便攜式監(jiān)視系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】公開了一種電力管理系統(tǒng)和方法。系統(tǒng)可以是高可用性電力遞送系統(tǒng)?？梢訥PS追蹤系統(tǒng)。系統(tǒng)可以具有多個(gè)電池，多個(gè)輸入電源，以及多個(gè)負(fù)載。系統(tǒng)可以在多個(gè)電池與電源之間切換以向負(fù)載遞送電力。系統(tǒng)可以確?？偸谴嬖谳斎腚娫匆韵蜇?fù)載供電。
【專利說明】便攜式監(jiān)視系統(tǒng)
[0001]相關(guān)申請的交叉引用
[0002]本申請要求享有2013年10月28日提交的美國臨時(shí)申請?zhí)?1/896,587的權(quán)益以及2014年9月24提交的美國臨時(shí)申請?zhí)?2/054,858的權(quán)益，這些申請的內(nèi)容在此通過引用整體并入本文。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]公開了一種電力管理系統(tǒng)和方法。系統(tǒng)可以是高可用性電力遞送系統(tǒng)?？梢訥PS追蹤系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0004]電力管理系統(tǒng)是用于向負(fù)載遞送電力的電氣部件的網(wǎng)絡(luò)。電力系統(tǒng)旨在調(diào)節(jié)電力，也即調(diào)節(jié)向負(fù)載遞送的電壓和電流以確保電力遞送的連續(xù)性。電力管理系統(tǒng)通常在向負(fù)載遞送之前調(diào)節(jié)電源，從而調(diào)節(jié)所遞送的電流和電壓以配合負(fù)載。
[0005]一些電力管理系統(tǒng)具有從電力輸入接收電的電池。電池可以隨后替補(bǔ)電力輸入，從而與電力輸入并發(fā)地向負(fù)載提供電力，或者當(dāng)電力輸入關(guān)斷或者不可用時(shí)，諸如標(biāo)準(zhǔn)不中斷(或不可中斷)電源(UPS)。
[0006]電池可以僅在受限速率下存儲輸入的電力。因此，電力管理系統(tǒng)內(nèi)的充電子系統(tǒng)可以從諸如太陽能面板之類的電源接收電力，或者比電力管理系統(tǒng)中電池更快的固定120V線路(例如從連接至市政或其他政府公用事業(yè)電源的壁式電源插座)可以吸收電荷，并且一些可應(yīng)用的電力將損耗，例如作為熱量。
[0007]電力管理系統(tǒng)也可以不具有或者具有一個(gè)電池。當(dāng)通常依賴的電力輸入(諸如電力線)故障但是并未占用電力線和電池時(shí)，電池的使用至少有助于增加電力正常運(yùn)行時(shí)間。因此，這些系統(tǒng)的電力遞送故障仍發(fā)生。
[0008]此外，電力管理系統(tǒng)通常具有單一類型的電力輸出。也即，可以設(shè)計(jì)電力管理系統(tǒng)以在一個(gè)固定電壓和一個(gè)固定電流下輸出電力。
[0009]因此，需要可以將高電力速率存儲至備用電池中的電力管理系統(tǒng)。需要比典型的單電池系統(tǒng)具有更高可用性(例如更多正常運(yùn)行時(shí)間)的電力管理系統(tǒng)。此外，需要具有不同輸出電壓和電流以為不同類型負(fù)載電流和負(fù)載電壓需求供電的電力管理系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]公開了一種電力管理系統(tǒng)。電力管理系統(tǒng)可以包括具有第一電池電壓的第一電池，具有第二電池電壓的第二電池，附接至第一電池的第一電容器組，以及附接至第二電池的第二電容器組。電力管理系統(tǒng)可以具有被配置用于當(dāng)?shù)谝浑姵仉妷盒∮诘谝怀錆M電池電壓時(shí)從第一電容器組向第一電池發(fā)送電流的電力管理元件。當(dāng)電流從第一電容器組發(fā)送至第一電池時(shí)并且當(dāng)?shù)诙姵仉妷盒∮诘诙錆M電池電壓時(shí)，電力管理元件可以被配置為從第二電容器組向第二電池發(fā)送電流。
[0011]電力管理系統(tǒng)可以具有附接至系統(tǒng)的衛(wèi)星導(dǎo)航接收器。電力管理系統(tǒng)可以具有電力調(diào)節(jié)電路。電力調(diào)節(jié)電路可以具有被配置用于輸出恒定負(fù)載輸入電流和恒定負(fù)載輸入電壓的DC至DC轉(zhuǎn)換器。電力管理系統(tǒng)可以被配置感測第一電池電壓、第二電池電壓、來自第一電容器組的電流、以及來自第二電容器組的電流。電力管理系統(tǒng)可以具有第一電源和第三電容器組?？梢耘渲玫谝浑娫匆韵虻谌娙萜鹘M遞送電能。電力管理系統(tǒng)可以具有配置用于向第一電容器組或第二電容器組遞送電能的第一電源。
[0012]第一電容器組可以包括具有第一充滿電容器電壓的第一電容器，具有第二充滿電容器電壓的第二電容器，具有第三充滿電容器電壓的第三電容器，具有第四充滿電容器電壓的第四電容器，以及具有第五充滿電容器電壓的第五電容器。第一充滿電容器電壓、第二充滿電容器電壓、第三充滿電容器電壓、第四充滿電容器電壓、以及第五充滿電容器電壓可以具有相同的電壓。
[0013]電力管理元件可以具有微處理器。電力管理元件可以具有比較器。電力管理系統(tǒng)可以具有配置用于以2.7V的增量從第一電容器組向第一電池發(fā)送電流的分壓器。電力管理系統(tǒng)可以具有配置用于以2.7V的增量從第二電容器組向第二電池發(fā)送電流的分壓器。電力管理系統(tǒng)可以具有溫度管理元件和溫度傳感器，其中系統(tǒng)被配置用于當(dāng)系統(tǒng)檢測到來自溫度傳感器的溫度大于理想溫度時(shí)被冷卻。溫度管理元件可以具有珀耳帖結(jié)或壓電板中的至少一種。
