低温环境下电子仪表的供电装置、方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种低温环境下电子仪表的供电装置、方法，属于电子仪表的供电技术领域，包括能量输出单元、第一级能量存储单元、第二级能量存储单元、第三级能量存储单元、开关单元和升压稳压单元；能量输出单元分别与第一级能量存储单元连接、第二级能量存储单元、开关单元连接，开关单元分别与电源控制单元、第三级能量存储单元、升压稳压单元连接，升压稳压单元与通信供电输入接口单元连接。本发明专利技术支持在

【技术实现步骤摘要】
低温环境下电子仪表的供电装置、方法


[0001]本专利技术涉及电子仪表的供电
，更为具体的，涉及一种低温环境下电子仪表的供电装置、方法。

技术介绍

[0002]电子仪表，特别是具备GPRS通信功能的设备(如智能燃气表、智能电表和智能水表)，其在低温下的供电存在如下问题：由于低温，特别是在
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40℃下时，电子元件的性能会受影响。特别是低温下电池、电容等元件性能会随温度降低而明显下降，所以一般的具备GPRS通信功能的设备的电源处理方案不能支持
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40度下GPRS通信。
[0003]现有技术中，有关于电子仪表低温下供电的解决方案。但是，仍然存在如下问题没有得到有效解决：1.采用较为单一或简单组合的供电方式直接供电，没有考虑能量存储变化特点，特别是电子仪表在长时间处于低温环境工作时由于电池性能变化，导致工作可靠性变差，寿命降低的问题；2.采用耐低温材料制作电池保障其性能，从而解决低温下电源稳定工作的问题，但是耐低温材料存在成本高昂的问题；3.低温环境下电能质量会受影响，存在电能变低的问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种低温环境下电子仪表的供电装置、方法，支持在
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40℃下通信供电，且具有供电可靠，使用寿命长、成本低和电能质量高的优点。
[0005]本专利技术的目的是通过以下方案实现的：
[0006]一种低温环境下电子仪表的供电装置，包括能量输出单元、第一级能量存储单元、第二级能量存储单元、第三级能量存储单元、开关单元和升压稳压单元；所述能量输出单元的第一端接地，所述能量输出单元的第二端与第一级能量存储单元的第一端连接，第一级能量存储单元的第二端接地；所述能量输出单元的第二端与第二级能量存储单元的第一端连接，所述第二级能量存储单元的第二端接地；所述能量输出单元的第二端与开关单元的第一端连接，所述开关单元的第二端与电源控制单元连接，所述开关单元的第三端与第三级能量存储单元的第一端连接，所述第三级能量存储单元的第二端接地；所述开关单元的第三端与升压稳压单元的第一端连接，所述升压稳压单元的第二端与通信供电输入接口单元连接。
[0007]进一步地，包括电容单元，所述电容单元的一端与通信供电输入端口单元连接，另一端接地。
[0008]进一步地，所述能量输出单元包括锂电池。
[0009]进一步地，所述第一级能量存储单元包括锂离子超级电容。
[0010]进一步地，所述第二级能量存储单元包括超级电容。
[0011]进一步地，所述第三级能量存储单元包括固态电容。
[0012]进一步地，所述升压稳压单元包括DC
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DC单元。
[0013]进一步地，所述电源控制单元包括GPRS电源控制单元，所述通信供电输入接口单元包括GPRS供电输入接口单元，
[0014]进一步地，所述电子仪表包括带GPRS通信功能的智能燃气表、智能电表和智能水表中的任一种。
[0015]一种基于如上任一项所述低温环境下电子仪表的供电装置的供电方法，判断所述电子仪表工作在常态还是通信态；然后执行如下步骤：当在常态时，通过控制单元控制所述开关单元让第一级能量存储单元、第二级能量存储单元工作，进行能量存储；当在通信态时，通过控制单元控制所述开关单元让第三级能量存储单元和升压稳压单元工作，此时，第一级能量存储单元、第二级能量存储单元的电能迅速补充到第三级能量存储单元，由第三级能量存储单元来提供低温下通信供电输入接口单元所需要的电流。
[0016]本专利技术的有益效果是：
[0017]1.本专利技术支持在
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40度下GPRS通信，在实施例中解决燃气表在
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40℃下GPRS通信的电源供电问题；
[0018]2.本专利技术增强低温通信的供电可靠性，延长电子仪表的使用寿命，可以提供低温下(
