有并聯(lián)放電開關(guān)斷開而所有并聯(lián)充電開關(guān)接通時(shí)所有超級(jí)電容并聯(lián)連接所述電池，超級(jí)電容對(duì)電池充電。一半的并聯(lián)放電開關(guān)(M0S10、M0S12、M0S14)對(duì)應(yīng)串接在超級(jí)電容正極與所述負(fù)載正極之間，另一半的并聯(lián)放電開關(guān)(M0S11、M0S13、M0S15)對(duì)應(yīng)串接在超級(jí)電容負(fù)極與所述負(fù)載負(fù)極之間當(dāng)所有串聯(lián)充電開關(guān)和所有并聯(lián)充電開關(guān)關(guān)斷而所有并聯(lián)放電開關(guān)接通時(shí)所有超級(jí)電容并聯(lián)接所述負(fù)載，超級(jí)電容和電池向負(fù)載供電。
[0021]為增強(qiáng)本發(fā)明的適應(yīng)性，本發(fā)明設(shè)計(jì)成可適用普通充電器和快速充電器。普通充電器是現(xiàn)行同類產(chǎn)品的充電器，其輸出電壓低、電流??；快速充電器輸出電壓高、電流大，并且內(nèi)置識(shí)別芯片(圖2中的次1C)。處理器(圖2中的主IC)內(nèi)置慢充程序，該識(shí)別芯片通過充電接口與裝在電子產(chǎn)品中的所述處理器連接，當(dāng)處理器識(shí)別到識(shí)別芯片時(shí)(即達(dá)到確認(rèn)通訊協(xié)議)執(zhí)行前述的快充程序；當(dāng)處理器未識(shí)別到識(shí)別芯片時(shí)執(zhí)行慢充程序，處理器控制串聯(lián)充電開關(guān)、并聯(lián)充電開關(guān)、并聯(lián)放電開關(guān)皆關(guān)斷，充電器通過充電接口向電池充電。
[0022]在較佳實(shí)施例中，所述電池串接限流元件后連接所述并聯(lián)充電開關(guān)，在未用充電器充電時(shí)，處理器控制并聯(lián)充電開關(guān)導(dǎo)通，電池經(jīng)限流元件向超級(jí)電容充電，以保持超級(jí)電容有電，以應(yīng)對(duì)隨時(shí)可能到來的負(fù)載大電流用電。
[0023]在較佳實(shí)施例中，所述串聯(lián)充電開關(guān)、并聯(lián)充電開關(guān)、并聯(lián)放電開關(guān)皆采用MOS管。
[0024]通過大量的試驗(yàn)，選用不同的電池和充電器做比較，所述脈沖充電的脈沖頻率控制在1Hz?100MHz，周期占空比1%?99%為佳。
[0025]以下結(jié)合圖2，以電子產(chǎn)品是手機(jī)為例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步闡述。圖2左上方的是一個(gè)快速充電器(左下為普通充電器)，快速充電器AC轉(zhuǎn)DC 15V 2A(5V?30V，lA?10A)Jb時(shí)手機(jī)端內(nèi)的處理器(主IC或稱主MCU)偵測(cè)到充電器內(nèi)的識(shí)別芯片(次IC或稱次MCU)，達(dá)到確認(rèn)通訊協(xié)議(圖中虛線表示兩者進(jìn)行識(shí)別)，便執(zhí)行快速充電模式，執(zhí)行快充時(shí)并聯(lián)放電開關(guān)M0S10至M0S15處于關(guān)閉狀態(tài)，超電容優(yōu)先進(jìn)行快充作業(yè)不執(zhí)行電源放電補(bǔ)償工作。充電器的電流經(jīng)由USB Standard A端經(jīng)由USB Line再由USB Type C進(jìn)入手機(jī)端內(nèi)，此時(shí)主MCU會(huì)命令串聯(lián)充電開關(guān)MOSl、2、3導(dǎo)通，讓超級(jí)電容NUCl、2、3三顆形成形成串聯(lián)電路，由于超電容在毫秒內(nèi)就會(huì)充飽電，主MCU會(huì)再令MOS1、2、3關(guān)閉，原本的三顆串聯(lián)超電容會(huì)形成各別的獨(dú)立的超電容，每顆都有5V 2A的電量，在M0S1、2、3關(guān)閉時(shí)對(duì)充滿電的超電容來說后端的電池就會(huì)是負(fù)載端，主MCU會(huì)令并聯(lián)充電開關(guān)M0S4、5、6、7、8、9導(dǎo)通，超電容會(huì)三顆形成并聯(lián)放電給電池充電(2+2+2=6A)，此過程稱為一次脈充流充電(脈沖頻率1Hz?10MHz，周期占空比1%?99%)。放完電后，主MCU會(huì)再令MOS1、2、3再打開讓電流進(jìn)來充飽超電容，充飽關(guān)閉MOS 123的同時(shí)超電容再放電給電池充電，如此重復(fù)的步驟形成對(duì)池的脈充充電。本發(fā)明經(jīng)過多次實(shí)驗(yàn)測(cè)試，在超電容的電容量值、脈沖控制頻率(隨著電池充飽頻率會(huì)逐漸加快)，脈沖占空比寬度都有相對(duì)應(yīng)的匹配關(guān)系式。
