CN214755589U - 储能电源 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种储能电源，所述储能电源包括：电池组单元和充电单元，所述电池组单元和所述充电单元为各自独立的单元，所述充电单元配置第一连接件，所述电池组单元配置第二连接件；所述电池组单元与所述充电单元通过所述第一连接件和所述第二连接件接插式电连接；所述电池组单元用于存储并输出电能；所述充电单元包括交流充电模块、直流充电模块和逆变模块。本实用新型提供的储能电源能够适用更多应用场景，储能电源的使用更加灵活和便捷，提升用户体验。

Description

储能电源

技术领域

本实用新型涉及电子技术领域，尤其涉及一种储能电源。

背景技术

便携式储能电源应用前景广阔，可以应用于应急通信、电力抢修、医疗设备、勘探测绘、军事、消防救灾、户外环境检测等场合以及广泛缺电的地区等。

随着社会的发展以及储能电源的广泛应用，现代人业务生活越来越丰富，例如自驾游、驴友、野营等，人们在生活方面对便携式储能电源的需求也逐渐显露。

目前，人们对于储能电源的需求也越来越多样化，现有技术中的储能电源多适用于户外等缺电场景，而对其他应用场景不是很适用，例如家里、车里等。

发明内容

基于此，有必要针对上述问题，提出了一种能够适用更多应用场景的储能电源。

本实用新型采用的一种技术手段为：一种储能电源，所述储能电源包括：电池组单元和充电单元，所述电池组单元和所述充电单元为各自独立的单元，所述充电单元配置第一连接件，所述电池组单元配置第二连接件；所述电池组单元与所述充电单元通过所述第一连接件和所述第二连接件接插式电连接；

所述电池组单元，用于存储并输出电能；

所述充电单元包括：

交流充电模块，用于将市电转换为预设直流电压，以给预设直流负载或所述电池组单元供电；

直流充电模块，与所述交流充电模块的输出端连接，并包括若干直流转换模块，用于将所述预设直流电压转换成不同的直流电压，以给不同的直流负载供电；和

逆变模块，与所述交流充电模块的输出端连接，用于将预设直流电压转换为交流电，以给交流负载供电。

由于采用了上述技术方案，本实用新型提供的储能电源具有如下有益效果：

1、通过将电池组单元和充电单元分别单独设置，充电单元可以与电池组单元任意灵活搭配，且电池组单元的容量可以任意匹配，从而使储能电源的使用更加灵活和便捷；

2、通过将电池组单元和充电单元分别单独设置，相比电池组单元和充电单元混合使用，充电单元的重量可以更加轻便，同时储能电源能够适用更多应用场景，在有市电场景下，所述充电单元可以做交流充电器和直流充电器使用，给电池组单元充电，也可以给手机、笔记本电脑等直流负载充电；在无市电场景下，例如在汽车或类似环境中，可以将所述充电单元与汽车的电源口连接，从而所述充电单元可以做逆变电源使用，给交流负载供电，也可以做直流充电器使用，以给手机、笔记本电脑等直流负载充电，另外在户外环境中，所述充电单元和所述电池组单元构成的储能电源可以做户外储能设备用；储能电源的适用范围更加广泛，提升了用户体验。

3、通过将电池组单元和充电单元分别单独设置，相比电池组单元和充电单元混合使用，能够极大地降低电池组单元的使用风险。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

