CN218569886U - 一种移动电源 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种移动电源，包括：电源主体，所述电源主体内具有容置空间，所述电源主体上具有多个一个或多个安装位，每个所述安装位能够安装一个或多个电池模组；多个电池模组，每个所述电池模组与所述电源主体可拆卸地连接，每个所述电池模组包括从控单元和至少一个电芯，所述从控单元用于采集对应所述电芯的电量数据；主控单元，设置于所述容置空间内，所述主控单元基于所述电量数据确定是否对所述电池模组进行充电平衡；通信总线，所述主控单元通过所述通信总线和所述从控单元通信连接。本申请公开的移动电源可安装并实现对各个电池模组的功率均衡管理，实现了在用户端对电池容量的低成本组合方式，用户可以根据自己的需求叠加容量。

Description

一种移动电源

技术领域

本申请涉及充电设备技术领域，具体而言是一种移动电源。

背景技术

随着消费电子领域的快速发展，用户对移动电源的使用需求也越来越大，但是当用户需要在便携移动和大容量的需求之间切换时，常常得不到一个兼容使用场景的方案(例如250Wh和500Wh的电池容量，其对应的实用场景是不一样的)。目前市场上出现部分的移动电源往往未经均衡设计而直接叠加，其会带来电池的不匹配的安全风险；其他诸如用于电动汽车的动力电池，由于其电芯数目庞大，对应的电池管理系统极为复杂，无法直接应用于移动电源。

实用新型内容

本申请提供了一种移动电源，所述移动电源包括：电源主体，所述电源主体内具有容置空间，所述电源主体上具有一个或多个安装位，每个所述安装位能够安装一个或多个电池模组；多个电池模组，每个所述电池模组与所述电源主体可拆卸地连接，每个所述电池模组包括从控单元和至少一个电芯，所述从控单元用于采集对应所述电芯的电量数据；主控单元，设置于所述容置空间内，所述主控单元基于所述电量数据确定是否对所述电池模组进行充电平衡；通信总线，所述主控单元通过所述通信总线和所述从控单元通信连接。

示例地，所述移动电源包括多个所述电池模组，多个所述电池模组分别设置于一个所述安装位，或者多个所述电池模组沿安装位的法线方向堆叠设置于一个所述安装位，或者多个所述电池模组并排设置于一个所述安装位的平面上。

示例地，所述安装位包括设置于电源主体的凹槽，一个或多个所述电池模组设置于所述凹槽内。

示例地，所述安装位中设置有第一连接件，每个所述电池模组设置有与所述第一连接件匹配的第二连接件，每个所述电池模组的从控单元通过所述第二连接件和所述第一连接件通信连接所述通信总线。

示例地，多个所述电池模组设置于所述安装位时，则所述主控单元还用于：经由所述通信总线接收每个所述从控单元发送的电量数据，以根据所述电量数据控制多个所述电池模组进行充电平衡。

示例地，所述主控单元用于比较每个所述电池模组的电量数据，以在多个所述电池模组中选取电量数据差最小的两个电池模组，控制所述两个电池模组中电量较大的电池模组对电量较小的电池模组充电，直到多个所述电池模组之间的电量数据差小于预设电量差。

示例地，所述电池模组还包括充电开关和放电开关，所述充电开关和所述放电开关与所述从控单元和所述电芯电连接，所述从控单元用于控制所述充电开关和所述放电开关的打开和关闭。

示例地，每个所述电池模组包括外壳，所述从控单元和所述电芯设置于所述外壳内，所述外壳上还设置有握持部，用于取放所述电池模组。

示例地，所述电源主体设置有输出接口，用于连接用电设备。

示例地，所述电源主体设置有输入接口，用于连接市电。

本申请公开的移动电源可以具有一个或更多个电池模组，电池模组可拆卸地设置于电源主体，从而便于用户根据对电池容量的需求选择需要组合到电源主体上的电池模组的数量，从而可以兼容多种使用场景，且节约成本，另外，本申请的移动电源的主控单元通过总线和每个电池模组的从控单元通信连接，在简化电路、节约成本的同时，还实现了对各个电池模组的功率均衡管理，避免电池模组的过充和过放，延长了电池模组的使用寿命，使移动电源的使用更安全可靠。

