CN220306999U - 一种电源管理装置及供电系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种电源管理装置及供电系统，涉及供电技术领域。电源管理装置包括：第一选择电路，用于从第一供电电源和第二供电电源中选择一个电源作为对第一储能电源充电的充电电源；第二选择电路，用于从第一储能电源和第一供电电源中选择一个电源作为输出电源；第三选择电路，用于从输出电源和第二储能电源中选择至少一个电源为负载供电。本申请实施例提供的电源管理装置及供电系统，通过第一选择电路、第二选择电路和第三选择电路，可以有效管理第一供电电源、第二供电电源、第一储能电源和第二储能电源，实现从不同类型的电源中选择至少一个电源为负载供电，以达到利用不同类型的电源为负载供电的目的，提高供电系统的续航能力和供电稳定性。

Description

一种电源管理装置及供电系统

技术领域

本申请属于供电技术领域，尤其涉及一种电源管理装置及供电系统。

背景技术

目前，能够为负载提供电能的电源有多种类型，比如包括市电等供电电源和电池等储能电源。在一些供电设计中，通常会为负载配置包括不同类型电源的供电系统，以提高供电系统的续航能力和供电稳定性。

但是，如何管理这些不同类型的电源，成为本领域技术人员所要研究的课题。

实用新型内容

本申请提供了一种电源管理装置及供电系统，用于从不同类型的电源中选择至少一个电源为负载供电，可提高供电系统的续航能力和供电稳定性。

本申请实施例的第一方面提供了一种电源管理装置，包括：

第一选择电路，配置为连接第一供电电源和第二供电电源，用于从第一供电电源和第二供电电源中选择一个电源作为对第一储能电源充电的充电电源；

第二选择电路，配置为连接第一储能电源和第一供电电源，用于从第一储能电源和第一供电电源中选择一个电源作为输出电源；

第三选择电路，配置为连接第二选择电路和第二储能电源，用于从输出电源和第二储能电源中选择至少一个电源为负载供电。

可选地，在第一供电电源正常工作的情况下，第一选择电路用于选择第一供电电源为充电电源；和/或，在第一供电电源正常工作的情况下，第二选择电路用于选择第一供电电源为输出电源。

可选地，电源管理装置还包括与第一供电电源、第二选择电路和第一选择电路连接的电压变换电路，用于将第一供电电源输出的电压转换为向第一选择电路和第二选择电路输出的第一供电电压，第一供电电压位于第一储能电源的预设充电电压范围内。

可选地，电压变换电路为DC/DC变换电路。

可选地，第一选择电路通过充电芯片连接第一储能电源，和/或，第二选择电路通过放电芯片连接第一储能电源。

可选地，第一选择电路通过充放电管理芯片连接第一储能电源，且充放电管理芯片还与第二选择电路连接。

可选地，在输出电源的输出电压大于预设阈值的情况下，第三选择电路用于选择输出电源为负载供电；和/或，在输出电源的输出电压小于或等于预设阈值的情况下，第三选择电路用于选择第二储能电源为负载供电；

预设阈值大于或等于第一储能电源的第一输出电压范围的最小值，且小于第一输出电压范围的最大值。

可选地，电源管理装置还包括与第二选择电路和第三选择电路连接的比较电路，用于比较输出电源的输出电压和预设阈值之间的大小，并根据比较结果向第三选择电路输出反馈信号；

第三选择电路用于根据反馈信号，选择输出电源或第二储能电源为负载供电。

可选地，比较电路还连接第二储能电源，第二储能电源用于为比较电路供电。

本申请实施例的第二方面提供了一种供电系统，包括上述第一方面提供的电源管理装置以及分别与电源管理装置连接的第一供电电源、第二供电电源、第一储能电源和第二储能电源。

可选地，第一供电电源为DC电源，和/或，第二供电电源为太阳能光伏板。

可选地，第一储能电源为二次电池，和/或，第二储能电源为一次电池。

本申请实施例与现有技术相比存在的有益效果是：

通过第一选择电路从第一供电电源和第二供电电源中选择一个电源作为用于对第一储能电源充电的充电电源，以提高第一储能电源的续航能力和供电稳定性。通过第二选择电路从第一储能电源和第一供电电源中选择一个电源作为输出电源，以及通过第三选择电路从输出电源和第二储能电源中选择至少一个电源为负载供电，可实现从不同类型的电源中选择至少一个电源为负载供电。本申请实施例提供的电源管理装置，通过第一选择电路、第二选择电路和第三选择电路，可以有效管理上述第一供电电源、第二供电电源、第一储能电源和第二储能电源，实现从不同类型的电源中选择至少一个电源为负载供电，以达到利用不同类型的电源为负载供电的目的，提高供电系统的续航能力和供电稳定性。

