一种小型储能系统的制作方法

本实用新型涉及无线充电技术领域，特别涉及一种小型储能系统。

背景技术：

目前小型便携式储能系统被广泛应用到各种领域，例如：野外露营、户外航拍、科考和搜救活动、户外办公、野外摄影、户外施工、备用电源、应急电源消防救援、抗险救灾、汽车启动、数码充电和移动电源等场景。小型便携式储能系统被用于在各个场景中对各个不同的负载提供电源，为各个不同的负载进行充电。

而目前的小型便携式储能系统采用有线充电的方式对负载充电，而随着技术的发展，许多负载均可以实现无线充电，目前的小型便携式储能系统无法满足对负载无线充电的需求，影响用户体验。

技术实现要素：

针对现有技术的上述缺陷，本实用新型的目的是提供一种小型储能系统，以能够实现无线充电功能。

本实用新型的目的是通过如下技术方案实现的：

为解决上述技术问题，第一方面，本实用新型实施例中提供了一种小型储能系统，其特征在于，包括：

包括：

太阳能板，用于将太阳能转换为电能；

太阳能控制器，与所述太阳能板连接，用于控制所述电能的配电；

蓄电池，均与所述太阳能控制器连接，用于存储所述电能；

无线充电模块，与所述蓄电池连接，用于对外部负载传送无线电信号，以使所述蓄电池对所述外部负载供电；以及

系统控制器，分别与所述太阳能控制器、所述蓄电池以及所述无线充电模块连接，用于控制所述蓄电池对所述外部负载供电。

可选的，所述无线充电模块包括：

lc振荡电路，与所述外部负载耦合，用于传送振荡信号；

整流滤波电路，与所述lc振荡电路连接，用于滤除所述lc振荡电路输出的振荡信号，获取通讯电信号；以及

信号转换电路，分别与所述lc振荡电路、所述整流滤波电路、所述蓄电池以及所述系统控制器连接，用于转换所述整流滤波电路的输出信号和所述系统控制器的控制信号，以使所述控制信号控制所述蓄电池对所述外部负载无线充电。

可选的，所述信号转换电路包括第一信号转换电路，所述第一信号转换电路分别连接所述整流滤波电路和所述系统控制器。

可选的，所述信号转换电路包括第二信号转换电路，所述第二信号转换电路分别连接所述蓄电池和所述系统控制器。

可选的，所述信号转换电路包括第三信号转换电路，所述第三信号转换电路包括第一输入端、第二输入端以及输出端，所述第一输入端连接所述系统控制器，所述第二输入端连接所述蓄电池，所述输出端连接所述lc振荡电路。

可选的，所述小型储能系统还包括采样电路，所述采样电路分别与所述第二信号转换电路和所述系统控制器连接，用于采样所述蓄电池的输出信号。

可选的，所述第一信号转换电路包括电压跟随器和第一比较器，所述电压跟随器分别连接所述整流滤波电路和所述第一比较器，所述第一比较器分别连接所述电压跟随器和所述系统控制器。

可选的，所述第二信号转换电路包括放大器和第二比较器，所述放大器分别连接所述蓄电池和所述第二比较器，所述第二比较器分别连接所述放大器和所述系统控制器。

可选的，所述整流滤波电路包括二极管、电阻、第二电容以及第三电容，所述二极管的阳极连接于所述lc振荡电路，所述二极管的阴极连接所述电阻的一端，所述电阻的另一端分别连接所述第二电容的一端和所述第三电容的一端，所述第二电容的另一端接地，所述第三电容的另一端连接所述信号转换电路。

可选的，所述第三信号转换电路还包括第一mos开关管、第二mos开关管、第三mos开关管以及第四mos开关管，第一mos开关管、第二mos开关管、第三mos开关管以及第四mos开关管的控制端均与所述系统控制器连接，所述第一mos开关管和所述第二mos开关管的源极共同连接于所述蓄电池，所述第一mos开关管和所述第二mos开关管的漏极共同连接于所述第三mos开关管和所述第四mos开关管的源极，第一mos开关管和所述第二mos开关管的漏极还连接所述lc振荡电路，所述第三mos开关管和所述第四mos开关管的漏极共同接地。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：区别于现有技术的情况，本实用新型实施例中提供了一种小型储能系统，该小型储能系统包括太阳能板、太阳能控制器、蓄电池、无线充电模块以及系统控制器，太阳能板用于将太阳能转换为电能，太阳能控制器与太阳能板连接，用于控制电能的配电，蓄电池均与太阳能控制器连接，用于存储电能，无线充电模块与蓄电池连接，用于对外部负载传送无线电信号，以使蓄电池对外部负载供电，系统控制器分别与太阳能控制器、蓄电池以及无线充电模块连接，用于控制蓄电池对外部负载供电。因此，该小型储能系统通过太阳能板将太阳能转换为电能，并通过无线充电模块将电能传送至外部负载，以对外部负载实现无线充电。