附图说明

通过结合附图对本申请实施例进行更详细的描述，本申请的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显。附图用来提供对本申请实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请实施例一起用于解释本申请，并不构成对本申请的限制。在附图中，相同的参考标号通常代表相同部件或步骤。

图1是根据一个实施例的移动电源的系统框图；

图2是根据一个实施例的电池模组的系统框图；

图3是根据一个实施例的移动电源的结构示意图；

图4是根据一个实施例的移动电源的结构示意图。

附图标记：

移动电源100 电源主体101

第一电池模组110 第一从控单元111

第二电池模组120 第二从控单元121

第三电池模组130 第三从控单元131

通信总线140 主控单元150

电池模组200 从控单元210

充电开关211 放电开关212

电流感测器213 温度传感器214

第二连接件220 电芯230

电源主体300 输入电源接口301

电池模组310 提手311

电源主体400 安装位410

第一连接件411

具体实施方式

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本申请更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本申请可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本申请发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

应当理解的是，本申请能够以不同形式实施，而不应当解释为局限于这里提出的实施例。相反地，提供这些实施例将使公开彻底和完全，并且将本申请的范围完全地传递给本领域技术人员。在附图中，为了清楚，层和区的尺寸以及相对尺寸可能被夸大。自始至终相同附图标记表示相同的元件。

应当明白，尽管可使用术语第一、第二、第三等描述各种元件、部件、区、层和/或部分，这些元件、部件、区、层和/或部分不应当被这些术语限制。这些术语仅仅用来区分一个元件、部件、区、层或部分与另一个元件、部件、区、层或部分。因此，在不脱离本申请教导之下，下面讨论的第一元件、部件、区、层或部分可表示为第二元件、部件、区、层或部分。

空间关系术语例如“在...下”、“在...下面”、“下面的”、“在...之下”、“在...之上”、“上面的”等，在这里可为了方便描述而被使用从而描述图中所示的一个元件或特征与其它元件或特征的关系。应当明白，除了图中所示的取向以外，空间关系术语意图还包括使用和操作中的器件的不同取向。这里参考作为本申请的理想实施例(和中间结构)的示意图的来描述本申请的实施例。这样，可以预期由于例如制造技术和/或容差导致的从所示形状的变化。因此，本申请的实施例不应当局限于在此所示的区的特定形状，而是包括由于例如制造导致的形状偏差。因此，图中显示的区实质上是示意性的，它们的形状并不意图显示器件的区的实际形状且并不意图限定本申请的范围。

下面，将参考图1至图4对本申请的移动电源进行说明书。

在至少一个实施例中，如图1所示，移动电源100包括：电源主体101，电源主体101内具有容置空间，电源主体101可以包括壳体，容置空间位于壳体内，主控单元150设置于容置空间内，其基于所述电量数据确定是否对所述电池模组进行充电平衡，其中主控单元150可以包括微控制单元(Micro Control Unit,MCU)、ARM处理器或者其他适合的控制单元。

在一个实施例中，电源主体101包括一个或多个安装位，该安装位的数量可以根据实际需要合理设定，安装位可以是电源主体上的任意的一个位置，其可以是平面或者凹槽等，其可以设置于电源主体的壳体上，多个所述电池模组分别设置于一个所述安装位，或者多个所述电池模组沿安装位的法线方向堆叠设置于一个所述安装位，或者多个所述电池模组并排设置于一个所述安装位的平面上。

在一些施例中，移动电源100还包括多个电池模组，每个电池模组与电源主体101可拆卸地连接，每个电池模组包括从控单元和至少一个电芯，从控单元用于采集对应电芯的电量数据。通过使得电池模组和电源主体可拆卸地连接，可以便于对多个电池模组进行组合或拆分，以适用于不同场合的需求，灵活性更高，或者还可以在某些电池模组损坏时进行更换，可以无需再重新购买整个移动装置，节省用户的成本。

可选地，每个电池模组可以具有外壳，电芯和从控单元设置于外壳内，其外壳内还可以具有多个其他的部件、电路等。

每个电池模组可以通过各种适合的机械连接方式可拆卸地安装于安装位，例如可以通过卡接、螺接或者插接等任意适合的方式。

进一步，移动电源100还包括通信总线140，每个电池模组的从控电源通过通信总线140与主控单元150通信连接，其中通信总线140可以包括I²C(Inter-IntegratedCircuit)总线或者其他适合类型的通信总线，通过通信总线进行通信的方式其电路结构更加简单，且还可以实现通过主控单元实现对电池模组的控制。

