CN103595084A - 一种带无线充放电的移动电源 - Google Patents

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王刚
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Abstract

一种带无线充放电的移动电源，其包括：一线圈单元，用于与其它设备或元器件磁场能量交换；一贮能器件，用于储存线圈单元提供的能量或向线圈单元提供能量；一充放电控制模块，其一端与线圈单元相连，另一端分别与充电电路、放电电路相连，充电电路、放电电路分别与所述贮能器件相连，充电时充放电控制模块可接受并处理线圈单元接受的能量，并将处理后的能量通过充电电路输送至贮能器件，放电时充放电控制模块可将贮能器件释放的能量处理后通过线圈单元进行释放。与现有技术相比，本发明所述线圈单元通过无线感应的方式进行充电和放电，结构简单，成本低。

Description

一种带无线充放电的移动电源
技术领域
本发明涉及一种移动电源，尤其涉及的是，一种带无线充放电的移动电源。
背景技术
随着人们生活水平的提高，电子产品(例如手机、手电筒、小风扇、电动刮胡刀、桌灯、头灯、露营灯等产品)已经成为现代人必不可少的常用品，这些产品有时由于使用的频繁和使用场所的局限性，需要经常充电，为了便于外出充电，现有技术人员研发出了一种移动式充电电源，这种移动式充电电源内包含有蓄电电池，在使用时可通过以下几种方式充电：一种是直接通过数据线将电子产品和移动式充电电源的充电插头连接起来，能量从充电插头导入电子产品的电池中储存起来；第二种将移动式充电电源设置成充电座的方式，通过充电座将能量导入电子产品的充电电池内储存起来。由于第一种需要使用数据线才能完成充电，每次充电都需要将数据线的一端插到电子产品上，等到充完电后再拔下来，这样不仅麻烦，而且常常出现短线、插座松脱等问题，不但充电效果不稳定，而且会对电子产品造成损害；第二种必须将电子产品放入充电座内，必须确保电子产品的充电端与充电座的放电端连接在一起，在晃动或者长时间使用后往往会由于错位造成电子产品的充电端和充电座的放电端接触不良，以使电子产品与充电座连接不稳定。另一方面，上述移动式充电电源对于应急灯、露营灯等产品而言，由于这类电子用品在不使用时往往处于充电状态，使用时，使用者有时难以及时将产品从充电座或者充电电源上取下，为此，现有技术人员开发出来了一种非接触式充电电源。
这一类非接触式充电电源可通过线圈单元的电磁感应对负载通过无线感应的方式充电，但是这类非接触式充电电源内电池充电时，必须通过数据线进行充电，充电效果不稳定，而且会对电子产品造成损害，因此，急需一种可解决上述问题的非接触式充电电源。
发明内容
本发明提供了一种带无线充放电的移动电源，可通过无线感应的方式进行充电和放电。
为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：
一种带无线充放电的移动电源，包括：一线圈单元，用于与其它设备或元器件磁场能量交换；一贮能器件，用于储存线圈单元提供的能量或向线圈单元提供能量：一充放电控制模块，其一端与线圈单元相连，另一端分别与充电电路、放电电路相连，充电电路、放电电路分别与所述贮能器件相连，充电时充放电控制模块可接受并处理线圈单元接受的能量，并将处理后的能量通过充电电路输送至贮能器件，放电时充放电控制模块可将贮能器件释放的能量处理后通过线圈单元进行释放。
优选地，所述贮能器件为小体积、大容量的存贮电能的元器件，所述贮能器件为锂电池或超级电容，充放电控制模块中包含有用于放电的USB端口，其中一个对应1A电流，另一个对应2A电流。
优选地，所述线圈单元为电磁感应线圈单元、电波感应线圈单元或电磁共振线圈单元。