附图说明

图1至图8分别示出了本申请一实施例提供的电源管理装置的结构示意图；

图9示出了本申请一实施例提供的供电系统的结构示意图。

具体实施方式

为了使本申请所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示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一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

电源的种类包括供电电源和储能电源，均可以为负载供电。例如，利用水电、火电、风电、光电或核电，以提供电能的装置均可以被称为供电电源。作为一种示例，市电、太阳能光伏板、输电网络(又称输电网、电力网、输配线)、DC(direct current，直流电)电源和AC(alternating current，交流电)电源等均可以被称为供电电源。又例如，利用储能元件(如电容、电感或化学电池)进行储能，并可以释放电能的装置均可以被称为储能电源。作为一种示例，电容器、锂电池、干电池和铅酸电池等均可以被称为储能电源。

在一些供电设计中，通常会为负载配置包括不同类型电源的供电系统，以提高供电系统的续航能力和供电稳定性。但是，如何管理这些不同类型的电源，成为这些供电设计需要攻克的问题。

本申请实施例提供了一种电源管理装置，包括第一选择电路、第二选择电路和第三选择电路，可有效管理供电电源和储能电源，实现从不同类型的电源中选择至少一个电源为负载供电，以达到利用不同类型的电源为负载供电的目的，提高供电系统的续航能力和供电稳定性。

为了说明本申请所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。

图1示出了本申请一实施例提供的电源管理装置10的结构示意图，为了便于说明，仅示出了与本实施例相关的部分。

如图1所示，本实施例提供的电源管理装置10包括第一选择电路11、第二选择电路12和第三选择电路13。第一选择电路11配置为连接第一供电电源21和第二供电电源22，用于从第一供电电源21和第二供电电源22中选择一个电源作为对第一储能电源31充电的充电电源。第二选择电路12配置为连接第一储能电源31和第一供电电源21，用于从第一储能电源31和第一供电电源21中选择一个电源作为输出电源。第三选择电路13配置为连接第二选择电路12和第二储能电源32，用于从输出电源和第二储能电源32中选择至少一个电源为负载(图中未示出)供电。

因此，第一选择电路11的一个作用为从第一供电电源21和第二供电电源22中选择一个电源作为用于对第一储能电源31充电的充电电源，以提高第一储能电源31的续航能力和供电稳定性，从而提高为负载供电的可靠性和持续性。第二选择电路12和第三选择电路13的一个作用为从第一储能电源31、第二储能电源32和第一供电电源21中选择至少一个电源为负载供电，以提高为负载供电的可靠性和持续性。

从上述内容可知，第一储能电源31既可以对外释放电能，又可以通过充电电源进行充电以储存电能。

作为一种示例，第一选择电路11可以选择第一供电电源21作为充电电源。或者，第一选择电路11可以选择第二供电电源22作为充电电源。

作为一种示例，第二选择电路12可以选择第一供电电源21作为输出电源，第三选择电路13可以选择第一供电电源21为负载供电。或者，第二选择电路12可以选择第一供电电源21作为输出电源，第三选择电路13可以选择第二储能电源32为负载供电。或者，第二选择电路12可以选择第一供电电源21作为输出电源，第三选择电路13可以选择第一供电电源21和第二储能电源32共同为负载供电。

可选地，第一供电电源21和第二储能电源32共同为负载供电时，第一供电电源21和第二储能电源32可以分别为负载中的不同用电模块供电，也可以为负载中的同一个用电模块供电。在为负载中的同一个用电模块供电时，第一供电电源21和第二储能电源32之间可以串联以增大向该用电模块提供的电压。

作为一种示例，第二选择电路12可以选择第一储能电源31作为输出电源，第三选择电路13可以选择第一储能电源31为负载供电。或者，第二选择电路12可以选择第一储能电源31作为输出电源，第三选择电路13可以选择第二储能电源32为负载供电。或者，第二选择电路12可以选择第一储能电源31作为输出电源，第三选择电路13可以选择第一储能电源31和第二储能电源32共同为负载供电。

可选地，第一储能电源31和第二储能电源32共同为负载供电时，第一储能电源31和第二储能电源32可以分别为负载中的不同用电模块供电，也可以为负载中的同一个用电模块供电。在为负载中的同一个用电模块供电时，第一储能电源31和第二储能电源32之间可以串联以增大向该用电模块提供的电压，也可以并联以延长向该用电模块提供电压的时长。

