一种电子设备包括能量存储装置和由能量存储装置的存储装置电压供电的电路系统。监测电路对存储装置电压超过启用阈值电压做出响应，启用电路系统。监测电路检测指示能量储存装置内阻的电阻参数，并基于电阻参数调整启用阈值电压。
【技术实现步骤摘要】
【专利说明】背景
本技术涉及电子设备领域。更具体地，该技术涉及一种具有能量存储装置的电子设备，在该能量存储装置中，当能量存储装置的存储装置电压超过启用阈值电压时，则电路系统启用。电子设备可具有能量存储装置，例如电池或电容。能量存储装置所提供的存储装置电压例如可根据温度或由该电压所供给的电路系统的能耗而随时间变化。该电路系统可能需要一个最小的操作电压，因此，仅当存储装置电压超过启用阈值电压时，该电路系统才可能启用。发曰月概沐—方面，本技术提供一种电子设备，包括:能量存储装置；电路系统，其由来自能量存储装置的存储装置电压供电；以及监测电路，其被配置为响应于存储装置电压超过启用阈值电压而启用所述电路系统；其中，监测电路被配置为检测指示所述能量储存装置的内阻的电阻参数并基于电阻参数来调整所述启用阈值电压。在已知的系统中，启用阈值电压通常是设定为适应最坏情况条件的固定阈值。当存储装置电压超过阈值并且电路系统启用时，电流从能量存储装置流出，导致存储装置电压立即下降。压降与能量存储装置的内阻成正比。例如由于电阻可能依赖于温度，并可能由于能量存储装置充、放电而随时间增大，内阻可以变化。因此，通常情况下，启用阈值电压设置有裕度，考虑了在预计超过在存储装置寿命的最坏情况下启动电路系统时将产生的压降。这一额外的裕度减少了电路系统操作可用的电压范围，并使得电路系统被延迟启用，从而使得可用能量的使用效率较低。为解决这些问题，本技术提供了一种监测电路，其可检测表示能量存储装置的内阻的电阻参数，并基于电阻参数调整启用阈值电压。这使得启用阈值电压能够与能量存储装置的变化的内阻相适应，避免了在启用阈值电压中需要任何额外的裕度。这允许早些启用电路系统而没有因裕度所导致的延迟。此外，通过考虑能量存储装置的电阻，可减少电路系统在启用和禁用状态间的振荡的风险。能量存储装置可以是电池或电容或超级电容。电容的内阻趋于随着时间保持相对恒定(不像电池，其电阻趋于随充/放电循环次数的增加而增大)。由于电路系统和监测电路可被设计为用于具有不同电阻的一系列不同类型的能量存储装置，即使是电阻不随时间显著变化，本技术也可以是有用的，并且本技术使得监测电路能够自动适应所选择的能量储存装置的特定电阻。这避免了需要根据具有最坏情况电阻的能量存储装置而给启用阈值电压留有裕度。然而，如果能量存储装置是电池，本技术是尤其有用的。电池的健康随放电循环而下降，因此电池的内阻可随时间增大。通过使启用阈值电压与电池的内阻相适应，不需要根据预期的最坏情况电阻给而阈值电压留有裕度，当电池处于其寿命开始附近时，裕度将导致电路系统启用显著延迟。这种技术对小型电子设备特别有利，例如使用具有高内阻、例如7k Ω的小型电池的无线传感器节点。能量储存装置可具有能量收集单元，能量收集单元用于收集环境能量为能量存储装置充电的。取决于环境能量的可用量，存储装置所提供的电压可以变化，因此，具有能量收集单元的装置通常利用一个启用电压阈值来确定是否启用电路系统。因此，本技术对具有能量收集单元的装置、如无线传感器节点尤其有用。能量收集单元例如包括从太阳辐射收集能量的光伏电池、从温度梯度收集能量的热电装置、从声学或机械振动收集能量的振动收集器、或从电磁辐射、如无线电波收集能量的电磁能量收集器。监测电路可对存储装置电压下降到低于禁用阈值电压做出响应而禁用电路系统。禁用阈值电压可小于启用阈值电压。这提供了一些滞后，以避免电路系统在短时间内被反复启用和禁用而产生振荡。先前使用固定阈值的系统中，在启用和禁用阈值之间需要有大的裕度，以确保当电路系统启用时，IR压降不会引起存储装置电压下降到禁用阈值电压以下，即使当能量存储装置具有非常高的电阻。通过使启用阈值电压与检测到的电阻参数相适应，无需提供这一裕度，因此，无需延迟电路系统的启用，因此当电压高到足以使用电路系统时，可增加总的时间量。