CN112531801B - 一种充电方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种充电方法和装置，用以解决现有对于物联网设备的电池更换工作难度大、消耗的人工成本高的问题。本发明实施例中的充电装置接收用电设备周围采集到的环境能量转换的电能，将部分或全部电能提供给用电单元，还可以通过充电电池的电能为用电单元提供电能。进一步，若环境能量转化的电能除了供给用电单元外还有剩余电能，则将剩余电能涓流充电到超级电容中进行存储，还可以使用超级电容存储的电能为充电电池充电。本发明的充电装置能够通过环境能源源不断为用电设备和充电电池供电，以此实现充电电池的循环利用，解决了物联网设备电池需要频繁更换，维护难度高，工作量大的问题。

Description

一种充电方法和装置

技术领域

本发明涉及终端的电池充电技术领域，特别涉及一种充电方法和装置。

背景技术

随着科技的进步，物联网技术也得到了飞速发展，物联网设备也如雨后春笋，层出不穷，充斥在生活中的方方面面。比如：物联网智能水表、物联网智能路灯等等。

目前，为了方便移动，物联网设备大部分采用电池供电，由于受到体积和成本的限制，其所携带的电池能量非常有限，多数情况只能维持物联网设备工作一年或者数月的时间。若物联网设备所携带的能量耗尽，则需通过人工方式更换物联网设备的电池。在一些环境恶劣的场合，电池的更换就会变得非常困难，物联网设备的电池维护工作也就大大提高了应用成本。

综上所述，现有对于物联网设备的电池更换工作难度大、消耗的人工成本高。

发明内容

本发明提供一种充电方法和装置，用以解决现有对于物联网设备的电池更换工作难度大、消耗的人工成本高的问题。

第一方面，一种充电装置，该充电装置包括：能量管理单元、超级电容、充电电池和路径管理单元；

能量管理单元，用于接收由环境能转化得到的电能，将接收的部分或全部电能调整为预设工作电压阈值区间内的电压值后通过第一路径输出，若有剩余的电能，则将剩余的电能通过第二路径输入至超级电容；

超级电容，用于为充电电池提供电能；

充电电池，用于为用电单元提供电能；

路径管理单元，与所述能量管理单元的第一路径和所述充电电池连接，用于判断所述能量管理单元的第一路径的输出电压是否处于预设工作电压阈值区间，如果是，则通过第一开关导通能量管理单元与用电单元之间的连接；否则，通过第二开关导通充电电池与用电单元的连接。

上述方法，接收用电设备周围采集到的环境能量转换的电能，将部分或全部电能提供给用电单元，还可以通过充电电池的电能为用电单元提供电能。进一步，若环境能量转化的电能除了供给用电单元外还有剩余电能，则将剩余电能涓流充电到超级电容中进行存储，还可以使用超级电容存储的电能为充电电池充电。本发明的充电装置能够通过环境能源源不断为用电设备和充电电池供电，以此实现充电电池的循环利用，解决了物联网设备电池更换维护难度高、工作量大、人工成本高的问题。

在一种可选的实施方式中，所述能量管理单元还用于：

判断所述能量管理单元的第一路径的输出电压是否超过预设充电电压阈值，若超过，则导通能量管理单元与超级电容的连接；否则，断开能量管理单元与所述超级电容的连接。

上述方法，通过两种方式为用电单元供电，避免只通过电池为用电单元供电时，电池电能耗尽后需要频繁更换电池的操作。

在一种可选的实施方式中，所述路径管理单元还用于判断接入所述用电设备的电压是否为所述用电设备的适用电压，若不是，则通过升压或降压将所述接入的电压调整为用电设备的适用电压。

在一种可选的实施方式中，还包括电容电压检测电路、控制单元、调压单元和充电管理单元；

电容电压检测电路，用于检测超级电容的电压值；

控制单元，用于检测到超级电容确定具备充电条件后，控制第三开关导通所述超级电容与所述充电电池的连接，使超级电容为充电电池充电；检测到超级电容确定具备断开充电条件后，控制第三开关断开所述超级电容与所述充电电池的连接；