综上所述，本实施例提供的电源管理装置10，通过第一选择电路11、第二选择电路12和第三选择电路13，可以有效管理第一供电电源21、第二供电电源22、第一储能电源31和第二储能电源32，实现从不同类型的电源中选择至少一个电源为负载供电，以达到利用不同类型的电源为负载供电的目的，提高供电系统的续航能力和供电稳定性。

作为一种示例，在第一供电电源21正常工作的情况下，第一选择电路11用于选择第一供电电源21作为用于对第一储能电源31充电的充电电源。换言之，第一选择电路11优先选择第一供电电源21作为用于对第一储能电源31充电的充电电源，可以提高对第一储能电源31充电的稳定性。

作为一种示例，在第一供电电源21正常工作的情况下，第二选择电路12用于选择第一供电电源21为输出电源。换言之，第二选择电路12优先选择第一供电电源21作为输出电源，可以提高供电系统的续航能力以及提高向负载供电的稳定性。

作为一种示例，可以采用相关技术检测第一供电电源21是否正常工作，本实施例对此不加以限制。例如，通过检测第一供电电源21是否输出有电压、或者输出的电压是否在预设范围内等方式判断第一供电电源21是否正常工作。

作为一种示例，在输出电源的输出电压大于预设阈值的情况下，第三选择电路13用于选择输出电源为负载供电；和/或，在输出电源的输出电压小于或等于预设阈值的情况下，第三选择电路13用于选择第二储能电源32为负载供电。其中，预设阈值大于或等于第一储能电源31的第一输出电压范围的最小值，且小于第一输出电压范围的最大值。

应理解，由于第一储能电源31输出的电压会随着其电量的变化而变化，因此第一储能电源31输出的电压存在第一输出电压范围。例如，第一储能电源31输出的电压随着其电量的增大而增大，以及随着其电量的减小而减小。

本实施例对预设阈值不做具体限定，技术人员可以根据需要进行设置。

换言之，本实施例提供的电源管理装置10，可以通过设置预设阈值，实现优先选择输出电源为负载供电，以提高供电系统的续航能力以及提高向负载供电的稳定性。

因此，在一个示例中，选择为负载供电的电源的优先顺序依次为第一供电电源21、第一储能电源31和第二储能电源32，可以提高供电系统的续航能力和供电稳定性。

作为一种示例，第一供电电源21和第二供电电源22为不同的供电电源。例如，第一供电电源21为利用水电或火电提供电能的装置，第二供电电源22为利用光电(如太阳能光电)、风电或核电提供电能的装置。又例如，第一供电电源21为输电网络或者连接输电网络的装置(如DC电源)，第二供电电源22为太阳能光伏板。

本实施例提供的电源管理装置10，可以利用两种不同的供电电源为第一储能电源31充电，可以提高对第一储能电源31充电的稳定性。

作为一种示例，第一储能电源31和第二储能电源32为相同的或者不同的储能电源。例如，第一储能电源31为二次电池(即可充电电池)，第二储能电源32也为二次电池。或者，第一储能电源31为二次电池，第二储能电源32为一次电池(即不可充电电池)。

本实施例提供的电源管理装置10，可以利用两种相同或者不同的储能电源为负载供电，以提高向负载供电的续航能力以及稳定性。

如图2所示，在一个实施例中，电源管理装置10还包括与第一供电电源21、第二选择电路12和第一选择电路11连接的电压变换电路14，用于将第一供电电源21输出的电压转换为向第一选择电路11和第二选择电路12输出的第一供电电压，第一供电电压位于第一储能电源31的预设充电电压范围内。

本实施例提供的电源管理装置10，可通过电压变换电路14实现电压变换功能，以便利用变换输出的第一供电电压对第一储能电源31充电，以及为负载供电。

作为一种示例，在一些应用场景中，第一供电电源21输出的电压不能直接用于对第一储能电源31充电，或者不能直接用于向负载供电。此场景下，可通过电压变换电路14进行变压，以便利用变换输出的第一供电电压对第一储能电源31充电，以及为负载供电。可选地，电压变换电路14可以实现直流转直流、直流转交流、或者交流转直流等功能。

作为一种示例，电压变换电路14为DC/DC(直流转直流)变换电路，并可实现升压或者降压功能。

如图3所示，在一个实施例中，第一选择电路11通过充放电管理芯片15连接第一储能电源31，且充放电管理芯片15还与第二选择电路12连接。

由于第一储能电源31既可以充电又可以放电，因此一般配置充放电管理芯片15，实现对第一储能电源31的充放电管理。

例如，充放电管理芯片15可以监测第一储能电源31的放电电流、放电电压、充电电流、充电电压以及温度等参数，并根据这些参数实现对第一储能电源31的充放电管理，例如控制第一储能电源31的充电过程、开启放电、停止充电或停止放电。