在一个具体实施例中，移动电源100可以包括第一电池模组110、第二电池模组120和第三电池模组130，第一电池模组110包括设置于第一电池模组110内的第一从控单元111；第二电池模组120包括设置于第二电池模组120内的第二从控单元121；第三电池模组130包括设置于第三电池模组130内的第三从控单元131；其中，第一电池模组110、第二电池模组120和第三电池模组130可以相互拆分和组合，用于储存电能；第一从控单元111、第二从控单元121和第三从控单元131包括第一电池模组110、第二电池模组120和第三电池模组130各自对应的电池管理系统(Battery Management System,BMS)。

应当注意的是，在本实施例中，移动电源100包括的3组电池模组仅作为一种示例，在其他实施例中，移动电源可以包括更多个或者更少的电池模组，其亦属于本申请的保护范围之内。

在本实施例中，移动电源100还包括：通信总线140，第一从控单元111、第二从控单元121和第三从控单元131通过通信总线140与主控单元150通信连接，其中通信总线140包括I²C(Inter-Integrated Circuit)总线。

继续参考图1，第一从控单元111用于采集第一电池模组110的电量数据，以及控制第一电池模组110的充电和放电；第二从控单元121用于采集第二电池模组120的电量数据，以及控制第二电池模组120的充电和放电；第三从控单元131用于采集第三电池模组130的电量数据，以及控制第三电池模组130的充电和放电。示例地，通信总线140与第一从控单元111、第二从控单元121和第三从控单元131通信连接，用于传输第一电池模组110、第二电池模组120和第三电池模组130的电量数据。示例地，主控单元150与第一从控单元111、第二从控单元121和第三从控单元131经由通信总线140通信连接，用于：接收第一从控单元111、第二从控单元121和第三从控单元131发送的电量数据，以确定是否需要对移动电源100进行功率平衡；当需要进行功率平衡时，控制第一从控单元111、第二从控单元121和第三从控单元131，以对移动电源100进行功率平衡。

在一些实施例中，多个电池模组设置于电源主体上的安装位时，主控单元还用于：经由通信总线接收每个从控单元发送的电量数据，以根据电量数据控制多个电池模组进行充电平衡，充电平衡可以是指电量较高的电池模组给电量较低的电池模组充电以使得移动电源包括的所有电池模组中的任意两个电池模组之间的电量差低于预设电量差。

以图3中的移动电源为例，主控单元150还用于：经由通信总线140，获取第一从控单元111、第二从控单元121和第三从控单元131采集的电量数据；比较第一电池模组110、第二电池模组120和第三电池模组130的电量数据；选取电量数据差最小的两个电池模组，对所选取的两个电池模组进行功率平衡。在一个实施例中，所选取的电池模组包括：第一电池模组110和第二电池模组120，第一电池模组110与第一从控单元111电连接，第二电池模组120与第二从控单元121电连接，第一电池模组110的电量小于第二电池模组120的电量，主控单元150还用于：当需要进行功率平衡时，控制第一从控单元111和第二从控单元121，以使得第二电池模组120对第一电池模组110进行充电。

在至少一个实施例中，主控单元150还用于：当第一电池模组110与第二电池模组120之间的电量差小于预设电量差时，则停止功率平衡。

以此类推，主控单元在整个功率平衡过程中，选择电量数据差最小的任意两组电池模组进行功率平衡，直到所包括的电池模组的电量相差小于预设电量差，达到平衡状态。其中，预设电量差可以根据实际需要合理设定，理想状态，平衡时，各个电池模组的电量基本一致。

在至少一个实施例中，主控单元150还用于根据两个电池模组之间的电量差所处的阈值区间，确定电量较大者给电量较小者的充电电流，其中，阈值区间的数值越小，则充电电流越小，例如，主控单元150还用于：当第一电池模组110与第二电池模组120之间的电量差处于第一阈值区间时，控制第一从控单元111和第二从控单元121，使得第一电池模组110和第二电池模组120中电量较大者以第一充电电流对电量较小者进行充电；当第一电池模组110与第二电池模组120之间的电量差处于第二阈值区间时，控制第一从控单元111和第二从控单元121，使第一电池模组110和第二电池模组120中电量较大者以第二充电电流对电量较小者进行充电，从而加快第一电池模组110和第二电池模组120之间的功率平衡，其中，第二充电电流大于第一充电电流。值得一提的是，阈值区间可以根据实际需要合理设定，在此不做具体限定。

