[發明專利]一種能源芯片及其封裝制備方法與應用

有效

• 申請號: 201910685736.X
• 申請日: 2019-07-28
• 公開（公告）號: CN110336460B
• 公開（公告）日: 2021-11-09
• 發明（設計）人: 向勇;朱焱麟;張曉琨
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H02M3/156
• 分類號: H02M3/156;H02M3/07
• 代理公司: 深圳市智享知識產權代理有限公司 44361
• 代理人: 王琴

1.一種能源芯片，其特征在于：所述能源芯片包括能量單元陣列模塊、數字開關陣列模塊以及控制模塊；

所述能源芯片內設置有連接電路，所述能量單元陣列模塊與所述數字開關陣列模塊通過所述連接電路電連接，所述控制模塊與所述數字開關陣列模塊通過所述連接電路電連接，所述控制模塊控制所述數字開關陣列模塊，進而調整所述能量單元陣列模塊，以實現能量單元陣列模塊輸出的電壓與電流可調；

所述能量單元陣列模塊的基本組成單位為單個能量單元，所述控制模塊控制所述數字開關陣列模塊對不同的所述單個能量單元進行串并聯，實現調整所述能量單元陣列模塊的輸出電壓與電流，所述單個能量單元可為薄膜鋰電池、薄膜超級電容器、物理電容或三者之間組合的微納儲能器件中任一種；

所述數字開關陣列模塊的基本組成單位為單個數字開關，所述單個數字開關與所述單個能量單元一一對應，且所述單個數字開關與所述單個能量單元電連接，以使所述控制模塊控制所述單個數字開關，以調整所述單個能量單元的輸入與輸出；

所述單個能量單元包括充電、放電以及空置三種狀態，由所述數字開關陣列模塊切換所述單個能量單元的狀態，并且所述數字開關陣列模塊內設置有能量單元狀態記錄模塊，所述能量單元狀態記錄模塊可通過連接電路中是否有電流通過以及連接電路中電流的流向來判斷所述能量單元的實時狀態，并將所述單個能量單元的實時狀態反饋至所述控制模塊，使得所述控制模塊可根據各所述單個能量單元所處的狀態發出指令控制對應的單個能量單元進行工作；

所述控制模塊的控制方式包括手動輸入控制和智能控制，其中所述手動輸入控制為通過外部軟件更改、配置控制所述數字開關陣列模塊，所述智能控制為通過負載反饋請求自動調節方式控制所述數字開關陣列模塊。

2.如權利要求1所述的一種能源芯片，其特征在于：所述單個數字開關采用磁隧道結或薄膜晶體管組成的直流-直流開關電路中任一種方式構建。

3.如權利要求1所述的一種能源芯片，其特征在于：所述能源芯片進一步包括能量控制模塊，所述能量控制模塊與所述數字開關陣列模塊電連接，以通過所述能量控制模塊對所述能量單元陣列模塊進行充電或放電。

4.一種能源芯片的封裝制備方法，其特征在于：其包括以下制備步驟：

步驟S1，提供一PCB板或者硅片，并將至少兩個能量單元安裝于所述PCB板或者硅片上，以形成能量單元陣列模塊；

步驟S2，在所述PCB板或者硅片上構建連接電路；

步驟S3，將至少兩個數字開關通過所述連接電路將所述至少兩個能量單元電連接，以形成數字開關陣列模塊，

步驟S4，將能量單元陣列模塊通過所述數字開關與輸入輸出電路電連接；

步驟S5，將所述數字開關陣列模塊與控制模塊電連接；

步驟S6，對PCB板或者硅片進行封裝，形成現場可編程能源芯片；

所述控制模塊控制所述數字開關陣列模塊對不同的單個能量單元進行串并聯，實現調整所述能量單元陣列模塊的輸出電壓與電流，單個能量單元可為薄膜鋰電池、薄膜超級電容器、物理電容或三者之間組合的微納儲能器件中任一種；

所述數字開關陣列模塊的基本組成單位為單個數字開關，所述單個數字開關與單個能量單元一一對應，且所述單個數字開關與所述能量單元電連接，以使所述控制模塊控制所述單個數字開關，以調整所述單個能量單元的輸入與輸出；

所述單個能量單元包括充電、放電以及空置三種狀態，由所述數字開關陣列模塊切換所述單個能量單元的狀態，并且所述數字開關陣列模塊內設置有能量單元狀態記錄模塊，所述能量單元狀態記錄模塊可通過連接電路中是否有電流通過以及連接電路中電流的流向來判斷所述能量單元的實時狀態，并將所述單個能量單元的實時狀態反饋至所述控制模塊，使得所述控制模塊可根據各所述單個能量單元所處的狀態發出指令控制對應的單個能量單元進行工作；

所述控制模塊的控制方式包括手動輸入控制和智能控制，其中所述手動輸入控制為通過外部軟件更改、配置控制所述數字開關陣列模塊，所述智能控制為通過負載反饋請求自動調節方式控制所述數字開關陣列模塊。

5.一種能源芯片的應用，其特征在于：所述如權利要求1-3中任一項的所述能源芯片可應用于手表、MP3、藍牙耳機。