CN218102982U - 一种便携式储能设备及其储能逆变器 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种便携式储能设备及其储能逆变器。该储能逆变器包括：可充电电池；调频电路，与可充电电池连接；逆变双向电路，与调频电路连接；交流输入切换电路，与逆变双向电路连接；交流输出切换电路，与逆变双向电路连接；第一采样电路，第一采样电路与可充电电池连接，用于对可充电电池进行采样得到第一采样信号；数字处理控制电路，分别与第一采样电路、逆变双向电路和调频电路连接，用于基于第一采样信号获取可充电电池的充电状态，并调整逆变双向电路和/或调频电路的输出功率。通过上述方式，通过设置数字处理控制电路，能够提高逆变器的转换效率，提高效率。

Description

一种便携式储能设备及其储能逆变器

技术领域

本申请涉及储能技术领域，特别是涉及一种便携式储能设备及其储能逆变器。

背景技术

随着应急备用电源的逐步普及、便携储能设备对小型燃油发电机的逐步替代，户外电源在户外运动、户外作业、应急备灾市场的需求空间将更加广阔。现有技术的储能设备能够为户外生活娱乐、户外作业、家庭应急等场景提供安全便携的电力支持。然而，现有技术的储能设备具有效率低和稳定性差等缺点。

实用新型内容

本申请提供了一种储能逆变器，包括：

可充电电池；

调频电路，与所述可充电电池连接；

逆变双向电路，与所述调频电路连接；

交流输入切换电路，与所述逆变双向电路连接；

交流输出切换电路，与所述逆变双向电路连接；

第一采样电路，所述第一采样电路与所述可充电电池连接，用于对所述可充电电池进行采样得到第一采样信号；

数字处理控制电路，分别与所述第一采样电路、所述逆变双向电路和所述调频电路连接，用于基于所述第一采样信号获取所述可充电电池的充电状态，并调整所述逆变双向电路和/或所述调频电路的输出功率。

其中，所述逆变器包括第二采样电路，所述第二采样电路分别连接所述交流输入切换电路、所述交流输出切换电路和所述数字处理控制电路；

所述第二采样电路用于对所述交流输入切换电路或所述交流输出切换电路进行采样，得到第二采样信号，所述数字处理控制电路用于基于所述第二采样信号控制所述逆变双向电路和/或所述调频电路。

其中，所述交流输入切换电路用于采样到输入电压信号，所述交流输入切换电路通过所述逆变双向电路和所述调频电路连接所述可充电电池；所述逆变双向电路用于对所述输入电压信号进行升压，所述调频电路用于对经过所述逆变双向电路的输入电压信号进行降压整流，以对所述可充电电池进行充电。

其中，所述交流输出切换电路用于采样到输出电压信号，所述交流输出切换电路通过所述逆变双向电路和所述调频电路连接所述可充电电池；

所述调频电路用于对所述可充电电池的输出电压信号进行升压，所述逆变双向电路用于对经过所述调频电路的输出电压信号进行降压，通过所述交流输出切换电路输出。

其中，所述逆变双向电路包括升压电路和降压电路；

所述交流输入切换电路通过所述升压电路和所述调频电路连接所述可充电电池，所述升压电路用于对所述输入电压信号进行升压，得到频率电压；

所述交流输出切换电路通过所述降压电路和所述调频电路连接所述可充电电池，所述降压电路用于对所述输出电压信号进行降压。

其中，所述调频电路包括LLC谐振电路，所述数字处理控制电路与所述LLC谐振电路连接，用于控制所述LLC谐振电路的输出功率。

其中，所述可充电电池包括电池管理控制电路和电池包，所述电池管理控制电路与所述电池包连接，所述电池管理控制电路用于管理所述电池包。

本申请还提供了一种便携式储能设备，包括上述的逆变器、第一通讯电路和人机交互模块，所述第一通讯电路与所述数字处理控制电路连接，所述人机交互模块与所述第一通讯电路连接。

