CN106786829A - 家居移动电源 - Google Patents

Abstract

本公开提供一种家居移动电源。该家居移动电源包括：一锂离子电容单元，包括串联的多个锂离子电容组；一电压检测单元，与各所述锂离子电容组连接，用于检测各所述锂离子电容组的电压；一电容均衡电路，与各所述锂离子电容组及电压检测单元连接，用于根据电压检测单元的检测结果均衡各所述锂离子电容组的电压；一充电电路，与所述锂离子电容单元连接，用于利用外部输入电流为所述锂离子电容单元充电；一输出电路，与所述锂离子电容单元连接，用于将所述锂离子电容单元存储的电能转换为预定的电源类型并输出；一封装壳体，用于将所述家居移动电源的各部分封装为一体式结构。本公开中的家居移动电源可以实现快速充电。

Description

家居移动电源

技术领域

本公开涉及电源技术领域，尤其涉及一种家居移动电源。

背景技术

随着移动通信技术以及电子技术的飞速发展，智能手机、平板电脑、数码相机以及笔记本电脑等移动终端产品日渐普及，大大的方便了人们的日常生活、工作和娱乐需求。但是，目前移动终端产品的电池续航能力一直无法突破技术瓶颈，随着智能手机的大屏、多核的普遍应用，电池续航能力的疲弱显得尤为突出。而家居移动电源的出现，则在一定程度上缓解了移动终端产品电池续航能力不佳的窘境。

目前市场上的家居移动电源基本都是由锂电池或者镍镉电池等蓄电池构成。但蓄电池具有很多固有的缺点，例如，充放电循环次数少、大电流充电会损坏蓄电池、使用寿命短、适用的温度范围窄等。此外，蓄电池构成的家居移动电源充电时间长，例如充电时间往往需要几个小时，在用户着急出门等情况下，等待家居移动电源充电会严重影响用户体验。

因此，提供一种新的家居移动电源产品，改善移动终端产品电池续航能力是非常有必要的。

发明内容

本公开的目的在于提供一种家居移动电源，从而至少在一定程度上克服由于相关技术的限制和缺陷而导致的一个或多个问题。

本公开的其它特性和优点将通过下面的详细描述变得显然，或部分地通过本公开的实践而习得。

根据本公开的一方面，提供一种家居移动电源，包括：

一锂离子电容单元，包括串联的多个锂离子电容组；

一电压检测单元，与各所述锂离子电容组连接，用于检测各所述锂离子电容组的电压；

一电容均衡电路，与各所述锂离子电容组及电压检测单元连接，用于根据电压检测单元的检测结果均衡各所述锂离子电容组的电压；

一充电电路，与所述锂离子电容单元连接，用于利用外部输入电流为所述锂离子电容单元充电；

一输出电路，与所述锂离子电容单元连接，用于将所述锂离子电容单元存储的电能转换为预定的电源类型并输出；

一封装壳体，用于将所述家居移动电源的各部分封装为一体式结构。

本公开的一种示例性实施例中，所述锂离子电容组的数量为2～10个，每一所述锂离子电容组包括1个锂离子电容或2～100个并联的锂离子电容。

本公开的一种示例性实施例中，所述锂离子电容组的数量为2～10个，每一所述锂离子电容组包括1个锂离子电容，所述多个并联的锂离子电容组为一锂离子电容列；所述锂离子电容单元包括多个并联的所述锂离子电容列。

