CN216216103U

CN216216103U - 一种无线储能装置及无线电器设备

Info

Publication number: CN216216103U
Application number: CN202122563664.7U
Authority: CN
Inventors: 徐锦清; 霍兆镜; 李明; 张健彬; 朱佰盛; 曾德森; 岑长岸
Original assignee: GD Midea Air Conditioning Equipment Co Ltd; Foshan Shunde Midea Electric Science and Technology Co Ltd
Current assignee: GD Midea Air Conditioning Equipment Co Ltd; Foshan Shunde Midea Electric Science and Technology Co Ltd
Priority date: 2021-10-22
Filing date: 2021-10-22
Publication date: 2022-04-05
Anticipated expiration: 2031-10-22

Abstract

本实用新型公开了一种无线储能装置，应用于无线输电领域，接收线圈以及与接收线圈电性连接的无线受电模块；储能模块，与无线受电模块电性连接；发射线圈以及与发射线圈电性连接的无线供电模块，无线供电模块与储能模块电性连接；充放电控制模块与无线受电模块储能模块以及所述无线供电模块均电性连接。通过本实用新型至少在一定程度上解决了电器设备使用场景受限的技术问题。

Description

一种无线储能装置及无线电器设备

技术领域

本实用新型属于无线输电技术领域，尤其涉及一种无线储能装置及无线电器设备。

背景技术

相关技术中，电器设备(比如：空调器、除湿机、取暖设备、风扇等)主要依赖于金属导线的点对点“有线”接触传输，因此，需要带着电源尾线，通过电源尾线通过接通电网才能工作、不方便移动，使用位置比较固定，只能是一些有电网接入端口的室内，在一些不方便接插市电的场景无法使用、比如，无法在户外使用。