其中：

图1为一个实施例中储能电源的结构示意图；

图2为一个实施例中交流充电模块的结构示意图；

图3为一个实施例中恒流恒压模块的结构示意图；

图4为一个实施例中逆变模块的结构示意图一；

图5为一个实施例中逆变模块的结构示意图二；

图6为一个实施例中电压转换模块的结构示意图；

图7为一个实施例中SPWM驱动电路的电路原理图；

图8为一个实施例中电压转换模块的部分电路原理图。

图中：1、充电单元；2、电池组单元；11、交流充电模块；12、直流充电模块；13、逆变模块；14、第一连接件；21、第二连接件；111、浪涌防护模块； 112、滤波模块；113、EMI模块；114、整流模块；115、功率因数校正模块；116、恒流恒压模块；1161、输入变换电路；1162、谐振网络电路；1163、第一隔离变压器；1164、第一整流滤波电路；1165、反馈电路；1166、谐振控制电路；131、升压模块；132、电压转换模块；1311、升压控制电路；1312、驱动电路；1313、开关电路；1314、第二隔离变压器；1315、第二整流滤波电路；1321、逆变控制电路；1322、SPWM驱动电路；1323、功率变换电路；1324、滤波电路；1325、电流采集电路；1326、电压采集电路；1327、频率切换模块；1328、状态指示模块；1329、风扇驱动模块。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等(如果存在) 是用于区别类似的部分，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例能够以除了在这里图示的以外的顺序实施。

本实用新型提供了一种储能电源，在一个实施例中，如图1所示，所述储能电源可以包括电池组单元2和充电单元1，所述电池组单元2和所述充电单元1 为各自独立的单元，所述充电单元1配置第一连接件14，所述电池组单元2配置第二连接件21；所述电池组单元2与所述充电单元1通过所述第一连接件14和所述第二连接件21接插式电连接；所述电池组单元2可以用于存储并输出电能；所述充电单元1包括交流充电模块11、直流充电模块12和逆变模块13。所述交流充电模块11可以用于将市电转换为预设直流电压，以给预设直流负载或所述电池组单元2供电；所述直流充电模块12可以与所述交流充电模块11的输出端连接，并包括若干直流转换模块，用于将所述预设直流电压转换成不同的直流电压，以给不同的直流负载供电；所述逆变模块13可以与所述交流充电模块11的输出端连接，用于将预设直流电压转换为交流电，以给交流负载供电。其中，预设直流负载可以为多个不同的直流负载，例如，可以是MP3、LED照明灯、汽车点火装置等，本申请不做限定。

需要说明的是，连接件可以接插件，例如，各类能够相互适配接口和插头等，本申请不做限定。电池组单元2可以为锂电池组，当然也可以为其他电池组单元 2，本申请不做限定。预设直流电压可以为12V，当然也可以根据实际需要，所述预设直流电压可以是其他电压值，本申请不做限定。所述直流充电模块12可以将所述预设直流电压转换成5V、9V、12V、20V、24V等不同的直流电压，以给不同的直流负载供电。

本实施例通过将电池组单元2和充电单元1分别单独设置，充电单元1可以与电池组单元2任意灵活搭配，且电池组单元2的容量可以任意匹配，从而使储能电源的使用更加灵活和便捷；进一步地，通过将电池组单元2和充电单元1分别单独设置，相比电池组单元2和充电单元1混合使用，充电单元1的重量可以更加轻便，同时储能电源能够适用更多应用场景，在有市电场景下，所述充电单元1可以做交流充电器和直流充电器使用，给电池组单元2充电，也可以给手机、笔记本电脑等直流负载充电；在无市电场景下，例如在汽车或类似环境中，可以将所述充电单元1与汽车的电源口连接，从而所述充电单元1可以做逆变电源使用，给交流负载供电，也可以做直流充电器使用，以给手机、笔记本电脑等直流负载充电，另外在户外环境中，所述充电单元1和所述电池组单元2构成的储能电源可以做户外储能设备用；储能电源的适用范围更加广泛，提升了用户体验。

更进一步地，现有技术中将电池组单元2和充电单元1混合装在一起带来了应用上的风险，例如放在高温的车体里，或在露营等场景放在火源边，或内部电路产生比较高的温度时，电池组单元2易燃易爆的风险将急剧上升，而本实施例通过将电池组单元2和充电单元1分别单独设置，相比电池组单元2和充电单元 1混合使用，能够极大地降低电池组单元2的使用风险。

