CN214674488U - 储能装置及启动电源 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种储能装置及启动电源，该储能装置包括接口单元、储能单元、发电单元及充电管理单元。接口单元用于与负载电连接。储能单元与所述接口单元连接，用于存储第一电能并通过所述接口单元将所述第一电能输出至所述负载，以为所述负载供电。发电单元用于将机械能转化成第二电能。充电管理单元连接于所述发电单元与所述储能单元之间，用于对所述第二电能进行转换后输出至所述储能单元，以为所述储能单元充电。本实用新型实施例，即使在没有外部电源的情况下，仍可以实现为储能单元的充电，提高了用户的使用体验。

Description

储能装置及启动电源

技术领域

本实用新型涉及储能应用技术领域，具体而言，涉及一种储能装置及启动电源。

背景技术

车辆的启动需要车辆内部的蓄电池启动车辆引擎来完成，由于车辆蓄电池老化、充电不足、长时间放置或者天气寒冷等原因、将导致蓄电池供电动力不足、就会导致车辆无法启动，此时，就需要应急启动电源代替蓄电池来启动车辆。

目前的启动电源产品，其内部储能单元(如电池组或者超级电容组)的电能供给通常都是采用外部电源(如电源适配器、直流电源等)为其充电来提供，也即，在启动电源亏电时必须通过外部电源提供电能为其充电后才能再使用。

然而，在一些特殊场景(如野外行途中)下，在启动电源亏电时可能因缺少外部电源而无法及时补充电能，进而导致用户在急需使用启动电源的时候却无法使用的情况发生。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型实施例的目的在于提供一种储能装置及启动电源以解决上述问题。

第一方面，本实用新型实施例提供了一种储能装置，包括：

接口单元，用于与负载电连接；

储能单元，与所述接口单元连接，用于存储第一电能并通过所述接口单元将所述第一电能输出至所述负载，以为所述负载供电；

发电单元，用于将机械能转化成第二电能；

充电管理单元，连接于所述发电单元与所述储能单元之间，用于将所述第二电能进行转换后输出至所述储能单元，以为所述储能单元充电。

本实用新型实施例中，由于储能装置包括发电单元，可以将机械能转换为电能为储能单元充电，使得即使在没有外部电源的情况下，仍可以实现为储能单元的充电，当用户急需使用储能装置给负载供电时，可灵活满足使用要求，给人们的生活、旅途带来及大方便。

根据第一方面，在一种可能的实施方式中，所述发电单元用于响应用户的手动操作而产生机械能，并将所述机械能转换为所述第二电能。

本实用新型实施例中，由于发电单元用于响应用户的手动操作而产生机械能，可以使得该储能装置适用于野外作业、拯救行动、自然灾害、生存训练或者应急通讯等长期缺电的场景下，提高了储能装置的适用性。

根据第一方面，在一种可能的实施方式中，所述机械能通过发动机产生。

本实施方式中，由于机械能通过发动机产生，进而可以提高机械能的产生效率。

根据第一方面，在一种可能的实施方式中，所述储能装置还包括：

控制单元，分别与所述储能单元及所述充电管理单元相连，用于检测所述储能单元以及所述充电管理单元的状态信息，并在所述状态信息异常的情况下，控制所述充电管理单元停止为所述储能单元充电。如此，可以提高储能单元充电的安全性。

根据第一方面，在一种可能的实施方式中，所述状态信息包括电能输入检测信号、过压检测信号、短路检测信号、过流检测信号中的至少一种。

根据第一方面，在一种可能的实施方式中，所述充电管理单元还用于与外部电源连接，用于将所述外部电源输出的第三电能进行转换后为所述储能单元进行充电。

根据第一方面，在一种可能的实施方式中，所述储能装置还包括：

开关单元，电连接于所述储能单元与所述接口单元之间，用于建立或者断开所述接口单元与所述储能单元之间的电性连接；

所述控制单元还与所述开关单元相连，用于在判断所述负载与所述接口单元正确连接时，控制所述开关单元导通，以使得所述储能单元为所述负载供电。

根据第一方面，在一种可能的实施方式中，在所述储能单元处于充电的状态下，所述控制单元还用于在所述储能单元的电量小于预设电量的情况下，控制所述开关单元截止。

根据第一方面，在一种可能的实施方式中，所述储能装置还包括：

温度检测单元，连接于所述储能单元与所述控制单元之间，用于检测所述储能单元的温度；

所述控制单元还用于在所述储能单元的温度异常的情况下，控制所述开关单元截止。

第二方面，本实用新型实施例还提供一种启动电源，包括第一方面或第一方面中任一种可能的实施方式中所述的储能装置。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1示出了本实用新型实施例所提供的一种储能装置的原理框图；

