便携式储能系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及便携式储能系统，其包含：储能子系统，其包括至少两个子子系统，其中，一个子子系统能够对电子设备进行高速充电，另一个子子系统能够对电子设备进行低速充电；电源电压和电流转换装置，其包括电源转换器、换流器、和稳压器，所述电源电压和电流转换装置用于进行直流-直流、交流-交流或直流-交流或交流-直流的电压和电流转换；无线输电系统，其向附近需要接收传输电力的电子设备进行无线输电；以及交流和直流输入和输出设备。该便携式储能系统能够对附近其他电子设备进行无线充电。
【专利说明】便携式储能系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及便携式储能系统，更具体地涉及具有无线充电功能的便携式储能系统。更特别地，本实用新型涉及能够快速充电至半满的具有无线充电功能的便携式储能系统。
【背景技术】
[0002]随着手机、笔记本电脑、平板电脑、相机、多媒体播放器等便携式电子设备越来越流行，便携式备用电源系统也越来越有市场。遗憾的是，由于各种便携式电子设备之间存在固有差异，加之缺乏标准充电协议，所以给出门旅行的人们带来诸多不便，他们必须为所携带的每台设备都准备一个充电器，其中也包括备用电源系统的充电器。此外，这些充电器都有用于将电子设备连接到固定电源的接线，线多了就会缠在一起，人们常常要费很多功夫把这些缠在一起的接线解开。并且，如果在旅行中忘记带某个设备的接线，就可能导致无法对该设备进行充电。
[0003] 目前有几种无线充电系统能够实现对电子设备的电池的无线充电。然而，所有的这些系统仍需要建筑物或车辆中的固定电源来供电。这些系统仍然要用接线连接到建筑物或车辆中的电源插座，或者内置于建筑物或车辆中。如果没有固定电源，这些系统也就不能进行无线充电。对于旅行者来说，非常希望能够始终有无线电源相伴。
[0004]对于旅行者来说，希望最好是能够有一个能够快速充电的备用电源系统。目前有大量的便携式备用电源系统能够供消费者选择。这些系统有着不同的容量、输出以及外观，但是都需要用几个小时来充电。这是因为每个备用电源系统只用一种有着特殊化学成分的特殊电池。由于能够快速充电(3 2C充电速率)的功率型电池贮电量不如充电速度较低?1C充电速率)的能量型电池，并且备用电源系统的目的是储能，所以多数制造商会选择能量型电池作为其储能手段。遗憾的是，紧急情况确实会出现，而且人们有时只有不到10分钟的时间来对备用电源系统进行充电。在这样的情况下，就非常需要有一个备用电源系统能够在很短的时间内尽可能充更多的电。
[0005]此外，目前所有的便携式备用电源系统对电子设备的电池充电都采用有线连接，而其中有几种便携式备用电源系统能够被无线充电，但是没有一种便携式备用电源系统能够对电子设备中的电池进行无线充电。与此同时，目前所有的无线充电设备都要用接线与固定电源连接，不具有便携性。
[0006]同样，先前的技术均无法满足便携式储能系统在紧急情况下快速充电至半满状态的需要，也无法对旅行者的其他电子设备进行无线供电。
实用新型内容
[0007]本实用新型的目的在于为了解决现有技术中存在的上述一个或多个不足，提供一种新的具有无线充电功能的便携式储能系统，这使得旅行者可以只携带一个有线充电器为该便携式储能系统充电即可。如果是短途旅行，即如果旅行者随身携带的电子设备的能耗能够控制在便携式储能系统的容量范围之内，那么其连这个有线充电器都无需携带。因此，本实用新型的其中一个目的是能够给用户带来更大的使用上的便利，因为其无需在旅途中携带所有的接线。
[0008]根据本实用新型的一个方面，提供了一种便携式储能系统，该系统包含:
[0009]储能子系统，其包括至少两个子子系统，其中，一个子子系统能够对电子设备进行高速充电，另一个子子系统能够对电子设备进行低速充电；