实用新型内容

本实用新型实施例提供的一种无线储能装置及无线电器设备，至少在一定程度上解决了电器设备使用场景受限的技术问题。

第一方面，本发明实施例提供的一种无线储能装置，包括：

接收线圈以及与所述接收线圈电性连接的无线受电模块；

储能模块，与所述无线受电模块电性连接；

发射线圈以及与所述发射线圈电性连接的无线供电模块，所述无线供电模块与所述储能模块电性连接；

充放电控制模块，与所述无线受电模块、所述储能模块以及所述无线供电模块均电性连接。

在一些实施方式下，还包括：

用于与无线充电装置进行通信的第一通信模块，所述第一通信模块与所述充放电控制模块电性连接；

用于与无线电器本体进行通信的第二通信模块，所述第二通信模块与所述充放电控制模块电性连接。

在一些实施方式下，所述充放电控制模块，包括：

控制芯片；

受电驱动电路，所述受电驱动电路的输入端与所述控制芯片电性连接，所述受电驱动电路的输出端与所述无线受电模块电性连接；

供电驱动电路，所述供电驱动电路的输入端与所述控制芯片电性连接，所述供电驱动电路的输出端与所述无线供电模块电性连接。

在一些实施方式下，所述无线受电模块，包括：

桥式整流电路，所述桥式整流电路的输入端与所述接收线圈电性连接；

充电降压电路，所述充电降压电路的输入端与所述桥式整流电路的输出端电性连接，所述充电降压电路的输出端与所述储能模块电性连接。

在一些实施方式下，所述充放电控制模块还包括：

第一母线电压检测电路，所述第一母线电压检测电路的输入端与所述桥式整流电路的输出端电性连接，所述第一母线电压检测电路的输出端与所述控制芯片电性连接；

充电电流检测电路，所述充电电流检测电路的输入端与所述充电降压电路输出端电性连接，所述充电电流检测电路的输出端与所述控制芯片电性连接。

在一些实施方式下，所述无线供电模块，包括：

桥式逆变电路，所述桥式逆变电路的输出端与所述发射线圈电性连接；

放电升压电路，所述放电升压电路的输出端与所述桥式逆变电路的输入端电性连接，所述放电升压电路的输入端与所述储能模块电性连接。

在一些实施方式下，所述充放电控制模块，还包括：

第二母线电压检测电路，所述第二母线电压检测电路的输入端与所述桥式逆变电路的输入端电性连接，所述第二母线电压检测电路的输出端与所述控制芯片电性连接；

放电电流检测电路，所述放电电流检测电路的输入端与所述放电升压电路输入端电性连接，所述放电电流检测电路的输出端与所述控制芯片电性连接。

在一些实施方式下，所述充放电控制模块还包括：

电池电压检测电路，所述电池电压检测电路的输入端与所述储能模块的充放电端电性连接，所述电池电压检测电路的输出端与所述控制芯片电性连接。

在一些实施方式下，所述储能模块，包括：

电池包；

第一滤波电容，所述第一滤波电容与所述电池包电性连接，以及所述第一滤波电容与所述无线受电模块的输出端以及所述无线供电模块的输入端电性连接。

第二方面，本发明实施例提供了一种无线电器设备，包括无线电器本体，以及第一方面任一所述的无线储能装置，其中，所述无线储能装置与所述无线电器本体之间相互独立，或者所述无线储能装置设置于所述无线电器本体的壳体内。

在一些实施方式下，所述无线电器本体为无线空调器。

本实用新型实施例提供的一个或者多个技术方案中，由于接收线圈电性连接的无线受电模块；储能模块与无线受电模块电性连接；发射线圈以及与发射线圈电性连接的无线供电模块，无线供电模块与储能模块电性连接；充放电控制模块与无线受电模块、储能模块以及无线供电模块均电性连接，通过本实用新型能够在有外部充电的情况下，通过接收线圈捕获无线传输的电能给储能模块充电，同时将储能模块中的电能无线传输给无线电器本体供电，而不会影响无线电器本体的使用。而在不方便接入电网时，则可以发射线圈将储能模块中存储的电能无线传输给无线电器本体供电，从而根据使用场景不同而适应性进行供电，使得电器设备的使用场景不再受限于电网接入端口的室内，方便了电器设备的移动性使用，进而，可以使电器设备的使用场景更加丰富。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，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为本实用新型实施例中无线储能装置的应用场景示意图；

图2为图1中无线储能装置的电路模块图；

图3为图2中无线储能装置的电路细化图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、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的附图，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的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动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。

参考图1所示，本实用新型实施例提供了一种无线储能装置200，与无线充电装置100配合使用，用以对无线电器本体300进行无线供电，以此避免了电器使用过程对电网的硬依赖，从而电器设备方便移动、可以在户外等没有市电的场景下使用，进而，使用场景灵活多变。其中，无线电器本体300可以是空调器、除湿机、取暖器、风扇等电器设备。

参考图2所示，本实用新型实施例中的无线储能装置200包括：依次电性连接的接收线圈Lr2、无线受电模块210、储能模块240、无线供电模块220以及发射线圈Ls2，充放电控制模块230分别与无线受电模块210、储能模块240、无线供电模块220电性连接，充放电控制模块230用于驱动与之电性连接的无线受电模块210、储能模块240以及无线供电模块220工作。

参考图2和图3所示的，在一些实施方式下，储能模块240包括：电池包241，其中，电池包241包括电池模组2411以及BMS保护板(电池管理系统)2412。BMS保护板可以对电池模组2411进行充电过电压、充电过电流、放电过电流、放电电压过低、温度过高等保护功能，及电量显示等功能。储能模块240还可以包括第一滤波电容E1，电池包241的正负极对应电性连接第一滤波电容E1的正负极，且第一滤波电容E1的负极接地。

接收线圈Lr2，用于接收无线充电装置100向外无线传输的电能，具体的，接收线圈Lr2可以采用电磁感应式、磁耦合共振式、微波传输式、电场耦合式无线接收无线充电装置100传输的电能。

其中，无线受电模块210的输入端与接收线圈Lr2电性连接，无线受电模块210的输出端与储能模块240电性连接。无线充电装置发射过来的电磁能经接收线圈Lr2接收后，由无线受电模块210用于在充放电控制模块230的驱动下，对接收线圈Lr2接收的电磁能变换处理为直流电能后向储能模块240充电。