附图说明

一个或多个实施例中通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件/模块和步骤表示为类似的元件/模块和步骤，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。

图1是本实用新型实施例提供的一种小型储能系统的结构示意图；

图2是本实用新型另一实施例提供的一种小型储能系统的结构示意图；

图3是本实用新型又另一实施例提供的一种小型储能系统的电路结构示意图；

图4是本实用新型实施例提供的一种第一信号转换电路的电路结构示意图；

图5是本实用新型实施例提供的一种第二信号转换电路的电路结构示意图；

图6是本实用新型实施例提供的一种第三信号转换电路的电路结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本实用新型，但不以任何形式限制本实用新型。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本实用新型的保护范围。

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请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用以解释本申请，并不用于限定本申请。

请参阅图1，图1是本实用新型实施例提供一种小型储能系统的结构示意图，该小型储能系统100包括太阳能板10、太阳能控制器20、蓄电池30、无线充电模块40以及系统控制器50，太阳能板10用于将太阳能转换为电能，太阳能控制器20与太阳能板10连接，用于控制电能的配电，蓄电池30均与太阳能控制器20连接，用于存储电能，无线充电模块40与蓄电池30连接，用于对外部负载200传送无线电信号，以使蓄电池30对外部负载200供电，系统控制器50分别与太阳能控制器20、蓄电池30以及无线充电模块40连接，用于控制蓄电池30对外部负载200供电。

太阳能电池又称为“太阳能芯片”或“光电池”，是一种利用太阳光直接发电的光电半导体薄片。单体太阳能电池不能直接做电源使用。作电源必须将若干单体太阳能电池串、并联连接和严密封装成组件。

太阳能板10(也叫太阳能电池组件)，是多个太阳能电池片按组装的组装件,是太阳能发电系统中的核心部分，也是太阳能发电系统中最重要的部分。

太阳能板10、太阳能控制器20和蓄电池30共同组成光伏发电系统，其特点是可靠性高、使用寿命长、不污染环境、能独立发电又能并网运行。蓄电池组30的作用是贮存太阳电池方阵受光照时发出的电能并可随时向外部负载200供电，太阳能控制器20是控制蓄电池30充放电的设备。

系统控制器50可以与太阳能控制器20互相通信，其可以接收太阳能控制器20发送的太阳能板10的发电参数，并根据发电参数和蓄电池30的电量情况向太阳能控制器20发送控制命令等。

因此，该小型储能系统100通过太阳能板10将太阳能转换为电能，并通过无线充电模块40将电能传送至外部负载200，以对外部负载实现无线充电。

在一些实施例中，该小型储能系统100还包括逆变器，逆变器分别与蓄电池30和外部负载200连接，该逆变器将蓄电池30的电能转换为交流信号，以使蓄电池30对外部负载200交流充电。

在一些实施例中，该小型储能系统100还包括usb模块，该usb模块分别与蓄电池30和外部负载200连接。因此，该小型储能系统100还可以通过usb模块对外部负载200充电。

请参阅图2，图2是本实用新型另一实施例提供一种小型储能系统的结构示意图，该小型储能系统中的无线充电模块40包括lc振荡电路41、整流滤波电路42以及信号转换电路43，其中，lc振荡电路41与外部负载200耦合，用于传送振荡信号，整流滤波电路42与lc振荡电路41连接，用于滤除lc振荡电路41输出的振荡信号，获取通讯电信号，信号转换电路43分别与lc振荡电路41、整流滤波电路42、蓄电池30以及系统控制器50连接，用于转换整流滤波电路42的输出信号和系统控制器50的控制信号，以使控制信号控制蓄电池30对外部负载200无线充电。

在一些实施例中，信号转换电路43包括第一信号转换电路431和第二信号转换电路432以及第三信号转换电路433，第一信号转换电路431分别连接整流滤波电路42和系统控制器50。第二信号转换电路43分别连接蓄电池30和系统控制器50，第三信号转换电路433包括第一输入端、第二输入端以及输出端，第一输入端连接系统控制器50，第二输入端连接蓄电池30，输出端连接lc振荡电路41。

