CN105552973A - 电能传输系统及其供电系统和充电组合 - Google Patents

Abstract

本发明为电能传输系统及其供电系统和充电组合，公开了一种充电组合，包括：电能输出装置，能恒定或可调节的输出电能；电能输入装置，能接收来自电能输出装置的电能；电能输出装置包括：电源模块，存储电能或引入外部电网的电能作为电能输出装置的电能来源；第一USB连接器，与电源模块电连接且至少能实现电能传输；第一控制模块，包括一个至少能控制第一USB连接器在输出电能时的输出电压值的第一控制器；电能输入装置包括：第二USB连接器，至少能与第一USB连接器对接实现电能传输；第二控制模块，包括一个至少能与第一控制器通讯且能控制第二USB连接器的第二控制器；其中，第一USB连接器至少具有大于等于5V的输出电压。本发明的充电组合能使USB连接器输出较大的电能的。

Description

电能传输系统及其供电系统和充电组合

技术领域

本发明涉及一种电能传输系统及其供电系统和充电组合。

背景技术

现有USB连接器只能输出指定的电压，且输出功率较小。随着使用USB供电和/或充电的电气设备需求的功率越来越大，USB推广小组在2012年7月份制定USBPowerDeliverySpecification(USBPD)标准，利用USB接口实现最大可供给100W电力。USB连接器具有广泛的客户使用群体，市场上带有USB连接器的各种产品比比皆是，如带USB连接器的手机、充电器、灯、风扇、电脑、移动硬盘、汽车、路由器等。随着大功率USB电力标准的制定，在100W以下电动工具产品上，USB连接器将会拥有其一席之地。同时，随着电气智能化和物联网的发展，电动工具系统使用USB连接器支持USBPowerDeliverySpecification(USBPD)标准的大功率传输，同时兼具其他性能，将大大提高客户的使用体验，丰富产品功能。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种能使USB连接器输出较大的电能的电能传输系统及其供电系统和充电组合。

为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：

一种充电组合，包括：电能输出装置，能恒定或可调节的输出电能；

电能输入装置，能接收来自电能输出装置的电能；电能输出装置包括：电源模块，存储电能或引入外部电网的电能作为电能输出装置的电能来源；第一USB连接器，与电源模块电连接且至少能实现电能传输；第一控制模块，包括一个至少能控制第一USB连接器在输出电能时的输出电压值的第一控制器；电能输入装置包括：第二USB连接器，至少能与第一USB连接器对接实现电能传输；第二控制模块，包括一个至少能与第一控制器通讯且能控制第二USB连接器的第二控制器；

其中，第一USB连接器至少具有大于等于5V的输出电压。

进一步地，第一控制器分别与电源模块和第一USB连接器电连接；第一USB连接器至少具有：预充模式，在该预充模式下第一USB连接器的输出电压恒定在5V；适充模式，在该适充模式下第一USB连接器输出一个高于5V的输出电压；第一控制器控制第一USB连接器在预充模式和适充模式之间切换，第二控制器通过与第一控制模块通讯控制在适充模式时第一USB连接器的输出电压。

进一步地，第二控制器与第一控制器通过第一USB连接器和第二USB连接器实现通讯。

进一步地，电能输出装置为充电器或适配器中一种，第一控制模块还包括：第一标识单元，能用来标识电能输出装置的电能输出特征；其中，电能输出装置的电能输出特征至少包括第一USB连接器能够提供的最大输出电压；第一标识单元至少能与第二控制模块通讯。

进一步地，电能输入装置为用电器或电能存储装置中的一种，第二控制模块还包括：第二标识单元，能用来标识电能输入装置的电能输入特征；其中，电能输入装置的电能输入特征至少包括第二USB连接器能引入的最大输入电压；第二标示单元至少与第一控制模块通讯。

本发明还提出一种供电系统，包括：电动工具和一个能从电动工具获取电能的用电设备；电动工具包括：电源模块，存储电能或引入外部电网的电能作为电动工具的电能来源；第三USB连接器，与电源模块电连接且至少能实现电能传输；第三控制模块，包括一个至少能控制第三USB连接器在输出电能时的输出电压值的第三控制器；用电设备包括：第四USB连接器，至少能与第三USB连接器对接实现电能传输；第四控制模块，包括一个至少能与第三控制模块通讯且能控制第四USB连接器的第四控制器；