在至少一个实施例中，主控单元150还用于：当第一电池模组110、第二电池模组120和第三电池模组130之间的电量差均小于预设电量差时，则停止功率平衡。

在至少一个实施例中，第一电池模组110、第二电池模组120和第三电池模组130包括一个或更多个电芯；当第一电池模组110、第二电池模组120和第三电池模组130彼此可分离时，第一电池模组110、第二电池模组120和第三电池模组130均可以独立用于充电和放电。

在一个具体实施例中，以如图2的一个电池模组200为例对移动电源所包括的电池模组进行解释和说明，电池模组200包一个或者多个电芯，例如如图2所示包括16个电芯230，16个电芯230可以按照4组并联，其中每组4个电芯串联的方式连接；电池模组200设置有从控单元210、充电开关211和放电开关212，充电开关211和放电开关212与从控单元210和电芯230电连接，从控单元210用于控制充电开关211和放电开关212的打开和关闭，其中，从控单元可以用于通过通信总线接收主控单元的控制指令，以根据控制指令控制充电开关211和放电开关212的打开和关闭，以控制电池模组的充电或放电。

可选地，充电开关211和放电开关212可以是任意适合的开关，例如其可以是MOS管(例如NMOS或者PMOS)，其中，MOS管的控制端例如栅极可以连接从控单元210，而源极或漏极连接电芯的正极或负极。

在一些实施例中，主控单元还可以用于任意一个电池模组异常时，通过控制充电开关211和放电开关212关闭，而对移动电源起到保护作用。

在一些实施例中，移动电源100还包括电压反接保护(Reberse Voltage Protect，RVP)电路(未示出)，其可以用在需要直流电压供电电源的输入端，用于防止输入电压极性反接而造成电路系统元器件的损坏，甚至安全事故。该电压反接保护电路可以基于本领域技术人员熟知的任意适合的电路来实现，例如其可以包括一个二极管，该二极管串联在输入主流电源线路上。

在一些实施例中，电池模组200还设置有电流感测器213和温度传感器214，电流感测器213用于测量电池模组200中的电流，温度传感器214包括负温度系数(NegativeTemperature Coefficient,NTC)热敏电阻，温度传感器214用于测量电芯230的温度，以避免温度过高，导致安全隐患。

为了实现电池模组和电源主体的电连接，如图4所示，电源主体的安装位410设置有第一连接件411，如图2所示，电池模组310设置有与第一连接件411匹配的第二连接件220，用于与第一连接件匹配，电池模组200的从控单元210通过第二连接件220和第一连接件通信连接通信总线，进而通过通信总线连接主控单元。其中第一连接件411和第二连接件插接连接。在一些实施例中，该插接可以在实现电连接的同时，还可以实现电池模组和安装位之间的机械连接，以使得电池模组固定于安装位。

应当注意的是，电池模组200包括的4组并联的4个串联电芯仅作为一种示例，在其他实施例中，电池模组可以包括任意串联和/或并联的多个电芯，其亦属于本申请的保护范围之内。

在一个实施例中，电源主体300包括一个或多个安装位，该安装位的数量可以根据实际需要合理设定，安装位可以是电源主体上的任意的一个位置，其可以是平面或者凹槽等，例如，如图4所示，在一个实施例中，电源主体400设置有2个安装位410，安装位410设置有凹槽，其在一个安装位410中安装了一个电池模组310，在需要时还可以在另一个安装位410中安装一个电池模组。

如图3所示，电源主体300安装位，每个安装位设置有凹槽，对应地安装了6个电池模组310，电池模组310并排地安装在电源主体300的同一表面上；电源主体300设置有输入接口301，用于连接市电；电池模组310包括外壳，从控单元和电芯设置于外壳内，外壳设置有握持部，握持部包括提手311，用于从电源主体300取放电池模组310。