调压单元，用于接入超级电容的输出电压，并将自身的输出电压调整为预设额定电压；其中，所述预设额定电压为所述充电管理单元对应的工作电压；

充电管理单元，用于根据充电电池的电量，将输入至充电电池的电压调整为所述电量对应的预设电压，和/或将输入至充电电池的电流调整为所述电量对应的预设电流，并输入给充电电池。

在一种可选的实施方式中，所述控制单元通过下列方式确定是否具备充电条件：

若所述超级电容的电压超过第一预设阈值或所述超级电容的电压超过第一预设阈值且所述充电电池的电压低于第二预设阈值，则确定具备充电条件；否则确定不具备充电条件；

所述控制单元通过下列方式确定所述超级电容是否具备断开充电条件：

若所述超级电容的电压未超过第三预设阈值或所述充电电池的电压不低于第四预设阈值，则确定具备断开充电条件；否则确定不具备断开充电条件。

第二方面，本发明实施例还提供一种充电方法，该方法包括：

接收由环境能转化得到的电能，将接收的部分或全部电能调整为预设工作电压阈值区间内的电压值后通过第一路径输出至用电单元；

判断第一路径的输出电压是否处于预设工作电压阈值区间，如果是，则控制导通第一路径与用电单元的连接，以将第一路径的输出电压输入至用电单元；否则，导通充电电池与用电单元的连接，将充电电池的输出电压输入至用电单元。

在一种可选的实施方式中，所述判断第一路径的输出电压是否处于预设工作电压阈值区间，还包括：

判断第一路径的输出电压是否达到预设充电电压阈值，若达到，则导通第二路径与超级电容的连接，以通过第二路径对超级电容进行充电；否则，断开第二路径与超级电容的连接。

在一种可选的实施方式中，所述导通第一路径与用电单元的连接之后，还包括：

判断接入至所述用电设备的电压是否为所述用电设备的适用电压，若不是，则通过升压或降压将所述接入的电压调整为用电设备的适用电压。

在一种可选的实施方式中，该方法还包括：

检测超级电容和充电电池的电压值；

在确定具备充电条件后，导通所述超级电容与充电电池的连接，将所述超级电容输入至充电电池的电压调整为所述电量对应的预设电压，和/或将输入至充电电池的电流调整为所述电量对应的预设电流，并输入给充电电池；或在确定具备断开充电条件后，断开所述超级电容与充电电池的连接。

在一种可选的实施方式中，通过下列方式确定所述超级电容是否具备充电条件：

若所述超级电容的电压超过第一预设阈值或所述超级电容的电压超过第一预设阈值且所述充电电池的电压低于第二预设阈值，则确定具备充电条件；否则确定不具备充电条件；

通过下列方式确定所述超级电容是否具备断开充电条件：

若所述超级电容的电压未超过第三预设阈值或所述充电电池的电压不低于第四预设阈值，则确定具备断开充电条件；否则确定不具备断开充电条件。

第三方面，本申请还提供一种计算机存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现第一方面所述方法的步骤。

另外，第二方面至第三方面中任一一种实现方式所带来的技术效果可参见第一方面中不同实现方式所带来的技术效果，此处不再赘述。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，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充电装置的工作流程示意图；

图2为本发明实施例提供的一种充电装置的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种双触点开关的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的另一种充电装置的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的一种超级电容和充电电池充放电过程电压电流曲线关系示意图；

图6为本发明实施例提供的一种充电方法示意图；

图7为本发明实施例提供的一种超级电容为充电电池进行充电的完整方法流程示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部份实施例，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它实施例，都属于本发明保护的范围。

下面对文中出现的一些词语进行解释：

1、本发明实施例中术语“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

2、本申请实施例中术语“多个”是指两个或两个以上，其它量词与之类似。

本发明实施例描述的应用场景是为了更加清楚的说明本发明实施例的技术方案，并不构成对于本发明实施例提供的技术方案的限定，本领域普通技术人员可知，随着新应用场景的出现，本发明实施例提供的技术方案对于类似的技术问题，同样适用。

现有，物联网设备的电能由电池提供，若电池电能耗尽，则需要重新更换新的电池，而对于一些处于特殊环境的物联网设备，在进行电池更换时，可能需要通过高空工作业才能进行更换，维护难度高，且耗费的人工成本较高。

