[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

说明书

本发明涉及一种基于超级电容的低功耗储能供电装置及供电方法，本发明提出的基于超级电容的低功耗储能供电装置，能够不依赖于系统的能源独立工作，软件可控的方式输出储能能源，解决了低功耗独立供电、守时储能输出的应用需求，其实现成本较低，可反复充电使用，可应用于多种低功耗值守电路中。

技术领域

本发明属于电源技术领域，特别涉及一种基于超级电容的低功耗储能供电装置及供电方法。

背景技术

在电源技术领域，为实现产品的备用或应急储能能源守时的受控输出，传统上多采用化学电池作为储能供电装置的能源。在用电系统正常工作时，用电系统实现对化学电池的充电工作，从而使得当外部断电时，用电系统可以不依赖于外部能源而利用电池储能进行值守工作。目前用电系统中所采用的化学电池储能输出控制方式，均存在电路复杂、功率消耗大、寿命短、维护成本高的缺点。

超级电容是一种介于普通电容与电池之间的新型储能元件，相比电池供电方式，具有充电速度快、效率高、使用寿命长、低温性能优越、可靠性高的优点。将对用电系统供电的供电装置和超级电容进行结合，能够很好地克服化学电池储能输出控制方式的缺陷。

发明内容

本发明解决的技术问题是：为了解决现有化学电池储能输出控制方式中存在的电路复杂、功率消耗大、寿命短、维护成本高的缺点，本发明设计一种基于超级电容的低功耗储能供电装置及供电方法。该装置在外部断电的条件下，不仅能够独立工作,而且能够按预先设定时间输出储能电源，供用电系统工作使用。

本发明的技术方案是：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。

本发明进一步的技术方案是：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。

本发明进一步的技术方案是：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。

本发明进一步的技术方案是：所述主控芯片U3采用MSP430系列芯片。