其中，第三USB连接器至少具有大于等于5V的输出电压。

进一步地，第三控制器分别与电源模块和第三USB连接器电连接；第三USB连接器至少具有：普通供电模式，在该普通供电模式下第三USB连接器的输出电压恒定在5V；适配供电模式，在该适配供电模式下第三USB连接器输出一个高于5V的输出电压；第三控制器控制第三USB连接器在普通供电模式和适配供电模式之间切换，第四控制器通过与第三控制模块通讯控制在适配供电模式时第三USB连接器的输出电压。

进一步地，第四控制器与第三控制器通过第三USB连接器和第四USB连接器实现通讯。

进一步地，第三控制模块还包括：第三标识单元，能用来标识电动工具的电能输出特征；其中，电动工具的电能输出特征至少包括第三USB连接器能够提供的最大输出电压；第三标识单元至少能与第四控制模块通讯。

进一步地，第四控制模块还包括：第四标识单元，能用来标识用电设备的电能输入特征；其中，用电设备的电能输入特征至少包括第四USB连接器能引入的最大输入电压；第三控制器至少与第四控制模块通讯。

本发明还提出一种电能传输系统，包括：如前所述的充电组合和供电系统；其中，用电设备作为充电组合中电能输入设备从电能输出设备中获取电能。

本发明的有益之处在于：本发明的充电组合可以在电能输入设备能够承受的范围内进行较大电压的电能传输提高了电能传输的效率；本发明的供电系统使电动工具能够为具有USB连接器的用电设备进行一般普适的供电模式也可以提供适合于用电设备的个性化供电模式。

附图说明

图1所示为本发明的一种充电组合的优选实施例的示意框图；

图2所示为本发明的一种供电系统的优选实施例的示意框图；

图3所示为本发明的一种电能传输系统的优选实施例的示意框图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作具体的介绍。

本发明提出一种充电组合，其通过USB接口实现大功率电能传输。

本发明的充电组合包括：电能输出装置和电能输入装置，其中电能输出装置用于恒定或者可调节的输出电能，电能输入装置能接收来自电能输出装置输出的电能。该电能输出装置包括：电源模块、第一USB连接器、第一控制模块、第一标识单元；电能输入装置包括：第二USB连接器、第二控制模块，其中，第一控制模块包括第一控制器，第二控制模块包括第二控制器。当然可以理解的，该电能输出装置也可以不包括第一标识单元，而在电能输入装置中设置一个第二标识单元，能够实现同样的功能。

图1所示为本发明的一种充电组合的优选实施例。请参照图1，具体的，本发明的充电组合中的电能输出装置可以为一个用于充电的充电器1，该电能输入装置可以为一个能用充电器1进行充电的用电器2或者电能存储装置（图未示），这里以用电器2为例。相应的，电能输出装置中的电源模块对应的为充电器1中的充电电源模块11、第一USB连接器对应的为充电USB连接器12，第一控制模块（图未标）中的第一控制器对应的为充电控制器13，第一标识单元对应的为充电标识单元14；电能输入装置中的第二USB连接器对应的为用电器2中的用电USB连接器21，第二控制模块（图未标）中的第二控制器对应的为用电控制器22，第二标识单元对应的为用电标识单元23。

其中，充电电源模块11作为充电器1的电能来源。该充电电源模块11可以自身存储电能，当需要充电时直接将自身所存储的电能作为充电器1的输出电能来源，此时所对应的充电器1可以为能存储电能的充电宝。当然该充电电源模块11也可以与外部电网连接，将市电网中的电能引入充电器1并作为其输出电能来源，此时所对应的充电器1可以为能转换电能的适配器。

充电USB连接器12，为USB输出接口，其为充电器1的电能输出端。充电USB连接器12与充电电源模块11连接，且充电电源模块11能够通过充电USB连接器12输出电能。

第一控制模块中的充电控制器13分别与充电电源模块11以及充电USB连接器12电连接。充电控制器13能控制充电USB连接器12在输出电能时的工作模式，从而通过充电控制器13的控制使得充电USB连接器12处于能够输出不同的电压值的工作模式。