[0014]電力管理系統(tǒng)可以具有第一電容器組、第二電容器組、被配置用于向第一電容器組遞送電能的第一電源、以及電池。第二電容器組被配置用于向電池放電。
[0015]電力管理系統(tǒng)可以具有第二電源和第三電容器組。第三電容器組可以被配置用于從第一電源或第二電源中的至少一個(gè)接收電能。第一電源可以具有太陽能面板、風(fēng)力渦輪機(jī)、或固定線路中的至少一種。第一電容器組具有小于或等于13.5V。電力管理系統(tǒng)可以具有附接至系統(tǒng)的衛(wèi)星導(dǎo)航接收器。
[0016]電力管理系統(tǒng)可以具有用于對第一電池和第二電池充電的方法。該方法可以確定來自第一電池的第一電壓;確定來自第二電池的第二電壓；當(dāng)?shù)谝浑妷盒∮诘谝怀錆M電池電壓時(shí)從耦合至第一電池的第一電容器組發(fā)送第一電流；以及當(dāng)?shù)诙妷盒∮诘诙錆M電池電壓時(shí)從耦合至第二電池的第二電容器組發(fā)送第二電流。方法可以從第一電源對第三電容器組充電。
[0017]電力管理系統(tǒng)可以具有用于對第一電池和第二電池充電的方法。該方法可以采用第一電容器組對第一電池充電；采用第三第二電容器組對第二電池充電；接收從電源至第三電容器組的電流；以及當(dāng)?shù)谝浑娙萜鹘M小于理想電容器電壓時(shí)采用第一電容器組切換第三電容器組，使得第一電容器可以從電源接收電流并且第三電容器組可以對第一電池充電。理想電容器電壓可以從約OV至約2V。
[0018]電力管理系統(tǒng)可以具有用于對第一電池和第二電池充電的方法。該方法可以測量來自第一電源的第一電壓;測量來自第二電源的第二電壓;選擇第一電源或第二電源；由第一電容器組從第一電源或第二電源接收第一電流；以及從第一電容器組向第一電池或第二電池放電。接收可以以2.7V的增量而發(fā)生。當(dāng)?shù)谝浑妷捍笥诘诙妷簳r(shí)系統(tǒng)可以選擇第一電源。系統(tǒng)可以由用戶手動地選擇第一電源或第二電源。
【附圖說明】
[0019]圖1示出了在便攜式電力管理系統(tǒng)中部件的變化例。
[0020]圖2a示出了描述用于便攜式電力管理系統(tǒng)的充電和存儲能量的流程圖的變化例。
[0021]圖2b和圖2c示出了旋轉(zhuǎn)電容器組以對電池充電的變化例。
[0022]圖3a示出了其中手動地選擇電源的方法的變化例。
[0023]圖3b示出了其中在第一電池充電組塊上自動地選擇電源的方法的變化例。
[0024]圖3c示出了其中在第二電池充電組塊上自動地選擇電源的方法的變化例。
[0025]圖4示出了對電池充電的電源的變化例。
[0026]圖5示出了電容器組的物理連接的變化例。
[0027]圖6a示出了其中第一電池可以完全充電并且第二電池可以具有低電荷的邏輯表的變化例。
[0028]圖6b和圖6c不出了當(dāng)?shù)谝浑姵夭⑽闯潆姇r(shí)用于對第二電池充電的方法的變化例。
[0029]圖7a示出了其中第一電池可以具有低電荷并且第二電池可以完全充電的邏輯表的變化例。
[0030]圖7b和圖7c示出了當(dāng)?shù)诙姵夭⑽闯潆姇r(shí)用于對第一電池充電的方法的變化例。
[0031]圖8a示出了其中第一電池可以具有低電荷并且第二電池可以具有低電荷的邏輯表的變化例。
[0032]圖8b示出了用于對第一電池和第二電池充電的方法的變化例。
[0033]圖9a示出了其中第一電池可以完全充電并且第二電池可以完全充電的邏輯表的變化例。
[0034]圖9b示出了用于不對第一電池和第二電池充電的方法的變化例。
[0035]圖1Oa和圖1Ob示出了自動溫度管理電路的流程圖和方框圖的變化例。
[0036]圖11示出了衛(wèi)星導(dǎo)航接收器的方框圖的變化例。
【具體實(shí)施方式】
[0037]圖1示出了電力管理系統(tǒng)100，其可以是高可用性(例如至少兩個(gè)或更多電池)、GPS追蹤的電力管理系統(tǒng)。細(xì)線條可以表示部件之間的連接。厚箭頭可以表示電流。電力管理系統(tǒng)100可以是便攜式的。電力管理系統(tǒng)300可以具有電源101，衛(wèi)星導(dǎo)航接收器227，熱控制器225，冷卻元件226，電力切換組塊224，第一電池206，第二電池213，第一電池充電組塊222，第二電池充電組塊223，或者其任意組合。
[0038]電力管理系統(tǒng)100可以至少具有第一電源101a、第二電源101b、第三電源、第四電源、和/或第五電源。第一電源1la和第二電源1lb可以相互連接(例如電連接、使得電流沿一個(gè)方向流動的電連接、使得電流沿兩個(gè)方向流動的電連接、物理連接)。電源輸入可以是1.5V DC、2.7V DC、3V DC、3.3V DC、5V DC、6V DC、7.5V DC、9V DC、12V DC，或其任意組合。用于電源101的組合輸入功率可以在約70瓦和約100瓦之間。第一電源1la和第二電源1lb可以具有不同電壓。第一電源1la和第二電源1lb可以具有相同電壓。電源101可以包括汽車交流發(fā)電機(jī)、AC電源、太陽能面板、風(fēng)力渦輪機(jī)、其他DC電源、固定電力線、來自固定電力線的AC至DC轉(zhuǎn)換器、電力發(fā)電機(jī)、其他交流能量源、或其任意組合。
