CN209298936U - 一种充放电系统以及一种车辆 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种充放电系统以及一种车辆。该充放电系统，系统连接到外部电源与负载设备电源模块之间以用于向负载设备供电，包括：储电模块；充电电路，其与外部电源和储电模块分别连接；放电电路，其与储电模块和负载设备电源模块分别连接；检测控制模块，其与外部电源、储电模块和放电电路分别连接；以及控制器模块，其与外部电源、充电电路、储电模块、放电电路和检测控制模块分别连接。通过本实用新型的充放电系统可以为负载设备提供备用电力支持。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种备用电源管理的机制，更具体地，涉及一种充放电系统以及一种车辆。
背景技术
由于意外断电导致的以外关机可能造成数据丢失。目前主要使用备用电源或UPS（不间断电源）实现断电后的电力接续。然而，这需要专用的设备，对于仅需要短时间维持的诸如嵌入式系统、车用模块等设备而言成本较高。
实用新型内容
本实用新型提出一种备用电源管理的机制，适用于无备用电源或UPS的场景，可以实现电力接续。
根据本实用新型的一方面，提供一种充放电系统，所述系统连接到外部电源与负载设备电源模块之间以用于向负载设备供电，包括：储电模块，其用于存储电能；充电电路，其与所述外部电源和所述储电模块分别连接，用于对所述外部电源进行升压并将升压后的电压输送到所述储电模块；放电电路，其与所述储电模块和所述负载设备电源模块分别连接，用于将所述储电模块存储的电能输送给所述负载设备电源模块；检测控制模块，其与所述外部电源、所述储电模块和所述放电电路分别连接，用于检测所述外部电源是否掉电，并根据检测结果对所述放电电路进行控制；以及控制器模块，其与所述外部电源、所述充电电路、所述储电模块、所述放电电路和所述检测控制模块分别连接，用于检测所述外部电源的电压以及检测所述储电模块的储电电压，并且根据检测结果中的至少一者对所述充电电路和所述放电电路的至少一者进行控制。
可选地，所述系统还包括处理模块，其与所述检测控制模块和所述充电电路分别连接；所述检测控制模块还用于检测所述储电模块的储电电压，并将检测结果发送至所述处理模块，所述处理模块根据检测结果控制所述充电电路。
可选地，所述控制器模块还用于接收指示所述负载设备是否进入休眠模式的信息以及根据该信息控制所述充电电路和/或所述检测控制模块，若所述负载设备进入休眠模式，则所述控制器模块控制所述充电电路和/或所述检测控制模块以禁止其中至少一者工作。
可选地，若所述负载设备没有进入休眠模式，则所述控制器模块设置检测所述外部电源的电压的检测周期和/或检测所述储电模块的储电电压的检测周期。
可选地，所述控制器模块还用于设置检测所述外部电源的电压的检测周期和/或检测所述储电模块的储电电压的检测周期。
可选地，当所述外部电源的电压高于所述负载设备的最低工作电压，而所述储电模块的储电电压低于所述储电模块的最低储电电压时，所述控制器模块控制所述充电电路升压以对所述储电模块进行充电。
可选地，当所述控制器模块和/或所述检测控制模块检测到所述外部电源的电压跌落到预定值时，所述控制器模块和/或检测控制模块相应地控制所述放电电路将所述储电模块存储的电能输送给所述负载设备电源模块。
可选地，所述控制器模块由所述负载设备电源模块供电。
根据本实用新型的另一方面，提供一种车辆，所述车辆包括如上文所述的任意一种充放电系统。
可选地，所述车辆中的至少一个模块作为负载设备而连接到所述充放电系统。
附图说明
从结合附图的以下详细说明中，将会使本实用新型的上述和其他目的及优点更加完整清楚，其中，相同或相似的要素采用相同的标号表示。
图1是根据本实用新型一实施例的充放电系统框图。
图2是根据本实用新型一实施例的充放电系统工作流程示意图。
图3是根据本实用新型一实施例的充放电系统框图。
具体实施方式
现在将参照附图更加完整地描述本实用新型，附图中示出了本实用新型的示例性实施例。但是，本实用新型可按照很多不同的形式实现，并且不应该被理解为限制于这里阐述的实施例。相反，提供这些实施例使得本公开变得彻底和完整，并将本实用新型的构思完全传递给本领域技术人员。附图中，相同的标号指代相同的元件或部件，因此，将省略对它们的描述。
参见图1，其示出了根据本实用新型一实施例的充放电系统框图。充放电系统10接入外部电源102与负载设备电源模块104之间以用于向负载设备（未示出）供电。外部电源102与负载设备电源模块104也存在直接的电连接，用于直接向负载设备供电。在外部电源102的电力供应能够保障负载设备的电力需求的时候（诸如提供稳定且电压符合要求的电力供应），充放电系统10不直接向负载设备供电。一旦外部电源102不能满足负载设备的电力需求的时候（诸如电力供应中断和/或电压值不达标），充放电系统10将向负载设备提供备用的电力供应。