充电标识单元14设置于充电器1的第一控制模块内，且与第二控制模块中的用电控制器22相互通讯。充电标识单元14用于标识充电器1的电能输出特征，该电能输出特征包括充电USB连接器12能够提供的最大输出电压的值。

用电USB连接器21，为USB输入接口，其能与充电USB连接器12对接，且当两者对接时能够实现充电器1与用电器2之间的电能传输。

第二控制模块中的用电控制器22能与充电控制器13相互通讯，并且能根据所通讯的结果控制充电USB连接器12。在本实施例中，用电控制器22与充电控制器13之间的通讯可以为通过用电USB连接器21与充电USB连接器12的对接实现有限通讯，也可以通过无线电的方式实现无线通讯，可以根据实际需要进行设置。

当充电器1中没有设置充电标识单元14时，可以在用电器2中的第二控制模块中设置用电标识单元23，可实现同样的功能。适应性的，该用电标识单元23与第一控制模块中的充电控制器13相互通讯。用电标识单元23用于标识用电器2的电能输入特征，该电能输入特征包括用电USB连接器21能引入的最大输入电压。

在本实施例中，充电USB连接器12至少具有大于等于5V的输出电压，且其具有两种工作模式，这两种工作模式分别为预充模式和适充模式。当充电USB连接器12位于预充模式时，其输出电压恒定在5V；当充电USB连接器12位于适充模式下时，其输出一个高于5V的电压。充电控制器13能够控制充电USB连接器12在预充模式和适充模式之间切换，当充电USB连接器12位于预充模式时，用电控制器22对充电USB连接器12的输出电压不进行调节，使其恒定输出；而当充电USB连接器12位于适充模式时，用电控制器22对充电USB连接器12的输出电压进行调节，以实现大功率电能传输。

工作时，通过用电USB连接器21和充电USB连接器12的对接实现用电器2与充电器1的电连接，首先充电控制器13控制充电USB连接器12处于预充模式，此时充电USB连接器12输出5V的恒定电压到用电器2中，用电器2在获得电压后通过用电USB连接器21和充电USB连接器12的对接实现用电控制器22与充电控制器13的通讯，并获得充电USB连接器12的电能输出特征，即获得充电USB连接器12的最大输出电压值，并进行判断其是否位于用电USB连接器21所能接收的最大输入电压的范围内。当充电USB连接器12的最大输出电压值位于用电USB连接器21所能接收的最大输入电压的范围内时，此时通过相互通讯，充电控制器13控制充电USB连接器12切换到适充模式，并通过用电控制器22控制充电USB连接器12输出大于5V的电压，进行大功率充电；当充电USB连接器12的最大输出电压值不在用电USB连接器21所能接收的最大输入电压的范围内时，此时充电USB连接器12只能位于预充模式，并输出5V的电压。

本发明还提出一种供电系统，其也通过USB接口实现大功率电能传输，以下具体介绍本发明的供电系统的结构：

本发明的供电系统包括：电动工具3和用电设备4，其中用电设备4能从电动工具3获取电能。该电动工具3包括：电源模块、第三USB连接器、第三控制模块、第三标识单元；用电设备4包括：第四USB连接器、第四控制模块，其中，第三控制模块包括第三控制器，第四控制模块包括第四控制器。当然可以理解的，该电动工具3也可以不包括第三标识单元，而在用电设备4中设置一个第四标识单元，能够实现同样的功能。

图2所示为本发明的一种供电系统的优选实施例的示意框图。请参照图2，具体的，供电系统中电动工具3的电源模块对应的为图2中的工具电源模块31、第三USB连接器对应的为图2中的工具USB连接器32，第三控制模块（图未标）中的第三控制器对应的为图2中的工具控制器33，第三标识单元对应的为图2中的工具标识单元34；用电设备4中的第四USB连接器对应的为图2中的设备USB连接器41，第四控制模块（图未标）中的第四控制器对应的为图2中的设备控制器42，第四标识单元对应的为图2中的设备标识单元43。

其中，工具电源模块31作为电动工具3的电能来源。该工具电源模块31可以自身存储电能，当需要充电时直接将自身所存储的电能作为电动工具3的输出电能来源，此时所对应的电动工具3可以为能存储电能的直流类电动工具。当然该工具电源模块31也可以与外部电网连接，将市电网中的电能引入电动工具3并作为其输出电能来源，此时所对应的电动工具3可以为交流类电动工具。

