CN116914885A - 一种应急救护设备及应用于应急救护设备的无线充电系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种应急救护设备及应用于应急救护设备的无线充电系统，包括安装于应急救护设备中的电源模块、以及用于为所述电源模块充电的充电机柜，所述电源模块通过所述充电机柜进行无线充电；所述无线充电系统还包括电量检测单元和无线充电控制模块；所述电量检测单元用于检测所述电源模块的剩余电量，并判断所述剩余电量是否小于预设电量；在判定为是时，所述无线充电控制模块启动，所述充电机柜为所述电源模块充电。与现有技术相比，本发明提出的无线充电系统，采用无线充电的方式，替代了传统应急救护设备中的干电池，增加了应急救护设备的电池的使用寿命，节约成本。

Description

一种应急救护设备及应用于应急救护设备的无线充电系统

技术领域

本发明涉及医用领域，特别是一种应急救护设备及应用于应急救护设备的无线充电系统。

背景技术

随着电子技术飞速发展，电子产品种类多样，功能强大。其对电池电量的需求不断增加，各种类型的电池也逐渐增多，但在应急救护方面的应用还比较少。

目前应急救护设备通常配备在公共场所，如火车站、地铁站、社区、医院、公园等场所。当遇到需要救护的人员时，拿出来对病人进行救护。由于设备存放时间过长(3-5年)，救护产品内的电池电量会逐渐消耗，影响救治效果。

如采用传统的充电电池，需要采用接线的方式，而在公共场所采用接线的方式容易受到环境因素的影响，因而影响应急救护设备的使用。

发明内容

针对现有技术中，应急救护设备中电池寿命较短，影响救治效果的问题，本发明提出了一种应急救护设备及应用于应急救护设备的无线充电系统。

本发明的技术方案为，提出了一种应用于应急救护设备的无线充电系统，包括安装于应急救护设备中的电源模块、以及用于为所述电源模块充电的充电机柜，所述电源模块通过所述充电机柜进行无线充电；

所述无线充电系统还包括电量检测单元和无线充电控制模块；

所述电量检测单元用于检测所述电源模块的剩余电量，并判断所述剩余电量是否小于预设电量；

在判定为是时，所述无线充电控制模块启动，所述充电机柜为所述电源模块充电。

进一步，所述电源模块包括电池壳体、设于所述电池壳体内的电芯、以及与所述电芯连接的接收线圈；

所述充电机柜包括用于放置所述应急救护设备的柜体、设于所述柜体内的发射线圈、以及控制所述发射线圈为所述接收线圈提供能量的发射控制模块；

在所述无线充电控制模块启动时，所述无线充电控制模块与所述发射控制模块进行协议配对，并触发所述发射控制模块。

进一步，所述电池壳体包括电池上盖和电池下盖，所述电池上盖朝向所述充电机柜设置；

所述接收线圈设于所述电池上盖的内侧，在所述电池上盖的外侧与所述接收线圈位置匹配处设置有至少一个磁吸装置，所述磁吸装置可吸附于所述充电机柜上，并使所述接收线圈与所述发射线圈的位置匹配。