其中，所述储能设备还包括第二通讯电路，所述第二通讯电路与所述数字处理控制电路连接，所述数字处理控制电路通过所述第二通讯电路与外接设备进行通讯。

其中，所述第一通讯电路包括485通讯电路，所述第二通讯电路包括CAN通讯电路。

本申请的有益效果：区别于现有技术，本申请的储能逆变器包括可充电电池、调频电路、逆变双向电路、交流输入切换电路、交流输出切换电路、第一采样电路和数字处理控制电路；调频电路与可充电电池连接，逆变双向电路与调频电路连接，交流输入切换电路与逆变双向电路连接，交流输出切换电路与逆变双向电路连接；第一采样电路与可充电电池连接，用于对可充电电池进行采样得到第一采样信号，数字处理控制电路分别与第一采样电路、逆变双向电路和调频电路连接，用于基于第一采样信号获取可充电电池的充电状态，并调整逆变双向电路和/或调频电路的输出功率。通过上述方式，通过设置数字处理控制电路，能够提高逆变器的转换效率，提高效率；进一步通过第一采样电路对可充电电池进行采样得到第一采样信号，以调整逆变双向电路和/或调频电路的输出功率，提高可充电电池的安全性能，进而提高稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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是本申请储能逆变器的第一实施例的电路示意图；

图2是本申请储能逆变器的第二实施例的电路示意图；

图3是本申请便携式储能设备的第一实施例的电路示意图。

具体实施方式

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图，对本申请的具体实施方式做详细的说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释本申请，而非对本申请的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本申请相关的部分而非全部结构。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请中的术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。本申请实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

请参见图1所示，图1是本申请储能逆变器的第一实施例的电路示意图。本实施例的储能逆变器10应用于储能设备，储能设备具有便携性，应用于户外生活娱乐、户外作业、家庭应急等场景。

其中，逆变器10包括可充电电池11、调频电路12、逆变双向电路13、交流输入切换电路14、交流输出切换电路15、第一采样电路16和数字处理(Digital Signal Processing，DSP)控制电路17。

可充电电池11用于储能，能够进行充电和放电，例如可充电电池11为锂电池。调频电路12与可充电电池11连接，逆变双向电路13与调频电路12连接，交流输入切换电路14和交流输出切换电路15均与逆变双向电路13连接。

其中，交流输入切换电路14和交流输出切换电路15包括多个版本；例如交流输入切换电路14和交流输出切换电路15都支持110V交流电，或者交流输入切换电路14和交流输出切换电路15都支持220V交流电，因此本实施例的交流输入切换电路14和交流输出切换电路15能够适应不同标准的电压。

第一采样电路16与可充电电池11连接，第一采样电路16用于对可充电电池11进行采样得到第一采样信号；第一采样信号包括可充电电池11的电流信号和/或电压信号。

数字处理控制电路17分别与第一采样电路16、逆变双向电路13和调频电路12连接。数字处理控制电路17从第一采样电路16获取第一采样信号，数字处理控制电路17用于基于第一采样信号获取可充电电池11的充电状态；例如，数字处理控制电路17用于基于第一采样信号获取可充电电池11的充电状态为快充或者慢充。

数字处理控制电路17用于调整逆变双向电路13和/或调频电路12的输出功率，即数字处理控制电路17基于可充电电池11的充电状态调整逆变双向电路13和/或调频电路12的输出功率，以保持逆变双向电路13和/或调频电路12的输出功率的稳定性。例如，可充电电池11的充电状态为快充，则数字处理控制电路17调整逆变双向电路13和/或调频电路12的输出功率为第一功率；可充电电池11的充电状态为慢充，则数字处理控制电路17调整逆变双向电路13和/或调频电路12的输出功率为第二功率，第一功率与第二功率可以相同或不相同。

本实施例的第一采样电路16用于对可充电电池11进行采样得到第一采样信号，数字处理控制电路17用于基于第一采样信号获取可充电电池11的充电状态。与现有技术中储能设备的转换效率为92％，而本实施例由于数字处理控制电路17的响应速度快，逆变器10的转换效率为96％；进而能够提高逆变器10的转换效率，提高效率；数字处理控制电路17进一步调整逆变双向电路13和/或调频电路12的输出功率，以调整逆变双向电路13和/或调频电路12的输出功率，提高可充电电池11的安全性能，进而提高稳定性；此外，本实施例的逆变器10具有空载损耗小和可靠性高。

可选地，逆变器10包括第二采样电路18，第二采样电路18分别连接交流输入切换电路14、交流输出切换电路15和数字处理控制电路17。第二采样电路18用于对交流输入切换电路14或交流输出切换电路15进行采样，得到第二采样信号；第二采样信号包括交流输入切换电路14或交流输出切换电路15的电流信号或者电压信号。

数字处理控制电路17用于基于第二采样信号控制逆变双向电路13和/或调频电路12，以控制逆变双向电路13和/或调频电路12的输出功率，以保持逆变双向电路13和/或调频电路12的输出功率的稳定性，利于数字处理控制电路17对逆变器10进行系统调节。

