CN113821100A - 一种电子设备掉电保护装置及方法、电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电子设备掉电保护装置及方法、电子设备，公开的装置包括法拉电容组、电压采集模块、电流采集模块、温度采集模块和控制处理模块，其中，所述法拉电容组分别与电压采集模块、温度采集模块、电流采集模块、控制处理模块连接，电压采集模块、电流采集模块、温度采集模块均与控制处理模块连接；所述法拉电容组包括若干个法拉电容模块；外部电源模块与电子设备掉电保护装置的法拉电容组、电子设备连接；电子设备掉电保护装置的控制处理模块与外部电子设备连接。当外部电源掉电时，为电子设备运行过程中提供持续稳定且足够时长的电压，以保证电子设备正常完成掉电后的数据存储和传输工作。

Description

一种电子设备掉电保护装置及方法、电子设备

技术领域

本发明涉及到电子设备技术领域，尤其涉及一种电子设备掉电保护装置及方法、电子设备。

背景技术

在电子设备运行过程若突然出现电源故障或者非正常掉电时，会造成临时存储在易失性存储器之中的数据丢失，也会造成非易失性存储器的擦写，产生不良数据。为避免这种情况需要能够有支持电子设备供电的后备电源。在通常情况下，后备电源都采用充电电池的方法来实现，但是采用充电电池使用寿命有限，仅几百个循环，以及充电速度比较缓慢，不适合系统的需要。

目前采用法拉电容作为后备电源，可以克服以上缺点，同时法拉电容还具有以下优势：1）法拉电容可以快速充电，而电池充电则需要较长时间；2）法拉电容可以反复循环数十万次，寿命是法拉电容的数百倍；3）法拉电容体积更小，而且价格比充电电池便宜。以上可说明，采用法拉电容比充电电池更适合于作为后备电池，但是法拉电容作为能量储存设备，让法拉电容直接充放电会产生反复振荡，造成负载电路中的MCU自动重启、易失性存储器反复擦写影响使用寿命以及非易失性存储器的反复擦写产生不良数据。且目前的法拉电容不能够提供足够长时间的正常工作电压，使电子设备不能完成掉电后的数据存储和传输工作。

因此，如何当外部电源掉电时，为电子设备运行过程中提供持续稳定且足够时长的电压，以保证电子设备正常完成掉电后的数据存储和传输工作，领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种电子设备掉电保护装置及方法、电子设备，当外部电源掉电时，为电子设备运行过程中提供持续稳定且足够时长的电压，以保证电子设备正常完成掉电后的数据存储和传输工作。

本发明提供的一种电子设备掉电保护装置包括法拉电容组、电压采集模块、电流采集模块、温度采集模块和控制处理模块，其中，所述法拉电容组分别与电压采集模块、温度采集模块、电流采集模块、控制处理模块连接，电压采集模块、电流采集模块、温度采集模块均与控制处理模块连接；所述法拉电容组包括若干个法拉电容模块；外部电源模块与电子设备掉电保护装置的法拉电容组、电子设备连接；电子设备掉电保护装置的控制处理模块与外部电子设备连接；

其中，所述电压采集模块采集每个法拉电容模块和法拉电容组充放电时的电压数据，并将电压数据发送给控制处理模块；所述电流采集模块采集每个法拉电容模块和法拉电容组充放电时的电流数据，并将电流数据发送给控制处理模块；所述温度采集模块采集法拉电容组中每个法拉电容模块充放电时的温度数据及环境温度数据，并将温度数据发送给控制处理模块；所述控制处理模块通过温度数据、电流数据和电压数据估算出法拉电容组的剩余电量；

外部电源正常工作时，外部电源为电子设备掉电保护装置的法拉电容组中法拉电容模块充电，以及为电子设备供电；

当外部电源掉电时，所述电子设备掉电保护装置的法拉电容组中法拉电容模块放电，并通过控制处理模块为电子设备提供电源。

优选地，其中，所述若干个法拉电容模块均包括电源转换单元、法拉电容、电源检测模块和电源开关单元，所述外部电源通过电源转换单元给法拉电容和电源检测模块、提供电源；法拉电容、电源检测模块和电源开关单元依次相连；

外部电源正常工作时，所述电源转换单元将外部电源转换成预设电压，给法拉电容和电源检测模块提供电源，电源开关模块处于关闭状态，法拉电容模块不供电；

当外部电源掉电时，法拉电容开始放电，电源检测模块检测法拉电容的电压高于第一预设值时，电源开关模块打开，法拉电容模块供电；当电源检测模块检测到法拉电容的电压低于第一预设值时，电源开关模块关闭，法拉电容模块不供电。