本发明实施例提供了一种充电装置，由能量转换器采集用电设备周围的环境能量，将采集到的环境能量转化为电能后输入至本发明实施例的充电装置，充电装置将接入的部分或全部电能提供给用电单元，若环境能量转化到的电能不足以供给用电单元使用时，还可以使用充电电池储存的电能为用电单元供电。进一步，若环境能量转化的电能除了供给用电单元外还有剩余电能，则将剩余电能涓流充电到超级电容中，当充电电池电能较低时，若超级电容内电能充足，还可以使用超级电容存储的电能为充电电池充电，本发明实施例通过环境能量源源不断地为用电设备和充电电池供电，以此实现充电电池的循环利用，解决了物联网设备电池更换维护难度高、工作量大、人工成本高的问题。

其中，本发明实施例提供的充电设备可以集成于用电单元中，作为供电装置，也可以作为独立设备与用电单元连接。且本发明的用电单元可以是物联网设备，也可以是电子产品等。

参阅图1，为本发明实施例提供的充电装置的工作示意图，能量转换器将用电单元周围的环境能量转化为电能后输入至充电装置，充电装置根据预设工作电压调整第一路径的输出电压，用以为用电单元供电。

其中，能量转换单元，可以收集环境能量，比如：风能、太阳能、光能、震动产生的机械能和热能等，并将收集的环境能量转化为电能。

本发明实施例通过能量转换单元的不同功能结构收集不同的环境能量，下面举例介绍：

比如，通过光伏板手机光能和太阳能，通过压电器件收集机械能，通过半导体温差发电器TEG采集热能，通过风力发电机采集风能等。其中，能量转换单元可以包括上述组件中的部分或全部。

需要说明的是，本发明实施例提供的充电装置可以包括能量转换单元，也可以不包括能量转换单元，即充电装置外接能量转换单元，接收能量转换单元提供的电能。

参阅图2，为本发明实施例提供的一种充电装置200的结构示意图，包括能量管理单元201、超级电容202、充电电池203和路径管理单元204。

其中，能量管理单元201具有至少一路输入和至少两路输出，输入端与能量转换单元连接，第一路输出端与路径管理单元204的一端连接，用于通过路径管理单元204将电压输入至用电单元；第二路输出端与超级电容202连接。本发明实施例中的能量管理单元201具有以下功能：

1)调整输出电压；

能量管理单元201将部分或全部电能调整为预设工作电压阈值区间内的一个电压值后，通过第一路径输出给用电设备，其中，预设工作电压阈值区间为根据用电设备的工作电压设置的，下面举例说明：

用电设备为某物联网设备，该物联网设备的额定电压为5V，则能量管理单元将第一路径的输出电压调整为5V±1V，即[4V,6V]之间的任意电压值后，输入至用电设备，需要说明的是，第一路径的输出电压可以直接输入至用电单元，也可以通过开关间接与用电单元连接，即通过开关控制第一路径与用电单元的导通或断开。

需要说明的是，能量管理单元201的第一路径的输出电压可以直接输入至用电单元，也可以通过开关间接与用电单元连接，即通过开关控制第一路径与用电单元的导通或断开。即能量管理单元201与用电单元之间连接有路径管理单元204，该路径管理单元204能够控制能量管理单元201与用电单元之间连接的第一开关的闭合和断开，合只有在第一开关闭合的情况下，能量管理单元201才能将电压输入至用电单元。

能量管理单元201并非能够保证调整后的电压为预设工作电压阈值区域内的电压值，若用电单元周围能量较弱或几乎没有时，相应的，能量管理单元201接收到的环境能转化的电能也随之减少甚至没有。当能量管理单元201通过第一路径输出的电压不处于预设工作电压阈值区间时，路径管理单元204能够断开能量管理单元201与用电单元的连接，具体的，路径管理单元204具有以下功能：

判断接收到的能量管理单元201的输出电压是否处于预设工作电压阈值区间，若处于则闭合第一开关，以导通能量管理单元201与用电设备的连接。同时，判断能量管理单元201的输出电压是否为用电设备的适用电压，如果是，则直接输出该电压值；如果不是，则通过升压或降压将路径管理单元204接入的能量管理单元201输出的电压调整为用电单元的适用电压后，输出至用电单元。