[0039]衛(wèi)星導(dǎo)航接收器可以是全球定位系統(tǒng)芯片、全球定位系統(tǒng)接收器、全球定位系統(tǒng)發(fā)射器，例如，全球定位系統(tǒng)(GPS)發(fā)射器227 APS發(fā)射器227可以連接至裝置200 (例如負(fù)載，便攜式視頻安全單元)APS發(fā)射器可以連接至第一電池充電組塊222和/或第二電池充電組塊223XPS發(fā)射器可以位于第一電池充電組塊222和第二電池充電組塊223之間。GPS發(fā)射器227可以追蹤電力管理系統(tǒng)100和/或裝置200的位置。GPS發(fā)射器227的位置可以顯示在任何計(jì)算機(jī)、瀏覽器、移動裝置、應(yīng)用程序、由GPS發(fā)射器227支持的圖形用戶界面、或者其任意組合上。GPS發(fā)射器227可以由電源101、第一電池206、第二電池213、或其任意組合供電。
[0040]熱控制器225可以由電源101、第一電池206、第二電池213、或其任意組合供電。熱控制器225可以具有傳感器。傳感器可以檢測電力管理系統(tǒng)100和/或裝置200的溫度。
[0041]冷卻元件226可以連接至熱控制器225。冷卻元件226可以是熱電珀耳帖冷卻模塊、壓電板、風(fēng)扇、液體、膠體、或其任意組合。冷卻元件226可以基于熱控制器225的設(shè)置而激活。
[0042]電力切換組塊224可以具有第十一個(gè)繼電器元件211和/或第四個(gè)繼電器元件209。電力切換組塊224可以連接至裝置200。電力切換組塊224可以控制第一電池206和/或第二電池213至裝置200中的電流流動。
[0043]電力管理系統(tǒng)100可以具有至少一個(gè)、兩個(gè)、三個(gè)、四個(gè)、五個(gè)或更多電池。第一電池205和第二電池213可以連接至電力切換組塊224和/或繼電器元件。電池206、213可以具有充滿電池電壓。第一充滿電池電壓可以不同于第二充滿電池電壓。第二充滿電池電壓可以與第一充滿電池電壓相同。第一電池206可以具有第一電池電壓。第二電池213可以具有第二電池電壓。第一電池電壓可以與第二電池電壓相同。第一電池電壓可以不同于第二電池電壓。電池電壓可以是由電壓檢測器207、216讀取的電壓。充滿電池電壓和/或電池電壓可以為約1.5V、約2V、約3V、約3.3V、約5V、約6V、約7.5V、約9V、約12V、或其任意組合。例如，第一充滿電池電壓可以是12V，而第二充滿電池電壓可以為2.7V。第一充滿電池電壓可以是12V并且第二充滿電池電壓可以是12V。電池206、213可以是12V鋰離子電池。
[0044]第一電池充電組塊222可以具有第一自動電力管理電路201。第一自動電力管理電路201可以連接至電源101。第一自動電力管理電路201可以管理多個(gè)輸入電源101。第一自動電力管理電路201可以具有邏輯表控制方法。邏輯表控制方法可以選擇至少一個(gè)或多個(gè)電源101。第一自動電力管理電路201可以恒定地對電池206、213和/或電容器組300充電。例如，第一自動電力管理電路201可以組合多個(gè)電源101以對電池206、213和/或電容器組300充電。第一自動電力管理電路201可以調(diào)節(jié)去往裝置200的電力。
[0045]第一電池充電組塊222可以具有第一超級充電電路103。第一超級充電電路103可以具有第一超級電容器充電電路202和/或第一鋰離子充電電路203。超級電容器充電電路202的輸出端可以連接至鋰離子充電電路203的輸入端。第一超級充電電路103、第一超級充電電容器電路202、第一鋰離子充電電路203或其任意組合可以連接至自動電力管理電路201、GPS發(fā)射器227、熱控制器225、第一電池206或其任意組合。
[0046]第一超級充電電路103可以將來自電源101的電流立即存入電容器302中(例如被設(shè)計(jì)用于電流的快速充電和放電的電容器，超級電容器，特級電容器)。第一超級充電電路103可以對來自電容器302的電流快速地充電和放電。第一超級充電電路103可以以IV DC、2V DC、2.7V DC、3V DC或其任意組合而充電和/或放電電流。第一超級充電電路103可以向第一電池206提供恒定的電流放電。例如，超級充電電路103可以將輸出電力存儲至12V DC鋰離子電池中并且同時(shí)存儲至2.7V DC電容器中。超級充電電路103可以充電和/或存儲電能與從約70瓦至約100瓦的組合輸入電力。
[0047]第一超級充電電路103、第一超級充電電容器電路202、第一鋰離子充電電路203或其任意組合可以發(fā)送電流(例如輸出電流)(與當(dāng)向電容器302和/或電池206發(fā)送電流時(shí)同時(shí))至GPS發(fā)射器227和/或熱控制器225。
[0048]第一電池充電組塊222可以具有第一電流平衡管理電路105。第一電流平衡管理電路105可以連接至第一超級充電電路103和/或電力切換組塊224。第一電流平衡管理電路105可以具有第一繼電器元件204、第二繼電器元件205、第三繼電器元件(例如第一電壓檢測器207)、第四繼電器元件209、第五繼電器元件210，或其任意組合。繼電器元件可以相互連接。繼電器元件可以連接至第一超級充電電路103或者電力管理系統(tǒng)100的任何其他部件。
[0049]第一電池充電組塊222可以具有第一電壓檢測器207。第一電壓檢測器207可以是低電壓檢測器。第一電壓檢測器207可以連接至第一電流平衡管理電路105、第一電池206、任何繼電器元件、或者其任意組合。第一電壓檢測器207可以在第一電流平衡管理電路105之前或之后連接。第一電壓檢測器207可以在第一超級充電電路103之前或之后連接。第一電壓檢測器207可以在第一自動電力管理電路201之前或之后連接。第一電壓檢測器207可以在電源101之后連接。第一電壓檢測器107可以檢測電壓。第一電壓檢測器207可以檢測來自第一電池206的電壓。第一電壓檢測器207可以具有置位參考電壓(如下所述)。第一電壓檢測器207可以在顯示器屏幕上顯示電壓和/或電流。
[0050]第一電池充電組塊222可以具有第一輸出開關(guān)。電壓檢測器可以具有第一輸出開關(guān)。電力開關(guān)可以具有第一輸出開關(guān)。第一輸出開關(guān)可以使能或禁止電池的充電。輸出開關(guān)可以具有置位參考電壓。