优选地，其中，电子设备掉电保护装置还包括电量转移模块和选通切换模块，所述法拉电容组、选通切换模块、控制处理模块依次连接，电量转移模块通过选通切换模块与法拉电容组的法拉电容模块连接；选通切换模块与法拉电容模块、控制处理模块连接；当外部电源掉电时，所述控制处理模块获得每个法拉电容模块的电压，当某个法拉电容模块的电压低于第二预设值时，选定第一时刻电压最高的法拉电容模块和电压最低的法拉电容模块，控制处理模块发送控制信号给选通切换模块，将电压最高的法拉电容模块与电量转移模块相连，使电压最高的法拉电容模块的电量转移至电量转移模块；当转移电量超过第三预设值时，选通切换模块断开电压最高的法拉电容模块与电量转移模块的连接；选通切换模块将电压最低的法拉电容模块与电量转移模块相连，将电量转移模块中的电量转移至电压最低的法拉电容模块中。

优选地，所述选通切换模块与每个法拉电容模块中超级电容连接，实现任一指定的超级电容与电量转移模块电量的转移，即当外部电源掉电时，控制处理模块采集到当某个法拉电容模块中超级电容的电压低于第二预设值时，选定第一时刻电压最高的法拉电容模块中超级电容和电压最低的法拉电容模块中超级电容，控制处理模块发送控制信号给法拉电容模块中的选通切换模块、电压最高的法拉电容模块中电源开关模块和电压最低的法拉电容模块中电源开关模块，电压最高的法拉电容模块中电源开关模块和电压最低的法拉电容模块中电源开关模块关闭。电压最高的法拉电容模块中超级电容与电量转移模块相连，使电压最高的法拉电容模块中超级电容的电量转移至电量转移模块；当转移电量超过第三预设值时，选通切换模块断开电压最高的法拉电容模块中超级电容与电量转移模块的连接，控制处理模块发送控制信号打开电压最高的法拉电容模块中电源开关模块；选通切换模块将电压最低的法拉电容模块中超级电容与电量转移模块相连，将电量转移模块中的电量转移至电压最低的法拉电容模块中，控制处理模块发送控制信号打开电压最低的法拉电容模块中电源开关模块。

在提供上述电子设备掉电保护装置的基础上，本发明还提供了一种电子设备，包括上述的电子设备掉电保护装置。

本发明还提供了一种电子设备掉电保护方法，基于上述电子设备掉电保护装置，外部电源正常工作时，所述方法包括以下步骤：

步骤S110：外部电源为电子设备掉电保护装置的法拉电容组中法拉电容模块充电，以及为电子设备供电；

步骤S120：电压采集模块采集每个法拉电容模块和法拉电容组充电时的电压数据，并将电压数据发送给控制处理模块；所述电流采集模块采集每个法拉电容模块和法拉电容组充电时的电流数据，并将电流数据发送给控制处理模块；温度采集模块采集法拉电容组中每个法拉电容模块充电时的温度数据及环境温度数据，并将温度数据发送给控制处理模块；

步骤S130：控制处理模块获得电压采集模块发送的电压数据、电流采集模块发送的电流数据和温度采集模块发送的温度数据，控制处理模块通过温度数据、电流数据和电压数据估算出法拉电容组的剩余电量。

优选地，所述步骤S120后还包括以下步骤：

步骤S140：控制处理模块获得电压采集模块发送的电压数据、电流采集模块发送的电流数据和温度采集模块发送的温度数据，控制处理模块通过温度数据、电流数据和电压数据估算出每个法拉电容的使用寿命以及法拉电容组的使用寿命，当法拉电容组的使用寿命达到第六预设值时，进入步骤S150，反之则返回步骤S140；

步骤S150：发送提示信息给电子设备。

优选地，当外部电源掉电时，所述方法包括以下步骤：

步骤S210：电子设备掉电保护装置的法拉电容组中法拉电容模块放电，通过控制处理模块为电子设备提供电源；

步骤S220：电压采集模块采集每个法拉电容模块和法拉电容组放电时的电压数据，并将电压数据发送给控制处理模块；所述电流采集模块采集每个法拉电容模块和法拉电容组放电时的电流数据，并将电流数据发送给控制处理模块；温度采集模块采集法拉电容组中每个法拉电容模块放电时的温度数据及环境温度数据，并将温度数据发送给控制处理模块；

步骤S230：控制处理模块获得电压采集模块发送的电压数据、电流采集模块发送的电流数据和温度采集模块发送的温度数据，控制处理模块通过温度数据、电流数据、电压数据估算出法拉电容组的剩余电量，当法拉电容组的剩余电量达到第五预设值时，进入步骤S270，反之则返回步骤S230；