如图4所示，在一个实施例中，充放电管理芯片15的充电管理功能可以通过单独的充电芯片151实现，放电管理功能可以通过单独的放电芯片152实现。

例如，第一选择电路11通过充电芯片151连接第一储能电源31，和/或，第二选择电路12通过放电芯片152连接第一储能电源31。

例如，充电芯片151用于管理充电电源对第一储能电源31的充电过程，放电芯片152用于管理第一储能电源31的放电过程。

如图5所示，在一个实施例中，电源管理装置10还包括与第二选择电路12和第三选择电路13连接的比较电路16，用于比较输出电源的输出电压和上述的预设阈值之间的大小，并根据比较结果向第三选择电路13输出反馈信号。

第三选择电路13用于根据反馈信号，选择输出电源或第二储能电源32为负载供电。

本实施例提供的电源管理装置10，可通过比较电路16输出反馈信号，使得第三选择电路13实现选择输出电源或第二储能电源32为负载供电。

作为一种示例，反馈信号可以是模拟量信号，也可以是开关量信号，本实施例对此不做具体限定。

如图6所示，在一个实施例中，比较电路16还连接第二储能电源32，第二储能电源32用于为比较电路16供电。

应理解，在一些实施例中，比较电路16需要供电才能正常工作。例如，采用运算放大器实现电压比较功能的比较电路16，需要外部电源给运算放大器供电，才能正常工作。

本实施例提供的电源管理装置10，通过第二储能电源32为比较电路16供电，使得比较电路16能够正常工作，以便能够比较输出电源的输出电压和上述的预设阈值之间的大小，并根据比较结果向第三选择电路13输出反馈信号。

如图7所示，在一个实施例中，电源管理装置10包括第一选择电路11、第二选择电路12、第三选择电路13、电压变换电路14、充放电管理芯片15和比较电路16。

电压变换电路14连接第一供电电源21、第一选择电路11和第二选择电路12，用于对第一供电电源21输出的电压进行变换，以向第一选择电路11和第二选择电路12输出第一供电电压。

第一选择电路11还连接第二供电电源22和充放电管理芯片15，用于从电压变换电路14输出的第一供电电压和第二供电电源22输出的电压中，优先选择电压变换电路14输出的第一供电电压作为充电电压，并提供给充放电管理芯片15，以便利用该充电电压对第一储能电源31充电。第一储能电源31还用于通过充放电管理芯片15释放电能。

第二选择电路12还连接充放电管理芯片15，用于从电压变换电路14输出的第一供电电压和充放电管理芯片15输出的电压中，优先选择电压变换电路14输出的第一供电电压作为第二选择电路13的输出电压。

比较电路16连接第二选择电路12、第三选择电路13和第二储能电源32，用于比较第二选择电路13的输出电压和预设阈值之间的大小，并根据比较结果向第三选择电路13输出反馈信号。第三选择电路13根据反馈信号选择第二储能电源32输出的电压或者第二选择电路13的输出电压为负载供电。其中，第二储能电源32还用于向比较电路16供电，以便比较电路16正常工作。

作为一种示例，第三选择电路13优先选择第二选择电路13的输出电压为负载供电。例如，在第二选择电路13的输出电压大于预设阈值的情况下，第三选择电路13选择第二选择电路13的输出电压为负载供电。又例如，在第二选择电路13的输出电压小于或等于预设阈值的情况下，第三选择电路13选择第二储能电源32输出的电压为负载供电。

如图8所示，在一个实施例中，第一供电电源21为DC电源211，第二供电电源22为太阳能光伏板221，第一储能电源31为二次电池311，第二储能电源32为一次电池321。可选地，二次电池311为锂电池，一次电池321为干电池，电压变换电路14为DC/DC变换电路141。

作为一种示例，太阳能光伏板221输出的电压为5V，DC电源211输出的电压范围为9V～28V，DC/DC变换电路141实现降压功能、且输出的电压为5V，锂电池输出的第一输出电压范围为3.1V～4.2V，干电池输出的第二输出电压范围为2.7V～4.8V。如此设置之后，第三选择电路13向负载提供的电压范围为2.7V～5V。

