[发明专利]一种基于超级电容的低功耗储能供电装置及供电方法

权利要求书

1.一种基于超级电容的低功耗储能供电装置，其特征在于，包括电池、壳体、功能控制模块和盖板；

所述电池连接于壳体外侧，功能控制模块位于壳体内，盖板和壳体固连用于封闭壳体；

所述功能控制模块包括充电模块、超级电容、稳压二次变换模块、条件判据模块、低功耗主控模块、驱动控制模块；

所述充电模块利用外部电源的能源进行充电，同时将能源转换至超级电容，超级电容进行快速充电；

所述条件判据模块包括N个信号检测隔离电路，其中N≥1；实现外部环境变量的电压信号判断，当电压信号达到阈值条件时，低功耗主控模块开始工作并计时；达到规定时间后低功耗主控模块输出控制信号至驱动控制模块，驱动控制模块控制实现电池模块储能电源输出。

2.如权利要求1所述的一种基于超级电容的低功耗储能供电装置，其特征在于，所述条件判据模块包括若干个相同的信号检测隔离电路，每个信号检测隔离电路均包括二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4、限流电阻R1、限流电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电容C1、超级电容和光耦U1；二极管D1和电阻R1一端连接，限流电阻R1另一端分别与二极管D2阴极、限流电阻R2一端、光耦U1输入端正极连接；二极管D2阳极、限流电阻R2另一端、光耦U1输入端负极连接后共同接地；光耦U1输出端正极与超级电容正极连接，光耦U1输出负极与电阻R3一端连接；电阻R3另一端同二极管D3的阴极和二极管D4的阳极连接二极管D4的阴极同电阻R4一端、电阻R5一端相连且电阻R4和电阻R5相互并联，电阻R4另一端同主控芯片的输出IO相连，电阻R5另一端同电容C1、电阻R6一端、主控芯片复位管脚RST相连；电容C1另一端同电阻R6另一端、二极管D3的阳极连接相连后共同接地，二极管D3的阳极接地。

3.如权利要求1所述的一种基于超级电容的低功耗储能供电装置，其特征在于，所述低功耗主控模块包括电阻R7、二极管D5、二极管D6、电容C2、电容C3、电容C4、开关S1、超级电容、电源芯片U2和主控芯片U3；电阻R7一端与二极管D5阴极和二极管D6阳极连接，二极管D5阳极和超级电容负极相连；二极管D6阴极与开关S1一端连接，开关S1另一端同电容C2一端、电容C3一端、芯片U2的输入端相连；电容C2另一端、电容C3另一端、超级电容负极和芯片U2的接地端连接；芯片U2的输出端与电容C4一端、主控芯片U3的电源端连接，电容C4另一端与同GND相连。

4.如权利要求1所述的一种基于超级电容的低功耗储能供电装置，其特征在于，所述主控芯片U3采用MSP430系列芯片。

5.如权利要求1所述的一种基于超级电容的低功耗储能供电装置，其特征在于，所述驱动控制模块包括电阻R8、电阻R9、光耦U4、超级电容和电磁继电器K1；所述电阻R8一端同电阻R9一端、光耦U4的输入端正极相连；电阻R9另一端同光耦U4的输入端负极相连后接地，光耦U4的输出端正极同超级电容的正极相连，光耦U4的输出端负极同电磁继电器K1的控制线圈相连；电池模块的输出端同电磁继电器K1的输出端正极相连，输出端负极同用电设备相连。

6.如权利要求1所述的一种基于超级电容的低功耗储能供电装置，其特征在于，所述光耦U4采用JGW-3019D系列光电耦合器。

7.基于权利要求1所述一种基于超级电容的低功耗储能供电装置的供电方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：通过硬件开关S1闭合让超级电容电源接入电路；

步骤2：外部电源上电，对用电设备进行供电；此时对充电模块进行供电，充电模块对超级电容快速充电；

步骤3：通过稳压二次变换模块将电源稳压并提供给低功耗主控模块；同时在条件判据模块对环境变量的电压信号进行判断中，当电压信号达到阈值时，低功耗主控模块开始工作并计时；

步骤4：达到主控模块软件设定的时间后低功耗主控模块输出控制信号至驱动控制模块，驱动控制模块控制大功率继电器实现电池模块储能电源输出。