在一个实施例中，所述直流充电模块12可以包括若干直流转换模块，所述直流转换模块可以是DC-DC升压模块131，也可以是DC-DC降压模块，将所述预设直流电压转换成不同的直流电压，以给不同的直流负载供电。

进一步地，所述交流充电模块11可以用于将市电转换为预设直流电压，所述预设直流电压为12V，可以给MP3、LED照明灯、汽车点火装置等直流负载供电。

进一步地，所述直流充电模块12可以将所述预设直流电压转换为5V，通过 USB接口给手机等直流负载充电。

进一步地，所述直流充电模块12可以将所述预设直流电压转换为9V或12V，通过Type-C接口给手机等直流负载充电。

进一步地，所述直流充电模块12可以将所述预设直流电压转换为20V，以给笔记本电脑等直流负载充电。

在一个实施例中，所述充电单元1的结构可以是截面为椭圆形的柱体，也可以是园形的柱体，当然还可以是截面为圆角矩形的长方体等其他结构，本申请不做限定。

在一个实施例中，如图2所示，所述交流充电模块11可以包括依次连接的浪涌防护模块111、滤波模块112、EMI模块113、整流模块114、功率因数校正模块115和恒流恒压模块116。具体的，所述浪涌防护模块111可以用于对输入至所述交流充电模块11的市电进行浪涌防护；所述滤波模块112可以与所述浪涌防护模块111连接，用于将所述浪涌防护模块111输出的电压进行滤波处理；所述EMI模块113可以与所述滤波模块112连接，用于滤除经过滤波后的电压的电磁干扰信号；所述整流模块114可以与所述EMI模块113连接，用于将所述EMI模块输出的电压进行整流处理后获得第一电压；所述功率因数校正模块115 可以与所述整流模块114连接，用于将所述第一电压进行升压和功率因数校正后获得第二电压；所述恒流恒压模块116可以与所述功率因数校正模块115连接，用于将所述第二电压进行恒流恒压处理后获得所述预设直流电压输出。

在一个实施例中，所述功率因数校正模块115可以采用升压拓扑结构，并包括功率因数校正控制芯片，所述功率因数校正控制芯片可以用于对所述第二电压进行升压控制和功率因数校正。进一步地，所述功率因数校正芯片可以采用L6561，当然也可以采用其他型号，本申请不做限定。

在一个实施例中，如图3所示，所述恒流恒压模块116可以包括输入变换电路1161、谐振网络电路1162、第一隔离变压器1163、第一整流滤波电路1164、反馈电路1165和谐振控制电路1166。具体的，所述输入变换电路1161可以与所述功率因数校正模块115连接，用于根据谐振控制信号产生方波电压；所述谐振网络电路1162可以与所述输入变换电路1161连接，用于对所述方波电压进行谐振；所述第一隔离变压器1163可以与所述谐振网络电路1162连接，用于对谐振后的电压进行电压变换后获得第一次级隔离电压；所述第一整流滤波电路1164 可以与所述第一隔离变压器1163连接，用于将所述第一次级隔离电压进行整流和滤波处理后获得第一隔离电压；所述反馈电路1165可以与所述第一整流滤波电路1164连接，用于检测所述第一隔离电压并产生反馈电压；所述谐振控制电路1166可以与所述反馈电路1165、所述输入变换电路1161连接，用于根据所述反馈电压，输出所述谐振控制信号，以对所述第一隔离电压进行控制。

进一步地，所述LLC谐振电路可以包括谐振控制芯片，所述谐振控制芯片可以采用L6599，当然也可以采用其他型号，本申请不做限定。

在一个实施例中，如图4所示，所述逆变模块13可以包括升压模块131和电压转换模块132。具体的，所述升压模块131可以与所述交流充电模块11的输出端连接，用于将所述预设直流电压进行升压处理；所述电压转换模块132可以与所述升压模块131连接，用于将升压后的直流电压转换为交流电。