其中，若能量管理单元201的输出电压未处于预设工作电压阈值区间，则路径管理单元204控制使用充电电池203为用电设备供电，下面对充电电池203进行介绍：

本发明实施例中，对用电单元进行供电的还有充电电池203，充电电池203与用电单元之间连接有第二开关。第一开关和第二开关的闭合和断开由路径管理单元204控制，路径管理单元204用于选择为用电单元提供电能的电源，也即路径管理单元204具有的功能如下：

由于能量管理单元201接收电压瞬时值不变用电单元的耗电电流值越低，则能量管理单元201输出电压相对越高，用电单元的耗电电流值越高，能量管理单元201输出电压越低。

路径管理单元204判断能量管理单元201的输出电压是否达到预设工作电压阈值，若达到，则控制第一开关闭合，第二开关断开，导通能量管理单元201与用电单元之间的连接；若未达到，则控制第一开关断开，第二开关闭合，导通充电电池203与用电单元的连接。

其中，第一开关和第二开关可以是两个独立的开关，也可以是一个具有双触点的开关，如图3所示。本发明实施例中，当第一开关处于闭合时，第二开关处于断开状态，当第二开关处于断开状态时，第二开关则处于闭合状态。

2)为超级电容202充电；

若能量管理单元201将部分电能转换为用电单元适用的电压后，还有剩余部分能量，则能量管理单元201将剩余电能通过第二路输出涓流充电至超级电容202中。

其中，通过下列方式判断是否有剩余电能为超级电容202充电：

判断能量管理单元201的第一路输出电压是否大于预设充电电压阈值，若大于，则导通能量管理单元201与超级电容202的连接；否则断开能量管理单元201与超级电容202201的连接。其中，预设充电电压阈值大于预设工作电压阈值。

综上，本发明实施例中的能量管理单元201可以是能量收集电源管理芯片，如ADI的LTC3106、ADP5092，或TI的BQ25504等，该芯片具有升压和/或降压功能，将能量转化器输入的电压进行变压后以稳定的电压值输出，同时，还具有充电管理功能，可以对超级电容202进行充电。

其中，超级电容202还可以为充电电池203进行充电，本发明实施例中，可以使用小电流持续为超级电容202充电，当超级电容202为充电电池203充电，使得当接收的由环境能量转化的电能不足以为用电单元供电时，还可以通过充电电池203为用电单元供电，且充电电池203电量较低时，能够利用超级电容202为充电电池203充电，以此循环，保证了用电单元的用电需求，避免频繁更换电池。

本发明实施例中路径管理单元204除了控制接入用电设备的电源外，还能根据用电设备的用电需求，调整输入至用电设备的电压。

用电单元的时时耗电量并非恒定不变的，用电单元开启不同功能时，耗电电流不同，即负载较大时，消耗电流也较高，负载较小时，消耗电流也相应较小。比如：手机在待机状态消耗的电流较小，手机在播放视频时，消耗的电流则较大。

当用电单元的耗电电流变化时，能量管理单元201根据用电单元的耗电电流调整第一路径的输出电压的值，该值为预设工作电压阈值区间内的电压值，路径管理单元204判断接入的第一路径的电压值是否为用电设备的适用电压，若不是，则通过升压或降压将所述接入的电压调整为用电设备的适用电压。

相应的，当充电电池为用电设备提供电能时，则路径管理单元204同样对充电电池的输出电压进行判断，若不是用电设备的适用电压，则通过升压或降压将所述接入的电压调整为用电设备的适用电压。

参照图4，本发明实施例还提供了另一种充电装置的结构示意图，参照图2，相比于图2，该充电装置还包括电容电压检测电路205、控制单元206、调压单元208和充电管理单元209。

其中，电容电压检测电路205，用于检测超级电容202的电压值；

控制单元206，用于根据检测到在确定具备充电条件后，控制第三开关导通超级电容202与充电电池203的连接，使超级电容202为充电电池203充电；则确定具备断开充电条件后，控制第三开关断开超级电容202与充电电池203的连接，即停止超级电容202向充电电池203充电。