进一步，所述电源模块还包括：

电芯保护模块，其设于所述电池壳体内，且具有所述电量检测单元，用于检测所述电源模块的剩余电量；

充电管理模块，其设于所述电池壳体内，且与所述电芯保护模块连接，用于判断所述电芯的剩余电量是否小于预设电量，并在判定为是时，向所述无线充电控制模块发送充电指令。

进一步，在所述电池壳体内，且位于所述电芯与所述接收线圈之间设有一电池屏蔽板；

所述电池屏蔽板用于隔离所述接收线圈产生的磁场。

进一步，在所述电池下盖上还设有至少一个连通所述电池壳体内部与外界的防水透气孔；

在所述电池下盖上还设有一与所述应急救护设备卡接的弹片，在所述弹片触发时，所述电源模块可剥离出所述应急救护设备。

进一步，在所述电池壳体的外表面设有多个用于与所述应急救护设备连接并为其供电的供电触点；

所述充电管理模块设于所述电池壳体内与所述供电触点位置匹配处，且使所述供电触点安装于所述充电管理模块上。

进一步，所述电源模块还包括与所述发射控制模块连接的适配器，所述适配器用于外界交流电源，并将所述交流电源提供的交流电转化为可供所述发射控制模块使用的直流电。

进一步，所述电池壳体采用塑胶材料，且电池上盖与电池下盖采用超声工艺进行压合的方式形成所述电池壳体。

本发明还提出了一种应急救护设备，其具有上述无线充电系统。

与现有技术相比，本发明至少具有如下有益效果：

本发明采用无线充电的方式为电源模块进行供电，能够实时保证电源模块的电量充足，确保应急救护设备的救治效果。此外，相比于传统方式中采用干电池或者接线式可充电电池，本发明的续航时间更长，且不易受到外界干扰，具有更长的使用寿命，符合应急救护设备的使用需求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明第一实施例中的无线充电系统的组成示意图；

图2为本发明第二实施例中的无线充电系统的组成示意图；

图3为本发明的整体结构爆炸图；

图4为本发明中电源模块的组成示意图；

图5为本发明中充电机柜的组成示意图；

图6为本发明中电池壳体的结构示意图；

图7为本发明的工作流程图；

图8为本发明的整体工作逻辑；

图9为本发明中各信号的传输示意图；

其中，1为充电机柜、2为应急救护设备、100为电池下盖、101为充电端子、102为充电管理模块、103为电芯保护模块、104为电池屏蔽板、105为接收线圈、106为电池上盖、107为磁吸装置、108为电芯、109为无线充电控制模块、110为发射线圈、111为适配器、112为发射控制模块、113为充电机柜的柜体、10为输出口、11为防水透气孔、12为弹片。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

由此，本说明书中所指出的一个特征将用于说明本发明的一个实施方式的其中一个特征，而不是暗示本发明的每个实施方式必须具有所说明的特征。此外，应当注意的是本说明书描述了许多特征。尽管某些特征可以组合在一起以示出可能的系统设计，但是这些特征也可用于其他的未明确说明的组合。由此，除非另有说明，所说明的组合并非旨在限制。

下面结合附图以及实施例对本发明的原理及结构进行详细说明。

目前的应急救护设备常备在公共场所，如火车站、地铁站、社区、医院、公园等场所。其内部电池常常采用不可持续使用的干电池，在应急救护设备存放时间过长时，由于电量消耗，其会救治效果造成影响。部分场景下，应急救护设备中采用接线式的充电电池，该方式虽然能够实现可持续使用，但在公共场所采用接线的方式，容易受到环境因素的影响，从而影响应急救护设备的使用寿命。本发明的思路在于，提出一种无线充电系统，采用无线充电的方式为电源模块充电，从而避免上述问题的发生，进而增加电源模块的使用寿命。

具体的，本发明提出的无线充电系统，包括安装于应急救护设备2中的电源模块、以及用于为电源模块充电的充电机柜1；

电源模块通过充电机柜1进行无线充电；

无线充电系统还包括电量检测单元和无线充电控制模块109；

电量检测单元用于检测电源模块的剩余电量，并判断剩余电量是否小于预设电量；

在判定为是时，无线充电控制模块启动，充电机柜1为电源模块充电。

其中，电源模块包括电池壳体、设于电池壳体内的电芯108、以及与电芯108连接的接收线圈105；

充电机柜1包括用于放置应急救护设备的柜体113、设于柜体113内的发射线圈110、以及控制发射线圈110为接收线圈105提供能量的发射控制模块112。

如图1、图4、图5所示，充电机柜1呈L形，应急救护设备2放置在该充电机柜1上，并通过无线的方式进行充电。在具体使用时，电源模块安装在应急救护设备2中，将应急救护设备2放置在充电机柜1的柜体113上，并使接收线圈105与发射线圈110对齐，此时发射控制模块112启动，通过发射线圈110为接收线圈105提供能量。接收线圈105接收到发射线圈110提供的能量后，能够将其转换为电能，并提供给电芯108，实现对电源模块的充电。