可选地，交流输入切换电路14用于采样到输入电压信号，交流输入切换电路14通过逆变双向电路13和调频电路12连接可充电电池11；逆变双向电路13用于对输入电压信号进行升压，调频电路12用于对经过逆变双向电路13的输入电压信号进行降压整流，以对可充电电池11进行充电。

在交流输入切换电路14采样到输入电压信号的情况下，数字处理控制电路17判断到可充电电池11处于充电模式，逆变双向电路13从交流输入切换电路14接收输入电压信号，并对输入电压信号进行升压，调频电路12对升压后的输入电压信号进行降压整流，通过降压整流后的输入电压信号对可充电电池11进行充电。

可选地，交流输出切换电路15用于采样到输出电压信号，交流输出切换电路15通过逆变双向电路13和调频电路12连接可充电电池11。调频电路12用于对可充电电池11的输出电压信号进行升压，逆变双向电路13用于对经过调频电路12的输出电压信号进行降压，通过交流输出切换电路15输出。

在交流输出切换电路15采样到输出电压信号的情况下，数字处理控制电路17判断到可充电电池11处于放电模式，调频电路12从可充电电池11接收输出电压；逆变双向电路13用于对经过调频电路12的输出电压信号进行降压，降压后的输出电压通过交流输出切换电路15输出，以为与交流输出切换电路15连接的设备进行供电。

请参见图2所示，图2是本申请储能逆变器的第二实施例的电路示意图。本实施例的逆变双向电路13包括升压电路131和降压电路132。

交流输入切换电路14通过升压电路131和调频电路12连接可充电电池11；在数字处理控制电路17判断到可充电电池11处于充电模式的情况下，数字处理控制电路17控制升压电路131分别与交流输入切换电路14和调频电路12连接，升压电路131用于对输入电压信号进行升压，得到频率电压，能够提高工作效率，减小损耗。

可选地，升压电路131为BOOST-PFC(Boost Chopper，升压斩波电路)电路；交流输入切换电路14接收到市电的输入电压信号，升压电路131用于对输入电压信号进行升压。

交流输出切换电路15通过降压电路132和调频电路12连接可充电电池11；在数字处理控制电路17判断到可充电电池11处于放电模式的情况下，数字处理控制电路17控制降压电路132分别与交流输出切换电路15和调频电路12连接；可充电电池11向调频电路12提供输出电压信号，调频电路12用于对输出电压信号进行升压，降压电路132用于对升压后的输出电压信号进行降压，以将输出电压信号降至110V交流电或220V交流电。

可选地，降压电路132为BUCK(降压式变换电路)电路，在调频电路12对输出电压信号进行升压，BUCK电路将输出电压信号进行降压至110V交流电或220V交流电，以为与交流输出切换电路15连接的设备进行供电。

可选地，调频电路12包括LLC谐振电路121，数字处理控制电路17与LLC谐振电路121连接，用于控制LLC谐振电路121的输出功率。

其中，LLC谐振电路121是调频型(PFM，Pulse Frequency Modulation)。在传统的PWM(Pulse Width Modulation，脉宽调制技术)转换器中，功率开关以硬开关模式工作，具有高开关损耗和电磁干扰(EMI，Electromagnetic Interference)。但在本实施例的LLC谐振电路121中，LLC谐振电路121的开关管可以通过零电压开关(ZVS，Zero Voltage Switch)导通，LLC谐振电路121的输出整流二极管也可以通过零电流开关(ZCS)关闭，从而最大限度地减少损耗，具有高频、高功率密度和高效率等优点。

可选地，可充电电池11包括电池管理控制电路111和电池包112，电池管理控制电路111与电池包112连接，电池管理控制电路111用于管理电池包112。其中，电池管理控制电路111可以用于管理电池包112的充电电流、工作模式等，电池包112可以为串联或者并联连接多个电池。

综上所述，本实施例的逆变器10通过数字处理控制电路17控制逆变双向电路13和调频电路12；与传统的逆变器相比较，具有空载损耗小，效率高、待载能力强、可靠性高和稳定性好。

请参见图3所示，图3是本申请便携式储能设备的第一实施例的电路示意图。本实施例的便携式储能设备包括上述实施例所揭示的逆变器10、第一通讯电路21和人机交互模块22。

