一種含有超級電容器的便攜設備的製作方法

2023-05-26 13:23:16

專利名稱：一種含有超級電容器的便攜設備的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種便攜設備，尤其是涉及一種含有超級電容器的便攜設備。
背景技術：
便攜設備(如筆記本電腦，移動數據終端，無線電移動通信設備等)，通常包括一 個可充電電池或者鹼性電池。電池的工作時間通常只有幾天，因此使用者必須頻繁地對電 池充電。但是，這樣總是不方便。常見到使用者攜帶一塊備用電池，用來替換移動通信設備上的電池。一般情況下， 拆卸電池前應關閉設備，等到更換電池之後再打開。一種超級電容器與便攜設備的主電池連接。超級電容器用來給便攜設備的微處理 器和無線電供電。這樣繞過了橋梁電池的需要，從而避免了使用任何複雜的邏輯電路。有的計算機和移動通信設備帶有實時時鐘。實時時鐘在計算機和移動通信設備關 閉時保持記錄當前時間。為了實現這一目標，實時時鐘運行時依靠一個單獨的電池，這個電 池不與正常的電源連接。這樣就存在著其使用壽命結束時，設備的安全問題。有的計算機中的實時時鐘的電源，包括兩個電容器和一個鋰電池。當計算機關閉 時，存儲在電容器中的電能給實時時鐘供電。這樣導致電池的能量消耗不斷減少，從而提高 電池的使用壽命。但是，額外的電容器增加了設備的複雜性和製造成本。
發明內容因此，本實用新型提供一種利用超級電容器實現不中斷電源功能的便攜設備，而 且便攜設備在低溫和大電流的條件下使用時，超級電容器可以提供輔助電流。從而提高電 池的使用壽命。本實用新型提供一種含有超級電容器的便攜設備，包括控制器，其與所述的電池 以及超級電容器連接，用於控制便攜設備；實時時鐘，其與所述的電池以及超級電容器連 接，用於記錄便攜設備的實時信息，並把實時信息傳遞給控制器；開關，置於電池與控制器 和實時時鐘的連接電路中，控制電池給控制器和實時時鐘供電的供電電路的斷開和閉合； 電池，一端通過開關與控制器和實時時鐘連接，其用於向控制器和RTC供電；另一端與電路 保護模組連接，通過電路保護模組給超級電容器充電；電路保護模組，其與所述的電池以及 超級電容器連接，用於控制電池給超級電容器充電；超級電容器，其與電路保護模組以及控 制器和RTC連接，可以和電池一起給控制器和RTC供電，也可以單獨給控制器和RTC供電。進一步地，所述的一種含有超級電容器的便攜設備還包括電流控制模組，其與電 池和超級電容器同時連接，用於控制電池和超級電容器同時給控制器和實時時鐘供電。進一步地，所述的一種含有超級電容器的便攜設備中所述的電路保護模組，包括 開關和保護電路，開關控制超級電容器的保護電路斷開和閉合；保護電路根據超級電容器 的電壓，控制開關的斷開和閉合。進一步地，所述的一種含有超級電容器的便攜設備中所述的超級電容器和電池都可以給控制器提供大功率。進一步地，所述的一種含有超級電容器的便攜設備中所述的超級電容器與控制器 和電池連接，可以減小電源線的電源波紋。進一步地，所述的一種含有超級電容器的便攜設備中所述的超級電容器與電池給 控制器提供大功率時，超級電容器與控制器和電池連接，可以減小電源線的電源波紋。進一步地，所述的一種含有超級電容器的便攜設備中所述的超級電容器可以在寒 冷的條件下，給控制器提供輔助電流。進一步地，所述的一種含有超級電容器的便攜設備中所述的超級電容器與電池給 控制器提供大功率時，超級電容器可以在寒冷的條件下，給控制器提供輔助電流。進一步地，所述的一種含有超級電容器的便攜設備中所述的超級電容器與控制器 和電池連接，可以減小電源線的電源波紋，而且超級電容器可以在寒冷的條件下，給控制器 提供輔助電流。換言之，本實用新型提供的一種含有超級電容器的便攜設備中，包括控制器，用於控制所述便攜設備的各種功能；實時時鐘，其能夠與所述控制器通信；電池，其向所述控制器和所述實時時鐘供電；超級電容器，其由所述電池供電，並且與所述控制器和所述實時時鐘相連，從而可 以向所述控制器和所述實時時鐘供電；兩個可控開關，分別設置在所述電池和所述控制器之間，以及設置在所述電池和 所述實時時鐘之間；電路保護模組，其與所述電池和所述超級電容器連接，用於保護所述電池和所述 超級電容器的充電電路。