当需要对外部负载200无线充电时，首先外部负载200与lc振荡电路41之间通过线圈进行能量耦合实现能量的传递，外部负载200将所需的充电电压或充电电流等电信号以磁通量的形式传送至lc振荡电路41，lc振荡电路41就会产生交变的电压信号，整流滤波电路42滤除该电压信号中的lc振荡信号，获取该电压信号中的调制波形，同时，第一信号转换电路431将该调制波形进行相应的转换，将该模拟调制波形转换为数字信号，并将该数字信号传送至系统控制器50，由系统控制器50进行接收和解析，得到外部负载200所需的充电电压或充电电流。

然后，系统控制器50根据外部负载200充电所需的充电电压或充电电流生成控制信号，以控制蓄电池30输出对应的充电信号，该充电信号一方面经过第二信号转换电路432的处理和转换，将该模拟充电信号转换为数字充电信号，该数字充电信号被传送至系统控制器50，同时，蓄电池30输出的充电信号还经第二输入端传送至第三信号转换电路433，系统控制器50控制第三信号转换电路433的工作状态，以使该充电信号以调制波形的形式传送至lc振荡电路41，通过lc振荡电路41产生对应的交变电压对外部负载200进行相应的充电。

因此，该小型储能系统可以通过lc振荡电路41和信号转换电路43获取外部负载200所需的充电电信号，并根据该充电电信号，控制蓄电池30输出对应的电能，并将该电能再通过lc振荡电路41和信号转换电路43传送至外部负载200，以对外部负载200实现无线充电功能。

在一些实施例中，请继续参阅图2，该小型储能系统还包括采样电路60，该采样电路60分别与第二信号转换电路432和系统控制器50连接，用于采样蓄电池30的输出信号。采样电路采样蓄电池30的输出电流，并将采样信号传送至系统控制器50，由系统控制器50进行接收和分析。因此，系统控制器50可以进一步获取蓄电池30的具体输出电流值，可以将该采样信号与第二信号转换电路432传输的数字信号进行比较，防止因干扰造成获取到的蓄电池30输出电流值不准确或偏差过大。

请参阅图3，图3是本实用新型又另一实施例提供的一种小型储能系统电路结构示意图，该储能系统中的太阳能板10和太阳能控制器20未画出，信号转换电路43为集成电路u1，其包含多个引脚，系统控制器50的各个引脚如图3中的u2所示。

蓄电池bat连接信号转换电路u1的1引脚，通过该引脚传送电能信号。在一些实施例中，蓄电池bat的输出信号在传送至信号转换电路u1之前，会经过滤波电路进行滤波。

其中，lc振荡电路41包括电感l1和第一电容c1，第一电容c1的一端与信号转换电路u1的12引脚连接，第一电容c1的另一端与电感l1的一端共同连接于整流滤波电路42，电感l1的另一端与信号转换电路u1的11引脚连接。lc振荡电路41通过电感l1与外部负载耦合连接。

整流滤波电路42包括二极管d1、第一电阻r1、第二电容c2以及第三电容c3，二极管d1的阳极连接于第一电容c1和电感l1的共同连接点，二极管d1的阴极连接第一电阻r1的一端，第一电阻r1的另一端分别连接第二电容c2的一端和第三电容c3的一端，第二电容c2的另一端接地，第三电容c3的另一端连接信号转换电路u1的14引脚。

采样电路60包括第二电阻r2和第四电容c4，第二电阻r2的一端连接信号转换电路u1的4引脚，第二电阻r2的另一端分别连接系统控制器u2的19引脚和第四电容c4的一端，第四电容c4的另一端接地。蓄电池bat输出的电能信号经过1引脚传输至信号转换电路u1，经过信号转换电路u1的内部转换，通过其4引脚输出，通过信号转换电路u1的4引脚输出的蓄电池bat的电能信号一方面经采样电路60传送至系统控制器u2的19引脚，另一方面可以通过滤波电路滤波以后，再次传输至信号转换电路u1的5引脚，经过信号转换电路u1的内部处理，通过7引脚传送至系统控制器u2的16引脚。

在一些实施例中，请参阅图4，图4是本实用新型实施例提供一种第一信号转换电路的电路结构示意图，如图4所示，该第一信号转换电路431分别连接第三电容c3的一端和系统控制器u2的17引脚，具体地，该第一信号转换电路431包括电压跟随器u3和第一比较器u4，电压跟随器u3的同相输入端连接第三电容c3的一端，电压跟随器u3的反相输入端连接第一比较器u4的同相输入端，第一比较器u4的反相输入端经第五电容c5接地，第一比较器u4的输出端连接系统控制器u2的17引脚。