[0026]在放電時(shí)，電池是所有運(yùn)作的電力來源，負(fù)載代表手機(jī)內(nèi)部所有運(yùn)作的硬件，電池提供電源給各負(fù)載使用，但負(fù)載所需的電力需求有大有小，不管大小都由電池提供。對(duì)電池而言小電流提供是可以承擔(dān)的，但大電流提供對(duì)電池是有傷害的。因此本發(fā)明應(yīng)用超級(jí)電容來負(fù)責(zé)負(fù)載端的大電流抽載所需，同樣參看圖2，電池放電規(guī)劃有二路放電給負(fù)載，第一條路線是電池提供低功耗負(fù)載電流放電，一般屬于待機(jī)狀態(tài)，此路線是隨時(shí)都會(huì)運(yùn)作；另設(shè)計(jì)第二條路線，電池除提供待機(jī)所需電力外，也同時(shí)對(duì)三顆超級(jí)電容做限流充電(意思是慢慢對(duì)超電容充電而不是大電充電)，如此電池的放電永遠(yuǎn)處于不傷害本身壽命的情況，當(dāng)主MCU偵測(cè)到負(fù)載端有大電流功耗需求時(shí)(如閃光燈、GPS、手機(jī)撥話時(shí)、影音運(yùn)作時(shí))(負(fù)載需求電流0.5A以上)，主MCU會(huì)命令皿)310、11、12、13、14、15打開讓超電容NUC1、2、3的存電瞬間放出給負(fù)載使用，此時(shí)超級(jí)電容能在(電池電壓4.4V?3.0V工作區(qū)間都適用)大電流負(fù)載時(shí)優(yōu)先瞬間放電給負(fù)載使用，避免電池因抽載大電流造成的當(dāng)機(jī)及電池本身壽命損傷，尤其在電池電壓剩3.6V(剩20%電量)以下，隨即M0S11、12、13、14、15再關(guān)閉，M0S4、5、6、7、8、9導(dǎo)通，電池經(jīng)限流元件對(duì)超電容NUC1、2、3充電，等待下一次負(fù)載大電流放電需求。
[0027]以上實(shí)施例僅為舉例說明，非起限制作用。任何未脫離本申請(qǐng)精神與范疇，而對(duì)其進(jìn)行的等效修改或變更，均應(yīng)包含于本申請(qǐng)的權(quán)利要求范圍之中。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種以超電容降壓來快速充電及放電壓降補(bǔ)嘗的電源管理方案，其特征在于包括:安裝在電子產(chǎn)品中并且連接充電接口的電池、處理器、超級(jí)電容組、串接在充電接口與超級(jí)電容組之間的串聯(lián)充電開關(guān)、串接在超級(jí)電容組與電池之間的并聯(lián)充電開關(guān)、連接電池的負(fù)載、串接在超級(jí)電容組與負(fù)載之間的并聯(lián)放電開關(guān)，處理器內(nèi)置快充程序，分別控制串聯(lián)充電開關(guān)、并聯(lián)充電開關(guān)、并聯(lián)放電開關(guān)的通斷； 在快充時(shí)，處理器控制串聯(lián)充電開關(guān)和并聯(lián)充電開關(guān)間歇通斷，當(dāng)串聯(lián)充電開關(guān)接通、并聯(lián)充電開關(guān)和并聯(lián)放電開關(guān)關(guān)斷時(shí)，充電器通過充電接口向超級(jí)電容組充電，當(dāng)串聯(lián)充電開關(guān)和并聯(lián)放電開關(guān)關(guān)斷、并聯(lián)充電開關(guān)接通時(shí)，超級(jí)電容組向電池快速的進(jìn)行脈沖充電； 在放電時(shí)，處理器偵測(cè)負(fù)載電流，當(dāng)負(fù)載電流小時(shí)，處理器控制串聯(lián)充電開關(guān)、并聯(lián)充電開關(guān)、并聯(lián)放電開關(guān)關(guān)斷，由電池單獨(dú)向負(fù)載供電；當(dāng)負(fù)載電流大時(shí)，處理器控制串聯(lián)充電開關(guān)和并聯(lián)充電開關(guān)關(guān)斷、并聯(lián)放電開關(guān)接通，由超級(jí)電容組和電池共同向負(fù)載供電。2.如權(quán)利要求1所述的以超電容降壓來快速充電及放電壓降補(bǔ)嘗的電源管理方案，其特征在于:所述超級(jí)電容組具有多個(gè)超級(jí)電容，串聯(lián)充電開關(guān)、并聯(lián)充電開關(guān)和并聯(lián)放電開關(guān)亦具有多個(gè)， 所有串聯(lián)充電開關(guān)分別串接在超級(jí)電容之間，當(dāng)所有串聯(lián)充電開關(guān)接通而所有并聯(lián)充電開關(guān)和所有并聯(lián)放電開關(guān)斷開時(shí)，所有超級(jí)電容依次串聯(lián)連接所述充電接口 ； 所有并聯(lián)充電開關(guān)對(duì)應(yīng)串接在超級(jí)電容與所述電池之間，當(dāng)所有串聯(lián)充電開關(guān)和所有并聯(lián)放電開關(guān)斷開而所有并聯(lián)充電開關(guān)接通時(shí)所有超級(jí)電容并聯(lián)連接所述電池； 所有并聯(lián)放電開關(guān)對(duì)應(yīng)串接在超級(jí)電容與所述負(fù)載之間，當(dāng)所有串聯(lián)充電開關(guān)和所有并聯(lián)充電開關(guān)關(guān)斷而所有并聯(lián)放電開關(guān)接通時(shí)所有超級(jí)電容并聯(lián)接所述負(fù)載。