作为一种示例，将预设阈值设置为3.1V。如此设置之后，在选择锂电池向负载供电的情况下，可以较为充分地使用锂电池的电量。

作为一种示例，本实施例提供的电源管理装置10中，可以设置选择为负载供电的电源的优先顺序依次为DC电源211、二次电池311和一次电池321，以提高供电系统的续航能力和供电稳定性。

如图9所示，在本申请的另一实施例中，公开了一种供电系统100，该供电系统100包括上述任一实施例提供的电源管理装置10以及分别与电源管理装置10连接的第一供电电源21、第二供电电源22、第一储能电源31和第二储能电源32。

本实施例提供的供电系统100同样具备上述有益效果，即通过第一选择电路11、第二选择电路12和第三选择电路13，可以有效管理第一供电电源21、第二供电电源22、第一储能电源31和第二储能电源32，实现从第一供电电源21、第一储能电源31和第二储能电源32中选择至少一个电源为负载供电，以达到利用不同类型的电源为负载供电的目的，提高供电系统100的续航能力和供电稳定性。

作为一种示例，第一供电电源21为DC电源211。

作为一种示例，第二供电电源22为太阳能光伏板221。

作为一种示例，第一储能电源31为二次电池311，例如为锂电池。

作为一种示例，第二储能电源32为一次电池321，例如为干电池。

以上所述实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，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，并不使对应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种电源管理装置，其特征在于，包括：

第一选择电路，配置为连接第一供电电源和第二供电电源，用于从所述第一供电电源和所述第二供电电源中选择一个电源作为对第一储能电源充电的充电电源；

第二选择电路，配置为连接所述第一储能电源和所述第一供电电源，用于从所述第一储能电源和所述第一供电电源中选择一个电源作为输出电源；

第三选择电路，配置为连接所述第二选择电路和第二储能电源，用于从所述输出电源和所述第二储能电源中选择至少一个电源为负载供电。

2.根据权利要求1所述的电源管理装置，其特征在于，在所述第一供电电源正常工作的情况下，所述第一选择电路用于选择所述第一供电电源为所述充电电源；和/或，在所述第一供电电源正常工作的情况下，所述第二选择电路用于选择所述第一供电电源为所述输出电源。

3.根据权利要求2所述的电源管理装置，其特征在于，所述电源管理装置还包括与所述第一供电电源、所述第二选择电路和所述第一选择电路连接的电压变换电路，用于将所述第一供电电源输出的电压转换为向所述第一选择电路和所述第二选择电路输出的第一供电电压，所述第一供电电压位于所述第一储能电源的预设充电电压范围内。

4.根据权利要求3所述的电源管理装置，其特征在于，所述电压变换电路为DC/DC变换电路。

5.根据权利要求1至4任一项所述的电源管理装置，其特征在于，所述第一选择电路通过充电芯片连接所述第一储能电源，和/或，所述第二选择电路通过放电芯片连接所述第一储能电源。

6.根据权利要求1至4任一项所述的电源管理装置，其特征在于，所述第一选择电路通过充放电管理芯片连接所述第一储能电源，且所述充放电管理芯片还与所述第二选择电路连接。

7.根据权利要求1至4任一项所述的电源管理装置，其特征在于，在所述输出电源的输出电压大于预设阈值的情况下，所述第三选择电路用于选择所述输出电源为负载供电；和/或，在所述输出电源的输出电压小于或等于所述预设阈值的情况下，所述第三选择电路用于选择所述第二储能电源为负载供电；

所述预设阈值大于或等于所述第一储能电源的第一输出电压范围的最小值，且小于所述第一输出电压范围的最大值。

8.根据权利要求7所述的电源管理装置，其特征在于，所述电源管理装置还包括与所述第二选择电路和所述第三选择电路连接的比较电路，用于比较所述输出电源的输出电压和所述预设阈值之间的大小，并根据比较结果向所述第三选择电路输出反馈信号；

所述第三选择电路用于根据所述反馈信号，选择所述输出电源或所述第二储能电源为负载供电。

9.根据权利要求8所述的电源管理装置，其特征在于，所述比较电路还连接所述第二储能电源，所述第二储能电源用于为所述比较电路供电。

10.一种供电系统，其特征在于，包括权利要求1至9任一项所述的电源管理装置以及分别与所述电源管理装置连接的第一供电电源、第二供电电源、第一储能电源和第二储能电源。

11.根据权利要求10所述的供电系统，其特征在于，所述第一供电电源为DC电源，和/或，所述第二供电电源为太阳能光伏板。

12.根据权利要求10或11所述的供电系统，其特征在于，所述第一储能电源为二次电池，和/或，所述第二储能电源为一次电池。