在一个实施例中，如图5所示，所述升压模块131可以包括升压控制电路1311、驱动电路1312、开关电路1313、第二隔离变压器1314和第二整流滤波电路1315。具体的，所述升压控制电路1311可以用于输出驱动控制信号，以对第二隔离电压进行控制；所述驱动电路1312可以与所述升压控制电路1311连接，用于根据所述驱动控制信号驱动开关电路1313工作；所述开关电路1313可以与所述驱动电路1312连接，用于基于所述驱动电路1312的驱动来调整自身的开关状态；所述第二隔离变压器1314可以与所述开关电路1313、所述交流充电模块11的输出端连接，用于基于所述开关状态，对所述预设直流电压进行电压变换后获得第二次级隔离电压；所述整流滤波电路1315可以与所述隔离变压器1314连接，用于将所述第二次级隔离电压进行整流滤波处理后获得所述第二隔离电压。

进一步地，所述升压控制电路1311可以包括升压控制芯片，所述升压控制芯片可以采用TL494，当然也可以采用其他型号，本申请不做限定。

在一个实施例中，如图5所示，所述电压转换模块132可以包括逆变控制电路1321、SPWM驱动电路1322、功率变换电路1323和滤波电路1324。具体的，所述逆变控制电路1321可以用于输出正弦波调制信号给SPWM驱动电路1322；所述SPWM驱动电路1322可以与所述逆变控制电路1321连接，用于根据所述正弦波调制信号产生SPWM驱动信号，以驱动功率变换电路1323；所述功率变换电路1323可以与所述SPWM驱动电路1322、所述升压模块131连接，用于根据所述SPWM驱动信号，将升压后的直流电压逆变成交流电；所述滤波电路1324 可以与所述功率变换电路1323连接，用于将逆变后的交流电进行滤波处理，并输出滤波处理后的交流电。其中，所述逆变控制电路1321可以采用MCU，所述 MCU可以是单片机、DSP、FPGA等等，当然所述逆变控制电路1321也可以采用是功能相当的其他控制模块，本申请不做特别的限定。

进一步地，所述逆变控制电路1321采用了单片机，所述单片机采用HK32F030F4P6，当然也可以采用其他型号，本申请不做限定。

进一步地，所述SPWM驱动电路1322可以包括SPWM正弦波控制芯片，所述SPWM正弦波控制芯片可以采用GE2106，当然也可以采用其他型号，本申请不做限定。

示例性地，请参考图7所示，SPWM驱动电路1322包括了两个SPWM正弦波控制芯片，分别是U1A和U1B，所述SPWM正弦波控制芯片采用了GE2106，电阻R1、R2、R3、R5为限流电阻，可以用于短路保护。图中，U1A的第二引脚和第三引脚，以及U1B的第二引脚和第三引脚，用于接收由逆变控制电路1321 输出的正弦波调制信号，图中，U1A的第五引脚和第七引脚，以及U1B的第五引脚和第七引脚，用于输出SPWM驱动信号给功率变换电路1323，以驱动功率变换电路1323工作。

示例性地，请参考图8所示，功率变换电路1323可以包括开关管Q1、Q2、 Q3、Q4，二极管D3、D4、D5、D6、D7、D8、D9、D10，以及电阻R9、R10、 R11、R12、R13、R14、R15、R16、R17、R18、R19、R20，用于根据所述SPWM 驱动信号，将升压后的直流电压逆变成交流电；其中，升压后的直流电压可以为 400V。

示例性地，请参考图8所示，滤波电路1324可以包括电感L1和电容C13，当然还可以包括共模电感L2和电容C14、C15、C16组成的滤波网络。经过滤波后输出的交流电为AL、AN。