根据本实用新型的一方面，充放电系统10包括储电模块106、充电电路108、放电电路110、检测控制模块112以及控制器模块114。其中，储电模块106用于存储电能，具体地可以为诸如储电电容等电能存储器件。电容的数量以及每个电容的容量大小可以根据实际需求选择。例如，在电容的数量为一个的情况下，可以根据以下方法计算电容的容量。例如，负载设备电源模块104的供电电压为Vs，负载设备电源模块104的工作范围为Vsmin（最小工作电压）至Vsmax（最大工作电压）；储电模块106的最高电压为Vc，其工作范围Vcmin（最小工作电压）至Vcmax（最大工作电压），最小工作电压Vcmin对应于负载设备处于工作状态时电容的最低储电电压，最大工作电压Vcmax对应于负载设备电源模块104的最高工作电压和升压输出的最高电压。其中，放电最低电压则为Vsmin，对应于负载设备电源模块104输入最低工作电压；另一方面，放电电流Idischarge，等于外部负载设备的最大工作电流，放电时间Tdischarge，等于外部负载设备需要维持工作的时间。那么，诸如为储电电容的储电模块106的容量为：
C = Idischarge * ( Vcmin – Vsmin ) / Tdischarge。
充电电路108连接到外部电源102和储电模块106，用于对外部电源102进行升压并将升压后的电压输送到储电模块106。放电电路110连接到储电模块106和负载设备电源模块104，用于在外部电源102不能满足负载设备的电力需求的时将储电模块106存储的电能输送给负载设备电源模块104。
检测控制模块112连接到外部电源102、储电模块106和放电电路110，用于检测外部电源102是否掉电、储电模块106的储电电压以及向放电电路110输出检测的结果以进行控制。控制器模块114连接到外部电源102、充电电路108、储电模块106、放电电路110和检测控制模块112，用于检测外部电源102的电压、检测储电模块106的储电电压、控制充电电路108、控制放电电路110以及控制检测控制模块112。
其中，控制器模块114可以根据负载设备的工作模式的状态对充放电系统10的特定模块和功能进行启闭，以达到减小功耗的效果。例如，当负载设备进入休眠模式时，控制器模块114可以禁止充电电路108和/或检测控制模块112工作，进而禁止充电以减小静态功耗。当负载设备进入工作模式时，控制器模块114也可以禁止充电以减小工作功耗。
控制器模块114可以根据负载设备的工作模式的状态设置充放电系统10的检测模式，以达到减小功耗的效果。例如，当负载设备进入休眠模式时，控制器模块114可以禁止充电电路108和/或检测控制模块112工作，进而禁止检测以减小静态功耗。
在以上示例中，由于要得知负载设备的工作模式的状态，因而控制器模块114需要接收指示负载设备是否进入休眠模式的信息。
根据本实用新型的一方面，当负载设备进入工作模式时，控制器模块114也可以使用轮询检测的方式来减小工作功耗，例如，控制器模块114可以设置检测外部电源102的电压的检测周期和/或检测储电模块106的储电电压的检测周期。对于车辆内模块系统的场景而言，检测的周期可以诸如为50ms。另外，由于充放电系统10具有控制器模块114和检测控制模块112，因而可以实现电源双检测。一方面可以利用控制器模块114检测外部电源102的电压，另一方面利用检测控制模块112检测外部电源102是否掉电。因而，根据该实施方式可以实现电源电压跌落的双重检测，增加了系统的冗余，提高了检测结果的可靠性。此外，虽然示例中是在负载设备进入工作模式时进行的，但是示例的变形也可以不考虑负载设备的状态。
根据本实用新型的一方面，控制器模块114检测外部电源102的电压并检测储电模块106的储电电压；当外部电源102的电压高于负载设备的最低工作电压，而储电模块106的储电电压低于储电模块106的最低储电电压时，控制器模块114控制充电电路108升压以对储电模块106进行充电。
根据本实用新型的一方面，当控制器模块114和/或检测控制模块112检测到外部电源102的电压跌落到预定值时，控制器模块114和/或检测控制模块112相应地控制放电电路110将所述储电模块106存储的电能输送给负载设备电源模块104。由于充放电系统10具有控制器模块114和检测控制模块112，因而可以根据各自的检测结果控制储电模块106的放电。例如，检测控制模块112在检测到外部电源102掉电后可以直接控制放电电路110工作以向负载设备供电。另一方面，控制器模块114也可以根据检测到的外部电源102的电压来控制放电电路110放电。因而，根据该实施方式可以实现放电模式的双重控制，增加了系统的冗余，提高了安全性。
根据本实用新型的一方面，准到图3，控制器模块114可以连接到负载设备电源模块104，并由负载设备电源模块104向其供电（经由连接X而电耦合）。
进一步参考图3，系统30还包括处理模块116，其与检测控制模块112和充电电路108分别连接。检测控制模块112还用于检测储电模块106的储电电压，并将检测结果发送至处理模块116，处理模块116根据检测结果控制充电电路108。例如，诸如可以为微处理器的处理模块116判定由检测控制模块112的储电电压低于最低储电电压时（可以根据经验预置，也可以根据实际对电量的需求预置），处理模块116将向充电电路108发送进行升压充电的控制。
根据本实用新型的其他方面，提供一种车辆，车辆包括如上文所述的任意一种充放电系统。车辆中的至少一个模块作为负载设备而连接到充放电系统。