调压单元208，用于将超级电容202输出的电压调整为充电电池203的额定电压；

充电管理单元209，按照预设充电流程，将输出电流值调整为各充电流程预设的电流值，并输入给充电电池203。

控制单元206通过下列方式确定是否具备充电条件：

若超级电容202的电压超过第一预设阈值或超级电容202的电压超过第一预设阈值且充电电池203的电压低于第二预设阈值，则确定具备充电条件；否则确定不具备充电条件；

控制器确定具备充电条件后，假设第三开关为常开型开关，则控制第三开关闭合，以导通超级电容202与充电电池203的连接，为充电电池203充电。

控制单元206通过下列方式确定是否具备断开充电条件：

若超级电容202的电压未超过第三预设阈值或充电电池203的电压不低于第四预设阈值，则确定具备断开充电条件；否则确定不具备断开充电条件。

控制器确定具备断开充电条件后，假设第三开关为常开型开关，则控制第三开关断开，以断开超级电容202与充电电池203的连接，停止为充电电池203充电。

下面举例说明：

比如：第一预设电压为超级电容的电量达到满电量的90％对应的电压值，第二预设电压为充电电池满电量的20％对应的电压值。第三预设电压为超级电容的电流为满电量的10％对应的电压值，第四预设电压为充电电池满电量时对应的电压值。

当超级电容的电量达到满电量的90％且充电电池的电量低于满电量的20％时，则控制单元确定具备充电条件，控制第三开关闭合，以使超级电容为充电电池充电；当超级电容的电量低于满电量的10％，或充电电池的电流为满电量时，则控制单元确定具备断开充电条件，控制第三开关断开，以停止超级电容为充电电池充电。

假设未使用充电电池为用电单元供电，第一预设电压为超级电容的电压最大值，第三预设电压为超级电容的电压最小值，则在本发明实施例中超级电容的充电过程以及超级电容为充电电池充电的过程中，超级电容和充电电池的电压电流关系曲线示意图如图5所示。

其中，充电电池的电压未达到第二预设电压时，当超级电容的电压达到第一预设电压时，满足充电条件，超级电容为充电电池充电，当充电电池的电压达到第二预设电压后，当超级电容的电压达到第一预设电压时，由于充电电池的电压未达到第四预设电压，则确定不具备断开充电条件，超级电容仍可以为充电电池充电，当充电电池的电压达到第四预设电压后，具备断开充电条件，充电电池不再进行充电，避免当充电电池处于同时充电和为用电设备提供电能情况时，第三开关频繁断开闭合。

需要说明的是，上述内容仅为举例，第二预设阈值和第四预设阈值也可以是同一值。

能量管理单元将剩余能量不断的存储到超级电容中，由于该能量为环境能量转换后的部分电能，该部分电能对应的电流较小，因此，本发明装置可以实现连续式小电流为超级电容充电，使用超级电容断续式大电流为充电电池充电，实现不间断式微弱能量存储。

其中，控制单元确定具备充电条件后，导通超级电容与充电电池之间的第三开关后，通过第一调压单元将超级电容输出的电压调整为充电电池的额定输入电压，再通过与第一调压单元连接的充电管理单元调节输出电流，为充电电池充电。

其中，第三开关可以为第一调压单元集成的结构，比如：第一调压单元为BOOST芯片，该芯片具备使能控制功能，能够接收控制单元输出的使能命令，则接收到使能命令后闭合自身集成的第三开关。若第一调压单元不具备使能控制功能，则第三开关可以为具备使能控制功能的开关芯片。

充电管理单元可以为锂离子电池充电芯片，具备充电保护功能，能够根据充电电池的电流调节输入到充电电池的电流，避免电池过充。

充电电池可以是可充电的锂离子电池、可充电的镍氢电池或其他可充电电池等。

基于同一发明构思，本发明实施例中还提供了一种充电方法，由于该方法为本发明实施例提供的充电装置对应的方法，并且该方法解决问题的原理与该设备相似，因此该方法的实施可以参见充电装置的实施，重复之处不再赘述。