步骤S270：提示电子设备进行必要数据存储和传输。

优选地，所述步骤S220后还包括以下步骤，具体为：

步骤S240：控制处理模块获得每个法拉电容模块的电压，当所有法拉电容模块的电压均低于第四预设值，则进入步骤S270，反之则进入步骤S250；

步骤S250：当某个法拉电容模块的电压低于第二预设值时，选定第一时刻电压最高的法拉电容模块和电压最低的法拉电容模块，控制处理模块发送控制信号给选通切换模块；

步骤S260：将电压最高的法拉电容模块与电量转移模块相连，使电压最高的法拉电容模块的电量转移至电量转移模块；当转移电量超过第三预设值时，选通切换模块断开电压最高的法拉电容模块与电量转移模块的连接；选通切换模块将电压最低的法拉电容模块与电量转移模块相连，将电量转移模块中的电量转移至电压最低的法拉电容模块中，返回步骤S270。

优选地，所述步骤S220后还包括以下步骤：

步骤S280：控制处理模块获得电压采集模块发送的电压数据、电流采集模块发送的电流数据和温度采集模块发送的温度数据，控制处理模块通过温度数据、电流数据和电压数据估算出每个法拉电容的使用寿命以及法拉电容组的使用寿命，当法拉电容组的使用寿命达到第六预设值时，进入步骤S290，反之则返回步骤S280；

步骤S290：发送提示信息给电子设备。

当外部电源掉电时，为电子设备运行过程中提供持续稳定且足够时长的电压，以保证电子设备正常完成掉电后的数据存储和传输工作。

附图说明

图1 为本发明提供的第一种电子设备掉电保护装置的结构框图；

图2 为本发明提供的一种法拉电容模块的结构框图；

图3 为本发明提供的第二种电子设备掉电保护装置的结构框图；

图4 为本发明提供的外部电源正常工作时第一种电子设备掉电保护方法的流程图；

图5 为本发明提供的外部电源正常工作时第二种电子设备掉电保护方法的流程图；

图6 为本发明提供的当外部电源掉电时第一种电子设备掉电保护方法的流程图；

图7 为本发明提供的当外部电源掉电时第二种电子设备掉电保护方法的流程图；

图8 为本发明提供的当外部电源掉电时第三种电子设备掉电保护方法的流程图。

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的技术方案，下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。

参见图1，图1为本发明提供的第一种电子设备掉电保护装置的结构框图。

在第一种实施方式中，本发明提供一种电子设备掉电保护装置200，电子设备掉电保护装置200包括法拉电容组210、电压采集模块220、电流采集模块230、温度采集模块240和控制处理模块270，其中，所述法拉电容组210分别与电压采集模块220、电流采集模块230、温度采集模块240、控制处理模块270连接，电压采集模块220、电流采集模块230、温度采集模块240均与控制处理模块270连接；所述法拉电容组210包括若干个法拉电容模块；外部电源模块100与电子设备掉电保护装置的法拉电容组、电子设备300连接；电子设备掉电保护装置的控制处理模块270与外部电子设备300连接；

其中，所述电压采集模块220采集每个法拉电容模块和法拉电容组210充放电时的电压数据，并将电压数据发送给控制处理模块270；所述电流采集模块230采集每个法拉电容模块和法拉电容组210充放电时的电流数据，并将电流数据发送给控制处理模块270；所述温度采集模块240采集法拉电容组中每个法拉电容模块充放电时的温度数据及环境温度数据，并将温度数据发送给控制处理模块270；所述控制处理模块270通过温度数据、电流数据和电压数据估算出法拉电容组的剩余电量；

外部电源正常工作时，外部电源100为电子设备掉电保护装置的法拉电容组210中法拉电容模块充电，以及为电子设备300供电；

当外部电源掉电时，所述电子设备掉电保护装置的法拉电容组210中法拉电容模块放电，并通过控制处理模块270为电子设备300提供电源。

所述若干个法拉电容可以同时放电，也可以根据预设或者控制处理模块270发送控制信号进行分组放电或者轮流放电。

法拉电容组210中若干个法拉电容模块能够提供持续稳定且足够时长的电压，以保证电子设备正常完成掉电后的数据存储和传输工作，且控制处理模块通过温度数据、电流数据和电压数据估算出法拉电容组的剩余电量，可发送给电子设备的使用用户，使用户能够及时得知可使用电子设备的剩余电量。

参见图2 ，图2为本发明提供的一种法拉电容模块的结构框图。

在第一种实施方式进一步的方案中，所述若干个法拉电容模块211、212、......21n均包括电源转换单元、法拉电容、电源检测模块和电源开关单元，以法拉电容模块1即211为例，如图2所示，所述外部电源100通过电源转换单元2111给法拉电容2113和电源检测模块2112提供电源；法拉电容2113、电源检测模块2112和电源开关单元2114依次相连；

外部电源正常工作时，所述电源转换单元2111将外部电源100转换成预设电压，给法拉电容2113和电源检测模块2112提供电源，电源开关模块2114处于关闭状态，法拉电容模块211不供电；