优选地，充放电控制模块中包含有电源管理模块，该电源管理模块中4路电池独立控制电路与MCU实时电压采样去检测锂电池充放电状态，同时针对充电电流让MCU去进行实时分析目前的电流大小和斜率曲线去判断充电的状态对充电与放电两种状态同时的监测与控制。电源管理模块中包含有热感应保护电路单元，以防止电源在充放电时有元器件散热问题或者过热现象。
与现有技术相比，本发明所述带无线充放电的移动电源通过所述线圈单元发射、接受能量，使得所述带无线充放电的移动电源可通过无线感应的方式进行充电和放电，而且使用同一线圈单元进行发射、接受能量，使得本发明结构简单，成本低。
附图说明：
附图1：本发明带无线充放电的移动电源的结构框图；
附图2：本发明带无线充放电的移动电源的充放电控制模块的时序流程图；
附图3：本发明带无线充放电的移动电源的充放电控制模块的功能模块图。
具体实施方式：
下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细描述。
如图1所示，本发明的带无线充放电的移动电源包括：一线圈单元，用于与其它设备或元器件磁场能量交换来实现；一贮能器件，用于储存线圈单元提供的能量或向线圈单元提供能量，贮能器件包括但不限于锂电池、超级电容等小体积、大容量的存贮电能的元器件；一充放电控制模块，其一端与线圈单元相连，另一端分别与充电电路、放电电路相连，充电电路、放电电路分别与所述贮能器件相连，充电时充放电控制模块可接受并处理线圈单元接受的能量，并将处理后的能量通过充电电路输送至贮能器件，放电时充放电控制模块可将贮能器件释放的能量处理后通过线圈单元进行释放。本发明中充电和放电共用一个磁性线圈，充放电都通过该线圈与其它设备或元器件磁场能量交换来实现。实际应用中，贮能器件通常为小体积、大容量的存贮电能的元器件，如锂电池或超级电容。现有技术中手机等元器件通常为USB口进行充电，因此充放电控制模块中包含有用于放电的USB端口，其中一个对应1A电流，另一个对应2A电流，扩大了该移动电源的应用范围。线圈单元为电磁感应线圈单元、电波感应线圈单元或电磁共振线圈单元，以上均为电磁领域常用的线圈单元。
如图2所示为本发明带无线充放电的移动电源的充放电控制模块的时序流程图，充放电状态的切换通过系统内部的充放电控制模块中智能控制盒与外界的信息交换实现。
图3为本发明带无线充放电的移动电源的功能模块图，用于说明如何实现有线与无线充电双重功能的原理流程，有线端口可以兼容目前主流市场的手机等其他移动设备，如Iphone、Ipad、NOKIA、三星等。无线充电必须要有无线的接收或者发射模块，都要符合QI协议标准。如图3所示，4路电池独立控制电路与MCU实时电压采样去检测锂电池充放电状态，同时针对充电电流让MCU去进行实时分析目前的电流大小和斜率曲线去判断充电的状态对充电与放电两种状态同时的监测与控制。电源管理模块中包含有热感应保护电路单元，以防止电源在充放电时有元器件散热问题或者过热现象。
下面分别介绍本发明带无线充放电的移动电源的充电设计部分、放电设计部分和电源管理模块。
充电设计部分：
为了得到大的电池容量和大的放电电流，传统的做法的是将多个电池并联在一起同时充电，虽然产品的成本上会低很多，但是缺点是多个锂电池的内阻特性和放电环境不可能完全一样，随着使用时间增加其中的某个电池得不到充分充电和放电从而使得该电池提前达到使用寿命，当有一个电池损坏时整个电池系统不可能无法使用或电源率变得很低失去使用价值；另外就是并联在一起的电池只可以通过小电流充电(不超过1A)来保证其安全性，这样就会导至充电时间相当长(15甚至20小时)，不符合现代人高生活节奏要求.本产品通过MCU对多个电池进行独立管理实现多个电池充电和放电过程中能自动合并和分开的电池管理系统，可以做到大电流充电(2A以上)和更好保护电池提高寿命和使用安全性。