工具USB连接器32，为USB输出接口，其为电动工具3的电能输出端。工具USB连接器32与工具电源模块31连接，且工具电源模块31能够通过工具USB连接器32输出电能。

第三控制模块中的工具控制器33分别与工具电源模块31以及工具USB连接器32电连接。工具控制器33能控制工具USB连接器32在输出电能时的工作模式，从而通过工具控制器33的控制使得工具USB连接器32处于能够输出不同的电压值的工作模式。

工具标识单元34设置于电动工具3的第三控制模块内，且与第四控制模块中的设备控制器42相互通讯。工具标识单元34用于标识电动工具3的电能输出特征，该电能输出特征包括工具USB连接器32能够提供的最大输出电压的值。

设备USB连接器41，为USB输入接口，其能与工具USB连接器32对接，且当两者对接时能够实现电动工具3与用电设备4之间的电能传输。

第四控制模块中的设备控制器42能与工具控制器33相互通讯，并且能根据所通讯的结果控制工具USB连接器32。在本实施例中，设备控制器42与工具控制器33之间的通讯可以为通过设备USB连接器41与工具USB连接器32的对接实现有限通讯，也可以通过无线电的方式实现无线通讯，可以根据实际需要进行设置。

当电动工具3中没有设置工具标识单元34时，也可以在用电设备4中的第四控制模块中设置设备标识单元43，可实现同样的功能。适应性的，该设备标识单元43与第三控制模块中的工具控制器33相互通讯。设备标识单元43用于标识用电设备4的电能输入特征，该电能输入特征包括设备USB连接器41能引入的最大输入电压。

在本实施例中，工具USB连接器32至少具有大于等于5V的输出电压，且其具有两种工作模式，这两种工作模式分别为普通供电模式和适配供电模式。当工具USB连接器32位于普通供电模式时，充其输出电压恒定在5V；当工具USB连接器32位于适配供电模式下时，其输出一个高于5V的电压。工具控制器33能够控制工具USB连接器32在普通供电模式和适配供电模式之间切换，当工具USB连接器32位于普通供电模式时，设备控制器42对工具USB连接器32的输出电压不进行调节，使其恒定输出；而当工具USB连接器32位于适配供电模式时，设备控制器42对工具USB连接器32的输出电压进行调节，以实现大功率电能传输。

工作时，通过设备USB连接器41和工具USB连接器32的对接实现用电设备4与电动工具3的电连接，首先工具控制器33控制工具USB连接器32处于普通供电模式，此时工具USB连接器32输出5V的恒定电压到用电设备4中，用电设备4在获得电压后通过设备USB连接器41和工具USB连接器32的对接实现设备控制器42与充电控制的通讯，并获得工具USB连接器32的电能输出特征，即获得工具USB连接器32的最大输出电压值，并进行判断其是否位于设备USB连接器41所能接收的最大输入电压的范围内。当工具USB连接器32的最大输出电压值位于设备USB连接器41所能接收的最大输入电压的范围内时，此时通过相互通讯，工具控制器33控制工具USB连接器32切换到适配供电模式，并通过设备控制器42控制工具USB连接器32输出大于5V的电压，进行大功率充电；当工具USB连接器32的最大输出电压值不在设备USB连接器41所能接收的最大输入电压的范围内时，此时工具USB连接器32只能位于普通供电模式，并输出5V的电压。

本发明还提出一种电能传输系统，图3所示为本发明的一种电能传输系统的优选实施例的示意框图，该电能传输系统，包括以上所述的充电组合和供电系统，为了实现相互充电，其中供电系统中的用电设备4也可以作为充电组合中的电能输入设备从电能输出设备中获取电能，也即是说，通过USB接口的对接，该用电设备4可以用充电器1或者电动工具3中的任意一个进行充电。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。

Claims (11)