本公开的一种示例性实施例中，所述锂离子电容列的数量为2～100个。

本公开的一种示例性实施例中，所述电容均衡电路对电压高于预设电压的电容进行放电，以均衡各所述锂离子电容组的电压。

本公开的一种示例性实施例中，所述电容均衡电路使电压高于预设电压的锂离子电容组对电压低于预设电压的锂离子电容组进行放电，以均衡各所述锂离子电容组的电压。

本公开的一种示例性实施例中，所述充电电路与一外部直流充电器连接。

本公开的一种示例性实施例中，所述充电电路包括：

一变压器，用于将外部交流电源的电压变换至预设电压；

一整流电路，与所述变压器连接，用于对所述交流电源进行整流；

一充电控制电路，与所述整流电路连接，用于控制所述整流电路向所述锂离子电容单元充电的电压以及电流。

本公开的一种示例性实施例中，所述家居移动电源还包括：

一插头，与所述充电电路连接；所述插头设置于所述封装壳体以插接于提供所述交流电源的插座。

本公开的一种示例性实施例中，所述输出电路包括：

一DC/DC变换电路，用于将所述锂离子电容单元存储的电能转换为直流电流后输出；

一DC/AC变换电路，用于将所述锂离子电容单元存储的电能转换为交流电流后输出；

一输出控制电路，用于提供PWM控制信号至所述DC/DC变换电路以及DC/AC变换电路，以控制所述DC/DC变换电路以及DC/AC变换电路输出的电源的电压以及电流。

本公开的一种示例性实施例中，所述家居移动电源还包括：

多个输出端口，每一所述输出端口对应于所述输出电路提供的一种或多种电源类型。

本公开示例实施方式的家居移动电源中，通过设置锂离子电容单元、电压检测单元、电容均衡电路以及充电电路和输出电路，一方面，通过利用锂离子电容作为储能模块，可以提升家居移动电源的能量密度，扩大家居移动电源的适用温度范围，大幅度增加家居移动电源的充放电次数以及实现家居移动电源的小型化；同时，由于锂离子电容的充电过程是一种物理过程，大电流充放电并不会影响其内部特性，因此可以方便的利用大电流快速的在短时间内完成充电，满足家居移动电源的需要。另一方面，通过电压检测单元以及电容均衡电路，可以确保锂离子电容单元中各锂离子电容组的电压均衡，以保护锂离子电容单元以及延长锂离子电容单元的使用寿命。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，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。

图1是本公开示例性实施例中一种家居移动电源模块示意图。

图2是本公开示例性实施例中一种家居移动电源的结构示意图。

图3是本公开示例性实施例中另一种家居移动电源的结构示意图。

图4是本公开示例性实施例中一种家居移动电源的输出电路模块示意图。

图5A至图5C是本公开示例性实施例中锂离子电容单元的结构示意图。

附图标记说明

11 锂离子电容单元

111 锂离子电容组

112 锂离子电容列

12 电压检测单元

13 电容均衡电路

14 充电电路

144 充电端口

15 输出电路

151 DC/DC变换电路

152 DC/AC变换电路

153 输出控制电路

154 输出端口

16 直流充电器

161 直流充电器输出端口

17 插座

18 插头

20 封装壳体

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例性实施例。然而，示例性实施例能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本公开将全面和完整，并将示例性实施例的构思全面地传达给本领域的技术人员。在图中，相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略它们的详细描述。

此外，所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本公开的实施例的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本公开的技术方案而没有所述特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的组件、步骤等。在其它情况下，不详细示出或描述公知结构以避免模糊本公开的各方面。

本示例实施方式中首先提供了一种家居移动电源。参考图1中所示，本示例实施方式中的家居移动电源主要包括一锂离子电容单元11、一电压检测单元12、一电容均衡电路13、一充电电路14、一输出电路15以及一封装壳体20。当然，本领域技术人员也可以根据需要增加新的组件单元，例如指示灯、控制开关等，并不局限于本示例实施方式中所例举的方式。所述锂离子电容单元11包括串联的多个锂离子电容组；本示例实施方式中，锂离子电容具有能量密度大、功率密度大、可以快速充放电、适用温度范围宽、充放电次数多以及免维护等优点。所述电压检测单元12与各所述锂离子电容组连接，用于检测各所述锂离子电容组的电压；所述电压检测单元12例如可以为AD电压采样电路或者电压计等。所述电容均衡电路13与各所述锂离子电容组及电压检测单元12连接，用于根据电压检测单元12的检测结果均衡各所述锂离子电容组的电压。所述充电电路14与所述锂离子电容单元11连接，用于利用外部输入电流为所述锂离子电容单元11充电。所述输出电路15与所述锂离子电容单元11连接，用于将所述锂离子电容单元11存储的电能转换为预定的电源类型，例如将所述锂离子电容单元11存储的电能转换为特定电压及电流的直流输出或者特定电压、电流及频率的交流输出等之后输出给待充电的智能手机、平板电脑、数码相机以及笔记本电脑等移动终端产品。所述封装壳体20用于将所述家居移动电源的各部分封装为一体式结构，所述封装壳体20可以为树脂外壳，也可以为合金外壳；封装壳体20的形状例如可以是圆柱体、立方体或者拟物形状等等；所述封装壳体20上还可以设置有多个开口，以暴露出充电端口、输出端口以及指示灯等组件。

