超級(jí)電容器以及具有長(zhǎng)壽命特征的第二電源的充電器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明一般性地涉及具有長(zhǎng)壽命特征的電源。更具體地，本發(fā)明涉及第二電源以 及具有長(zhǎng)壽命特征的第二電源的充電器。
【背景技術(shù)】
[0002] 當(dāng)前，當(dāng)出現(xiàn)向車輛或連接至車輛的設(shè)備的供電中斷時(shí)，很多車輛的車載設(shè)備或 連接至車輛的設(shè)備中的電路可能受到影響。這對(duì)于邏輯電路或通信設(shè)備上的其他存儲(chǔ)器類 型設(shè)備尤其重要，它們需要不間斷供電以便保持存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)、系統(tǒng)中的設(shè)置、用于提供 在連接至車輛的計(jì)算設(shè)備之間進(jìn)行通信的電能，等等。
[0003] 例如，當(dāng)主電源降低或切斷時(shí)，存儲(chǔ)器中的設(shè)置和數(shù)據(jù)可能丟失，尤其如果它是需 要恒定供電來保持設(shè)置和數(shù)據(jù)的隨機(jī)存取存儲(chǔ)器。因此，當(dāng)出現(xiàn)斷電時(shí)，存儲(chǔ)器單元丟失所 有信息。
[0004] 提供診斷工具或連接至車輛的個(gè)人計(jì)算機(jī)之間的連接的通信設(shè)備內(nèi)的電路或從 主電源獲取電能的車輛內(nèi)的電路依賴于主電源。備用電源系統(tǒng)可以添加到設(shè)備，然而，這增 加了成本并且存在備用電源的尺寸、更換以及給備用電源充電需要的時(shí)間的問題。此外， 如果需要備用電源的設(shè)備或電路較小，則難以在所述設(shè)備或電路的殼體內(nèi)提供所述備用電 源。
[0005] 此外，還存在保持向電路和邏輯電路的適當(dāng)供電的問題，因?yàn)楣╇姳仨毐３衷谝?定水平上從而邏輯電路不受損害。關(guān)鍵是供電不能與電路參數(shù)偏差太大，因?yàn)檫壿嬰娐穼?duì) 所提供的電能非常敏感。
[0006] 由于因電能已中斷（即使是很短的時(shí)間）可能存在數(shù)據(jù)丟失以及甚至電設(shè)備的故 障，因此供電中斷可能是災(zāi)難性的。如上所述，斷電可以重置設(shè)備，如果使用了某些個(gè)性化 設(shè)置，這可能產(chǎn)生問題。具體來說，可能發(fā)生主要數(shù)據(jù)丟失，包括在很長(zhǎng)一段時(shí)間上收集的 數(shù)據(jù)，這可能在糾正所述狀況時(shí)導(dǎo)致重大延誤和問題。
[0007] 用于解決以上提到的需求的一些先前方法是利用電容器作為第二電源。然而，由 于電容器具有高度波動(dòng)的輸出電壓，使用電容器作為第二電源可能出現(xiàn)許多問題。在這方 面，現(xiàn)有技術(shù)降低電壓輸出，結(jié)果是第二電源內(nèi)部確定第二電源的一個(gè)或多個(gè)電容器現(xiàn)在 已耗盡。然后，第二電源可以采取適當(dāng)措施來關(guān)斷僅僅為了次要地且錯(cuò)誤地確定由于現(xiàn)在 空載的電容器的電壓增加而電源未耗盡。然而，第二電源將向電容器提供負(fù)載，電壓將顯著 下降，并且電源將再次內(nèi)部確定電容器已經(jīng)耗盡并且將再次啟動(dòng)關(guān)斷程序。關(guān)斷和錯(cuò)誤重 啟第二電源的這種循環(huán)通常可以重復(fù)多次而影響第二電源的壽命。
[0008] 因此，希望提供一種電能存儲(chǔ)單元和充電器作為第二電源，其具有處理設(shè)備以避 免重復(fù)的關(guān)斷和重新啟動(dòng)過程，以增加壽命。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 通過本發(fā)明在很大程度上滿足以上需求，其中提供設(shè)備的一個(gè)方面，其在一些實(shí) 施例中將電能存儲(chǔ)單元和充電器作為第二電源提供給具有更長(zhǎng)使用壽命的設(shè)備。