並且，本實用新型的含有超級電容器的便攜設備中，還包括電流控制模塊，與所 述電池和所述超級電容器連接，用於控制所述電池與所述超級電容器同時給所述控制器和 所述實時時鐘供電。並且，本實用新型的含有超級電容器的便攜設備中，電路保護模組包括開關，控 制超級電容器的保護電路的斷開和閉合；保護電路，根據超級電容器的電壓，控制開關的斷 開和閉合。並且，本實用新型的含有超級電容器的便攜設備中，所述電池為鋰充電電池。並且，本實用新型的含有超級電容器的便攜設備中，所述超級電容器由相互串聯 的多個子超級電容器組成。本實用新型涉及一種含有超級電容器的便攜設備，包括電池，其用於向便攜設備 的控制器和實時時鐘供電，以及向超級電容器供電；控制器，其與所述電池連接，以及與超 級電容器連接，用於控制便攜設備的功能；實時時鐘，其與所示電池連接，以及與超級電容 器連接，用來記錄便攜設備的實時信息，並把實時信息提供給控制器；開關，其置於電池與 控制器和實時時鐘的連接電路上，當便攜設備打開時，此開關閉合，電池給控制器和實時時 鍾供電；當便攜設備關閉時，此開關斷開，電池停止給控制器和實時時鐘供電；電路保護模 組，其與所示的電池和超級電容器連接，用於保護電池給超級電容器充電時，超級電容器不 會過壓；超級電容器，其與所述的電池以及控制器和實時時鐘連接，當便攜設備要求大功率時，或者在寒冷的條件下使用時，超級電容器提供輔助電流一起給控制器和實時時鐘供電， 同時減小電源線的電源波紋；當便攜設備斷電時，為了避免可能引起的便攜設備的數據丟 失，超級電容器單獨給控制器和實時時鐘供電。

圖1為根據本實用新型的一種含有超級電容器的便攜設備的一個實施例的結構 示意圖；圖2為根據本實用新型的一種含有超級電容器的便攜設備中電路保護模組的結 構示意圖。
具體實施方式
為使得本領域的技術人員充分理解，下面將參考附圖進一步解釋本實用新型所要 求保護的技術方案。如圖1所示，本實用新型的一種含有超級電容器14的便攜設備，包括控制器12，其與所述的電池11以及超級電容器14連接，當便攜設備打開時，用於 控制便攜設備；當便攜設備關閉時，電池11以及超級電容器14不對控制器12供電。控制 功能包括用戶界面，在內存中存儲數據，控制相機拍照，發送和接受數據。還包括執行此功 能的電路。例如，控制器12可以包括發射器，接收器，鍵盤，屏幕，數據機和攝像頭。實時時鐘(RTC) 16，其與所述的電池11以及超級電容器14連接，當便攜設備打開 和關閉時，實時時鐘RTC 16運行。RTC 16給控制器12提供實時信息。實時信息可以是一 個數，控制器12可以利用這個數計算當前時間。另外，實時信息也可以是當前時間。兩個可控開關，分別置於所述電池11與控制器12的連接電路中，以及所述電池11 和實時時鐘16的連接電路中，當便攜設備打開時，此開關閉合，此時電池11給控制器12和 實時時鐘16供電；當便攜設備關閉時，此開關斷開，此時電池11不給控制器12和實時時鐘 16供電；這兩個開關可以是分開控制的，例如，電池11隻給控制器12供電，而給實時時鐘 16供電的開關斷開。電池11，通過開關與控制器12和實時時鐘16連接，給控制器12和實時時鐘16供 電。同時與電路保護模組13連接，通過電路保護模組13給超級電容器14充電。電池11 可以是可充電電池，也可以是鹼性電池。其工作時間較短，一般只有幾天。因為電池11的 容量隨著充電次數的增加而減小，所以電池11的壽命由便攜設備的使用頻率和放電程度 來決定。電路保護模組13，其與所述的電池11和超級電容器14連接。如圖2所示，電路保 護模組13包括開關和保護電路。當便攜設備打開時，電池11給超級電容器14充電，此時 開關處於閉合狀態，保護電路檢測到超級電容器14充滿電時，控制開關斷開，停止充電，從 而保護超級電容器14不會過壓。超級電容器14，其與所述的電路保護模組13以及控制器12和RTC 16連接。當便 攜設備需要大功率供電時，或者在寒冷的條件下，電池11的阻抗增加，為了延長電池的工 作時間，電流控制模塊要求超級電容器14輔助電池11 一起給控制器12供電；當便攜設備 關閉時，或者當電池11沒電更換電池時，電池11停止給控制器12和RTC 16供電，為了避