当外部电源掉电时，法拉电容2113开始放电，电源检测模块2112检测法拉电容的电压高于第一预设值时，电源开关模块2114打开，法拉电容模块211供电；当电源检测模块2112检测到法拉电容2111的电压低于第一预设值时，电源开关模块2114关闭，法拉电容模块211不供电。

所述第一预设值可根据经验设置。

外部电源正常工作时，所述电源转换单元2111将外部电源100转换成预设电压，给法拉电容2113和电源检测模块2112提供电源，电源开关模块2114处于关闭状态，法拉电容模块211不供电；当外部电源掉电时，法拉电容2113开始放电，电源检测模块2112检测法拉电容的电压高于第一预设值时，电源开关模块2114打开，法拉电容模块211供电；当电源检测模块2112检测到法拉电容2111的电压低于第一预设值时，电源开关模块2114关闭，法拉电容模块211不供电。可以保证法拉电容模块输出电压能使电子设备工作在稳定的电压范围内，避免法拉电容输出电压不够造成电子设备工作异常，即可避免电子设备电压产生反复振荡，造成负载电路中的MCU自动重启、易失性存储器反复擦写影响使用寿命以及非易失性存储器的反复擦写产生不良数据。

参见图3，图3为本发明提供的第二种电子设备掉电保护装置的结构框图。

为了进一步保证电子设备掉电保护装置输出电压的稳定性，第二种实施方式与第一种实施方式的区别在于，电子设备掉电保护装置200还包括电量转移模块260和选通切换模块250，所述法拉电容组210、选通切换模块250、控制处理模块270依次连接，电量转移模块260通过选通切换模块250与法拉电容组210的法拉电容模块连接；选通切换模块250与法拉电容模块、控制处理模块270连接；所述选通切换模块250与每个法拉电容模块中超级电容连接，实现任一指定的超级电容与电量转移模块电量260的转移，具体为所述控制处理模块270获得每个法拉电容模块的电压，当某个法拉电容模块的电压低于第二预设值时，选定第一时刻电压最高的法拉电容模块和电压最低的法拉电容模块，控制处理模块270发送控制信号给选通切换模块250，将电压最高的法拉电容模块与电量转移模块260相连，使电压最高的法拉电容模块的电量转移至电量转移模块260；当转移电量超过第三预设值时，选通切换模块250断开电压最高的法拉电容模块与电量转移模块260的连接；选通切换模块250将电压最低的法拉电容模块与电量转移模块260相连，将电量转移模块260中的电量转移至电压最低的法拉电容模块中。

所述第二预设值、第三预设值可根据经验设置。

控制处理模块270获得每个法拉电容模块的电压，当某个法拉电容模块的电压低于第二预设值时，选定第一时刻电压最高的法拉电容模块和电压最低的法拉电容模块，控制处理模块270发送控制信号给选通切换模块250，将电压最高的法拉电容模块与电量转移模块260相连，使电压最高的法拉电容模块的电量转移至电量转移模块260；当转移电量超过第三预设值时，选通切换模块250断开电压最高的法拉电容模块与电量转移模块260的连接；选通切换模块250将电压最低的法拉电容模块与电量转移模块260相连，将电量转移模块260中的电量转移至电压最低的法拉电容模块中。从而实现法拉电容模块的电压均衡，为电子设备掉电保护装置输出电压的安全性、可靠性提供保障。

在更进一步的方案中，所述选通切换模块250与每个法拉电容模块中超级电容连接，实现任一指定的超级电容与电量转移模块260电量的转移。即当外部电源掉电时，控制处理模块采集到当某个法拉电容模块中超级电容的电压低于第二预设值时，选定第一时刻电压最高的法拉电容模块中超级电容和电压最低的法拉电容模块中超级电容，控制处理模块270发送控制信号给法拉电容模块中的选通切换模块250、电压最高的法拉电容模块中电源开关模块和电压最低的法拉电容模块中电源开关模块，电压最高的法拉电容模块中电源开关模块和电压最低的法拉电容模块中电源开关模块关闭。电压最高的法拉电容模块中超级电容与电量转移模块260相连，使电压最高的法拉电容模块中超级电容的电量转移至电量转移模块260；当转移电量超过第三预设值时，选通切换模块250断开电压最高的法拉电容模块中超级电容与电量转移模块260的连接，控制处理模块270发送控制信号打开电压最高的法拉电容模块中电源开关模块；选通切换模块250将电压最低的法拉电容模块中超级电容与电量转移模块260相连，将电量转移模块260中的电量转移至电压最低的法拉电容模块中，控制处理模块270发送控制信号打开电压最低的法拉电容模块中电源开关模块。保证法拉电容在电压不足时停止供电。实现法拉电容模块中法拉电容的电压均衡，进一步保证了输出电压的稳定性。