本示例实施方式中的家居移动电源中，通过设置锂离子电容单元11、电压检测单元12、电容均衡电路13以及充电电路14和输出电路15，一方面，通过利用锂离子电容作为储能模块，可以提升家居移动电源的能量密度(例如可达5～20wh/Kg甚至更高)，扩大家居移动电源的适用温度范围(例如-40℃～+85℃)，大幅度增加家居移动电源的充放电次数(例如可达10万次以上，远高于现有蓄电池一万次以下的充放电次数)以及实现家居移动电源的小型化；同时，由于锂离子电容的充电过程是一种物理过程，大电流充放电并不会影响其内部特性，因此可以方便的利用大电流快速的在短时间内完成充电，例如可以在5分钟内充满电，真正做到快速充电，满足家居移动电源的需要。另一方面，通过电压检测单元12以及电容均衡电路13，可以确保锂离子电容单元11中各锂离子电容组的电压均衡，以保护锂离子电容单元11以及延长锂离子电容单元11的使用寿命。

参考图2中所示，本示例实施方式中，所述充电电路14可以与一直流充电器16连接。所述直流充电器16可以包括变压器、整流电路以及充电控制电路等部分。所述变压器用于将外部交流电源的电压变换至预设电压，所述变压器例如可以为薄膜变压器以及PCB型变压器等。所述整流电路与所述变压器连接，用于对所述交流电源进行整流，所述整流电路例如可以为一桥式整流电路以及半波整流电路等。所述充电控制电路，与所述整流电路连接，用于控制所述整流电路向所述锂离子电容单元11充电的电压以及电流，所述充电控制电路例如可以包括单片机以及PWM信号发生器等。本领域技术人员容易理解的是，所述外部直流充电器16还可以包括滤波电路等其他部件。将所述直流充电器16的输出端口161连接于本示例实施方式中的家居移动电源的充电端口144后，通过所述外部直流充电器16可以将外部交流电源转换为直流大电流，例如1A～50A的电流等，从而为本示例实施方式中的家居移动电源进行快速的充电。上述直流充电器16可以为现有技术中可以进行大电流输出的直流充电器，也可以是专门为本示例实施方式中家居移动电源进行充电而生产的直流充电器。

此外，为了可以随时为家居移动电源充电，避免由于忘记携带上述直流充电器16而无法为家居移动电源充电以及减少杂乱的充电线，在本公开的其他示例性实施例中，也可以在所述家居移动电源中集成上述变压器、整流电路、充电控制电路以及稳压电路。例如，参考图3中所示，本示例实施方式中，所述充电电路14可以包括上述的变压器、整流电路以及充电控制电路。并且，所述家居移动电源还可以包括一插头18，该插头18与所述充电电路14连接，并且所述插头18设置于所述封装壳体20以插接于提供所述交流电源的插座17。这样，则可以直接将家居移动电源插接在提供交流电源的插座17之上进行快速充电。而且，该结构避免了上述直流充电器16的大电流输出端口161暴露在外界环境中，进而可以避免给使用者带来安全隐患，增加了整体系统的安全性。