如图6所示，本发明实施例提供一种充电方法，该方法包括：

步骤600，接收由环境能转化得到的电能，将接收的部分或全部电能调整为预设工作电压阈值区间内的电压值后通过第一路径输出至用电单元；

步骤601，判断第一路径的输出电压是否处于预设工作电压阈值区间，如果是，则控制导通第一路径与用电单元的连接，以将第一路径的输出电压输入至用电单元；否则，导通充电电池与用电单元的连接，将充电电池的输出电压输入至用电单元。

可选的，所述判断第一路径的输出电压是否处于预设工作电压阈值区间，还包括：

判断第一路径的输出电压是否达到预设充电电压阈值，若达到，则导通第二路径与超级电容的连接，以通过第二路径对超级电容进行充电；否则，断开第二路径与超级电容的连接。

可选的，所述导通第一路径与用电单元的连接之后，还包括：

判断接入至所述用电设备的电压是否为所述用电设备的适用电压，若不是，则通过升压或降压将所述接入的电压调整为用电设备的适用电压。

可选的，该方法还包括：

检测超级电容和充电电池的电压值；

在确定具备充电条件后，导通所述超级电容与充电电池的连接，将所述超级电容输入至充电电池的电压调整为所述电量对应的预设电压，和/或将输入至充电电池的电流调整为所述电量对应的预设电流，并输入给充电电池；或在确定具备断开充电条件后，断开所述超级电容与充电电池的连接。

可选的，通过下列方式确定所述超级电容是否具备充电条件：

若所述超级电容的电压超过第一预设阈值或所述超级电容的电压超过第一预设阈值且所述充电电池的电压低于第二预设阈值，则确定具备充电条件；否则确定不具备充电条件。

通过下列方式确定所述超级电容是否具备断开充电条件：

若所述超级电容的电压未超过第三预设阈值或所述充电电池的电压不低于第四预设阈值，则确定具备断开充电条件；否则确定不具备断开充电条件。

如图7所示，为本发明实施例中控制单元控制超级电容对充电电池进行充电的完整方法流程示意图，包括以下步骤：

步骤700：检测超级电容和充电电池的电压；

步骤701，判断当前是否具备充电条件；如果是，则执行步骤702；否则，执行步骤703；

步骤702，控制第三开关闭合，以导通超级电容与充电电池的连接；

步骤703，返回步骤700；

步骤704，调整超级电容输出电压至充电电池的适用电压；

步骤705，判断是否具备断开充电条件；如果是，则执行步骤706，否则，继续执行步骤705；

步骤706，控制第三开关断开。

需要说明的是，步骤704，可选的，还可以根据充电电池的电量调整输入至超级电容的电流，以实现不同阶段的充电要求，比如快充、慢充，避免过充等。

其中，充电条件和断开充电条件的具体内容见上述相关介绍，此处不再赘述。

以上参照示出根据本申请实施例的方法、装置(系统)和/或计算机程序产品的框图和/或流程图描述本申请。应理解，可以通过计算机程序指令来实现框图和/或流程图示图的一个块以及框图和/或流程图示图的块的组合。可以将这些计算机程序指令提供给通用计算机、专用计算机的处理器和/或其它可编程数据处理装置，以产生机器，使得经由计算机处理器和/或其它可编程数据处理装置执行的指令创建用于实现框图和/或流程图块中所指定的功能/动作的方法。

相应地，还可以用硬件和/或软件(包括固件、驻留软件、微码等)来实施本申请。更进一步地，本申请可以采取计算机可使用或计算机可读存储介质上的计算机程序产品的形式，其具有在介质中实现的计算机可使用或计算机可读程序代码，以由指令执行系统来使用或结合指令执行系统而使用。在本申请上下文中，计算机可使用或计算机可读介质可以是任意介质，其可以包含、存储、通信、传输、或传送程序，以由指令执行系统、装置或设备使用，或结合指令执行系统、装置或设备使用。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.一种充电装置，其特征在于，该充电装置包括：能量管理单元、超级电容、充电电池和路径管理单元；

能量管理单元，用于接收由环境能转化得到的电能，将接收的部分或全部电能调整为预设工作电压阈值区间内的电压值后通过第一路径输出，若有剩余的电能，则将剩余的电能通过第二路径输入至超级电容；判断所述能量管理单元的第一路径的输出电压是否超过预设充电电压阈值，若超过，则导通能量管理单元与超级电容的连接；否则，断开能量管理单元与所述超级电容的连接；