转到图2，其示出了根据本实用新型一实施例的充放电系统工作流程示意图。例如，在步骤202中，系统开始工作。控制器模块114还可以接收指示负载设备是否进入休眠模式的信息，首先，在步骤204中，判断负载设备是否进入休眠模式。根据步骤204的判断结果，当负载设备为要进入休眠模式时，则在其进入休眠模式前，在步骤206中，控制器禁止充电电路108、检测控制模块112工作，以减小静态功耗。根据步骤204的判断结果，当负载设备电源模块104为正常工作模式时，则设定电源检测的检测周期，以减小工作功耗。在步骤208中，控制器模块114用于检测外部电源102的电压Vs。根据步骤208的检测结果，将其与负载设备电源模块104的最小工作电压Vsmin比较（步骤210），当外部电源102的电压Vs大于Vsmin时，检测储电模块106的储电电压（步骤212）。其中，步骤212可以由控制器模块114和/或检测控制模块112执行。再进一步在步骤214中将存储电压与储电模块106的最小工作电压Vcmin比较，若储电模块106的储电电压小于最小工作电压Vcmin，则在步骤216中控制充电电路108升压并对储电模块106进行充电。当外部电源102的电压Vs不大于Vsmin时，在步骤218中利用控制器模块114和/或检测控制模块112检测外部电源102是否电源跌落到预定值Vd，并在步骤220中进行判断。若在步骤220中判断跌落到预定值Vd或以下则利用控制器模块114和/或检测控制模块112控制控制放电电路110放电，以向负载设备提供备用电力支持（步骤222）。若存在其他电压比较的情形，则可以按照如图2所示的方式返回步骤204进一步作判断。
以上例子主要说明了本实用新型的充放电系统。尽管只对其中一些本实用新型的实施方式进行了描述，但是本领域普通技术人员应当了解，本实用新型可以在不偏离其主旨与范围内以许多其他的形式实施。因此，所展示的例子与实施方式被视为示意性的而非限制性的，在不脱离如所附各权利要求所定义的本实用新型精神及范围的情况下，本实用新型可能涵盖各种的修改与替换。
Claims (10)
1.一种充放电系统，所述系统连接到外部电源与负载设备电源模块之间以用于向负载设备供电，其特征在于，所述系统包括：
储电模块，其用于存储电能；
充电电路，其与所述外部电源和所述储电模块分别连接，用于对所述外部电源进行升压并将升压后的电压输送到所述储电模块；
放电电路，其与所述储电模块和所述负载设备电源模块分别连接，用于将所述储电模块存储的电能输送给所述负载设备电源模块；
检测控制模块，其与所述外部电源、所述储电模块和所述放电电路分别连接，用于检测所述外部电源是否掉电，并根据检测结果对所述放电电路进行控制；以及
控制器模块，其与所述外部电源、所述充电电路、所述储电模块、所述放电电路和所述检测控制模块分别连接，用于检测所述外部电源的电压以及检测所述储电模块的储电电压，并且根据检测结果中的至少一者对所述充电电路和所述放电电路的至少一者进行控制。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：
所述系统还包括处理模块，其与所述检测控制模块和所述充电电路分别连接；
所述检测控制模块还用于检测所述储电模块的储电电压，并将检测结果发送至所述处理模块，所述处理模块根据检测结果控制所述充电电路。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：
所述控制器模块还用于接收指示所述负载设备是否进入休眠模式的信息以及根据该信息控制所述充电电路和/或所述检测控制模块，若所述负载设备进入休眠模式，则所述控制器模块控制所述充电电路和/或所述检测控制模块以禁止其中至少一者工作。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于：
若所述负载设备没有进入休眠模式，则所述控制器模块设置检测所述外部电源的电压的检测周期和/或检测所述储电模块的储电电压的检测周期。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制器模块还用于设置检测所述外部电源的电压的检测周期和/或检测所述储电模块的储电电压的检测周期。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的系统，其特征在于：
当所述外部电源的电压高于所述负载设备的最低工作电压，而所述储电模块的储电电压低于所述储电模块的最低储电电压时，所述控制器模块控制所述充电电路升压以对所述储电模块进行充电。
7.根据权利要求1-5中任一项所述的系统，其特征在于：
当所述控制器模块和/或所述检测控制模块检测到所述外部电源的电压跌落到预定值时，所述控制器模块和/或检测控制模块相应地控制所述放电电路将所述储电模块存储的电能输送给所述负载设备电源模块。
8.根据权利要求1-5中任一项所述的系统，其特征在于，所述控制器模块由所述负载设备电源模块供电。
9.一种车辆，其特征在于，所述车辆包括如权利要求1-8中任一项所述的充放电系统。
10.根据权利要求9所述的车辆，其特征在于，所述车辆中的至少一个模块作为负载设备而连接到所述充放电系统。
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