参考图4中所示，本示例实施方式中，所述输出电路15可以包括一DC/DC变换电路151、一DC/AC变换电路152以及一输出控制电路153。所述DC/DC变换电路151用于将所述锂离子电容单元11存储的电能转换为直流电流后输出，所述DC/DC变换电路151例如可以为基本斩波电路以及复合斩波电路等。所述DC/AC变换电路152用于将所述锂离子电容单元11存储的电能转换为交流电流后输出，所述DC/AC变换电路152例如可以为有源逆变电路以及无源逆变电路等。所述输出控制电路153用于提供PWM控制信号至所述DC/DC变换电路151以及DC/AC变换电路152，以控制所述DC/DC变换电路151以及DC/AC变换电路152输出的电源的电压以及电流；例如，所述输出控制电路153可以控制所述DC/DC变换电路151输出例如5V 1A、5V 2A、12V 1A以及24V 1.5A等类型的直流电源，所述输出控制电路153也可以控制所述DC/AC变换电路152输出例如220V 50Hz以及110V 60Hz的等类型的交流电源。当然，本领域技术人员容易理解的是，所述输出电路15还可以包括稳压电路等其他部件。

继续参考图2以及图3中所示，本示例实施方式中所述家居移动电源还可以包括多个输出端口154，每一所述输出端口154对应于所述输出电路15提供的一种或多种电源类型。在本公开的其他示例性实施例中，所述家居移动电源还可以包括一切换开关(图中未示出)，用于切换一个多个输出端口154输出的电源的类型，例如，在切换开关的控制下，一个输出端口154既可以用于输出5V 1A的电源，也可以用于输出12V 1A的电源等等。

为了提升锂离子电容单元的耐压性，本示例实施方式中所述锂离子电容单元11可以包括串联的多个锂离子电容组。本示例实施方式中，串联的所述锂离子电容组的数量可以为2～10个。参考图5A中所示，本示例实施方式中可以是每一所述锂离子电容组111包括1个锂离子电容。或者，也可以如图5B中所示，每一所述锂离子电容组111包括并联的多个锂离子电容。通过提供并联的锂离子电容，可以提供更大的电容量，进而可以提供更大的电流和更强的能量。根据不同的电容量需求，需要并联的锂离子电容的数量也不相同，例如，本示例实施方式中，每一所述锂离子电容组111可以包括2～100个并联的锂离子电容。或者，还可以如图5C中所示，每一所述锂离子电容组111包括1个锂离子电容，所述多个并联的锂离子电容组111为一锂离子电容列112；所述锂离子电容单元11包括多个并联的所述锂离子电容列112；同上所述，通过并联不同数量的锂离子电容列112，可以提供不同的电容量，进而满足不同的输出电流需求；本示例实施方式中，所述锂离子电容列112的数量例如可以为2～100个。

由于材质以及工艺等限制，同一型号的锂离子电容的容量以及内阻也可能存在差异。这样，则会导致串联的各锂离子电容组111的电压有所不同，如果长时间不对其进行均衡，可能最终导致锂离子电容不可用。本示例实施方式中，所述电容均衡电路13可以包括一放电电路，从而可以对电压高于预设电压的电容进行放电，以均衡各所述锂离子电容组111的电压，其中，预设电压可以根据实际需求设定。通过所述电压检测单元12检测到的电压，可以识别电压过高的锂离子电容组111，进而可以选择对其进行放电。或者，所述电容均衡电路13使电压高于预设电压的锂离子电容组111对电压低于预设电压的锂离子电容组111进行放电，以均衡各所述锂离子电容组111的电压，例如，通过所述电压检测单元12检测到的电压，可以识别电压最高的锂离子电容组111和电压最低的锂离子电容组111，进而可以通过一DC/DC变换电路，使电压最高的锂离子电容组111对电压最低的锂离子电容组放电，从而实现各锂离子电容组111的电压均衡。当然，本领域技术人员也可以采用其他方式实现各锂离子电容组111的电压均衡，并不局限于本示例实施方式中所例举的方式。