[0010]电源电压和电流转换装置，其包括电源转换器、换流器、和稳压器，所述电源电压和电流转换装置用于进行直流-直流、交流-交流或直流-交流或交流-直流的电压和电流转换；
[0011]无线输电系统，其向附近需要接收传输电力的电子设备进行无线输电；以及
[0012]交流和直流输入和输出设备。
[0013]优选地，所述便携式储能系统还包括插接机构，该插接机构包括一个或多个附件，所述插接机构用于插接要进行无线充电的电子设备以及用于引导要充电的电子设备至附件中要求的位置并对其进行保护的装置。
[0014]优选地，能够对电子设备进行高速充电的所述子子系统的充电速率大于等于2C。
[0015]优选地，能够对电子设备进行低速充电的所述子子系统的充电速率小于1C。
[0016]优选地，便携式储能系统能够对附近其他电子设备进行无线充电。
[0017]优选地，便携式储能系统能够接收直流和交流电池输入。
[0018]优选地，便携式储能系统能够接收12v的直流电源输入。
[0019]优选地，便携式储能系统能够接收110V?220V的交流电源输入。
[0020]优选地，便携式储能系统能够输出直流电、交流电或电磁波。
[0021]优选地，便携式储能系统能够输出5V-USB接口直流电以及110疒240V交流电，其供电对象为采用接线的外部电子设备。
[0022]优选地，便携式储能系统当为其固定电源的能够使用时间有限时，能够对整个系统快速充电至半满状态，而当固定电源的可用时间足够将整个系统的电充满时，则能够以正常或更低的充电速率将系统的电充满。
[0023]优选地，便携式储能系统包括但不限于电池、电容器或飞轮。
[0024]优选地，电池包括但不限于燃料电池、镍镉电池、镍氢电池、锂离子电池、锂聚合物电池、锂硫电池、锂空气电池、或锌空气电池。
[0025]优选地，所述电源转换器将外部交流电流转换成给储能子系统充电的直流电流。
[0026]优选地，所述稳压器增减外部直流电压和电流至适合用于给储能子系统充电或给无线输电系统中输电装置供电的直流电压和电流。
[0027]优选地，所述换流器将来自储能子系统的直流电流转换成适合用于给无线输电系统中感应线圈供电的交流电流。
[0028]优选地，所述无线输电系统包括一个或多个半导体传送装置或感应线圈，其用于向附近需要接收传输电力的电子设备无线地输送电磁波。
[0029]根据本实用新型的另一方面，提供了一种在便携式储能系统中使用的插接机构，该插接机构包括一个或多个隔室，所述隔室用于插接要进行无线充电的电子设备。根据本实用新型的所述插接机构可以保障插拔方便、准确和安全。[0030]优选地，插接机构包括开口的腔体或凹槽，用于放置要进行无线充电的所述电子设备。
[0031]优选地，插接机构包括永磁铁，所述永磁铁用于放置以及固定要进行无线充电的电子设备。
[0032]优选地，该插接机构采用柔性或弹性网来固定要进行无线充电的电子设备。根据本实用新型的所述插接机构可以使整个便携式储能系统的尺寸、重量及成本降至最低。
【专利附图】
【附图说明】
[0033]图1是根据本实用新型的实施例的便携式储能系统的示意性方框图。
[0034]图2是根据本实用新型的实施例的便携式储能系统的示意性侧视图。
[0035]图3是根据本实用新型的实施例的便携式储能系统的示意性透视图。
[0036]图4是根据本实用新型的另一实施例的增加了柔性网的便携式储能系统的透视图。
【具体实施方式】
[0037]某些术语在本申请文件中自始至终用来指示特定系统部件。如本领域的技术人员将认识到的那样，通常可以用不同的名称来指示相同的部件，因而本申请文件不意图区别那些只是在名称上不同而不是在功能方面不同的部件。在本申请文件中，以开放的形式使用术语“包括” 、“包含”和“具有”，并且因此应将其解释为意指“包括但不限于…”。
[0038]以下描述是作为例证，而非限制。在本实用新型内在意义范围以内、以及所附权利要求范围以内，可存在多种不同的配置方式。
