[发明专利]一种基于纽扣电池与超级电容的窄带物联网模组电源模块

说明书

本发明公开了一种基于纽扣电池与超级电容的窄带物联网模组电源模块，包括纽扣锂电池、电池管理模块、电容管理模块以及超级电容；所述纽扣电池为该模块的电源来源，所述电池管理模块是实现纽扣电池输出电压与电流管理的核心监测及控制；所述电容管理模块用于实现对超级电容的监测及充电管理，所述超级电容为该模块的储能及外部供电模块。该模块可以增加供电模块的容量以及续航时间。

技术领域

本发明涉及窄带物联网模组电池管理技术领域，具体涉及一种基于纽扣电池与超级电容的窄带物联网模组电源模块。

背景技术

基于蜂窝的窄带物联网(Narrow Band Internet of Things,NB-IoT)其英文缩写：NB-IoT，成为万物互联网络的一个重要分支。随着NB-IoT技术的快速发展与产品应用日趋普及，NB-IoT模组的电源模块管理在应用中的重要性日益突出。由于NB-IoT模组应用环境的限制，需要利用电池作为物联网模组的电源供电以支持模组的正常工作。NB-IoT模组主要工作状态包括休眠、数据传输及信号发射状态，休眠状态下其功耗低，耗能少，仅当模组联网与数据传输时的短时间内功率较大，在实际应用中多数时段模组处于休眠状态。为了满足其短时的大功率需求，目前在NB-IoT模组电源应用中均是直接将输出功率强、体积较大的锂电池作为模组供电电源，此类锂电池虽输出能力较强，但其体积往往限制了物联网模组的应用范围，且因电量不足无法继续工作的情况下往往容易造成锂电池电能的浪费。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于纽扣电池与超级电容的窄带物联网模组电源模块，主要组成包括纽扣电池、电池管理模块、电容管理模块与超级电容，通过电池管理模块对纽扣电池的放电管理与电容管理模块对超级电容的充电管理，完成超级电容的电能存储，实现超级电容的电能输出用于支持NB-IoT模组进行联网与数据传输等正常工作。

为了达到上述技术效果，本发明采用如下技术方案：

一种基于纽扣电池与超级电容的窄带物联网模组电源模块，包括纽扣锂电池、电池管理模块、电容管理模块以及超级电容；所述纽扣电池为该模块的电源来源，所述电池管理模块是实现纽扣电池输出电压与电流管理的核心监测及控制；所述电容管理模块用于实现对超级电容的监测及充电管理，所述超级电容为该模块的储能及外部供电模块。

进一步的技术方案为，所述纽扣电池用于输出电能实现对超级电容的充电。

进一步的技术方案为，所述电池管理模块的功能包括放电电流监测、放电电压监测、放电通道控制；电池管理模块结合外部充电需求控制纽扣电池放电通道开启与断开，并实时监测纽扣电池的输出电压、输出电流，通过放电控制电路实现电压及电流的控制，从而实现纽扣电池放电管理。

进一步的技术方案为，当纽扣锂电池处于对超级电容进行充电过程中，放电控制电路对充电电压进行监测及控制，使充电电压值保持为预设的稳定值，不随纽扣电池放电电压发生变化，处于一个稳压充电状态；当纽扣锂电池处于对超级电容进行充电过程中，放电控制电路对充电电流进行监测及控制，通过对电流的限制，是充电电流不超过最大预设值，避免因超级电容内阻过小而引起瞬间充电电流过大，对电池造成损伤。

进一步的技术方案为，所述电容管理模块通过对超级电容的电压进行实时监测，并根据超级电容工作状态及参数判断充电需求，并向电池管理系统发出开启与关闭充电的信号，从而实现超级电容的充电管理。

进一步的技术方案为，超级电容处于放电状态时，当超级电容电压低于设定的开启充电电压值后，电容管理模块依据管理策略向电池管理模块发出充电需求信号，启动对超级电容充电；超级电容处于充电状态时，当电压充电到设定停止充电电压值时，电容管理模块向电池管理模块发出充电停止信号，停止对超级电容充电；当外部模组处于休眠状态下，超级电容对外处于低功率供电时，电容管理模块根据当前电容状态及当前电压值判断是否进行充电。