[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

本發明涉及一種能源芯片及其封裝制備方法與應用，所述能源芯片包括能量單元陣列模塊、數字開關陣列模塊、連接電路以及控制模塊；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以調整所述能量單元陣列模塊的輸出電壓與電流，通過采用所述微納儲能器件組成的能量單元陣列供電，可以獲得較高的能量密度與功率密度，并且所述控制模塊可根據實際使用場景的需求，通過所述數字開關陣列模塊對所述能量單元陣列模塊的數字化控制，以及調節連接電路的連接方式，從而調節輸出的電流與電壓，以實現既定輸出和智能輸出。

【技術領域】

本發明屬于電能源技術領域，特別涉及一種片上電能源技術，具體為一種能源芯片及其封裝制備方法與應用。

【背景技術】

隨著5G移動通訊、物聯網以及消費類電子產品等領域對電力需求日益提升，電能源技術正日益得到重視。其中，由鋰離子電池與超級電容器等儲能元件組成的電源，憑借較高的能量密度或功率密度，較高的充放電次數，較高的倍率特性等優勢，在眾多領域中得到應用。

如專利號為(201610665020.X)所述的超級電容器，利用二氧化碳作為介質氣體，具有較高的使用壽命與安全性。但其能量密度較低，單個電容器輸出電壓不超過3V，且電源輸出不可調節。

如專利號為(201480044295.0)所述的超級電容器模塊，利用螺母固定串聯多個超級電容器，可實現較高電壓輸出，且具有較高的安全性。但其能量密度較低，且電源輸出不可調節。

如專利號為(201780027157.5)所述的智能電源，其電源控制部分與傳輸電路部分體積較大，進一步降低了其電源能量密度，也不可用于片上系統等領域。

如專利號為(201280064609.4)所述的智能電源，雖然可集成在通信裝置上，但其輸出功率較小，無法滿足其他應用領域的需求。

綜上所述，薄膜電池器件、電容器件是片上能源系統的重要技術，現有的電源技術，功率密度與能量密度難以兼顧，也難以與信息系統進行智能交互與數字化有效管控，通用部署靈活性較差，不可與微系統集成等缺點，限制了其應用范圍。

【發明內容】

為解決現有現有技術中存在的問題，本發明提供了一種能源芯片及其封裝制備方法與應用。

本發明為解決上述技術問題，提供如下的技術方案：一種能源芯片及其封裝制備方法與應用，所述能源芯片包括能量單元陣列模塊、數字開關陣列模塊、連接電路以及控制模塊；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。

優選地，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。

優選地，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。

優選地，所述能量單元可為薄膜鋰電池、薄膜超級電容器、物理電容中任一種。

優選地，所述數字開關陣列模塊的基本組成單位為單個數字開關，所述數字開關與所述能量單元一一對應，且單個所述數字開關與單個所述能量單元電連接，以使所述控制模塊控制單個所述數字開關，以調整單個所述能量單元的輸入與輸出。

優選地，所述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。