[0051 ]電力管理系統(tǒng)100可以具有電流傳感器。電流傳感器可以檢測電流。電流傳感器可以位于自動電力管理電路201之前。電流傳感器可以位于電流管理電路105之前或之后。
[0052]第二電池充電組塊223可以具有第二自動電力管理電路221、第二超級充電電路109、第二電流平衡管理電路110或者其任意組合。第二自動電力管理電路221可以具有第六繼電器元件218、第七繼電器元件217、第八繼電器元件(例如第二電壓檢測器216)、第九繼電器元件215、第十繼電器元件214、第二輸出開關(guān)、或者其任意組合。第二電池充電組塊223的部件可以類似于第一電池充電組塊222的部件。
[0053]第一電池充電組塊222可以是主要充電組塊。第一電池充電組塊222可以是次要充電組塊。第二電池充電組塊223可以是主要充電組塊。第二電池充電組塊223可以是次要充電組塊。第一電池充電組塊222和第二電池充電組塊223可以在相同電子板上。第一電池充電組塊222和第二電池充電組塊223可以在不同電子板上。例如，第一自動電力管理電路201、第一超級充電電路103、第一電流平衡管理電路105、第一電壓檢測器207、或其任意組合可以在第一電子板上。第二自動電力管理電路221、第二超級充電電路109、第二電流平衡管理電路110、第二電壓檢測器216、或其任意組合可以在第二電子板上。電源101、冷卻元件226、熱控制器225、GPS發(fā)射器227、電力切換組塊224、第一電池206、第二電池213、裝置200、或其任意組合可以在第一電子板、第二電子板、第三電子板、或其任意組合上。電源101、冷卻元件226、熱控制器225、GPS發(fā)射器227、電力開關(guān)組塊224、第一電池206、第二電池213、裝置200、或其任意組合可以連接至第一電池充電組塊222和/或第二電池充電組塊223。
[0054]電流平衡管理電路105、110可以控制電流。電流平衡管理電路105、110可以產(chǎn)生電流和電壓電平以匹配邏輯表?xiàng)l件。電流平衡管理電路105、110可以平衡在第一電池206和第二電池213之間的電流放電。當(dāng)電源101不可用并且第一電池206和第二電池213均低于置位參考電壓(例如充滿電池電壓、最佳電池電壓)時(shí)，電流平衡管理電路105、110可以級聯(lián)和/或組合電池電流以向裝置200供電。例如，如果來自電源101的電能不足，則電流平衡管理電路105、110可以切換至第一電池206以對裝置200供電。如果第一電池206低于置位參考電壓，則電流平衡管理電路105、110可以切換至第二電池213以對裝置200供電。如果第二電池213隨后下降低于置位參考電壓，則來自第一電池206和第二電池213的剩余電流可以組合以向裝置200供電。
[0055]置位參考電壓可以從約OV至約12V，例如約IV、約2V、約3V、約4V、約5V、約6V、約7V、約8V、約9V、約10V、約11V、或約11.5V。置位參考電壓對于第一電池206和第二電池213而言可以不同。置位參考電壓對于第一電池206和第二電池213而言可以相同。
[0056]圖2a示出了當(dāng)激活電力管理系統(tǒng)100時(shí)電力管理系統(tǒng)100可以基于哪個(gè)電源具有最高輸入電流(例如最佳輸入電流)而在電源10 la、10 Ib之間選擇。電源101可以直接對裝置200供電。同時(shí)地，電力管理系統(tǒng)100可以從電源101向第一電容器組300a發(fā)送能量。與此同時(shí)或者在從電源101向第一電容器組300a發(fā)送能量的不同時(shí)刻，當(dāng)?shù)谝浑姵?06電壓如圖2a和圖2b中所示下降低于置位參考電壓時(shí)，電力管理系統(tǒng)100可以從第二電容器組300b向第一電池206放電。與此同時(shí)或者不同時(shí)，當(dāng)?shù)诙姵?13如圖2a和圖2b中所示下降低于置位參考電壓時(shí)，電力管理系統(tǒng)100可以從第三電容器組300c向第二電池213放電。如果第二電容器組300b不再向第一電池206放電或者下降低于電容器組閾值(例如理想電容器電壓)，則電力管理系統(tǒng)100可以采用第二電容器組300b切換第一電容器組300a，使得如圖2c中所示第一電容器組300a向第一電池206放電并且電源101向第二電容器組300b發(fā)送能量。如果電源101均不具有輸入電流，則電力管理系統(tǒng)100可以基于哪個(gè)電池具有最高電壓而在第一電池206和/或第二電池213之間選擇以對裝置200供電。電力管理系統(tǒng)100可以同時(shí)地(例如連續(xù)地;不間斷的)對電池和電容器充電。電力管理系統(tǒng)100可以恒定地對裝置200供電。電容器組閾值可以是在OV至約3V之間，例如，約IV，約2V，約2.5V，或約3V。
[0057]任何一個(gè)部件或者部件的組合可以實(shí)現(xiàn)該結(jié)果。例如，自動電力管理電路201、221可以選擇具有最高輸入的電源101。超級充電電路103、109可以從電源101向電容器組300發(fā)送能量。電流管理電路105、110可以管理向裝置200的供電。
[0058]圖3a示出電力管理系統(tǒng)100可以具有手動超弛電路(manual override circuit,MOC) JOC可以在自動電力管理電路201、221內(nèi)。電力管理系統(tǒng)100可以允許用戶227手動地選擇電源101。用戶227可以使用圖形用戶界面(GUI)228以選擇電源101。⑶I 228可以向應(yīng)用程序編程接口(API)229發(fā)送軟件命令。API 229可以產(chǎn)生低電平I/O控制信號。API 229可以向自動管理電路201、221發(fā)送低電平I/O控制信號。自動管理電路201、221可以激活手動超弛電路以選擇電源101JOC可以禁用(或超弛)自動電力管理電路201、221的自動選擇。