监测电路可利用各种途径调整启用阈值电压。例如，启用阈值电压可被设置为与目标阈值电压和裕度电压的总和相对应的一个值，裕度电压取决于电阻参数。因此，目标阈值电压可以是期望接通电路系统的有效阈值电压(在理想情况下，假设不存在IR压降)，并且裕度电压表示当电路系统被启用时所预期的可能产生的IR压降，因此，即使是内阻增加，在电路系统被启用之后，存储装置电压将稳定在有效阈值电压。例如，裕度电压可对应于ISYSTEmXRstimge,其中Isystem是被启用时电路系统所获取的最大电流，RStcrage是存储装置的内阻。在小型无线系统中，由于无线传感器节点倾向于具有明确定义的、不显著变化的操作，因此当电路系统被启用时电流Isystem通常被明确定义。因此，根据所测量的代表R STORAGE的电阻参数，可将阈值电压更新为目标阈值电压加上IsystemXRstmme。尽管启用阈值电压可对应于目标阈值电压与裕度电压的总和，但实际上没有必要执行这一相加。相反，监测电路可具有一个可用阈值电压等级的范围，并且可在这些阈值电压中选择出所期望的对应于目标阈值电压与裕度电压总和的一个电压。例如，监测电路可具有一个阈值电压发生器，其生成多个不同的阈值等级(例如使用分压器)。然后可使用电阻参数从阈值电压发生器生成的电压中选择一个，用作启用阈值电压。阈值电压发生器可被配置成当裕度电压成正比于电阻时，使得电阻参数和所选择的启用阈值电压之间的关系跟随所期望的目标阈值电压与裕度电压的总和。监测电路可在任何时间、例如周期性地或响应于某些事件来触发电阻参数检测并调整启用阈值电压。在一个实施例中，响应于存储装置电压超过启用阈电压的当前值，可进行电阻参数的检测和启用阈值电压的调整。因此，当存储装置电压超过当前阈值，并且此时电路系统通常被启用时，监测电路检测电阻参数并调整启用阈值电压，以反映所测得的能量存储装置的电阻。这至少避免了在电压仍保持低于先前的阈值时反复调整启用电压阈值的需要，并且还启用电路系统，以触发启用信号，信号也被重新用于触发电阻监测。这种方法对内阻通常预计随会时间而增大的存储装置有用(如电池，其电阻随放电循环而增大)。但是，如果存在电阻有时可能降低的可能性，那么它也可用于执行启用阈值的进一步重新校准，例如，周期性地触发，以确保电路系统不会永久处于禁用状态。监测电路可以在存储装置电压超过启用阈值和启动电路系统之间实现延迟。出于几个原因这是有用的。首先，电路系统在被启用之前可能需要复位，因此延迟时段为此提供了时间。此外，提供延时有助于预防在存储装置电压仅暂时上升高于启用阈值并且随后下降再次低于启用阈值时出现的振荡。因此，如果存储装置电压直到延迟时段结束不再超过阈值，则可抑制启用电路系统。当阈值电压被调整时，由于由存储装置电压上升到高于先前阈值所引发的对阈值的调整可促使阈值被设置的更高，从而使得直到延迟时段结束存储装置电压不再超过阈值，因此这一机制也是有用的。因此，如果IR压降导致电压下降的太低，延迟为电阻监测提供了时间以完全避免启用电路系统。测量能量存储装置的电阻有各种方法。监测电路可具有测试电流发生器，其从能量存储装置获取一个测试电流，用于测试能量储存装置的内阻。当获取测试电流时，系统响应测试电流，可给出内阻的指示。从能量存储装置获取测试电流可引起电压下降，并本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种电子设备，包括：能量存储装置；电路系统，其由来自能量存储装置的存储装置电压来供电；以及监测电路，其被配置为对存储装置电压超过启用阈值电压做出响应，启用所述电路系统；其中，所述监测电路被配置为检测指示能量储存装置的内阻的电阻参数并基于所述电阻参数调整启用阈值电压。
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：I·H·李，Y·李，D·M·西尔维斯特，D·T·布洛乌，
申请(专利权)人：密执安州立大学董事会，
类型：发明
国别省市：美国;US
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