继续参考图3，在一个实施例中，电源主体300还设置有逆变输出模组，逆变输出模组与电池模组310电连接，逆变输出模组可以包括逆变器，其可以将电池模组310的直流电转变成交流电(一般为220V，50Hz正弦波)，逆变输出模组上可以设置有交流输出接口。在本实施例中，逆变输出模组上还设置电压转换模块和输出接口例如直流输出接口，直流输出接口例如可以为USB输出接口和TYPE-C输出接口，电压转换模块用于将来自电池模组310的电压转换为适合USB输出接口和TYPE-C输出接口输出的电压，通过输出接口可以用于连接用电设备例如手机、耳机或平板电脑等，以为用电设备充电。在其它一些实施例中，逆变输出模组上还可以设置其它直流输出接口，例如lightning输出接口等。电池模组310包括多个电芯、从控单元和散热器，从控单元用于控制电池的输出功率、输出电压等，其上可以设置有电源管理芯片，散热器用于对电池和控制电路板进行散热。

综上，本申请公开的移动电源可以具有一个或更多个电池模组，电池模组可拆卸地设置于电源主体，从而便于用户根据对电池容量的需求选择需要组合到电源主体上的电池模组的数量，从而可以兼容多种使用场景，且节约成本，另外，本申请的移动电源的主控单元通过总线和每个电池模组的从控单元通信连接，在简化电路、节约成本的同时，还实现了对各个电池模组的功率均衡管理，避免电池模组的过充和过放，延长了电池模组的使用寿命，使移动电源的使用更安全可靠。

尽管这里已经参考附图描述了示例实施例，应理解上述示例实施例仅仅是示例性的，并且不意图将本申请的范围限制于此。本领域普通技术人员可以在其中进行各种改变和修改，而不偏离本申请的范围和精神。所有这些改变和修改意在被包括在所附权利要求所要求的本申请的范围之内。

Claims (10)

1.一种移动电源，其特征在于，包括：

电源主体，所述电源主体内具有容置空间，所述电源主体上具有一个或多个安装位，每个所述安装位能够安装一个或多个电池模组；

多个电池模组，每个所述电池模组与所述电源主体可拆卸地连接，每个所述电池模组包括从控单元和至少一个电芯，所述从控单元用于采集对应所述电芯的电量数据；

主控单元，设置于所述容置空间内，所述主控单元基于所述电量数据确定是否对所述电池模组进行充电平衡；

通信总线，所述主控单元通过所述通信总线和所述从控单元通信连接。

2.根据权利要求1所述的移动电源，其特征在于，所述移动电源包括多个所述电池模组，多个所述电池模组分别设置于一个所述安装位，或者多个所述电池模组沿安装位的法线方向堆叠设置于一个所述安装位，或者多个所述电池模组并排设置于一个所述安装位的平面上。

3.根据权利要求2所述的移动电源，其特征在于，所述安装位包括设置于所述电源主体的凹槽，一个或多个所述电池模组设置于所述凹槽内。

4.根据权利要求2所述的移动电源，其特征在于，所述安装位中设置有第一连接件，每个所述电池模组设置有与所述第一连接件匹配的第二连接件，每个所述电池模组的从控单元通过所述第二连接件和所述第一连接件通信连接所述通信总线。

5.根据权利要求1所述的移动电源，其特征在于，多个所述电池模组设置于所述安装位时，则所述主控单元还用于：经由所述通信总线接收每个所述从控单元发送的电量数据，以根据所述电量数据控制多个所述电池模组进行充电平衡。

6.根据权利要求5所述的移动电源，其特征在于，所述主控单元用于比较每个所述电池模组的电量数据，以在多个所述电池模组中选取电量数据差最小的两个电池模组，控制所述两个电池模组中电量较大的电池模组对电量较小的电池模组充电，直到多个所述电池模组之间的电量数据差小于预设电量差。

7.根据权利要求2所述的移动电源，其特征在于，所述电池模组还包括充电开关和放电开关，所述充电开关和所述放电开关与所述从控单元和所述电芯电连接，所述从控单元用于控制所述充电开关和所述放电开关的打开和关闭。

8.根据权利要求1所述的移动电源，其特征在于，每个所述电池模组包括外壳，所述从控单元和所述电芯设置于所述外壳内，所述外壳上还设置有握持部，用于取放所述电池模组。

9.根据权利要求1所述的移动电源，其特征在于，所述电源主体设置有输出接口，用于连接用电设备。

10.根据权利要求1所述的移动电源，其特征在于，所述电源主体设置有输入接口，用于连接市电。

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