[0059]圖3b和圖3c示出電力管理系統(tǒng)100可以選擇具有最高輸入電流的電源。自動電力管理電路201、221可以自動地確定每個(gè)電源101a、1lb的輸入電流。自動電力管理電路201、221可以周期性地確定每個(gè)電源101a、1lb的輸入電流。例如，自動電力管理電路201、221可以約每隔I分鐘、2分鐘、30分鐘、45分鐘或I小時(shí)而確定每個(gè)電源101a、1lb的輸入電流。由自動電力管理電路201、221選擇的電流源101可以對第一電池206、第二電池213、裝置200或其任意組合充電。
[0060]圖3b示出電源101a、1lb可以連接至自動電力管理電路201的輸入端。電源101可以發(fā)送電流至自動電力管理電路201。來自自動電力管理電路201的電流可以被發(fā)送至超級電容器充電電路202。超級電容器充電電路202可以存儲來自電源101的電流。超級電容器充電電路202可以向鋰離子充電電路203放電。鋰離子充電電路203可以觸發(fā)第一繼電器元件204。第一繼電器元件204可以將電流切換至第四繼電器元件209。第一繼電器元件204可以發(fā)送電流至第一電池206。第一電池206可以發(fā)送電流至電力開關(guān)224。電力開關(guān)224可以發(fā)送電力至裝置200。電源101可以對GPS發(fā)射器227供電。
[0061 ] 圖3c示出電源101a、1lb可以連接至自動電力管理電路221的輸入端。電源101可以發(fā)送電流至自動電力管理電路221。來自自動電力管理電路221的電流可以被發(fā)送至超級電容器充電電路220。超級電容器充電電路220可以存儲來自電源101的輸入電流。超級電容器充電電路220可以向鋰離子充電電路219放電。鋰離子充電電路219可以觸發(fā)第六繼電器元件218。第六繼電器元件218可以經(jīng)由第九繼電器元件215切換電流。第六繼電器元件218可以發(fā)送電流至第二電池213。第二電池206可以發(fā)送電流至電力開關(guān)224。電力開關(guān)224可以發(fā)送電力至裝置200。
[0062]圖4示出了電源101a、101b、101c，門控(gate)304，電容器302，電容器組300，電池206、213，或者其任意組合。電源101可以是太陽能面板、風(fēng)力渦輪機(jī)、或者固定電力線。
[0063]電源101可以發(fā)送電流至門控304。門控304可以從電源101發(fā)送電流至電容器組300。門控304可以是微處理器。門控304可以是開關(guān)。門控304可以是諸如如下所述比較器之類的邏輯門。門控304可以具有繼電器元件。門控304可以比較電源101的電流。門控304可以選擇具有最尚電流的電源101。
[0064]電力管理系統(tǒng)100可以具有至少一個(gè)、兩個(gè)、三個(gè)、四個(gè)、五個(gè)、或更多電容器組300。電容器組300可以具有至少一個(gè)、兩個(gè)、三個(gè)、四個(gè)、五個(gè)、六個(gè)或更多電容器302。電容器組300可以具有在約IV和16.2V之間的總電壓，例如約2.7V、約5.4V、約8.1V、約13.5V、或約16.2V。電容器組300可以具有相同的電壓或不同的電壓。電容器302可以具有在約0.5V和約6V之間的電壓，例如，約IV、約2.7V、約3V、或約6V。電容器302可以具有相同電壓或不同電壓。例如，電力管理系統(tǒng)100可以具有第一電容器組300a、第二電容器組300b、以及第三電容器組300c。每個(gè)電容器組300可以具有五個(gè)2.7V電容器302，電容器可以串行連接。電容器可以并行連接。電容器組300可以向電池206、213放電。電容器組300可以發(fā)送電流至分壓器和/或電壓限壓器。分壓器和/或限壓器可以發(fā)送電流至電池206、213。
[0065]圖5示出電力管理系統(tǒng)100可以具有電壓調(diào)節(jié)器306。電容器302可以連接至電壓調(diào)節(jié)器306的輸出端。每個(gè)電容器組300中的電容器302可以串行連接。每個(gè)電容器組300中電容器302可以并行連接。電壓調(diào)節(jié)器輸出306可以以2.7V的增量堆疊輸出電壓電平。電容器組300中的電壓可以以2.7V DC的增量而接收和/或放電。
[0066]圖6a至圖9b示出了電力切換方法可以是基于邏輯表中的指令。邏輯表中指令可以指示系統(tǒng)從多個(gè)輸入電源101自動選擇最高輸入電流源并且與此同時(shí)指示系統(tǒng)向裝置200遞送恒定并且不間斷的電力。邏輯表可以示出第一電池206、第二電池213、第一開關(guān)S1、第二開關(guān)S2、第一電池充電組塊222、以及第二電池充電組塊223的狀態(tài)(例如讀取系統(tǒng)狀態(tài))。邏輯表可以是在存儲器中由系統(tǒng)中微處理器執(zhí)行的軟件命令。邏輯表可以代表在諸如母板的系統(tǒng)的電子器件的固體狀態(tài)中諸如開關(guān)的硬件體系結(jié)構(gòu)(例如諸如邏輯門的比較器，邏輯門例如AND與門、OR或門、NOT非門、NAND與非門、NOR或非門、EOR異或門、ENOR同或門、或其任意組合)。邏輯表可以在通用I/0(GIP0)電路上執(zhí)行。GIPO可以向電力管理系統(tǒng)100發(fā)送信號并從其接收信號。邏輯表軟件命令和/或邏輯表硬件可以位于和/或執(zhí)行在自動電力管理電路201、221、電流管理電路105、110、或者電力管理系統(tǒng)100的任何其他部件上。邏輯表可以控制開關(guān)以從電容器向電池發(fā)送電流。邏輯表可以例如指導(dǎo)系統(tǒng)的部件、發(fā)送電流、控制系統(tǒng)的元件、或者其任意組合。當(dāng)電池電壓大于或等于置位參考電壓時(shí)，電池206、213可以完全充電。當(dāng)電池電壓小于或等于置位參考電壓時(shí)，電池206、213可以具有低電荷。