第一通讯电路21与逆变器10中的数字处理控制电路17连接，人机交互模块22与第一通讯电路21连接，以使人机交互模块22通过第一通讯电路21与数字处理控制电路17连接，实现通讯。

人机交互模块22具有人机界面，以便于用户在人机界面上与便携式储能设备进行交互。例如输入操作指令；或者人机界面用于显示电流、电压、功率等相关参数；或者，便携式储能设备出现故障，人机界面用于显示故障信息，以使用户根据故障信息排查便携式储能设备的故障，实现人性化设计，提高用户的使用体验。

可选地，本实施例的便携式储能设备还包括第二通讯电路23，第二通讯电路23与数字处理控制电路17连接，数字处理控制电路17通过第二通讯电路23与外接设备进行通讯。其中，便携式储能设备设置有第二通讯电路23，便于用户根据不同的国家或者地区的市电标准，通过第二通讯电路23设置输出相应的电压和频率。

可选地，第一通讯电路21包括485通讯电路，第二通讯电路23包括CAN(ControllerArea Network,控制器局域网络)通讯电路。

以上所述仅为本申请的实施方式，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种储能逆变器，其特征在于，所述逆变器包括：

可充电电池；

调频电路，与所述可充电电池连接；

逆变双向电路，与所述调频电路连接；

交流输入切换电路，与所述逆变双向电路连接；

交流输出切换电路，与所述逆变双向电路连接；

第一采样电路，所述第一采样电路与所述可充电电池连接，用于对所述可充电电池进行采样得到第一采样信号；

数字处理控制电路，分别与所述第一采样电路、所述逆变双向电路和所述调频电路连接，用于基于所述第一采样信号获取所述可充电电池的充电状态，并调整所述逆变双向电路和/或所述调频电路的输出功率。

2.根据权利要求1所述的逆变器，其特征在于，所述逆变器包括第二采样电路，所述第二采样电路分别连接所述交流输入切换电路、所述交流输出切换电路和所述数字处理控制电路；

所述第二采样电路用于对所述交流输入切换电路或所述交流输出切换电路进行采样，得到第二采样信号，所述数字处理控制电路用于基于所述第二采样信号控制所述逆变双向电路和/或所述调频电路。

3.根据权利要求1所述的逆变器，其特征在于，所述交流输入切换电路用于采样到输入电压信号，所述交流输入切换电路通过所述逆变双向电路和所述调频电路连接所述可充电电池；所述逆变双向电路用于对所述输入电压信号进行升压，所述调频电路用于对经过所述逆变双向电路的输入电压信号进行降压整流，以对所述可充电电池进行充电。

4.根据权利要求3所述的逆变器，其特征在于，所述交流输出切换电路用于采样到输出电压信号，所述交流输出切换电路通过所述逆变双向电路和所述调频电路连接所述可充电电池；

所述调频电路用于对所述可充电电池的输出电压信号进行升压，所述逆变双向电路用于对经过所述调频电路的输出电压信号进行降压，通过所述交流输出切换电路输出。

5.根据权利要求4所述的逆变器，其特征在于，所述逆变双向电路包括升压电路和降压电路；

所述交流输入切换电路通过所述升压电路和所述调频电路连接所述可充电电池，所述升压电路用于对所述输入电压信号进行升压，得到频率电压；

所述交流输出切换电路通过所述降压电路和所述调频电路连接所述可充电电池，所述降压电路用于对所述输出电压信号进行降压。

6.根据权利要求1所述的逆变器，其特征在于，所述调频电路包括LLC谐振电路，所述数字处理控制电路与所述LLC谐振电路连接，用于控制所述LLC谐振电路的输出功率。

7.根据权利要求1所述的逆变器，其特征在于，所述可充电电池包括电池管理控制电路和电池包，所述电池管理控制电路与所述电池包连接，所述电池管理控制电路用于管理所述电池包。

8.一种便携式储能设备，其特征在于，所述储能设备包括如权利要求1-7任一项所述的逆变器、第一通讯电路和人机交互模块，所述第一通讯电路与所述数字处理控制电路连接，所述人机交互模块与所述第一通讯电路连接。

9.根据权利要求8所述的储能设备，其特征在于，所述储能设备还包括第二通讯电路，所述第二通讯电路与所述数字处理控制电路连接，所述数字处理控制电路通过所述第二通讯电路与外接设备进行通讯。

10.根据权利要求9所述的储能设备，其特征在于，所述第一通讯电路包括485通讯电路，所述第二通讯电路包括CAN通讯电路。

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