3.如權(quán)利要求2所述的以超電容降壓來快速充電及放電壓降補(bǔ)嘗的電源管理方案，其特征在于:所述超級(jí)電容和串聯(lián)充電開關(guān)的個(gè)數(shù)相同，并聯(lián)充電開關(guān)和并聯(lián)放電開關(guān)的個(gè)數(shù)比超級(jí)電容的個(gè)數(shù)多一倍， 第一個(gè)串聯(lián)充電開關(guān)串接在充電接口正極與第一個(gè)超級(jí)電容正極之間，后面的串聯(lián)充電開關(guān)串接在前一個(gè)超級(jí)電容負(fù)極與后一個(gè)超級(jí)電容正極之間，最后一個(gè)超級(jí)電容負(fù)極連接充電接口負(fù)極； 一半的并聯(lián)充電開關(guān)對(duì)應(yīng)串接在超級(jí)電容正極與所述電池正極之間，另一半的并聯(lián)充電開關(guān)對(duì)應(yīng)串接在超級(jí)電容負(fù)極與所述電池負(fù)極之間； 一半的并聯(lián)放電開關(guān)對(duì)應(yīng)串接在超級(jí)電容正極與所述負(fù)載正極之間，另一半的并聯(lián)放電開關(guān)對(duì)應(yīng)串接在超級(jí)電容負(fù)極與所述負(fù)載負(fù)極之間。4.如權(quán)利要求3所述的以超電容降壓來快速充電及放電壓降補(bǔ)嘗的電源管理方案，其特征在于:所述處理器內(nèi)置慢充程序，在所述充電器中裝有識(shí)別芯片，該識(shí)別芯片通過充電接口與裝在電子產(chǎn)品中的所述處理器連接，當(dāng)處理器識(shí)別到識(shí)別芯片時(shí)執(zhí)行所述快充程序；當(dāng)處理器未識(shí)別到識(shí)別芯片時(shí)執(zhí)行慢充程序，處理器控制串聯(lián)充電開關(guān)、并聯(lián)充電開關(guān)、并聯(lián)放電開關(guān)皆關(guān)斷，充電器通過充電接口向電池充電。5.如權(quán)利要求4所述的以超電容降壓來快速充電及放電壓降補(bǔ)嘗的電源管理方案，其特征在于:所述電池串接限流元件后連接所述并聯(lián)充電開關(guān)，在未用充電器充電時(shí)，處理器控制并聯(lián)充電開關(guān)導(dǎo)通，電池經(jīng)限流元件向超級(jí)電容充電。6.如權(quán)利要求5所述的以超電容降壓來快速充電及放電壓降補(bǔ)嘗的電源管理方案，其特征在于:所述串聯(lián)充電開關(guān)、并聯(lián)充電開關(guān)、并聯(lián)放電開關(guān)皆采用MOS管。7.如權(quán)利要求1至6任一項(xiàng)所述的以超電容降壓來快速充電及放電壓降補(bǔ)嘗的電源管理方案，其特征在于:所述脈沖充電的脈沖頻率為1Hz?100MHz，周期占空比1%?99%。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種以超電容降壓來快速充電及放電壓降補(bǔ)嘗的電源管理方案，其包括：電池、處理器、超級(jí)電容組、在快充時(shí)，處理器控制串聯(lián)充電開關(guān)和并聯(lián)充電開關(guān)間歇通斷，使超級(jí)電容組對(duì)電池進(jìn)行脈沖大電流充電，在放電時(shí)，根據(jù)負(fù)載電流大小決定用電池單獨(dú)供電或者用電池和超級(jí)電容共同供電，避免電池因抽載大電流造成的當(dāng)機(jī)及電池本身壽命損傷；本發(fā)明快速充電與電池放電管理是利用同一組超電容組，透過搭配電路設(shè)計(jì)管理，同時(shí)在快速充電時(shí)不用電感降壓而是用超級(jí)電容來降壓，不會(huì)像電感產(chǎn)生熱，來達(dá)到快速充電與大電流負(fù)載放電的功能。
【IPC分類】H01M10/44, H02J7/00
【公開號(hào)】CN105048595
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510535189
【發(fā)明人】林靜南, 鄭金龍, 黃信龍, 吳漢聲
【申請(qǐng)人】深圳市奈洛特科技有限公司
【公開日】2015年11月11日
【申請(qǐng)日】2015年8月27日