图2示出了本实用新型实施例所提供的另一种储能装置的原理框图；

图3示出了本实用新型实施例所提供的再一种储能装置的原理框图；

图4示出了本实用新型实施例所提供的一种启动电源的原理框图；

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中附图，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。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的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。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

本文中术语“和/或”，仅仅是描述一种关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中术语“至少一种”表示多种中的任意一种或多种中的至少两种的任意组合，例如，包括A、B、C中的至少一种，可以表示包括从A、B和C构成的集合中选择的任意一个或多个元素。

车辆的启动需要车辆内部的蓄电池启动车辆引擎来完成，由于车辆蓄电池老化、充电不足、长时间放置或者天气寒冷等原因、将导致蓄电池供电动力不足、就会导致车辆无法启动，此时，就需要应急启动电源代替蓄电池来启动车辆。

目前的启动电源产品，其内部储能单元(如电池组或者超级电容组)的电能供给通常都是采用外部电源(如电源适配器、直流电源等)为其充电来提供，也即，在启动电源亏电时必须通过外部电源提供电能为其充电后才能再使用。

经研究发现，在一些特殊场景(如野外行途中)下，在启动电源亏电时可能因缺少外部电源而无法及时补充电能，进而导致用户在急需使用启动电源的时候却无法使用的情况发生，从而影响用户的使用体验。

基于上述研究，本实用新型提供了一种储能装置，包括接口单元、储能单元、发电单元及充电管理单元。接口单元用于与负载电连接。储能单元与所述接口单元连接，用于存储第一电能并通过所述接口单元将所述第一电能输出至所述负载，以为所述负载供电。发电单元用于将机械能转化成第二电能。充电管理单元连接于所述发电单元与所述储能单元之间，用于对所述第二电能进行转换后输出至所述储能单元，以为所述储能单元充电。如此，在启动电源亏电的情况下，可以通过发电单元进行发电，而为储能单元进行充电，也即，即使在没有外部电源的情况下，仍可以实现为储能单元的充电，提高了用户的使用体验。

针对以上方案所存在的缺陷，均是发明人在经过实践并仔细研究后得出的结果，因此，上述问题的发现过程以及下文中本实用新型针对上述问题所提出的解决方案，都应该是发明人在本实用新型过程中对本实用新型做出的贡献。

请参阅图1，为本实用新型实施例提供的一种储能装置的原理框图。如图1所示，储能装置100包括接口单元10、储能单元20、充电管理单元30以及发电单元40。其中，接口单元10用于与负载200电连接。可以理解，根据储能装置100的应用场景不同，负载200的类型也不同。

例如，若所述储能装置100应用于汽车应急启动电源中，负载200可以为车内的启动机，由于汽车启动机与汽车发动机连接，因此，应急启动电源与汽车启动机连接后，可以应急启动汽车；若所储能装置100应用于电动工具的启动电源中，则负载200可以是不同类型的电动工具。

此外，本实施例中，接口单元10所包括的接口的类型和数量也不做限定，比如，该接口单元10可以包括多个接口，进而可以与多个负载连接，该多个接口的类型可以是用于与蓄电池连接的接口，如连接器、插针或插孔等，也可以是与电子设备连接的通用串行总线USB接口，比如Type-A接口、Type-B接口或者Type-C接口等。

储能单元20与所述接口单元10连接，用于存储第一电能并通过所述接口单元10将所述第一电能输出至所述负载200，以为所述负载200供电。储能单元20可采用时下主流的能源模块，例如，铅酸电池、镍氢电池、磷酸铁锂电池、钴酸锂电池、钛酸锂电池、超级电容动力电池、锂离子电容器、或其他能够储存或提供电能供给的能源模块。

示例性地，储能单元20的能源模块以电池模块为例进行说明，为了提高所述储能单元20的储能及提供电能的能力，所述储能单元10可以包括多个电池模块，每个电池模块可以由若干单体电池串并联组成。显然，每个电池模块所包括的单体电池的数量可以依据具体的设计需求而设定，在此不做限定。

发电单元40用于将机械能转化成第二电能。在一些实施方式中，所述发电单元用于40响应用户的手动操作而产生机械能，并将所述机械能转换为所述第二电能。比如，该发电单元40可以为手摇发电机或者按压式发电机，进而在缺乏电力供应时，可依靠手摇发电机发电供给各类负载使用。如此，可以使得该储能装置100适用于野外作业、拯救行动、自然灾害、生存训练或者应急通讯等长期缺电的场景下，提高了储能装置100的适用性。

可以理解的是，在其他实施方式中，该发电单元40所需要的机械能还可以通过发动机所产生。其中，发动机是一种能够把其它形式的能转化为机械能的机器，包括如内燃机(往复活塞式发动机)、外燃机(斯特林发动机、蒸汽机等)、喷气发动机、电动机等。该发动机可以是独立于储能装置100而存在，也可以内置于该储能装置100内，在此不做限定。如此，可以提高机械能的产生效率。