[0010] 在一個(gè)方面，用于通信設(shè)備的第二電源系統(tǒng)包括充電單元、存儲(chǔ)單元、調(diào)節(jié)單元、 選擇器單元和關(guān)斷單元，所述充電電源配置成接收主電源輸入（primary power input)以 及將用于充電的電流限制到預(yù)先確定的量，其中所述電流是充電單元的第一輸出的一部 分，所述存儲(chǔ)單元包括存儲(chǔ)電能的設(shè)備，所述存儲(chǔ)單元配置成從具有受限制的電流的充電 單元接收第一輸出以及生成第二輸出，所述調(diào)節(jié)單元配置成從存儲(chǔ)單元接收第二輸出以及 生成第三輸出，所述選擇器單元配置成以主電源輸入、充電單元的第一輸出和調(diào)節(jié)單元的 第三輸出執(zhí)行邏輯運(yùn)算以及生成第四輸出，所述關(guān)斷單元配置成當(dāng)存儲(chǔ)單元已耗盡時(shí)關(guān)斷 第二電源系統(tǒng)的操作。
[0011] 在另一方面，在車輛和計(jì)算設(shè)備之間進(jìn)行通信的設(shè)備的第二電源系統(tǒng)包括用于接 收主電源輸入以及將用于充電的電流限制到預(yù)先確定的量的充電裝置（其中所述電流是 充電裝置的第一輸出的一部分）、由充電裝置的第一輸出進(jìn)行充電以及生成第二輸出的電 容提供裝置、從電容提供裝置的第二輸出生成第三輸出的電壓調(diào)節(jié)裝置、在主電源輸入、充 電裝置的第一輸出和電壓調(diào)節(jié)裝置的第三輸出之間進(jìn)行選擇以及生成單一的第四輸出的 裝置以及當(dāng)電容提供裝置已耗盡時(shí)關(guān)斷第二電源系統(tǒng)的操作的裝置。
[0012] 在又一方面，向通信設(shè)備提供第二電源的方法包括通過充電單元接收主電源輸 入以及將用于充電的電流限制到預(yù)先確定的量（其中電流是充電單元的第一輸出的一部 分）、接收具有受限制的電流的充電單元的第一輸出以及將電能存儲(chǔ)在包括電容單元的存 儲(chǔ)單元中、通過存儲(chǔ)單元生成第二輸出、通過調(diào)節(jié)單元接收存儲(chǔ)單元的第二輸出、通過調(diào)節(jié) 單元生成第三輸出、在主電源輸入、充電單元的第一輸出和調(diào)節(jié)單元的第三輸出之間進(jìn)行 選擇以生成第四輸出以及當(dāng)存儲(chǔ)單元已耗盡時(shí)關(guān)斷第二電源的操作。
[0013] 為了更好地理解本文中的具體說明并且為了更好地明白對(duì)本領(lǐng)域的貢獻(xiàn)，已經(jīng)概 述了、更確切地說寬泛概述了本發(fā)明的某些實(shí)施例。當(dāng)然，本發(fā)明還有其他的實(shí)施例，其將 在下面說明并且將形成所附權(quán)利要求書的主題。
[0014] 在這方面，在詳細(xì)解釋本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例之前，應(yīng)理解本發(fā)明在其應(yīng)用方 面不限于在下面的描述中闡述的或在附圖中示出的結(jié)構(gòu)的細(xì)節(jié)和組件的布置。本發(fā)明能夠 具有除所描述的那些實(shí)施例以外的實(shí)施例并且能夠以各種方式進(jìn)行實(shí)施和實(shí)現(xiàn)。此外，應(yīng) 理解本文使用的短語和術(shù)語以及摘要是出于描述的目的并且不應(yīng)視為限制性的。
[0015] 因此，本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，本公開內(nèi)容所基于的構(gòu)想可以容易地用作用于 實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的若干個(gè)目的的其他結(jié)構(gòu)、方法和系統(tǒng)的設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。因此，重要的是將權(quán)利要 求視為包括這樣的等效結(jié)構(gòu)，只要它們不偏離本發(fā)明的精神和范圍。
【附圖說明】
[0016] 圖1是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的供電單元的框圖。
[0017] 圖2是提供圖1的框圖的示例性細(xì)節(jié)的示意圖。