在一些实施方式下，无线受电模块210可以是串联-串联(S-S)、串联-并联(S-P)、并联-串联(P-S)、并联-并联P-P、LCC、CLC等任意一种变换电路拓扑。其中，无线受电模块210所进行的变换处理，包括：交流-直流变换、直流-直流变换。

具体的，参考图2和图3所示，无线受电模块210包括：桥式整流电路211和充电降压电路212，其中，桥式整流电路211的输入端与接收线圈Lr2电性连接，充电降压电路212的输入端与桥式整流电路211的输出端电性连接，充电降压电路212的输出端与储能模块240电性连接。经桥式整流电路211将接收线圈Lr2捕获到的能量进行交流-直流变换成母线电压+VDC1；再经充电降压电路212进行直流-直流变换成电压Vb+后给储能模块240充电。

在一些实施方式下，参考图3所示，桥式整流电路211，包括：与接收线圈Lr2串联的第一谐振电容Cr，还包括桥式整流器以及与桥式整流器电性连接的第二滤波电容E2。其中，第一谐振电容Cr的一侧与接收线圈Lr2的一端电性连接，桥式整流器的一个交流输入端与接收线圈Lr2的另一端电性连接，桥式整流器的另一个交流输入端与第一谐振电容Cr的另一侧电性连接，第二滤波电容E2的正负极对应电性连接桥式整流器的正负直流输出端，且第二滤波电容E2的负极接地。

其中，桥式整流器可以是全桥同步整流器、半桥同步整流器以及不控整流器中的任意一种。举例来讲，参考图3所示，桥式整流电路211可以是由如下四只功率器件构成的全桥同步整流器：第一功率器件Q1、第二功率器件Q2、第三功率器件Q3、第四功率器件Q4，具体电性连接关系可以参见图3所示。

具体而言，各个功率器件Q1、Q2、Q3、Q4可以为IGBT(Insulated Gate BipolarTransistor，绝缘栅双极型晶体管)管，MOS管、三极管等中任意一种晶体管。

其中，充电降压电路212，包括：第五功率器件Q5、第一二极管D1以及第一电感L1；其中，第五功率器件Q5的集电极电性连接于第二滤波电容E2的正极，第五功率器件Q5的发射极与第一电感L1的一端以及第一二极管D1的阴极电性连接，第二滤波电容E2的负极电性连接第一二极管D1的阳极，第一电感L1的另一端与储能模块240中第一滤波电容E1的正极电性连接，第一二极管D1的阳极还通过第一电阻R1接地。

具体而言，第五功率器件Q5可以为IGBT管、MOS管、三极管等中任意一种类型的晶体管。

发射线圈Ls2用于向无线电器本体300无线传输储能模块240释放的电能。具体的，发射线圈Ls2可以采用电磁感应式、磁耦合共振式、微波传输式、电场耦合式向无线电器本体300进行无线传输电能。

其中，无线供电模块220的输出端与发射线圈Ls2电性连接，无线供电模块220的输入端与储能模块240电性连接，无线供电模块220用于在充放电控制模块230的驱动下，将储能模块240释放的电能进行变换处理后，通过发射线圈Ls2向外无线传输。

在一些实施方式下，无线供电模块220可以是串联-串联(S-S)、串联-并联(S-P)、并联-串联(P-S)、并联-并联(P-P)、LCC、CLC等任意一种变换电路拓扑。其中，无线供电模块220所进行的变换处理，包括依次进行的：直流-直流变换、直流-交流变换。

具体的，参考图2和图3所示，无线供电模块220包括：桥式逆变电路221和放电升压电路222，其中，桥式逆变电路221的输出端与发射线圈Ls2电性连接，放电升压电路222的输出端与桥式逆变电路221的输入端电性连接，放电升压电路222的输入端与储能模块240的充放电端电性连接。储能模块240释放能量的电压Vb+，经放电升压电路222进行直流-直流变换成母线电压+VDC2；再经桥式逆变电路221进行直流-交流变换后，通过无线发射线圈Ls2转换成电磁能后无线外传输给无线电器本体300。