本发明还提供了一种电子设备，该电子设备设有上述电子设备掉电保护装置，由于电子设备掉电保护装置具有上述技术效果，具有该电子设备掉电保护装置的电子设备也应具有相应的技术效果，在此不再做详细介绍。

参见图4，图4为本发明提供的外部电源正常工作时第一种电子设备掉电保护方法的流程图。

一种电子设备掉电保护方法，基于上述电子设备掉电保护装置，外部电源正常工作时，所述方法包括以下步骤：

步骤S110：外部电源为电子设备掉电保护装置的法拉电容组中法拉电容模块充电，以及为电子设备供电；

步骤S120：电压采集模块采集每个法拉电容模块和法拉电容组充电时的电压数据，并将电压数据发送给控制处理模块；所述电流采集模块采集每个法拉电容模块和法拉电容组充电时的电流数据，并将电流数据发送给控制处理模块；温度采集模块采集法拉电容组中每个法拉电容模块充电时的温度数据及环境温度数据，并将温度数据发送给控制处理模块；

步骤S130：控制处理模块获得电压采集模块发送的电压数据、电流采集模块发送的电流数据和温度采集模块发送的温度数据，控制处理模块通过温度数据、电流数据和电压数据估算出法拉电容组的剩余电量。

控制处理模块通过温度数据、电流数据和电压数据估算出法拉电容组的剩余电量，可发送给电子设备的使用用户，使用户能够及时得知可使用电子设备的剩余电量。也可为后续放电时计算法拉电容组的剩余电量和使用寿命提供数据基础。

参见图5，图5 为本发明提供的外部电源正常工作时第二种电子设备掉电保护方法的流程图。

一种电子设备掉电保护方法，基于上述电子设备掉电保护装置，外部电源正常工作时，所述方法包括以下步骤：

步骤S110：外部电源为电子设备掉电保护装置的法拉电容组中法拉电容模块充电，以及为电子设备供电；

步骤S120：电压采集模块采集每个法拉电容模块和法拉电容组充电时的电压数据，并将电压数据发送给控制处理模块；所述电流采集模块采集每个法拉电容模块和法拉电容组充电时的电流数据，并将电流数据发送给控制处理模块；温度采集模块采集法拉电容组中每个法拉电容模块充电时的温度数据及环境温度数据，并将温度数据发送给控制处理模块；

步骤S140：控制处理模块获得电压采集模块发送的电压数据、电流采集模块发送的电流数据和温度采集模块发送的温度数据，控制处理模块通过温度数据、电流数据和电压数据估算出每个法拉电容的使用寿命以及法拉电容组的使用寿命，当法拉电容组的使用寿命达到第六预设值时，进入步骤S150，反之则返回步骤S140；

步骤S150：发送提示信息给电子设备。

所述第六预设值可根据经验设置。

步骤S140和S150与步骤S130同时运行。控制处理模块通过温度数据、电流数据和电压数据估算估算出每个法拉电容的使用寿命以及法拉电容组的使用寿命，可发送给电子设备的使用用户，使用户能够及时得知可使用电子设备掉电保护装置的使用寿命。保证电子设备的使用用户能够安全使用电子设备掉电保护装置。

参见图6，图6 为本发明提供的当外部电源掉电时第一种电子设备掉电保护方法的流程图。

一种电子设备掉电保护方法，基于上述电子设备掉电保护装置，当外部电源掉电时，所述方法包括以下步骤：

步骤S210：电子设备掉电保护装置的法拉电容组中法拉电容模块放电，通过控制处理模块为电子设备提供电源；

步骤S220：电压采集模块采集每个法拉电容模块和法拉电容组放电时的电压数据，并将电压数据发送给控制处理模块；所述电流采集模块采集每个法拉电容模块和法拉电容组放电时的电流数据，并将电流数据发送给控制处理模块；温度采集模块采集法拉电容组中每个法拉电容模块放电时的温度数据及环境温度数据，并将温度数据发送给控制处理模块；

步骤S230：控制处理模块获得电压采集模块发送的电压数据、电流采集模块发送的电流数据和温度采集模块发送的温度数据，控制处理模块通过温度数据、电流数据、电压数据估算出法拉电容组的剩余电量，当法拉电容组的剩余电量达到第五预设值时，进入步骤S270，反之则返回步骤S230；

步骤S270：提示电子设备进行必要数据存储和传输。

所述第五预设值可根据经验设置。

法拉电容组中若干个法拉电容模块能够提供持续稳定且足够时长的电压，以保证电子设备正常完成掉电后的数据存储和传输工作，且控制处理模块通过温度数据、电流数据和电压数据估算出法拉电容组的剩余电量，可发送给电子设备的使用用户，使用户能够及时得知可使用电子设备的剩余电量。控制处理模块通过温度数据、电流数据和电压数据估算估算出每个法拉电容的使用寿命以及法拉电容组的使用寿命，可发送给电子设备的使用用户，使用户能够及时得知可使用电子设备掉电保护装置的使用寿命。保证电子设备的使用用户能够安全使用电子设备掉电保护装置。