1.一种充电组合，包括：

电能输出装置，能恒定或可调节的输出电能；

电能输入装置，能接收来自所述电能输出装置的电能；

所述电能输出装置包括：

电源模块，存储电能或引入外部电网的电能作为所述电能输出装置的电能来源；

第一USB连接器，与所述电源模块电连接且至少能实现电能传输；

第一控制模块，包括一个至少能控制所述第一USB连接器在输出电能时的输出电压值的第一控制器；

所述电能输入装置包括：

第二USB连接器，至少能与所述第一USB连接器对接实现电能传输；

第二控制模块，包括一个至少能与所述第一控制器通讯且能控制所述第二USB连接器的第二控制器；

其中，所述第一USB连接器至少具有大于等于5V的输出电压。

2.根据权利要求1所述的充电组合，其特征在于，所述第一控制器分别与所述电源模块和所述第一USB连接器电连接；

所述第一USB连接器至少具有：

预充模式，在该预充模式下所述第一USB连接器的输出电压恒定在5V；

适充模式，在该适充模式下所述第一USB连接器输出一个高于5V的输出电压；

所述第一控制器控制所述第一USB连接器在所述预充模式和所述适充模式之间切换，所述第二控制器通过与所述第一控制模块通讯控制在所述适充模式时所述第一USB连接器的输出电压。

3.根据权利要求1所述的充电组合，其特征在于，所述第二控制器与所述第一控制器通过所述第一USB连接器和所述第二USB连接器实现通讯。

4.根据权利要求1至3任意一项所述的充电组合，其特征在于，所述电能输出装置为充电器或适配器中一种，所述第一控制模块还包括：

第一标识单元，能用来标识所述电能输出装置的电能输出特征；

其中，所述电能输出装置的电能输出特征至少包括所述第一USB连接器能够提供的最大输出电压；所述第一标识单元至少能与所述第二控制模块通讯。

5.根据权利要求1至3任意一项所述的充电组合，其特征在于，所述电能输入装置为用电器或电能存储装置中的一种，所述第二控制模块还包括：

第二标识单元，能用来标识所述电能输入装置的电能输入特征；

其中，所述电能输入装置的电能输入特征至少包括所述第二USB连接器能引入的最大输入电压；所述第二标示单元至少与所述第一控制模块通讯。

6.一种供电系统，包括：电动工具和一个能从所述电动工具获取电能的用电设备；

所述电动工具包括：

电源模块，存储电能或引入外部电网的电能作为所述电动工具的电能来源；

第三USB连接器，与所述电源模块电连接且至少能实现电能传输；

第三控制模块，包括一个至少能控制所述第三USB连接器在输出电能时的输出电压值的第三控制器；

所述用电设备包括：

第四USB连接器，至少能与所述第三USB连接器对接实现电能传输；

第四控制模块，包括一个至少能与所述第三控制模块通讯且能控制所述第四USB连接器的第四控制器；

其中，所述第三USB连接器至少具有大于等于5V的输出电压。

7.根据权利要求6所述的供电系统，其特征在于，所述第三控制器分别与所述电源模块和所述第三USB连接器电连接；

所述第三USB连接器至少具有：

普通供电模式，在该普通供电模式下所述第三USB连接器的输出电压恒定在5V；

适配供电模式，在该适配供电模式下所述第三USB连接器输出一个高于5V的输出电压；

所述第三控制器控制所述第三USB连接器在所述普通供电模式和所述适配供电模式之间切换，所述第四控制器通过与所述第三控制模块通讯控制在所述适配供电模式时所述第三USB连接器的输出电压。

8.根据权利要求6所述的供电系统，其特征在于，所述第四控制器与所述第三控制器通过所述第三USB连接器和所述第四USB连接器实现通讯。

9.根据权利要求6至8任意一项所述的供电系统，其特征在于，所述第三控制模块还包括：

第三标识单元，能用来标识所述电动工具的电能输出特征；

其中，所述电动工具的电能输出特征至少包括所述第三USB连接器能够提供的最大输出电压；所述第三标识单元至少能与所述第四控制模块通讯。

10.根据权利要求6至8任意一项所述的供电系统，其特征在于，所述第四控制模块还包括：

第四标识单元，能用来标识所述用电设备的电能输入特征；

其中，所述用电设备的电能输入特征至少包括所述第四USB连接器能引入的最大输入电压；所述第三控制器至少与所述第四控制模块通讯。

11.一种电能传输系统，包括：如权利要求1至5中任意一项所述的充电组合和如权利要求6至10中任意一项所述的供电系统；

其中，所述用电设备作为所述充电组合中所述电能输入设备从所述电能输出设备中获取电能。