该方案相比于传统的方案，无需接线即可实现电源模块的可持续使用，基本不会受到环境因素的干扰，增加了应急救护设备2中电源模块的使用寿命。

其中，安装机柜1的形状并不限于L形，在本发明其他实施例中，安装机柜1的形状还可以为正方形、长方形等，其固定的方式也可以采用挂墙式、立式、靠墙式中的任意一种，本发明不做限定。

此外，本发明的充电方式具有两种实现模式，一种为磁吸式充电模式，如图1所示，其充电接口采用磁吸接口或DC接口，电源模块一端设计为磁吸式吸盘，充电机柜1一端为适配器，适配器的输出头为磁吸头。在应急救护设备2放入到充电机柜1上时，充电机柜1内的适配器的输出头会被电池上的磁吸式吸盘吸附到一起进行充电。

另一种实现方式为无线充电模式，如图2所示，通过设置在充电机柜1内的发射模块(包含有发射线圈)进行供电，供电时通过磁铁进行吸附，保证对位精度。

请参见图4，本发明中电池壳体包括电池上盖106和电池下盖100，其中电池上盖106朝向充电机柜1设置；

接收线圈105设于电池上盖106的内侧，在电池上盖106的外侧与接收线圈105位置匹配处设置有至少一个磁吸装置107，该磁吸装置107可吸附于充电机柜1上，并使接收线圈105与发射线圈110的位置匹配。

其中，磁吸装置107可以选用磁铁或者带磁性的材料，由于无线充电系统的充电效率与接收线圈105和发射线圈110的对位情况相关。本发明中采用上述磁吸装置107进行对位，能够保证接收线圈105与发射线圈110对位的准确性，并在对位后，保证接收线圈105与发射线圈110对位不发生偏移，从而保证充电机柜1对电源模块的充电效率，满足电源模块的充电需求。其中，磁吸装置107的数量不作限定，可以为1、2、3、4等设置。如图5所示，为匹配电源模块上的磁吸装置107，本发明在柜体113上也对应设置有磁吸装置107，以进一步保证接收线圈105与发射线圈110的对位。

这里，磁吸装置107也可以设置在电池上盖106的内侧与接收线圈105位置匹配处，其只要能够实现接收线圈105与发射线圈110的对位即可。接收线圈105与无线充电控制模块109可以采用双面胶粘连的方式固定于电池上盖106的内侧，接收线圈105通过接收发射线圈110发出的能量，产生感应电流从而达到充电效果。由于接收线圈105采用双面胶粘连的方式固定于电池上盖106的内测，为避免漏电，本发明中电池壳体的材料需要采用塑料材料，满足防水放电需求。

请参见图3及图4，本发明提出的电源模块还包括：

电芯保护模块103，其设于电池壳体内，且具有电量检测单元，用于检测电源模块的剩余电量；

充电管理模块102，其设于电池壳体内，且与电芯保护模块103连接，用于判断电芯108的剩余电量是否小于预设电量，并在判定为是时，向无线充电控制模块109发送充电指令。

在工作时，无线充电控制模块109能够控制无线充电动作的起停，以切断充电状态。电芯保护模块103用于保护电芯108，避免电芯108因充电电压过高而造成的损坏。充电管理模块102能够调节充电电压和放电电压，在对电源模块充电时，充电管理模块102能够将从接收线圈105处获取的充电电压转换为可供电芯使用的电压，在电源模块对应急救护设备2放电时，充电管理模块103能够将电芯108输出的放电电压转换为可供应急救护设备2工作的电压。