参见图7，图7 为本发明提供的当外部电源掉电时第二种电子设备掉电保护方法的流程图。

一种电子设备掉电保护方法，基于上述电子设备掉电保护装置，当外部电源掉电时，所述方法包括以下步骤：

步骤S210：电子设备掉电保护装置的法拉电容组中法拉电容模块放电，通过控制处理模块为电子设备提供电源；

步骤S220：电压采集模块采集每个法拉电容模块和法拉电容组放电时的电压数据，并将电压数据发送给控制处理模块；所述电流采集模块采集每个法拉电容模块和法拉电容组放电时的电流数据，并将电流数据发送给控制处理模块；温度采集模块采集法拉电容组中每个法拉电容模块放电时的温度数据及环境温度数据，并将温度数据发送给控制处理模块；

步骤S240：控制处理模块获得每个法拉电容模块的电压，当所有法拉电容模块的电压均低于第四预设值，则进入步骤S270，反之则进入步骤S250；

步骤S250：当某个法拉电容模块的电压低于第二预设值时，选定第一时刻电压最高的法拉电容模块和电压最低的法拉电容模块，控制处理模块发送控制信号给选通切换模块；

步骤S260：将电压最高的法拉电容模块与电量转移模块相连，使电压最高的法拉电容模块的电量转移至电量转移模块；当转移电量超过第三预设值时，选通切换模块断开电压最高的法拉电容模块与电量转移模块的连接；选通切换模块将电压最低的法拉电容模块与电量转移模块相连，将电量转移模块中的电量转移至电压最低的法拉电容模块中，返回步骤S270；

步骤S270：提示电子设备进行必要数据存储和传输。

所述第四预设值可根据经验设置。

步骤S240和S260与步骤S230同时运行。

从而实现法拉电容模块的电压均衡，为电子设备掉电保护装置输出电压的安全性、可靠性提供保障。

在更进一步的方案中，所述选通切换模块与每个法拉电容模块中超级电容连接，实现任一指定的超级电容与电量转移模块电量的转移。即当外部电源掉电时，控制处理模块采集到当某个法拉电容模块中超级电容的电压低于第二预设值时，选定第一时刻电压最高的法拉电容模块中超级电容和电压最低的法拉电容模块中超级电容，控制处理模块发送控制信号给法拉电容模块中的选通切换模块、电压最高的法拉电容模块中电源开关模块和电压最低的法拉电容模块中电源开关模块，电压最高的法拉电容模块中电源开关模块和电压最低的法拉电容模块中电源开关模块关闭。电压最高的法拉电容模块中超级电容与电量转移模块相连，使电压最高的法拉电容模块中超级电容的电量转移至电量转移模块；当转移电量超过第三预设值时，选通切换模块断开电压最高的法拉电容模块中超级电容与电量转移模块的连接，控制处理模块发送控制信号打开电压最高的法拉电容模块中电源开关模块；选通切换模块将电压最低的法拉电容模块中超级电容与电量转移模块相连，将电量转移模块中的电量转移至电压最低的法拉电容模块中，控制处理模块发送控制信号打开电压最低的法拉电容模块中电源开关模块。保证法拉电容在电压不足时停止供电。实现法拉电容模块中法拉电容的电压均衡，进一步保证了输出电压的稳定性。

参见图8，图8 为本发明提供的当外部电源掉电时第三种电子设备掉电保护方法的流程图。

一种电子设备掉电保护方法，基于上述电子设备掉电保护装置，当外部电源掉电时，所述方法包括以下步骤：

步骤S210：电子设备掉电保护装置的法拉电容组中法拉电容模块放电，通过控制处理模块为电子设备提供电源；

步骤S220：电压采集模块采集每个法拉电容模块和法拉电容组放电时的电压数据，并将电压数据发送给控制处理模块；所述电流采集模块采集每个法拉电容模块和法拉电容组放电时的电流数据，并将电流数据发送给控制处理模块；温度采集模块采集法拉电容组中每个法拉电容模块放电时的温度数据及环境温度数据，并将温度数据发送给控制处理模块；

步骤S280：控制处理模块获得电压采集模块发送的电压数据、电流采集模块发送的电流数据和温度采集模块发送的温度数据，控制处理模块通过温度数据、电流数据和电压数据估算出每个法拉电容的使用寿命以及法拉电容组的使用寿命，当法拉电容组的使用寿命达到第六预设值时，进入步骤S290，反之则返回步骤S280；