在一个实施例中，如图6所示，所述电压转换模块132还可以包括电流采集电路1325和电压采集电路1326。具体的，电流采集电路1325，与所述功率变换电路1323、所述逆变控制电路1321连接，用于采集所述功率变换电路1323输入端的电流，获得采样电流给所述逆变控制电路1321；电压采集电路1326，与所述滤波电路1324、所述逆变控制电路1321连接，用于采集所述滤波电路1324 输出的交流电的电压，获得采样电压给所述逆变控制电路1321。

示例性地，请参考图8所示，电流采集电路1325可以包括电流采样电路和电流环路(图未示)，具体的，功率变换电路1323连接电流采样电路，电流采样电路连接电流环路，电流环路连接逆变控制电路1321，电流采样电路可以包括电阻R26、R27。

示例性地，请参考图8所示，电压采集电路1326可以包括电压采样电路和电压环路(图未示)，具体的，功率变换电路1323连接电压采样电路，电压采样电路连接电压环路，电压环路连接逆变控制电路1321，电压采样电路可以包括第一组电压采样电路和第二组电压采样电路，所述第一组电压采样电路包括电阻 R28、R29、R30，第二组电压采样电路包括电阻R31、R32、R33。

在一个实施例中，如图6所示，所述电压转换模块132还可以包括频率切换模块1327。具体的，所述频率切换模块1327可以与所述逆变控制电路1321连接，用于根据外部触发操作，输出触发信号给所述逆变控制电路1321，以切换所述逆变模块13输出的交流电的频率。

进一步地，所述逆变模块13输出的交流电可以为220V/50Hz和220V/60Hz，频率切换模块1327可以通过外部按键操作来输出触发信号给所述逆变控制电路 1321，以切换所述逆变模块13输出的交流电的频率在50Hz与60Hz中切换。

在一个实施例中，如图6所示，所述电压转换模块还包括状态指示模块1328 和风扇驱动模块1329。具体的，所述状态指示模块1328可以与所述逆变控制电路1321连接，用于根据所述逆变控制电路1321输出的状态控制信号指示所述逆变模块13的工作状态；所述风扇驱动模块1329可以与所述逆变控制电路1321 连接，用于根据所述逆变控制电路1321输出的风扇控制信号驱动风扇转动。

进一步地，所述状态指示模块1328可以为两路LED指示灯模块，其中一路LED指示灯模块用于指示逆变模块13输出的交流电为220V/50Hz的工作状态，另一路LED指示灯模块用于指示逆变模块13输出的交流电为220V/60Hz的工作状态，例如，可以设置所述逆变模块13正常工作时，LED指示灯亮，所述逆变模块13异常工作时，LED指示灯闪，当然也可以为其他设置，本申请不做限定。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种储能电源，其特征在于，所述储能电源包括：电池组单元和充电单元，所述电池组单元和所述充电单元为各自独立的单元，所述充电单元配置第一连接件，所述电池组单元配置第二连接件；所述电池组单元与所述充电单元通过所述第一连接件和所述第二连接件接插式电连接；