充电管理单元30连接于所述发电单元40与所述储能单元20之间，用于将所述第二电能进行转换后输出至所述储能单元20，以为所述储能单元20充电。也即，充电管理单元30用于对所述储能单元20进行充电管理，例如，充电管理单元30可以根据储能单元20的状态确定对储能单元的充电方式，其中充电方式可以包括恒压充电、恒流充电等。

本实用新型实施例中，由于储能装置100包括发电单元40，可以将机械能转换为电能为储能单元20充电，使得即使在没有外部电源的情况下，仍可以实现为储能单元20的充电，当用户急需使用储能装置100给负载200供电时，可灵活满足使用要求，给人们的生活、旅途带来及大方便。

请参阅图2，为本实用新型实施例提供的另一种储能装置的原理框图。在本实施方式中，与图1中的储能装置不同的是，该储能装置100还包括控制单元50，所述控制单元50分别与所述储能单元20以及所述充电管理单元30相连。所述控制单元50还用于检测所述储能单元20以及所述充电管理单元30的状态信息，并在所述状态信息异常的情况下，控制所述充电管理单元30停止为所述储能单元30充电，如此，可以保证储能单元20充电的安全性。其中，所述充电状态信号包括电能输入检测信号、过压检测信号、短路检测信号、过流检测信号中的至少一种。

在一些实施方式中，所述充电管理单元30还用于与外部电源300连接，用于将所述外部电源300输出的第三电能进行转后为所述储能单元20进行充电。其中，所述充电管理单元30可以同时接收所述储能单元20输出的第二电能以及所述外部电源200输出的第三电能，并将所述第二电能以及所述第三电能同时进行转换后为所述储能单元20充电，也可以只接收所述第二电能或者所述第三电能，在此不做限定，具体充电方式可以根据实际情况而确定。

在一些实施方式中，所述储能装置100还包括开关单元60，所述开关单元60电连接于所述储能单元20与所述接口单元10之间，用于建立或者断开所述接口单元10与所述储能单元20之间的电性连接。所述控制单元50还与所述开关单元20相连，用于在判断所述负载200与所述接口单元10正确连接时，控制所述开关单元60导通，以使得所述储能单元20为所述负载200供电。如此，可以防止因负载误接入接口单元10而导致对负载200或者接口单元10的损伤，提高了储能装置100的供电的安全性。其中，正确连接包括所述负载200是否接入所述接口单元10，所述负载200是否反接，和/或，所述负载200与所述接口单元10的类型是否匹配等。

可以理解，在储能单元20中的电量较少的情况下，若开关单元60导通，此时，所剩余的电量可能不足以驱动负载200，但却会存在放电的情况，因此，在一些实施方式中，为了提高储能单元20的电量提升速度，在所述储能单元20处于充电的状态下，所述控制单元50还用于在所述储能单元20的电量小于预设电量的情况下，控制所述开关单元60截止。其中，预设电量可以根据具体情况而进行设定，在此不做限定。

示例性地，开关单元60可以包括金属氧化物半导体场效应晶体管MOSFET、晶体管或者继电器等。在开关单元60包括多个子开关的情况下，可以由该多个子开关经串联和/或并联的方式组成。

参见图3所示，在又一些实施方式中，所述储能装置100还包括温度检测单元70，连接于所述储能单元20与所述控制单元50之间，用于检测所述储能单元20的温度。所述控制单元50还用于在所述储能单元20的温度异常的情况下，控制所述开关单元60截止。其中，所述储能单元20的温度异常是指所述储能单元20的温度过高或者过低。比如，在寒冷的冬季，若此时外界环境温度较低，则应控制开关单元60截止，使得停止放电。如此，不仅可以提高用电的安全性，还可以提高储能单元20使用寿命。

示例性地，该温度检测单元70可以包括至少一个或多个NTC(NegativeTemperature Coefficient，负温度系数)热敏电阻、PTC(Positive TemperatureCoefficient，正温度系数)热敏电阻或者其他温度传感器等，此处不做限定，只要能够对开关单元60进行温度检测即可。当然，在其他实施方式中，温度检测单元70还可以对发电单元40、开关单元20和/充电管理单元30进行温度检测，控制单元50可以根据温度检测结果，控制相应单元执行相应的动作。比如，在检测到开关单元60的温度过高时，控制开关单元60截止，以对开关单元60进行保护。

在本实施方式中，所述控制单元50可为单片机、微控制单元(Micro ControlUnit，MCU)等。所述控制单元50可包括多个信号采集端口、通信端口、多个控制端口等，其中，所述控制单元50可通过其多个信号采集端口分别与电池电压检测电路12、电池温度检测电路14等电连接，以获取所述储能电源100的多种电气信息，例如所述供电组件20的各组电池模块111的剩余电压和温度等。所述控制单元50还可通过其多个控制端口分别与各个开关单元、电池均衡电路15等电连接，以根据不同的控制需求来对相应的电子器件或电路结构进行相应的控制。