步骤S290：发送提示信息给电子设备。

所述步骤S280和步骤S290、与步骤S240和S260同时运行，也与步骤S230同时运行。

法拉电容组中若干个法拉电容模块能够提供持续稳定且足够时长的电压，以保证电子设备正常完成掉电后的数据存储和传输工作，且控制处理模块通过温度数据、电流数据和电压数据估算出法拉电容组的剩余电量，可发送给电子设备的使用用户，使用户能够及时得知可使用电子设备的剩余电量。控制处理模块通过温度数据、电流数据和电压数据估算估算出每个法拉电容的使用寿命以及法拉电容组的使用寿命，可发送给电子设备的使用用户，使用户能够及时得知可使用电子设备掉电保护装置的使用寿命。保证电子设备的使用用户能够安全使用电子设备掉电保护装置。

以上对本发明所提供的一种电子设备掉电保护装置及方法、电子设备进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种电子设备掉电保护装置，其特征在于，电子设备掉电保护装置包括法拉电容组、电压采集模块、电流采集模块、温度采集模块和控制处理模块，其中，所述法拉电容组分别与电压采集模块、温度采集模块、电流采集模块、控制处理模块连接，电压采集模块、电流采集模块、温度采集模块均与控制处理模块连接；所述法拉电容组包括若干个法拉电容模块；外部电源模块与电子设备掉电保护装置的法拉电容组、电子设备连接；电子设备掉电保护装置的控制处理模块与外部电子设备连接；

其中，所述电压采集模块采集每个法拉电容模块和法拉电容组充放电时的电压数据，并将电压数据发送给控制处理模块；所述电流采集模块采集每个法拉电容模块和法拉电容组充放电时的电流数据，并将电流数据发送给控制处理模块；所述温度采集模块采集法拉电容组中每个法拉电容模块充放电时的温度数据及环境温度数据，并将温度数据发送给控制处理模块；所述控制处理模块通过温度数据、电流数据和电压数据估算出法拉电容组的剩余电量；

外部电源正常工作时，外部电源为电子设备掉电保护装置的法拉电容组中法拉电容模块充电，以及为电子设备供电；

当外部电源掉电时，所述电子设备掉电保护装置的法拉电容组中法拉电容模块放电，并通过控制处理模块为电子设备提供电源。

2.根据权利要求1所述的电子设备掉电保护装置，其特征在于，其中，所述若干个法拉电容模块均包括电源转换单元、法拉电容、电源检测模块和电源开关单元，所述外部电源通过电源转换单元给法拉电容和电源检测模块、提供电源；法拉电容、电源检测模块和电源开关单元依次相连；

外部电源正常工作时，所述电源转换单元将外部电源转换成预设电压，给法拉电容和电源检测模块提供电源，电源开关模块处于关闭状态，法拉电容模块不供电；

当外部电源掉电时，法拉电容开始放电，电源检测模块检测法拉电容的电压高于第一预设值时，电源开关模块打开，法拉电容模块供电；当电源检测模块检测到法拉电容的电压低于第一预设值时，电源开关模块关闭，法拉电容模块不供电。

3.根据权利要求2所述的电子设备掉电保护装置，其特征在于，其中，电子设备掉电保护装置还包括电量转移模块和选通切换模块，所述法拉电容组、选通切换模块、控制处理模块依次连接，电量转移模块通过选通切换模块与法拉电容组的法拉电容模块连接；选通切换模块与法拉电容模块、控制处理模块连接；当外部电源掉电时，所述控制处理模块获得每个法拉电容模块的电压，当某个法拉电容模块的电压低于第二预设值时，选定第一时刻电压最高的法拉电容模块和电压最低的法拉电容模块，控制处理模块发送控制信号给选通切换模块，将电压最高的法拉电容模块与电量转移模块相连，使电压最高的法拉电容模块的电量转移至电量转移模块；当转移电量超过第三预设值时，选通切换模块断开电压最高的法拉电容模块与电量转移模块的连接；选通切换模块将电压最低的法拉电容模块与电量转移模块相连，将电量转移模块中的电量转移至电压最低的法拉电容模块中。

4.根据权利要求3所述的电子设备掉电保护装置，其特征在于，所述选通切换模块与每个法拉电容模块中超级电容连接，实现任一指定的超级电容与电量转移模块电量的转移，即当外部电源掉电时，控制处理模块采集到当某个法拉电容模块中超级电容的电压低于第二预设值时，选定第一时刻电压最高的法拉电容模块中超级电容和电压最低的法拉电容模块中超级电容，控制处理模块发送控制信号给法拉电容模块中的选通切换模块、电压最高的法拉电容模块中电源开关模块和电压最低的法拉电容模块中电源开关模块，电压最高的法拉电容模块中电源开关模块和电压最低的法拉电容模块中电源开关模块关闭；电压最高的法拉电容模块中超级电容与电量转移模块相连，使电压最高的法拉电容模块中超级电容的电量转移至电量转移模块；当转移电量超过第三预设值时，选通切换模块断开电压最高的法拉电容模块中超级电容与电量转移模块的连接，控制处理模块发送控制信号打开电压最高的法拉电容模块中电源开关模块；选通切换模块将电压最低的法拉电容模块中超级电容与电量转移模块相连，将电量转移模块中的电量转移至电压最低的法拉电容模块中，控制处理模块发送控制信号打开电压最低的法拉电容模块中电源开关模块。

