能供给端与所述自动切换电路的输入端连接，所述自动切换电路的输出端与所述电源适配电路的输入端连接，所述电源适配电路的输出端与所述电能外接端连接；
所述自动切换电路，用于获取所述电能供给端提供的供电信号，并将所述供电信号传输至与所述电能供给端对应的目标输出端；
所述电源适配电路，用于对所述目标输出端输出的供电信号进行电源适配，以获得与所述电能外接端适配的转换信号，并将所述转换信号传输至所述电能外接端；
所述自动切换电路的功能性通过两个PMOS管实现，将市电的输入电压作为PMOS管的栅极的控制电压，将BV1处接入电池组、BV0处接入市电及BV2处接入人体发电设备；
将BV0处接入的市电的输入电压作为PMOS管的栅极的控制电压；当市电输入为低电平时，即当UG远小于US的时候，PMOS管导通，加上二极管作用可防止电流倒灌，使得输出电平仅取决于人体发电即BV2的电平高低；如果市电即BV0和人体发电即BV2都有输入的时候，此时，UG约等于US都为高电平，此时，MOS管截止，输出依然是市电BV0；如果只有市电输入而没有人体发电的时候，UG完全等于US，MOS管截止，只有市电作为输入供电；上述切换流程也适用于市电与电池组之间的切换；
所述电能外接端包括电池组；
所述便携式能源管理电路，用于自动识别所述电池组的组数，根据所述组数确定对应的充电倍率，通过所述充电倍率对所述电池组进行充电操作；
采用预先放电法来确定电池组的串数，通过锂离子电池单体的放电曲线确定是电池放电的平缓线性区间以及电压快速下降期，检测出电池的平缓线性区域判定电池组串联数量；
采用预先充电法来探测电池组的可接受充电电流，参考锂离子单体电池的OCV-SOC曲线，得到电池组的串数；以电流I对电池组进行预充电，记充电前的OCV为V1，根据电池组的OCV-SOC曲线查表得到对应的SOC并记为S1；开始充电，记充电持续时间为t；停止充电后1分钟，待电池电压不再下降时，记此时的电压为V2，根据电池组的OCV-SOC曲线查表得到对应的SOC并记为S2；得到电池的容量C为C＝It/(S2-S1)；根据对充电速度的要求对电池组以0.2C、0.5C或1C进行充电操作，C代表电流倍率。
2.根据权利要求1所述的便携式能源管理电路，其特征在于，所述第一数量为三，所述自动切换电路的输入端包括第零输入端、第一输入端及第二输入端，所述自动切换电路的输出端包括第一输出端及第二输出端；
所述自动切换电路包括第一至第六电容、第一至第二PMOS管、第一至第二二极管、第一至第二电阻；
所述第一输入端分别连接所述第一电容的第一端及所述第二电容的第一端，所述第一电容的第二端及所述第二电容的第二端接地；
所述第二电容的第一端连接所述第一PMOS管的漏极，所述第一PMOS管的源极与所述第三电容的第一端连接，所述第三电容的第二端接地；
所述第零输入端分别连接所述第一二极管的正极及所述第二二极管的正极，所述第一二极管的负极分别连接所述第三电容的第一端及所述第一输出端；
所述第二二极管的负极连接所述第二输出端；
所述第零输入端连接所述第一电阻的第一端，所述第一电阻的第二端连接所述第二电阻的第一端，所述第二电阻的第二端接地；
所述第二电阻的第一端分别连接所述第一PMOS管的栅极、所述第二PMOS管的栅极；
所述第二输入端分别连接所述第四电容的第一端及所述第五电容的第一端，所述第四电容的第二端与所述第五电容的第二端分别连接所述第二电阻的第二端；
所述第五电容的第一端连接所述第二PMOS管的漏极，所述第二PMOS管的源极分别连接所述第六电容的第一端及所述第二二极管的负极，所述第六电容的第二端接地。
3.根据权利要求1所述的便携式能源管理电路，其特征在于，所述电源适配电路包括第一电源适配芯片、第七至第八电容；