[0039]无线充电是一种有关生活方式的科技成就，就像蓝牙和W1-Fi无线上网，它将会从根本上改变人们的生活方式，并提供一个新层次的、安全的移动便利性。无线充电可以通过采用电磁感应方式、磁共振方式、电场耦合方式和/或无线电波方式来加以实现。
[0040]其中电磁感应方式的根本原理是利用电磁感应原理进行充电，类似于变压器。在发送和接收端各有一个线圈，发送端线圈连接产生的电磁信号，接收端线圈感应发送端的电磁信号从而产生电流给待充电的电子设备。
[0041]磁共振方式的原理与声音共振的原理相同。排列好振动频率相同的音叉，一个发声的话，其他的也会共振发声。在磁场中的相同振动频率的线圈，也可以从一个向另一个供电。
[0042]电场耦合方式与“电磁感应方式”和“磁共振方式”不同，电场耦合方式利用通过沿垂直方向稱合的两组非对阵偶极子而产生的感应电场来传输电力。
[0043]无线电波方式的基本原理类似于早期使用的矿石收音机，主要有微波发射装置和微波接收装置组成，接收电路可以捕捉到无线电波能量，并随负载做出调整的同时保持稳定的直流电压。
[0044]根据本实用新型的优选实施例将采用电磁感应方式和无线电波方式来进行所述无线充电，但是该优选实施例仅是示意性的，并不对本实用新型的保护范围构成任何限制，事实上，本实用新型还可以采用其他的无线充电方式。
[0045]根据本实用新型的优选实施例的具有无线充电功能的便携式储能系统优选地包括五个部分:第一部分包含一个或多个储能子系统；第二部分包含电源电压和电流转换装置；第三部分包含无线输电设备；第四部分包含交流和直流输入和输出设备；第五部分包含插接机构，其用于方便对要充电的电子设备进行充电以及保护要充电的电子设备。
[0046]下面将结合附图对本实用新型的优选实施例作进一步详细的描述。
[0047]首先，将结合附图1所示出的根据本实用新型的实施例的便携式储能系统的示意性方框图来简要描述便携式储能系统的组成。
[0048]如图1所示，便携式储能系统100包括两种类型的输入:优选为110V~240V的交流输入109，以及优选为9V~12V的直流输入110。交流输入109耦合到交流-直流换流器107，以将交流电转换为直流电。直流输入110耦合到直流-直流换流器108，以调节直流电压和电流。根据本实用新型的优选实施例的便携式储能系统包括系统储能子系统，该系统储能子系统包含两个子子系统:第一子子系统113和第二子子系统115。第一子子系统113被设计用于大容量储电，但是其充电速率较小(〈I C充电速率)，而第二子子系统115被设计成储电容量要小于第一子子系统113，但是其充电速率大(32 C充电速率)。两个储能子子系统113和115均能够通过换流器107或108得到交流或直流电源。并且两个储能子子系统均优选地带有电量指示灯，例如但不限于能量型电池状态指示灯104、功率型电池、或电容器或飞轮指示灯105，该电量指示灯能够显示出两个子子系统的电量。
[0049]如图1所示，两个子子系统113和115并联，并且二者均与开关102串联，当便携式储能系统用来给外部电子设备充电时，开关102可以开启，否则，开关102可以关闭。当系统100在充电时，开关102的状态可以是开启也可以是关闭。通过该开关102，两个子子系统113和115输出的直流电源输出被分成两部分，一部分提供给直流电源输出(优选但不限于USB) 111，另一部分提供给直流-交流逆变器106以供交流电源输出112及无线输电系统114使用，其中交流电源输出112 (优选但不限于IlOV~120V)与无线输电系统114并联。
[0050]图2示出了根据本实用新型的优选实施例的便携式储能系统的侧视图。如图2所示，所述便携式储能系统包括:系统底盘101，电源开关102，其中放置要充电的电子设备的隔室103，能量型电池状态指示灯104，功率型电池、电容器或飞轮指示灯105。