通过上述无线充电控制模块109、电芯保护模块103、以及充电管理模块102的相互配合，能够实现本发明在充电模式以及供电模式下的自由切换，满足实际使用需求。这里，充电模式是指通过充电机柜1为电芯108进行充电，该情况一般在电芯108的电量较低时执行，供电模式是指电芯108为应急救护设备2进行供电，保证应急救护设备2的正常运行，其中充电管理模块102中集成有DCDC模块，能够调节充电电压和放电电压，以满足电芯108的充电需求和应急救护设备2的供电需求。

其中，充电管理模块102和电芯保护模块103还集成有过充、过流、短路保护等供电，同时兼备有电芯均衡、电量计算、电量指示、one-wire等功能，实现电芯状态的实时检测，以及异常保护，大大提高了本发明的安全性。

进一步的，为实现电源模块对应急救护设备2的供电，本发明在电池壳体外表面设有多个用于与应急救护设备2连接并为其供电的供电触点101；

其中，上述充电管理模块102设于电池壳体内与供电触点位置匹配处，使供电触点101安装在充电管理模块上。

如图1及图4，供电触点101设置在电池下盖100上，充电管理模块102可以设置在电池下盖100内侧表面的相应位置，并使充电管理模块102的输出端设置于供电触点101处，并与供电触点101电连接，保证供电触点101的正常供电。其中，供电触点101设置有多个以形成输出口10，用于与应急救护设备连接。

请参见图4，在电池壳体内，且位于电芯108与接收线圈105之间设有一电池屏蔽板104；

该电池屏蔽板104用于隔离接收线圈105产生的磁场。

具体的，电池屏蔽板104可以采用金属材料，其能够聚焦接收线圈105所产生的磁场，同时也能起到屏蔽的作用，避免因接收线圈105产生的磁场对电芯保护板1102上控制芯片的工作造成影响。其中，本发明中所设置的接收线圈105和发射线圈110均可以设置为一个或者多个线圈绕制而成，且每个线圈的形状可以不同，其根据实际需要可以进行调节。

请参见图6，在电池下盖100上还设有至少一个连通电池壳体内部与外界的防水透气孔11。

这里，防水透气孔11用于连通电池壳体内部与外部，保证电池壳体与外界的气体交换，从而保证换热，避免电池壳体内因温度过高而导致的一系列发热问题。

请参见图6，在电池下盖100上还设有一与应急救护设备2卡接的弹片12，在弹片12触发时，电源模块可剥离出应急救护设备2。

具体的，该弹片12可以采用卡接固定的方式设置于电池下盖100上，并通过该方式固定电源模块于应急救护设备2中，在需要拆卸电源模块时，只用触发弹片12即可分离应急救护设备2与电源模块。

请参见图5，本发明提出的电源模块还包括与发射控制模块112连接的适配器111，该适配器111用于外接交流电源，并将交流电源提供的交流电转换为可供发射控制模块112使用的直流电。

具体的，上述适配器111中兼备有AC/DC模块，其能够执行AC/DC变换，将交流电转换为直流电，从而满足发射控制模块112的使用。

进一步的，由于接收线圈105安装在电池上盖106上，为避免漏电、漏水等问题，本发明中电池壳体采用塑胶材料，且电池上盖与电池下盖采用超声工艺压合的方式形成电池壳体。

基于上述无线充电系统，本发明还提出了一种无线充电系统的控制方法，其包括以下步骤：

检测电源模块的剩余电量；

判断剩余电量是否低于电量阈值；

若是，执行充电机柜与电源模块的配对，并在配对完成后，执行充电动作。

此外，在充电过程中，上述控制方法还包括：

在电源模块充电完成后，为充电管理模块发送停止指令，并结束充电。

请参见图7，其为本发明的整体工作流程图，其先通过电芯保护模块103实时记录电源模块的剩余电量变化，然后将其转换为百分比的形式，并传输给充电管理模块102；

充电管理模块102具有MCU，其接收到该剩余电量的信息后，判断剩余电量是否低于预设电量，若是，则启动充电，此时充电管理模块102向无线充电控制模块109发出充电指令，无线充电控制模块109接收到充电指令后与发射控制模块111配对(也即密码验证配对)，完成配对后开始充电。