超级电容，用于为充电电池提供电能；

充电电池，用于为用电单元提供电能；

路径管理单元，与所述能量管理单元的第一路径和所述充电电池连接，用于判断所述能量管理单元的第一路径的输出电压是否处于预设工作电压阈值区间，如果是，则通过第一开关导通能量管理单元与用电单元之间的连接；否则，通过第二开关导通充电电池与用电单元的连接。

2.如权利要求1所述的充电装置，其特征在于，所述路径管理单元还用于判断接入所述用电单元的电压是否为所述用电单元的适用电压，若不是，则通过升压或降压将所述接入的电压调整为用电单元的适用电压。

3.如权利要求1所述的充电装置，其特征在于，还包括电容电压检测电路、控制单元、调压单元和充电管理单元；

电容电压检测电路，用于检测超级电容的电压值；

控制单元，用于检测到超级电容确定具备充电条件后，控制第三开关导通所述超级电容与所述充电电池的连接，使超级电容为充电电池充电；检测到超级电容确定具备断开充电条件后，控制第三开关断开所述超级电容与所述充电电池的连接；

调压单元，用于接入超级电容的输出电压，并将自身的输出电压调整为预设额定电压；其中，所述预设额定电压为所述充电管理单元对应的工作电压；

充电管理单元，用于根据充电电池的电量，将输入至充电电池的电压调整为所述电量对应的预设电压，和/或将输入至充电电池的电流调整为所述电量对应的预设电流，并输入给充电电池。

4.如权利要求3所述的充电装置，其特征在于，所述控制单元通过下列方式确定是否具备充电条件：

若所述超级电容的电压超过第一预设阈值或所述超级电容的电压超过第一预设阈值且所述充电电池的电压低于第二预设阈值，则确定具备充电条件；否则确定不具备充电条件；

所述控制单元通过下列方式确定所述超级电容是否具备断开充电条件：

若所述超级电容的电压未超过第三预设阈值或所述充电电池的电压不低于第四预设阈值，则确定具备断开充电条件；否则确定不具备断开充电条件。

5.一种充电方法，其特征在于，该方法包括：

接收由环境能转化得到的电能，将接收的部分或全部电能调整为预设工作电压阈值区间内的电压值后通过第一路径输出至用电单元；

判断第一路径的输出电压是否处于预设工作电压阈值区间，如果是，则控制导通第一路径与用电单元的连接，以将第一路径的输出电压输入至用电单元；否则，导通充电电池与用电单元的连接，将充电电池的输出电压输入至用电单元；以及

判断第一路径的输出电压是否达到预设充电电压阈值，若达到，则导通第二路径与超级电容的连接，以通过第二路径对超级电容进行充电；否则，断开第二路径与超级电容的连接。

6.如权利要求5所述的充电方法，其特征在于，所述导通第一路径与用电单元的连接之后，还包括：

判断接入至所述用电单元的电压是否为所述用电单元的适用电压，若不是，则通过升压或降压将所述接入的电压调整为用电单元的适用电压。

7.如权利要求5所述的充电方法，其特征在于，该方法还包括：

检测超级电容和充电电池的电压值；

在确定具备充电条件后，导通所述超级电容与充电电池的连接，将所述超级电容输入至充电电池的电压调整为所述充电电池的电量对应的预设电压，和/或将输入至充电电池的电流调整为所述充电电池的电量对应的预设电流，并输入给充电电池；或在确定具备断开充电条件后，断开所述超级电容与充电电池的连接。

8.如权利要求7所述的充电方法，其特征在于，通过下列方式确定所述超级电容是否具备充电条件：

若所述超级电容的电压超过第一预设阈值或所述超级电容的电压超过第一预设阈值且所述充电电池的电压低于第二预设阈值，则确定具备充电条件；否则确定不具备充电条件；

通过下列方式确定所述超级电容是否具备断开充电条件：

若所述超级电容的电压未超过第三预设阈值或所述充电电池的电压不低于第四预设阈值，则确定具备断开充电条件；否则确定不具备断开充电条件。

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