本产品的一个特点就是无线充电，利用一个线圈既可以做发射端，也可以做接收端。当作为主设备给其他设备充电时，线圈就做发射线圈给设备发射能量给被充电设备，或是通过USB接口给其他设备充电。本产品也可以作为被充设备，当电池没电时，可以在别的无线充电设备上作为被充电设备给产品内的4个锂电池充电。但是要求无论是被充或者是给别的设备充电，都必须要求其设备符合QI标准协议。
放电设计部分：
本移动电源采有的最新的无线传输方式将电池存储的能量传输到手机和各种移动媒体产品终端电池中。利用电磁感应原理的无线方式传输出去。接收端的接收线圈在一定范围内就可以接收到磁场感应出的电能，再经过整流滤波后得到移动媒体所需的电压(如手机所需的5V)，就可以给移动媒体终端供电和充电。当然，在利用无线充电时，被充物体的线圈位置要与冲电器的线圈位置平行对齐放置，且垂直距离要在10mm之内。另一种放电方式就是人们常见的通过USB端口对手机，MP3，MP4等移动媒体设备进行充电，有两个端口的充电电流(1A/2A)可供选择。
电源管理模块
充放电控制模块中含有电源管理模块，在如图3所示的功能模块中，4路电池独立控制电路与MCU实时电压采样去检测锂电池充放电状态，同时针对充电电流让MCU去进行实时分析目前的电流大小和斜率曲线去判断充电的状态对充电与放电两种状态同时的监测与控制。热感应保护电路设计，防止电源在充放电时有元器件散热问题或者过热现象，导致器件受损或者有安全隐患。以上的设计使电源管理更有效，更具有可靠性与安全性。图3中详细说明了如何实现有线与无线充电双重功能的原理流程，有线端口可以兼容目前主流市场的手机等其他移动设备，如Iphone，Ipad，NOKIA，三星等。无线充电必须要有无线的接收或者发射模块，都要符合QI协议标准。
以上所述仅为本发明的较佳实施方式而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种带无线充放电的移动电源，其特征在于：包括：
一线圈单元，用于与其它设备或元器件磁场能量交换；
一贮能器件，用于储存线圈单元提供的能量或向线圈单元提供能量；
一充放电控制模块，其一端与线圈单元相连，另一端分别与充电电路、放电电路相连，充电电路、放电电路分别与所述贮能器件相连，充电时充放电控制模块可接受并处理线圈单元接受的能量，并将处理后的能量通过充电电路输送至贮能器件，放电时充放电控制模块可将贮能器件释放的能量处理后通过线圈单元进行释放。
2.如权利要求1所述的带无线充放电的移动电源，其特征在于：所述贮能器件为小体积、大容量的存贮电能的元器件。
3.如权利要求1或2所述的带无线充放电的移动电源，其特征在于：所述贮能器件为锂电池或超级电容。
4.如权利要求1所述的带无线充放电的移动电源，其特征在于：充放电控制模块中包含有用于放电的USB端口。
5.如权利要求4所述的带无线充放电的移动电源，其特征在于：USB端口为两个，其中一个对应1A电流，另一个对应2A电流。
6.如权利要求1所述的带无线充放电的移动电源，其特征在于：所述线圈单元为电磁感应线圈单元、电波感应线圈单元或电磁共振线圈单元。
7.如权利要求1所述的带无线充放电的移动电源，其特征在于：充放电控制模块中包含有电源管理模块，该电源管理模块中4路电池独立控制电路与MCU实时电压采样去检测锂电池充放电状态，同时针对充电电流让MCU去进行实时分析目前的电流大小和斜率曲线去判断充电的状态对充电与放电两种状态同时的监测与控制。
8.如权利要求7所述的带无线充放电的移动电源，其特征在于：电源管理模块中还包含有热感应保护电路单元，以防止电源在充放电时有元器件散热问题或者过热现象。
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