5免可能引起的便攜設備的數據丟失，電流控制模塊要求超級電容器14給控制器12和RTC16 供電。而且便攜設備中的數字系統通常會導致電池11電壓的下降和產生波紋電壓，為了抵 消這種情況，通常在控制器12上連接一個電容器，而普通的電解電容器的能量密度很低， 大約為超級電容器的1/100。 超級電容器14的容量可由下式給出等式(1)中，Q是超級電容器14滿電時存儲的能量；U0是超級電容器14的額定電壓；UL是便攜設備的最小工作電壓；C是超級電容器14的容量。當便攜設備只有超級電容器14單獨供電時，其運行時間可由下式給出 「 Q _C{U0- UL)L——-----1--------U等式(2)中，I是便攜設備的電流消耗；t是便攜設備的運行時間。當便攜設備的電池被斷開，只有超級電容器14給控制器和RTC供電。如果便攜 設備的電流消耗是10mA，最大和最小工作電壓分別是5V和3. 6V，超級電容器14的容量是 0. 47F時，便攜設備可運行約66s。這個時間足夠讓用戶更換電池而不需要控制器斷電。儘管本實用新型的實施方案已公開如上，但其並不僅僅限於說明書和實施方式中 所列運用，它完全可以被適用於各種適合本實用新型的領域，對於熟悉本領域的人員而言， 可容易地實現另外的修改，因此在不背離權利要求及等同範圍所限定的一般概念下，本實 用新型並不限於特定的細節和這裡示出與描述的圖例。
權利要求一種含有超級電容器的便攜設備，其特徵在於，包括控制器，用於控制所述便攜設備的各種功能；實時時鐘，其能夠與所述控制器通信；電池，其向所述控制器和所述實時時鐘供電；超級電容器，其由所述電池供電，並且與所述控制器和所述實時時鐘相連，從而可以向所述控制器和所述實時時鐘供電；兩個可控開關，分別設置在所述電池和所述控制器之間，以及設置在所述電池和所述實時時鐘之間；電路保護模組，其與所述電池和所述超級電容器連接，用於保護所述電池和所述超級電容器的充電電路。
2.根據權利要求1所述的含有超級電容器的便攜設備，其特徵在於，還包括電流控制模塊，與所述電池和所述超級電容器連接，用於控制所述電池與所述超級電 容器同時給所述控制器和所述實時時鐘供電。
3.根據權利要求1所述的含有超級電容器的便攜設備，其特徵在於，電路保護模組包括開關，控制超級電容器的保護電路的斷開和閉合； 保護電路，根據超級電容器的電壓，控制開關的斷開和閉合。
4.根據權利要求1所述的含有超級電容器的便攜設備，其特徵在於，所述電池為鋰充 電電池。
5.根據權利要求1所述的含有超級電容器的便攜設備，其特徵在於，所述超級電容器 由相互串聯的多個子超級電容器組成。
專利摘要本實用新型涉及一種含有超級電容器的便攜設備，包括控制器，用於控制所述便攜設備的各種功能；實時時鐘，其能夠與所述控制器通信；電池，其向所述控制器和所述實時時鐘供電；超級電容器，其由所述電池供電，並且與所述控制器和所述實時時鐘相連，從而可以向所述控制器和所述實時時鐘供電；兩個可控開關，分別設置在所述電池和所述控制器之間，以及設置在所述電池和所述實時時鐘之間；電路保護模組，其與所述電池和所述超級電容器連接，用於保護所述電池和所述超級電容器的充電電路。當本實用新型的便攜設備要求大功率時，或者在寒冷的條件下使用時，超級電容器提供輔助電流，與電池一起給控制器和實時時鐘供電，同時能夠減小電源線的電源波紋。
文檔編號H02J15/00GK201584795SQ20092026189
公開日2010年9月15日 申請日期2009年12月24日 優先權日2009年12月24日
發明者餘祥懿, 朱凱, 閻貴東 申請人:深圳市今朝時代新能源技術有限公司