在一些实施方式下，桥式逆变电路221包括：与发射线圈Ls2串联的第二谐振电容Cs、还包括桥式逆变器以及与桥式逆变器电性连接的第三滤波电容E3。桥式逆变器的一个交流输出端与第二谐振电容Cs一侧电性连接，桥式逆变器的另一个交流输出端与发射线圈Ls2的一端电性连接，发射线圈Ls2的另一端与第二谐振电容Cs另一侧电性连接。第三滤波电容E3的正负极对应电性连接桥式逆变器的正负直流输入端，且第二滤波电容E3的负极接地。

其中，桥式逆变器可以是全桥同步逆变器、半桥同步逆变器以及不控逆变器中的任意一种逆变器，举例来讲，桥式逆变电路221可以是由四只功率器件构成的全桥同步逆变器：第六功率器件Q6、第七功率器件Q7、第八功率器件Q8以及第九功率器件Q9，具体电性连接关系残奥图3所示。

具体而言，第六～第九功率器件Q6、Q7、Q8、Q9可以为IGBT管、MOS管、三极管等中任意一种类型的晶体管。

具体的，放电升压电路222包括：第二二极管D2、第十功率器件Q10以及第二电感L2,其中，第二二极管D2的阴极与第三滤波电容E3的正极电性连接，第二二极管D2的阳极与第二电感L2的一端以及第十功率器件Q10的集电极电性连接，第十功率器件Q10的发射极通过第二电阻R2与储能模块240中第一滤波电容E1的负极电性连接，第二电感L2的另一端与储能模块240的第一滤波电容E1的正极电性连接。

在具体实施时，第十功率器件Q10可以MOS管、三极管等晶体管中任意一种。

具体的，发射线圈Ls2可以为单向发射线圈，仅用于无线发射，接收线圈Lr2可以为单向接收线圈，仅用于无线接收。

在一些实施方式下，本实用新型实施例中的充放电控制模块230包括：控制芯片231、受电驱动电路232、供电驱动电路233。受电驱动电路232的输入端与控制芯片231电性连接，受电驱动电路232的输出端与无线受电模块210电性连接，以使控制芯片231驱动无线受电模块210工作。

具体的，受电驱动电路232包括受电全桥驱动电路2321和充电降压驱动电路2322，受电驱动电路2321与桥式整流器中每个功率器件(第一功率器件Q1、第二功率器件Q2、第三功率器件Q3以及第四功率器件Q4)的栅极控制端电性连接，从而，控制芯片231输出PWM(Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制)信号，经受电驱动电路232驱动桥式整流器工作。充电降压驱动电路2322与第五功率器件Q5的栅极控制端电性连接，从而，可以通过控制芯片231输出的PWM信号，驱动充电降压电路212工作。

供电驱动电路233的输入端与控制芯片231电性连接，供电驱动电路233的输出端与无线供电模块220电性连接，以控制芯片231驱动无线供电模块220工作。

具体的，供电驱动电路233包括供电全桥驱动电路2331和充电降压驱动电路2332，供电全桥驱动电路2331与桥式逆变器中每个功率器件(第六功率器件Q6、第七功率器件Q7、第八功率器件Q8、第九功率器件Q9)的栅极控制端电性连接，可以通过控制芯片231输出的PWM信号，以驱动桥式逆变器工作。充电降压驱动电路2332与第十功率器件Q10的栅极控制端电性连接，从而，可以通过控制芯片231输出的PWM信号，驱动放电升压压电路222工作。

在一些实施方式下，为了对无线受电模块210的变换过程进行监测，充放电控制模块230还包括：第一母线电压检测电路234和充电电流检测电路235。

其中，第一母线电压检测电路234的输入端与桥式整流电路211的输出端电性连接，第一母线电压检测电路234的输出端与控制芯片231电性连接，从而，第一母线电压检测电路234用于检测桥式整流电路211输出的母线电压+VDC1，并提供给控制芯片231。

在一些实施方式下，第一母线电压检测电路234的输入端与桥式整流电路211的输出端电性连接，可以是：第一母线电压检测电路234的两个输入端对应与第二滤波电容E2的正负极电性连接。