5.一种电子设备，其特征在于，包括如权利要求1至4任一项所述的电子设备掉电保护装置。

6.一种电子设备掉电保护方法，其特征在于，基于权利要求1至4任一项所述的电子设备掉电保护装置，外部电源正常工作时，所述方法包括以下步骤：

步骤S110：外部电源为电子设备掉电保护装置的法拉电容组中法拉电容模块充电，以及为电子设备供电；

步骤S120：电压采集模块采集每个法拉电容模块和法拉电容组充电时的电压数据，并将电压数据发送给控制处理模块；所述电流采集模块采集每个法拉电容模块和法拉电容组充电时的电流数据，并将电流数据发送给控制处理模块；温度采集模块采集法拉电容组中每个法拉电容模块充电时的温度数据及环境温度数据，并将温度数据发送给控制处理模块；

步骤S130：控制处理模块获得电压采集模块发送的电压数据、电流采集模块发送的电流数据和温度采集模块发送的温度数据，控制处理模块通过温度数据、电流数据和电压数据估算出法拉电容组的剩余电量。

7.根据权利要求6所述的电子设备掉电保护方法，其特征在于，所述步骤S120后还包括以下步骤：

步骤S140：控制处理模块获得电压采集模块发送的电压数据、电流采集模块发送的电流数据和温度采集模块发送的温度数据，控制处理模块通过温度数据、电流数据和电压数据估算出每个法拉电容的使用寿命以及法拉电容组的使用寿命，当法拉电容组的使用寿命达到第六预设值时，进入步骤S150，反之则返回步骤S140；

步骤S150：发送提示信息给电子设备。

8.根据权利要求7所述的电子设备掉电保护方法，其特征在于，当外部电源掉电时，所述方法包括以下步骤：

步骤S210：电子设备掉电保护装置的法拉电容组中法拉电容模块放电，通过控制处理模块为电子设备提供电源；

步骤S220：电压采集模块采集每个法拉电容模块和法拉电容组放电时的电压数据，并将电压数据发送给控制处理模块；所述电流采集模块采集每个法拉电容模块和法拉电容组放电时的电流数据，并将电流数据发送给控制处理模块；温度采集模块采集法拉电容组中每个法拉电容模块放电时的温度数据及环境温度数据，并将温度数据发送给控制处理模块；

步骤S230：控制处理模块获得电压采集模块发送的电压数据、电流采集模块发送的电流数据和温度采集模块发送的温度数据，控制处理模块通过温度数据、电流数据、电压数据估算出法拉电容组的剩余电量，当法拉电容组的剩余电量达到第五预设值时，进入步骤S270，反之则返回步骤S230；

步骤S270：提示电子设备进行必要数据存储和传输。

9.根据权利要求8所述的电子设备掉电保护方法，其特征在于，所述步骤S220后还包括以下步骤，具体为：

步骤S240：控制处理模块获得每个法拉电容模块的电压，当所有法拉电容模块的电压均低于第四预设值，则进入步骤S270，反之则进入步骤S250；

步骤S250：当某个法拉电容模块的电压低于第二预设值时，选定第一时刻电压最高的法拉电容模块和电压最低的法拉电容模块，控制处理模块发送控制信号给选通切换模块；

步骤S260：将电压最高的法拉电容模块与电量转移模块相连，使电压最高的法拉电容模块的电量转移至电量转移模块；当转移电量超过第三预设值时，选通切换模块断开电压最高的法拉电容模块与电量转移模块的连接；选通切换模块将电压最低的法拉电容模块与电量转移模块相连，将电量转移模块中的电量转移至电压最低的法拉电容模块中，返回步骤S270。

10.根据权利要求9所述的电子设备掉电保护方法，其特征在于，所述步骤S220后还包括以下步骤：

步骤S280：控制处理模块获得电压采集模块发送的电压数据、电流采集模块发送的电流数据和温度采集模块发送的温度数据，控制处理模块通过温度数据、电流数据和电压数据估算出每个法拉电容的使用寿命以及法拉电容组的使用寿命，当法拉电容组的使用寿命达到第六预设值时，进入步骤S290，反之则返回步骤S280；

步骤S290：发送提示信息给电子设备。

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