[0067]圖6a示出當(dāng)?shù)谝浑姵?06充滿電時(shí)，第一開關(guān)SI可以關(guān)斷。當(dāng)?shù)诙姵?13電荷低時(shí)，第二開關(guān)S2可以導(dǎo)通。第一開關(guān)SI關(guān)斷可以關(guān)斷第一電池充電組塊222的充電。第二開關(guān)S2導(dǎo)通可以導(dǎo)通第二電池充電組塊223的充電。
[0068]圖6b示出第一電池206可以發(fā)送電壓至第一電壓檢測器207。當(dāng)?shù)谝浑妷簷z測器207檢測在置位參考電壓之上的電壓時(shí)，則第一輸出開關(guān)可以關(guān)斷。當(dāng)?shù)谝惠敵鲩_關(guān)關(guān)斷時(shí)，第四繼電器元件209可以禁用(例如觸發(fā))對第一電池206充電。第四繼電器元件209可以禁用第五繼電器元件210。第五繼電器原機(jī)愛你210可以禁用第一繼電器元件204。第一繼電器元件204可以禁用第二繼電器元件205。當(dāng)?shù)诙^電器元件205被禁用時(shí)，超級電容器充電電路202可以發(fā)送電流至第一電流平衡控制繼電器208。電流平衡控制繼電器208可以發(fā)送電流至第十一繼電器元件211。第十一繼電器元件211可以隨后發(fā)送電流以對裝置200供電。禁用可以意味著阻止電流流動。
[0069]圖6c示出第二電池213可以發(fā)送電壓至第二電壓檢測器216。當(dāng)?shù)诙妷簷z測器216檢測到小于置位參考電壓的電壓時(shí)，則可以使能第十繼電器元件214。當(dāng)?shù)谑^電器元件214被使能時(shí)，第十繼電器元件214可以使能第九繼電器元件215。第九繼電器元件215可以使能第六繼電器元件218以對第二電池213充電。第六繼電器元件218可以發(fā)送電流至第七繼電器元件217。第七繼電器元件217可以發(fā)送電流至第二電池213。使能可以意味著允許電流流動。
[0070]圖7a示出當(dāng)?shù)诙姵?13充滿時(shí)，第二開關(guān)S2可以關(guān)斷。當(dāng)?shù)谝浑姵?06電荷低時(shí)，第一開關(guān)SI可以導(dǎo)通。導(dǎo)通第一開關(guān)SI可以導(dǎo)通第一電池充電組塊222的充電。關(guān)斷第二開關(guān)S2可以關(guān)斷第二電池充電組塊223的充電。
[0071]圖7b示出第一電池206可以發(fā)送電壓至第一電壓檢測器207。當(dāng)?shù)谝浑妷簷z測器207檢測到小于置位參考電壓的電壓時(shí)，則可以使能第四繼電器元件209。當(dāng)使能了第四繼電器元件209時(shí)，第四繼電器元件209可以使能第五繼電器元件210。第五繼電器元件210可以使能第一繼電器元件204以對第一電池206充電。第一繼電器元件204可以發(fā)送電流至第二繼電器元件205。第二繼電器元件205可以發(fā)送電流至第一電池206。
[0072]圖7c示出第二電池213可以發(fā)送電壓至第二電壓檢測器216。當(dāng)?shù)诙妷簷z測器216檢測到在置位參考電壓之上的電壓時(shí)，則第二輸出開關(guān)可以關(guān)斷。當(dāng)?shù)诙敵鲩_關(guān)關(guān)斷時(shí)，第十繼電器元件214可以被禁止對第二電池213充電。第十繼電器元件214可以禁用第六繼電器元件218。第六繼電器元件218可以禁用第七繼電器元件217。第七繼電器元件217可以禁用第十二繼電器元件212。第十二繼電器元件212可以進(jìn)至電流傳至第二電池213。第十一繼電器元件211可以從第二電池213發(fā)送電流以對裝置200供電。
[0073]圖8a示出當(dāng)?shù)谝浑姵?06電荷低時(shí)，第一開關(guān)SI可以導(dǎo)通。當(dāng)?shù)诙姵?13電荷低時(shí)，第二開關(guān)S2可以導(dǎo)通。第一開關(guān)SI導(dǎo)通可以導(dǎo)通第一電池充電組塊222的充電。第二開關(guān)S2導(dǎo)通可以導(dǎo)通第二電池充電組塊223的充電。
[0074]圖Sb示出第一電池206可以發(fā)送電壓至第一電壓檢測器207。當(dāng)?shù)谝浑妷簷z測器207檢測到小于置位參考電壓的電壓時(shí)，則可以使能第四繼電器元件209。當(dāng)?shù)谒睦^電器元件209被使能時(shí)，第四繼電器元件209可以使能第五繼電器元件210。第五繼電器元件210可以使能第一繼電器元件204以對第一電池206充電。第一繼電器元件204可以發(fā)送電流至第二繼電器元件205。第二繼電器元件205可以發(fā)送電流至第一電池206。
[0075]第二電池213可以發(fā)送電壓至第二電壓檢測器216。當(dāng)?shù)诙妷簷z測器216檢測到小于置位參考電壓的電壓時(shí)，則可以使能第十繼電器元件214。當(dāng)?shù)谑^電器元件214被使能時(shí)，第十繼電器元件214可以使能第九繼電器元件215。第九繼電器元件215可以使能第六繼電器元件218以對第二電池213充電。第六繼電器元件218可以發(fā)送電流至第七繼電器元件217。第七繼電器元件217可以發(fā)送電流至第二電池213。