其中，充电电流检测电路235的输入端与充电降压电路212的输出端电性连接，充电电流检测电路235的输出端与控制芯片231电性连接，从而充电电流检测电路235用于检测充电降压电路212的输出电流。

在一些实施方式下，充电降压电路212的第一二极管D1阳极通过第一电阻R1接地，而充电电流检测电路235的输入端电性连接于第一电阻R1。

为了对无线供电模块210的变换过程进行监测，充放电控制模块230还包括：第二母线电压检测电路236和放电电流检测电路237。

第二母线电压检测电路236的输入端与桥式逆变电路221的输入端电性连接，第二母线电压检测电路236的输出端与控制芯片231电性连接；第二母线电压检测电路236对桥式逆变电路221输出的母线电压+VDC2进行检测，并提供至控制芯片231。

放电电流检测电路237的输入端与放电升压电路222的输入端电性连接，放电电流检测电路237的输出端与控制芯片231电性连接。具体的，第十功率器件Q10的发射极通过第二电阻R2接地，则放电电流检测电路237接入于第二电阻R2，通过放电电流检测电路237对放电升压电路222的放电电流进行检测，并提供至控制芯片231。

在一些实施方式下，本实用新型实施例提供的充放电控制模块230还包括：用于与无线充电装置100进行通信的第一通信模块2391，以控制无线充电装置100改变状态：向外发射状态、停止发射状态、电池包充电状态。

以及用于与无线电器本体300进行通信的第二通信模块2392，以控制无线电器本体300改变状态以处于如下其中一种状态：待机状态、运行状态，以及还可以控制所需传输电能的功率大小等。

第一通信模块可以是蓝牙、信号载波、红外模块、wifi模块、移动通信模块、射频模块以及无线电模块等无线通信模块中任意一种，第二通信模块可以为蓝牙、信号载波、红外模块、wifi模块、移动通信模块、射频模块以及无线电模块等无线通信模块中的任意一种。

在一些实施方式下，为了对储能模块240的充放电过程进行监测，充放电控制模块230还包括：电池电压检测电路238，电池电压检测电路238的输入端与所述储能模块240的输出端电性连接，电池电压检测电路238的输出端与控制芯片电性连接。通过电池电压检测电路238对储能模块240的电池电压进行检测，并提供至控制芯片231。

基于同一实用新型构思，本实用新型实施例还提供了一种无线供电系统，其特征在于，包括无线电器本体300，以及前述实施例所述的无线储能装置200，其中，无线储能装置200与无线电器本体300之间相互独立，或者无线储能装置200设置于无线电器本体300的壳体内。

以上所述仅为本实用新型的实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的权利要求范围之内。

Claims

1.一种无线储能装置，其特征在于，包括：

接收线圈以及与所述接收线圈电性连接的无线受电模块；

储能模块，与所述无线受电模块电性连接；

2.如权利要求1所述的无线储能装置，其特征在于，还包括：

3.如权利要求1所述的无线储能装置，其特征在于，所述充放电控制模块，包括：

控制芯片；

4.如权利要求3所述的无线储能装置，其特征在于，所述无线受电模块，包括：

5.如权利要求4所述的无线储能装置，其特征在于，所述充放电控制模块还包括：

6.如权利要求3所述的无线储能装置，其特征在于，所述无线供电模块，包括：

7.如权利要求6所述的无线储能装置，其特征在于，所述充放电控制模块，还包括：

8.如权利要求3所述的无线储能装置，其特征在于，所述充放电控制模块还包括：

电池电压检测电路，所述电池电压检测电路的输入端与所述储能模块的输出端电性连接，所述电池电压检测电路的输出端与所述控制芯片电性连接。

9.如权利要求1-8中任一所述的无线储能装置，其特征在于，所述储能模块，包括：

电池包；

10.一种无线电器设备，其特征在于，包括无线电器本体，以及如权利要求1-9中任一所述的无线储能装置，其中，所述无线储能装置与所述无线电器本体之间相互独立，或者所述无线储能装置设置于所述无线电器本体的壳体内。

11.如权利要求10所述的无线电器设备，其特征在于，所述无线电器本体为无线空调器。