[0018] 圖3是具有與車輛的連接的供電單元的示圖。
[0019] 圖4是具有與車輛的替代連接的供電單元的示圖。
[0020] 圖5是根據(jù)本發(fā)明的車輛通信接口的前視圖。
[0021] 圖6是根據(jù)本發(fā)明的診斷工具的前視圖。
[0022] 圖7是采用圖6的診斷工具的電路的示例性框圖。
[0023] 圖8是根據(jù)本發(fā)明的圖3和圖4的示例性計(jì)算機(jī)的框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024] 現(xiàn)在將參照附圖描述本發(fā)明，在附圖中相似的附圖標(biāo)記始終涉及相似的部件。按 照本發(fā)明的實(shí)施例包括提供不間斷供電的第二電源。本發(fā)明提供電能存儲(chǔ)單元和供應(yīng)電能 的充電器作為第二電源。本發(fā)明包括電容器的使用，所述電容器包括需充電的超級(jí)電容器。 此外，本發(fā)明提供用于延長(zhǎng)第二電源的壽命的關(guān)斷電路。
[0025] 圖1是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的供電單元的框圖；圖2是提供圖1的框圖的示例性 細(xì)節(jié)的示意圖。如在圖1和圖2中所示的那樣，電流限制部20接受5V直流（伏特直流電） 直流干線36 (在圖2中示出）并且利用直流干線36對(duì)超級(jí)電容器部40的超級(jí)電容器進(jìn)行 充電。也可以使用其他電壓，5V僅僅是示例并且不意味著限制。電流限制部20可以將用于 充電的電流量限制到例如200mA(毫安）或其他預(yù)先確定的水平的電流?？梢允褂闷渌娏?水平，但電流應(yīng)至少維持在預(yù)先確定的水平上或與所述預(yù)先確定的水平的一定偏差內(nèi)。限 制電流的目的是在充電期間至少維持一定的安全水平，否則系統(tǒng)將試圖獲取過量電流以立 即對(duì)超級(jí)電容器部40的超級(jí)電容器進(jìn)行充電。
[0026] 電涌可能潛在地產(chǎn)生火花并且可能點(diǎn)燃可燃?xì)怏w。因此，具有電流限制部20可以 有助于增加第二供電單元10的安全性和可靠性。
[0027] 參考圖2,直流干線36可以饋入線性充電器26。線性充電器26可以對(duì)諸如鋰離 子、鎳氫、鎳鎘或其他充電設(shè)備（例如超級(jí)電容器42、44)的電池進(jìn)行充電。線性充電器26 可具有熱調(diào)節(jié)能力以維持系統(tǒng)中的穩(wěn)定性。線性充電器26可以是恒流恒壓線性充電器并 且能夠以例如USB(通用串行總線）的供電規(guī)格工作。當(dāng)在第二供電單元10中使用所述線 性充電器26時(shí)，可以不需要外部電阻器、MOSFET (金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管）或阻 斷二極管。當(dāng)移除5V直流干線36時(shí)，線性充電器26可以自動(dòng)進(jìn)入低電流狀態(tài)，使電池電 流消耗下降至低于設(shè)定電流。然而，當(dāng)通過5V直流干線36供電時(shí)，線性充電器26可以置 于供電電流位于設(shè)定電流上的模式中。線性充電器26的電能輸入可以包括通過在線性充 電器26和5V直流干線36之間的節(jié)點(diǎn)32處的電容器24的電容。對(duì)電池（BAT)進(jìn)行充電 的輸出22可以流過二極管30,其限制電流流動(dòng)方向從線性充電器26流出并且流入超級(jí)電 容器部40。
[0028] 超級(jí)電容器部40可以包含超級(jí)電容器42、44。超級(jí)電容器42、44可以串聯(lián)布置以 增加它們的電壓處理能力。也可以使用超級(jí)電容器的其他配置和數(shù)量。
[0029] 超級(jí)電容器通過物理分離正負(fù)電荷來存儲(chǔ)能量，而電池將在化學(xué)基礎(chǔ)上進(jìn)行這樣 的活動(dòng)。內(nèi)部材料具有大表面積，這有助于可以存儲(chǔ)的能量的高密度。超電容器可以包括 極化電解溶液以靜電地存儲(chǔ)能量的雙層結(jié)構(gòu)。由于沒有化學(xué)反