综上所述，本示例实施方式中的家居移动电源中，通过设置锂离子电容单元、电压检测单元、电容均衡电路以及充电电路和输出电路，一方面，通过利用锂离子电容作为储能模块，可以提升家居移动电源的能量密度，扩大家居移动电源的适用温度范围，大幅度增加家居移动电源的充放电次数以及实现家居移动电源的小型化；同时，由于锂离子电容的充电过程是一种物理过程，大电流充放电并不会影响其内部特性，因此可以方便的利用大电流快速的在短时间内完成充电，满足家居移动电源的需要。另一方面，通过电压检测单元以及电容均衡电路，可以确保锂离子电容单元中各锂离子电容组的电压均衡，以保护锂离子电容单元以及延长锂离子电容单元的使用寿命。

本公开已由上述相关实施例加以描述，然而上述实施例仅为实施本公开的范例。必需指出的是，已公开的实施例并未限制本公开的范围。相反地，在不脱离本公开的精神和范围内所作的更动与润饰，均属本公开的专利保护范围。

Claims (11)

1.一种家居移动电源，其特征在于，包括：

一锂离子电容单元，包括串联的多个锂离子电容组；

一电压检测单元，与各所述锂离子电容组连接，用于检测各所述锂离子电容组的电压；

一电容均衡电路，与各所述锂离子电容组及电压检测单元连接，用于根据电压检测单元的检测结果均衡各所述锂离子电容组的电压；

一充电电路，与所述锂离子电容单元连接，用于利用外部输入电流为所述锂离子电容单元充电；

一输出电路，与所述锂离子电容单元连接，用于将所述锂离子电容单元存储的电能转换为预定的电源类型并输出；

一封装壳体，用于将所述家居移动电源的各部分封装为一体式结构。

2.根据权利要求1所述的家居移动电源，其特征在于，所述锂离子电容组的数量为2～10个，每一所述锂离子电容组包括1个锂离子电容或2～100个并联的锂离子电容。

3.根据权利要求1所述的家居移动电源，其特征在于，所述锂离子电容组的数量为2～10个，每一所述锂离子电容组包括1个锂离子电容，所述多个并联的锂离子电容组为一锂离子电容列；所述锂离子电容单元包括多个并联的所述锂离子电容列。

4.根据权利要求3所述的家居移动电源，其特征在于，所述锂离子电容列的数量为2～100个。

5.根据权利要求1所述的家居移动电源，其特征在于，所述电容均衡电路对电压高于预设电压的电容进行放电，以均衡各所述锂离子电容组的电压。

6.根据权利要求1所述的家居移动电源，其特征在于，所述电容均衡电路使电压高于预设电压的锂离子电容组对电压低于预设电压的锂离子电容组进行放电，以均衡各所述锂离子电容组的电压。

7.根据权利要求1所述的家居移动电源，其特征在于，所述充电电路与一外部直流充电器连接。

8.根据权利要求1所述的家居移动电源，其特征在于，所述充电电路包括：

一变压器，用于将外部交流电源的电压变换至预设电压；

一整流电路，与所述变压器连接，用于对所述交流电源进行整流；

一充电控制电路，与所述整流电路连接，用于控制所述整流电路向所述锂离子电容单元充电的电压以及电流。

9.根据权利要求8所述的家居移动电源，其特征在于，还包括：

一插头，与所述充电电路连接；所述插头设置于所述封装壳体以插接于提供所述交流电源的插座。

10.根据权利要求1所述的家居移动电源，其特征在于，所述输出电路包括：

一DC/DC变换电路，用于将所述锂离子电容单元存储的电能转换为直流电流后输出；

一DC/AC变换电路，用于将所述锂离子电容单元存储的电能转换为交流电流后输出；

一输出控制电路，用于提供PWM控制信号至所述DC/DC变换电路以及DC/AC变换电路，以控制所述DC/DC变换电路以及DC/AC变换电路输出的电源的电压以及电流。

11.根据权利要求10所述的家居移动电源，其特征在于，还包括：

多个输出端口，每一所述输出端口对应于所述输出电路提供的一种或多种电源类型。