[0076]第一電池206和第二電池213可以同時(shí)充電。第一電池206和第二電池213可以在不同時(shí)刻充電。
[0077]圖9a示出當(dāng)?shù)谝浑姵?06充滿電時(shí)，第一開關(guān)SI可以關(guān)斷。當(dāng)?shù)诙姵?13充滿電時(shí)，第二開關(guān)S2可以關(guān)斷。關(guān)斷第一開關(guān)SI可以關(guān)斷第一電池充電組塊222的充電。關(guān)斷第二開關(guān)S2可以關(guān)斷第二電池充電組塊223的充電。
[0078]圖9b示出第一電池206可以發(fā)送電壓至第一電壓檢測器207。當(dāng)?shù)谝浑妷簷z測器207檢測到在置位參考電壓之上的電壓時(shí)，則輸出開關(guān)可以關(guān)斷。當(dāng)輸出開關(guān)關(guān)斷時(shí)，可以禁止第四繼電器元件209對第一電池206充電。第四繼電器元件209可以禁用第五繼電器元件210。第五繼電器元件210可以禁用第一繼電器元件204。第一繼電器元件204可以禁用第二繼電器元件205。當(dāng)?shù)诙^電器元件205被禁用時(shí)，超級電容器充電電路202可以發(fā)送電流至第一電流平衡控制繼電器208。電流平衡控制繼電器208可以發(fā)送電流至第十一繼電器元件211。第十一繼電器元件211可以發(fā)送電流以對裝置200供電。
[0079]與此同時(shí)或者在不同時(shí)刻，第二電池213可以發(fā)送電壓至第二電壓檢測器216。當(dāng)?shù)诙妷簷z測器216檢測到在置位參考電壓之上的電壓時(shí)，則第二輸出開關(guān)可以關(guān)斷。當(dāng)?shù)诙敵鲩_關(guān)關(guān)斷時(shí)，可以禁止第十繼電器元件214對第二電池213充電。第十繼電器元件214可以禁用第九繼電器元件215。第九繼電器元件215可以禁用第六繼電器元件218。第六繼電器元件218可以禁用第七繼電器元件217。第七繼電器元件217可以禁止電流傳至第二電池213。當(dāng)?shù)谄呃^電器元件217被禁用時(shí)，超級電容器充電電路220可以發(fā)送電流至第十繼電器元件214。第十繼電器元件214可以發(fā)送電流至第十一繼電器元件211。第十一繼電器元件211可以發(fā)送電流以對裝置200供電。
[0080]圖1Oa示出當(dāng)電力管理系統(tǒng)100被激活時(shí)，熱控制器225可以檢查裝置200和/或電力管理系統(tǒng)100的溫度。熱控制器225可以采用溫度傳感器檢查溫度。如果裝置200和/或電力管理系統(tǒng)100的溫度大于理想溫度，則熱控制器225可以激活冷卻元件226。熱控制器225可以連續(xù)地或周期性地檢查溫度。如果溫度已經(jīng)改變并且溫度小于理想溫度，則熱控制器225可以停用冷卻元件226。如果溫度尚未改變或者溫度大于理想溫度，冷卻元件226可以保持被激活。理想溫度可以在約50°F和約350°F之間，更窄的，在約60°F和約300°F之間，在約70 °F和約200 °F之間，在約80 °F和約150 °F之間，在約10 °F和約125 °F之間，例如約100 °F，或者約205°F。如果裝置200和/或電力管理系統(tǒng)100的溫度小于理想溫度，熱控制器225可以激活加熱元件。加熱元件可以是加熱器、加熱液體、加熱膠體、加熱棒、或其任意組合。
[0081 ]圖1Ob示出電力管理系統(tǒng)100可以是受熱傳感器控制的。第一電池206、第二電池213、電源101或其任意組合可以對熱控制器225供電。
[0082]圖11示出GPS發(fā)射器227可以使能對裝置200和/或電力管理系統(tǒng)100的追蹤。第一電池206、第二電池213、電源101或其任意組合可以對GPS發(fā)射器227供電。
[0083]繼電器元件可以是但不限于繼電器、開關(guān)、電流平衡控制、焊料橋接器、跳接器、SPDT繼電器、SPST繼電器、SPST繼電器、DIP開關(guān)、按鈕開關(guān)、SPDT撥動開關(guān)、或其任意組合。繼電器元件可以連接至第一充電器組塊222、第二充電器組塊223的任意部件，或者電力管理系統(tǒng)100的任何其他部件，本申請中所提到的任意部件，或者其組合。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種電力管理系統(tǒng)，包括: 第一電池，具有第一電池電壓； 第二電池，具有第二電池電壓； 第一電容器組，附接至所述第一電池； 第二電容器組，附接至所述第二電池；以及 電力管理元件，被配置用于當(dāng)所述第一電池電壓小于第一充滿電池電壓時(shí)從所述第一電容器組發(fā)送電流至所述第一電池，以及其中當(dāng)來自所述第一電容器的電流被發(fā)送至所述第一電池時(shí)并且當(dāng)所述第二電池電壓小于第二充滿電池電壓時(shí)，所述電力管理元件被配置為從所述第二電容器組發(fā)送電流至所述第二電池。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括衛(wèi)星導(dǎo)航接收器，被附接至所述系統(tǒng)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括電力調(diào)節(jié)電路，其中所述電力調(diào)節(jié)電路包括DC至DC轉(zhuǎn)換器，所述DC至DC轉(zhuǎn)換器被配置用于輸出恒定負(fù)載輸入電流和恒定負(fù)載輸入電壓。