在一些实施例中，请继续参阅图4，该第一信号转换电路431还包括第三电阻r3、第四电阻r4、第五电阻r5、第六电阻r6、第七电阻r7以及第八电阻r8。第三电阻r3和第四电阻r4串联连接，第三电阻r3和第四电阻r4的共同连接点连接于电压跟随器u3的同相输入端，第三电阻r3的一端还与+5v电源连接，第四电阻r4的一端还与地连接。第五电阻r5连接于电压跟随器u3的反相输入端与输出端之间。第六电阻r6一端分别连接第七电阻r7的一端和电压跟随器u3的输出端，另一端连接于第五电容c5的一端和第一比较器u4的反相输入端，第七电阻r7的另一端连接第一比较器u4的同相输入端。第八电阻r8连接于第一比较器u4的同相输入端与输出端之间。经过第一比较器u4的作用，外部负载200传送的充电所需的模拟电信号转换为数字信号，并经第一比较器u4的输出端传送至系统控制器u2的17引脚。

在一些实施例中，请参阅图5，图5是本实用新型实施例提供一种第二信号转换电路的电路结构示意图，如图5所示，该第二信号转换电路432接收蓄电池bat输出的电能信号，并经过转换和处理之后传送至系统控制器u2的16引脚和19引脚，具体地，第二信号转换电路432包括放大器u5和第二比较器u6，放大器u5的同相输入端接收蓄电池bat输出的电能信号csn，放大器u5的反相输入端接收蓄电池bat输出的电能信号csp，放大器u5的输出端经第六电容c6连接第二比较器u6的同相输入端，第二比较器u6的反相输入端经第七电容c7接地，同时第二比较器u6的反相输入端还与第二比较器u6的同相输入端连接，第二比较器u6的同相输入端还经第八电容c8接地，第二比较器u6的输出端连接系统控制器u2的16引脚。

在一些实施例中，请继续参阅图5，第二信号转换电路432还包括第九电阻r9、第十电阻r10以及第十一电阻r11，第九电阻r9连接于放大器u5的反相输入端与输出端之间，第十电阻r10连接于第六电容c6与第二比较器u6的同相输入端之间，第十一电阻r11连接于第六电容c6与第二比较器u6的反相输入端之间。

因此，蓄电池bat输出的电能信号经过放大器u5放大之后，一方面经第二比较器u6的作用，将模拟电能信号转换为数字信号，并传送至系统控制器u2的16引脚，另一方面经采样电路60中的采样电阻r2传送至系统控制器u2的19引脚。

请参阅图6，图6是本实用新型实施例提供的一种第三信号转换电路结构示意图，如图6所示，该第三信号转换电路433包括四个mos开关管，第一mos开关管q1、第二mos开关管q2、第三mos开关管q3以及第四mos开关管q4的控制端，即该第三信号转换电路的第一输入端均与系统控制器u2连接，由系统控制器u2发出的pwm调制信号控制这四个mos开关管的导通或截止。第一mos开关管q1和第二mos开关管q2的源极共同连接于蓄电池bat的输出信号pvin，即第一mos开关管q1和第二mos开关管q2的源极为第三信号转换电路433的第二输入端，第一mos开关管q1和第二mos开关管q2的漏极共同连接于第三mos开关管q3和第四mos开关管q4的源极，第一mos开关管q1的漏极还连接于电感l1的一端，第二mos开关管q2的漏极还连接于第一电容c1的一端，即第一mos开关管q1的漏极和第二mos开关管q2的漏极为第三信号转换电路433的输出端，第三mos开关管q3和第四mos开关管q4的漏极共同接地。

因此，系统控制器u2控制各个mos开关管的导通或者截止，以使蓄电池bat输出的电能信号经各个mos开关管传送至lc振荡电路41，以使lc振荡电路41产生对应的振荡信号，完成对外部负载200的无线充电。

综上所述，该小型储能系统可以通过第一信号转换电路将外部负载传送的所需要的充电电压或充电电流转换为数字信号，并将该数字信号传送至系统控制器，系统控制器再根据该所需充电数字信号控制蓄电池输出相应的电能信号，该电能信号一方面经第二信号转换电路和采样电路传送至系统控制器，另一方面经第三信号转换电路中的mos开关管传送至lc振荡电路，经lc振荡电路传送至外部负载，以实现给外部负载无线充电。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；在本实用新型的思路下，以上实施例或不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，并存在如上所述的本实用新型的不同方面的许多其它变化，为了简明，它们没有在细节中提供；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：其依然可以对前述各实施例中所记载的技术方案进行修改，或者对其中区域技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例中技术方案的范围。