所述自动切换电路的输出端与所述第一电源适配芯片的测量引脚连接，所述第一电源适配芯片的测量引脚与所述第七电容的第一端连接，所述第七电容的第二端接地；
所述第七电容的第一端分别与所述第一电源适配芯片的输入引脚、所述第一电源适配芯片的使能引脚及所述第八电容的第一端连接，所述第八电容的第二端接地；
所述第一电源适配芯片的输出引脚连接所述电能外接端。
4.根据权利要求3所述的便携式能源管理电路，其特征在于，所述电源适配电路包括第九至第十电容、第四至第六电阻；
所述第一电源适配芯片的输出引脚分别连接所述第九电容的第一端、所述第四电阻的第一端以及所述第十电容的第一端，所述第九电容的第二端接地；
所述第四电阻的第二端分别与所述第五电阻的第一端、所述第一电源适配芯片的反馈引脚连接，所述第五电阻的第二端接地；
所述第十电容的第二端连接所述第六电阻的第一端，所述第六电阻的第二端连接所述反馈引脚；
所述第十电容的第一端连接所述电能外接端。
5.根据权利要求3所述的便携式能源管理电路，其特征在于，所述电源适配电路包括第十一至第十二电容、第一电感；
所述第一电源适配芯片的第一自举引脚连接所述第十一电容的第一端，所述第十一电容的第二端分别连接所述第一电感的第一端及所述第一电源适配芯片的第一转换引脚；
所述第一电感的第二端分别连接所述第十二电容的第一端及所述第一电源适配芯片的第二转换引脚，所述第十二电容的第二端连接所述第一电源适配芯片的第二自举引脚。
6.根据权利要求1至5中的任一项所述的便携式能源管理电路，其特征在于，所述便携式能源管理电路还包括整流电路；所述电能供给端与所述整流电路的第一端连接，所述整流电路的第二端与所述自动切换电路的输入端连接；
所述整流电路，用于获取所述电能供给端提供的供电信号，对所述供电信号进行整流操作，并将整流后的信号传输至所述自动切换电路的输入端。
7.根据权利要求6所述的便携式能源管理电路，其特征在于，所述整流电路包括熔断保护电阻、线圈、桥式整流电路、第十四至第十七电容、电压调节芯片、第三至第四二极管、第七至第九电阻及发光二极管；
所述电能供给端通过所述熔断保护电阻接入所述线圈的第一端，所述线圈的第二端与所述桥式整流电路连接；
所述桥式整流电路的输出正极分别与所述第十四电容的第一端、所述第十五电容的第一端连接；
所述桥式整流电路的输出负极分别与所述第十四电容的第二端、所述第十五电容的第二端连接，所述桥式整流电路的输出负极接地；
所述第十五电容的第一端分别连接所述电压调节芯片的第三端、所述第三二极管的负极，所述电压调节芯片的第一端与所述第七电阻的第一端连接，所述第七电阻的第二端接地；
所述电压调节芯片的第二端分别与所述第三二极管的正极、所述第八电阻的第一端及所述第四二极管的负极连接；
所述电压调节芯片的第一端分别与所述第四二极管的正极、所述第八电阻的第二端连接，所述第八电阻的第二端与所述第十六电容的第一端连接，所述第十六电容的第二端接地；
所述第八电阻的第一端分别与所述第十七电容的第一端、所述第九电阻的第一端连接，所述第九电阻的第二端与所述发光二极管的正极连接，所述第十六电容的第二端分别与所述第十七电容的第二端、所述发光二极管的负极连接，所述第九电阻的第一端与所述自动切换电路的输入端连接。
8.一种能源管理系统，其特征在于，所述能源管理系统包括电能供给端、电能外接端以及如权利要求1至7中的任一项所述的便携式能源管理电路；
所述电能供给端与所述便携式能源管理电路的输入端连接，所述便携式能源管理电路的输出端与所述电能外接端连接。
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