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40℃)足够长的通信时间；
[0019]3.本专利技术提供的装置和方法，相比采用耐低温材料制作电池的方案，显著降低了成本；
[0020]4.本专利技术提高电能质量，根据不同级能量存储单元特点结合通信工作模式来制定相应的供电控制策略，不仅能够保证通信中足够大的发射瞬间脉动电流使通信正常工作，还可以使通信质量更加稳定可靠。
附图说明
[0021]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0022]图1为本专利技术实施例在
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40℃低温下GPRS通信的电源供电示意图。
具体实施方式
[0023]本说明书中所有实施例公开的所有特征，或隐含公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合和/或扩展、替换。
[0024]下面根据附图1，对本专利技术的技术问题、技术构思、工作原理效作进一步详细说明。
[0025]本专利技术要解决的主要技术问题：燃气表处于安全考虑，一般使用电池作为能源供给者。在GPRS通信时，发射瞬间电流最高可大2A以上，而低温下电池、电容等元件性能会随温度降低而下降，所以一般的燃气表的电源处理方案不能支持
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40度下GPRS通信。
[0026]由于本专利技术要解决适用南北极极低温度环境的燃气表用户的通信电源问题，其需要使用
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40℃下用GPRS通信，目前现有技术中的GPRS燃气表未能解决低温下的GPRS通信。因此本专利技术研发一种经济的、可民用的电源方案来满足低温下(
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40℃)使用电池作为能源的
GPRS通信。
[0027]在实际解决上述问题的过程中，本专利技术又发现了现有技术还存在如下问题：1.工作可靠性差，寿命低；2.成本高昂；3.低温环境下电能质量降低。并且，不仅仅是燃气表存在这些问题，在低温环境中工作的具备通信功能的设备，例如智能电表和智能水表，均存在类似问题。
[0028]本专利技术的技术构思、工作原理是这样的：电池作为电能输出，但电池在低温下其活性降低，尤其在
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40℃时电池内阻增加几十上百倍，其电流输出能力可能不到原来的十分之一。由于燃气表常态工作在低电流的状态下(微安级的电流)，只有在GPRS通信时需要大电流，通信频率每天平均小于两次GPRS通信，每次约一分钟。因此本专利技术设计锂超容来充当一级电能存储充。锂超容是一种具有介于锂电池和超级电容特性之间性能，只使用锂超容还不能足以提供GPRS发射时瞬间大电流的供给，此时采用超级电容作为二级电能存储，超级电容受低温影响比电池小，但比固态电容大。当开关打开时，第一级和第二级电能迅速补充到第三级能量存储，第三级能量存储使用固态电容，其内阻极小，即使在低温(
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40℃)时本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低温环境下电子仪表的供电装置，包括能量输出单元，其特征在于，还包括第一级能量存储单元、第二级能量存储单元、第三级能量存储单元、开关单元和升压稳压单元；所述能量输出单元的第一端接地，所述能量输出单元的第二端与第一级能量存储单元的第一端连接，第一级能量存储单元的第二端接地；所述能量输出单元的第二端与第二级能量存储单元的第一端连接，所述第二级能量存储单元的第二端接地；所述能量输出单元的第二端与开关单元的第一端连接，所述开关单元的第二端与电源控制单元连接，所述开关单元的第三端与第三级能量存储单元的第一端连接，所述第三级能量存储单元的第二端接地；所述开关单元的第三端与升压稳压单元的第一端连接，所述升压稳压单元的第二端与通信供电输入接口单元连接。2.根据权利要求1所述的低温环境下电子仪表的供电装置，其特征在于，包括电容单元，所述电容单元的一端与通信供电输入端口单元连接，另一端接地。3.根据权利要求1所述的低温环境下电子仪表的供电装置，其特征在于，所述能量输出单元包括锂电池。4.根据权利要求1所述的低温环境下电子仪表的供电装置，其特征在于，所述第一级能量存储单元包括锂离子超级电容。5.根据权利要求1所述的低温环境下电子仪表的供电装置，其特征在于，所述第...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘承万，韩晓，
申请(专利权)人：成都长城开发科技有限公司，
类型：发明
国别省市：