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述系統(tǒng)被配置為感測所述第一電池電壓、所述第二電池電壓、來自所述第一電容器組的電流以及來自所述第二電容器組的電流。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括第一電源和第三電容器組，其中所述第一電源被配置用于向所述第三電容器組遞送能量。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括第一電源，被配置用于向所述第一電容器組或所述第二電容器組遞送能量。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述第一電容器組包括具有第一充滿電容器電壓的第一電容器、具有第二充滿電容器電壓的第二電容器、具有第三充滿電容器電壓的第三電容器、具有第四充滿電容器電壓的第四電容器以及具有第五充滿電容器電壓的第五電容器，其中所述第一充滿電容器電壓、所述第二充滿電容器電壓、所述第三充滿電容器電壓、所述第四充滿電容器電壓以及所述第五充滿電容器電壓具有相同的電壓。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述電力管理元件包括微處理器。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述電力管理元件包括比較器。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括分壓器，被配置用于以2.7伏的增量從所述第一電容器組發(fā)送電流至所述第一電池。11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括分壓器，被配置用于以2.7伏的增量從所述第二電容器組發(fā)送電流至所述第二電池。12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括溫度管理元件和溫度傳感器，其中所述系統(tǒng)被配置用于當(dāng)所述系統(tǒng)檢測到來自所述溫度傳感器的溫度大于理想溫度時(shí)被冷卻。13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其中，所述溫度管理元件包括珀耳帖結(jié)或壓電板中的至少一種。14.一種電力管理系統(tǒng)，包括: 第一電容器組； 第二電容器組； 第一電源，被配置用于遞送能量至所述第一電容器組；以及 電池，其中所述第二電容器組被配置用于對所述電池放電。15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括第二電源和第三電容器組，其中所述第三電容器組被配置用于從所述第一電源或所述第二電源中的至少一個(gè)接收能量。16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其中，所述第一電源包括太陽能面板、風(fēng)力渦輪機(jī)、或固定線路中的至少一種。17.根據(jù)權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其中，所述第一電容器組具有小于或等于13.5V。18.根據(jù)權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括衛(wèi)星導(dǎo)航接收器，被附接至所述系統(tǒng)。19.一種用于對第一電池和第二電池充電的方法: 確定來自所述第一電池的第一電壓； 確定來自所述第二電池的第二電壓； 當(dāng)所述第一電壓小于第一充滿電池電壓時(shí)從耦合至所述第一電池的第一電容器組發(fā)送第一電流；以及 當(dāng)所述第二電壓小于第二充滿電池電壓時(shí)從耦合至所述第二電池的第二電容器組發(fā)送第二電流。20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，進(jìn)一步包括，從第一電源對第三電容器組充電。21.—種用于對第一電池和第二電池充電的方法: 采用第一電容器組對第一電池充電； 采用第三第二電容器組對第二電池充電； 接收從電源至第三電容器組的電流；以及 當(dāng)所述第一電容器組小于理想電容器電壓時(shí)采用所述第一電容器組切換所述第三電容器組，使得所述第一電容器從所述電源接收電流并且所述第三電容器組對所述第一電池充電。22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中，所述理想電容器電壓是從OV至2V。23.—種用于對第一電池和第二電池充電的方法: 測量來自第一電源的第一電壓； 測量來自第二電源的第二電壓； 選擇所述第一電源或所述第二電源； 由第一電容器組從所述第一電源或所述第二電源接收第一電流；以及 從所述第一電容器組向所述第一電池或所述第二電池放電。24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中，以2.7V的增量發(fā)生所述接收。25.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中，所述選擇進(jìn)一步包括當(dāng)所述第一電壓大于所述第二電壓時(shí)選擇所述第一電源。26.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中，所述選擇包括由用戶手動地選擇所述第一電源或所述第二電源。
【文檔編號】H02J7/04GK105830306SQ201480068299
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2014年10月28日
【發(fā)明人】S·K·楊, Y·M·邱
【申請人】V5系統(tǒng)公司