此时充电管理模块102能够控制充电电压，在充电电压高于预设电压时，进行恒压充电，在充电电压低于预设电压时，进行恒流充电至充电电压高于预设电压后进行恒压充电，然后在电源模块剩余电量高于预设电量后停止充电，并返回到电芯保护模块看103的检测过程。

具体的，电芯保护模块103内有一个电量计IC，其能够实时记录电芯108的电量，并以百分比的形式存储在IC中。充电管理模块102会以一定频率与电量计IC通信，查询电芯电量百分比。充电管理模块102能够判断电芯电量百分比是否低于预设电量，如果是，则会发送充电指令给无线充电控制模块109，无线充电控制模块109接收到充电指令后与发射控制模块111配对，完成配对后，发射控制模块111控制发射线圈110为接收线圈105提供能量，从而执行充电动作。在充电完成后，充电管理模块102会向无线充电控制模块109发送停止指令，无线充电控制模块109接收到停止指令后，接触与发射控制模块111的配对，并停止充电。

其中，本发明中的电量计IC为单独的电量计芯片，并不限定品牌，上述电量阈值可以设置为0～99％中的任意一值，优选为15％。无线充电控制模块109与发射控制模块111的配对协议，包含但不限于QI协议、WPS协议、以及私密协议等。

请参见图8，其为本发明整体的控制方案，在电芯充电时，AC-DC适配器能够将外部交流电转换为直流电并提供给无线控制发射线路(也即发射控制模块111)，然后发射控制模块111控制发射线圈110为接收线圈105提供能量，接收线圈105接收到该能量后会将其转换为电能，并提供给无线接收控制线路(也即无线充电控制模块109)，然后无线接收控制线路为充电管理控制线路(也即充电管理模块102)供电，充电管理控制线路为电芯保护线路(也即电芯保护模块103)供电，然后电芯保护线路为电池组(也即电芯108)供电，完成充电动作。在供电时，电池组为电芯保护线路、充电管路控制线路依次供电后，通过输出口10为应急救护设备供电。

在充电管理控制线路上还连接有以电量指示灯(图8中的指示灯)，其能将电芯108的电量通过灯泡的方式显示出来，以便用户能够及时发现并进行供电。

请参见图9，其为本发明中各信号的传输示意图，电池保护模块中有一个电量计芯片，该芯片通过串口或者I2C通讯的方式与充电管理MCU(也即充电管理模块102)进行交互，将电池状态(电量、电压、电芯温度、异常数据)等信息传输给充电管理MCU；

充电管理MCU与接收控制MCU(也即无线充电控制模块109)通过串口或I2C通讯进行交互，充电管理MCU通过此通讯读取充电时的状态和参数，同时还可以对充电参数(包括充电电压、电流等)进行变更和设定，以及禁止充电；

充电管理MCU与应急救护设备之间可以采用串口或onewire通讯，将电芯103的参数(包括寿命、充放电次数、电压、电流、BUG信息)上传给应急救护设备，应急救护设备再通过wifi、蓝牙或LTEE等方式将上述参数传输给相应的控制软件，以调节充电状态；

接收控制MCU与发射控制MCU(也即发射控制模块111)之间采用私有协议或者业界标准的QI协议、WP协议进行通讯；

发射控制MCU与适配器控制IC(也即适配器111)之间可以用标准的PD快充协议，或者其他标准协议进行适配，也可以采用固定输出电压的适配器(此时则无需协议进行通讯)；