此外，在一些实施方式中，储能装置100还可以包括稳压电源单元(图未示)，该稳压电源单元可以对所述发电单元40所产生的第二电能以及外部电源300提供的第三电能进行转换后为所述控制单元50供电。其中，该稳压电源单元包括但不限于升压(BOOST)、降压(BUCK)及升降压(BOOST-BUCK)电源拓扑结构。

在本实施方式中，所述控制单元50可为单片机、微控制单元(Micro ControlUnit，MCU)、FPGA(Field Programmable Gate Array，现场可编程逻辑门阵列)等。所述控制单元50可包括多个信号采集端口、通信端口、多个控制端口等，其中，所述控制单元50可通过其多个信号采集端口分别与储能单元20、充电管理单元30等电连接，以获取所述储能单元20及所述充电管理单元30的状态信息。所述控制单元50还可通过其多个控制端口分别与开关单元60、充电管理单元30等电连接，以根据不同的控制需求来对相应的电子器件或电路结构进行相应的控制。

请参阅图4，为本实用新型实施例提供的一种启动电源的原理框图。所述启动电源500包括前述任一实施例中的储能装置100。例如，所述启动电源500可以是汽车应急启动电源，用于应急启动车辆900。其中，车辆900的类型不做限定，可以是小型汽车，也可以是装甲车等。使用时，将所述接口单元10与车辆900上的启动机连接，进而启动车辆900。

可以理解，正常情况下，汽车电瓶与启动机连接用于启动车辆900，当汽车电瓶亏电时，将汽车电瓶与启动机的连接断开，将启动电源500的接口单元10与启动机连接，然后进行车辆启动，或是汽车电瓶与启动电源500并联，再与启动机连接好，然后启动车辆900。

另外，本实施方式中，对上述各个单元的具体电路不做限定，只要各个单元能够实现相应的功能即可。此外，各个单元可以集成于同一电路基板上而设置于同一壳体内，也可以集成于不同的电路基板上而分别设置于不同的壳体内，具体可以根据实际情况而进行相应组合，在此不做具体限定。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该公开产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的电动车辆或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本实用新型的具体实施方式，用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制，本实用新型的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的精神和范围。都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种储能装置，其特征在于，包括：

接口单元，用于与负载电连接；

储能单元，与所述接口单元连接，用于存储第一电能并通过所述接口单元将所述第一电能输出至所述负载，以为所述负载供电；

发电单元，用于将机械能转化成第二电能；

充电管理单元，连接于所述发电单元与所述储能单元之间，用于将所述第二电能进行转换后输出至所述储能单元，以为所述储能单元充电。

2.根据权利要求1所述的储能装置，其特征在于，所述发电单元用于响应用户的手动操作而产生机械能，并将所述机械能转换为所述第二电能。

3.根据权利要求1所述的储能装置，其特征在于，所述机械能通过发动机产生。

4.根据权利要求1-3任一所述的储能装置，其特征在于，所述储能装置还包括：

控制单元，分别与所述储能单元及所述充电管理单元相连，用于检测所述储能单元以及所述充电管理单元的状态信息，并在所述状态信息异常的情况下，控制所述充电管理单元停止为所述储能单元充电。

5.根据权利要求4所述的储能装置，其特征在于，所述状态信息包括电能输入检测信号、过压检测信号、短路检测信号、过流检测信号中的至少一种。

6.根据权利要求1所述的储能装置，其特征在于，所述充电管理单元还用于与外部电源连接，用于将所述外部电源输出的第三电能进行转换后为所述储能单元进行充电。

7.根据权利要求4所述的储能装置，其特征在于，所述储能装置还包括：

开关单元，电连接于所述储能单元与所述接口单元之间，用于建立或者断开所述接口单元与所述储能单元之间的电性连接；

所述控制单元还与所述开关单元相连，用于在判断所述负载与所述接口单元正确连接时，控制所述开关单元导通，以使得所述储能单元为所述负载供电。

8.根据权利要求7所述的储能装置，其特征在于，在所述储能单元处于充电的状态下，所述控制单元还用于在所述储能单元的电量小于预设电量的情况下，控制所述开关单元截止。

9.根据权利要求7所述的储能装置，其特征在于，所述储能装置还包括：

温度检测单元，连接于所述储能单元与所述控制单元之间，用于检测所述储能单元的温度；

所述控制单元还用于在所述储能单元的温度异常的情况下，控制所述开关单元截止。

10.一种启动电源，其特征在于，包括如权利要求1-9任一所述的储能装置。

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