所述电池组单元，用于存储并输出电能；

所述充电单元包括：

交流充电模块，用于将市电转换为预设直流电压，以给预设直流负载或所述电池组单元供电；

直流充电模块，与所述交流充电模块的输出端连接，并包括若干直流转换模块，用于将所述预设直流电压转换成不同的直流电压，以给不同的直流负载供电；和

逆变模块，与所述交流充电模块的输出端连接，用于将预设直流电压转换为交流电，以给交流负载供电。

2.根据权利要求1所述的储能电源，其特征在于，所述交流充电模块包括：

浪涌防护模块，用于对输入至所述交流充电模块的市电进行浪涌防护；

滤波模块，与所述浪涌防护模块连接，用于将所述浪涌防护模块输出的电压进行滤波处理；

EMI模块，与所述滤波模块连接，用于滤除经过滤波后的电压的电磁干扰信号；

整流模块，与所述EMI模块连接，用于将所述EMI模块输出的电压进行整流处理后获得第一电压；

功率因数校正模块，与所述整流模块连接，用于将所述第一电压进行升压和功率因数校正后获得第二电压；和

恒流恒压模块，与所述功率因数校正模块连接，用于将所述第二电压进行恒流恒压处理后获得所述预设直流电压输出。

3.根据权利要求2所述的储能电源，其特征在于，所述功率因数校正模块采用升压拓扑结构，并包括：

功率因数校正控制芯片，用于对所述第二电压进行升压控制和功率因数校正。

4.根据权利要求2所述的储能电源，其特征在于，所述恒流恒压模块包括：

输入变换电路，与所述功率因数校正模块连接，用于根据谐振控制信号产生方波电压；

谐振网络电路，与所述输入变换电路连接，用于对所述方波电压进行谐振；

第一隔离变压器，与所述谐振网络电路连接，用于对谐振后的电压进行电压变换后获得第一次级隔离电压；

第一整流滤波电路，与所述第一隔离变压器连接，用于将所述第一次级隔离电压进行整流和滤波处理后获得第一隔离电压；

反馈电路，与所述第一整流滤波电路连接，用于检测所述第一隔离电压并产生反馈电压；和

谐振控制电路，与所述反馈电路、所述输入变换电路连接，用于根据所述反馈电压，输出所述谐振控制信号，以对所述第一隔离电压进行控制。

5.根据权利要求1所述的储能电源，其特征在于，所述逆变模块包括：

升压模块，与所述交流充电模块的输出端连接，用于将所述预设直流电压进行升压处理；和

电压转换模块，与所述升压模块连接，用于将升压后的直流电压转换为交流电。

6.根据权利要求5所述的储能电源，其特征在于，所述升压模块包括：

升压控制电路，用于输出驱动控制信号，以对第二隔离电压进行控制；

驱动电路，与所述升压控制电路连接，用于根据所述驱动控制信号驱动开关电路工作；

所述开关电路，与所述驱动电路连接，用于基于所述驱动电路的驱动来调整自身的开关状态；

第二隔离变压器，与所述开关电路、所述交流充电模块的输出端连接，用于基于所述开关状态，对所述预设直流电压进行电压变换后获得第二次级隔离电压；和

第二整流滤波电路，与所述隔离变压器连接，用于将所述第二次级隔离电压进行整流滤波处理后获得所述第二隔离电压。

7.根据权利要求5所述的储能电源，其特征在于，所述电压转换模块包括：

逆变控制电路，用于输出正弦波调制信号给SPWM驱动电路；

所述SPWM驱动电路，与所述逆变控制电路连接，用于根据所述正弦波调制信号产生SPWM驱动信号，以驱动功率变换电路；

所述功率变换电路，与所述SPWM驱动电路、所述升压模块连接，用于根据所述SPWM驱动信号，将升压后的直流电压逆变成交流电；和

滤波电路，与所述功率变换电路连接，用于将逆变后的交流电进行滤波处理，并输出滤波处理后的交流电。

8.根据权利要求7所述的储能电源，其特征在于，所述电压转换模块还包括：

电流采集电路，与所述功率变换电路、所述逆变控制电路连接，用于采集所述功率变换电路输入端的电流，获得采样电流给所述逆变控制电路；和

电压采集电路，与所述滤波电路、所述逆变控制电路连接，用于采集所述滤波电路输出的交流电的电压，获得采样电压给所述逆变控制电路。

9.根据权利要求7所述的储能电源，其特征在于，所述电压转换模块还包括：

频率切换模块，与所述逆变控制电路连接，用于根据外部触发操作，输出触发信号给所述逆变控制电路，以切换所述逆变模块输出的交流电的频率。

10.根据权利要求7所述的储能电源，其特征在于，所述电压转换模块还包括：

状态指示模块，与所述逆变控制电路连接，用于根据所述逆变控制电路输出的状态控制信号指示所述逆变模块的工作状态；和

风扇驱动模块，与所述逆变控制电路连接，用于根据所述逆变控制电路输出的风扇控制信号驱动风扇转动。

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