需要指出的是，上述各MCU以及芯片之间的传输协议，仅为本发明一优选实施例下的实施方式，在本发明其他实施例中，还可以采用其他协议进行通讯，其只要符合本发明的控制逻辑，均应属于本发明的保护范围。

本发明还提出了一种应急救护设备，其具有上述无线充电系统。

与现有技术相比，本发明采用无线充电的方式为电源模块进行供电，能够实时保证电源模块的电量充足，确保应急救护设备的救治效果。此外，相比于传统方式中采用干电池或者接线式可充电电池，本发明的续航时间更长，且不易受到外界干扰，具有更长的使用寿命，符合应急救护设备的使用需求。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种应用于应急救护设备的无线充电系统，包括安装于应急救护设备中的电源模块、以及用于为所述电源模块充电的充电机柜，其特征在于，所述电源模块通过所述充电机柜进行无线充电；

所述无线充电系统还包括电量检测单元和无线充电控制模块；

所述电量检测单元用于检测所述电源模块的剩余电量，并判断所述剩余电量是否小于预设电量；

在判定为是时，所述无线充电控制模块启动，所述充电机柜为所述电源模块充电。

2.根据权利要求1所述的无线充电系统，其特征在于，所述电源模块包括电池壳体、设于所述电池壳体内的电芯、以及与所述电芯连接的接收线圈；

所述充电机柜包括用于放置所述应急救护设备的柜体、设于所述柜体内的发射线圈、以及控制所述发射线圈为所述接收线圈提供能量的发射控制模块；

在所述无线充电控制模块启动时，所述无线充电控制模块与所述发射控制模块进行协议配对，并触发所述发射控制模块。

3.根据权利要求2所述的无线充电系统，其特征在于，所述电池壳体包括电池上盖和电池下盖，所述电池上盖朝向所述充电机柜设置；

所述接收线圈设于所述电池上盖的内侧，在所述电池上盖的外侧与所述接收线圈位置匹配处设置有至少一个磁吸装置，所述磁吸装置可吸附于所述充电机柜上，并使所述接收线圈与所述发射线圈的位置匹配。

4.根据权利要求2所述的无线充电系统，其特征在于，所述电源模块还包括：

电芯保护模块，其设于所述电池壳体内，且具有所述电量检测单元，用于检测所述电源模块的剩余电量；

充电管理模块，其设于所述电池壳体内，且与所述电芯保护模块连接，用于判断所述电芯的剩余电量是否小于预设电量，并在判定为是时，向所述无线充电控制模块发送充电指令。

5.根据权利要求2所述的无线充电系统，其特征在于，在所述电池壳体内，且位于所述电芯与所述接收线圈之间设有一电池屏蔽板；

所述电池屏蔽板用于隔离所述接收线圈产生的磁场。

6.根据权利要求3所述的无线充电系统，其特征在于，在所述电池下盖上还设有至少一个连通所述电池壳体内部与外界的防水透气孔；

在所述电池下盖上还设有一与所述应急救护设备卡接的弹片，在所述弹片触发时，所述电源模块可剥离出所述应急救护设备。

7.根据权利要求4所述的无线充电系统，其特征在于，在所述电池壳体的外表面设有多个用于与所述应急救护设备连接并为其供电的供电触点；

所述充电管理模块设于所述电池壳体内与所述供电触点位置匹配处，且使所述供电触点安装于所述充电管理模块上。

8.根据权利要求2所述的无线充电系统，其特征在于，所述电源模块还包括与所述发射控制模块连接的适配器，所述适配器用于外界交流电源，并将所述交流电源提供的交流电转化为可供所述发射控制模块使用的直流电。

9.根据权利要求2所述的无线充电系统，其特征在于，所述电池壳体采用塑胶材料，且电池上盖与电池下盖采用超声工艺进行压合的方式形成所述电池壳体。

10.应急救护设备，其特征在于，所述应急救护设备具有如权利要求1至9任意一项权利要求所述的无线充电系统。