[0051]图3示出了根据本实用新型的优选实施例的示意性透视图。如图3中所示，所述便携式储能系统包括:直流-交流逆变器106，交流-直流换流器107，直流-直流换流器108，交流输入109 (优选但不限于110疒240￥)，直流输入110 (优选但不限于9V~12V)，直流电源输出(优选但不限于USB) 111，交流电源输出112 (优选但不限于110疒240V)，无线输电系统114以及能量型电池、或电容器或飞轮115。
[0052]图4示出了根据本实用新型的另一实施例的增加了柔性网的便携式储能系统的透视图。本实施例与前述实施例的区别在于，本实施例的便携式储能系统还包括用于固定要充电的电子设备的弹性或柔性网格116。
[0053]根据本实用新型的一些 实施例，可以只需要用一种类型的储能子系统，这样会降低整个系统的复杂性以及成本。这一类型的储能子系统功率密度与能量密度(P/E)比平衡，适合一般消费者使用，但是该特定实施例不具有快速充电功能。
[0054]根据本实用新型的一些实施例，储能子系统的容量和充电速率的范围分别从10mAh 到 20000 mAh,以及从 0.1 C 到 20 C。[0055]根据本实用新型的一些实施例，采用两种或多种类型的储能子系统，其中一种类型的储能子系统的P/E比高，而另一种类型的储能子系统的P/E比低。通过将两种或多种P/E比差异很大的设备组合起来，使得当固定电源的可使用时间有限时，可对整个系统快速充电至半满状态，而当固定电源的可用时间足以将整个系统的电充满时，则可以以正常或更低的速率将系统的电充满，而这个时间可以是1.5小时到12小时。
[0056]根据本实用新型的一些实施例，便携式储能系统有一部分用的电池为3000 mAh容量和2C充电速率；而另一部分所用的电池则为3000 mAh容量和0.6 C充电速率。这样使得该便携式储能系统前30分钟的有效充电速率为1.3 C，而接下来的70分钟里有效充电速率为0.6 C。
[0057]根据本实用新型的一些实施例，优选地，具有高P/E比的储能子系统的容量和充电速率范围分别从10 mAh到10000 mAh,以及从0.1 C到100 C ;而具有低P/E比的储能子系统的容量和充电速率范围则分别为从10 mAh到10000 mAh,以及从0.05 C到2 C。
[0058]根据本实用新型的一些实施例，便携式储能系统优选地包括一个飞轮和一块电池，该飞轮可在短时间内充满电。一旦从电源断开，系统可用飞轮中储存的能量给电池充电。
[0059]根据本实用新型的一些实施例，所述飞轮的容量的范围为从5到3000 Whr，其可在不到15分钟的时间内充满电。
[0060]根据本实用新型的一些实施例，所述飞轮的容量为12 Whr，而电池容量为3000mAh。该飞轮可在15分钟内充满电，之后可将便携式储能系统从固定电源断开。随后，该便携式储能系统用飞轮中储存的能量给电池充电。在本实施例中电池有效容量和充电速率分别为 3000 mAh 和 4C。
[0061]以上描述的仅仅是本实用新型的优选实施例，以便本领域技术人员能够实现或者使用本实用新型公开的内容。同时对于本领域技术人员来说，对这些公开内容的各种修改都是显而易见的。在不偏离本实用新型的精神和范围的前提下，本领域技术人员可以得到其它经修改、变换、替换的等价内容，所有这些修改、变换、替换均落入本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种便携式储能系统，包含: 储能子系统，其包括至少两个子子系统，其中，一个子子系统能够对电子设备进行高速充电，另一个子子系统能够对电子设备进行低速充电； 电源电压和电流转换装置，其包括电源转换器、换流器、和稳压器，所述电源电压和电流转换装置用于进行直流-直流、交流-交流或直流-交流或交流-直流的电压和电流转换； 无线输电系统，其向附近需要接收传输电力的电子设备进行无线输电；以及 交流和直流输入和输出设备。
2.根据权利要求1所述的便携式储能系统，其中，还包括插接机构，该插接机构包括一个或多个附件，所述插接机构用于插接要进行无线充电的电子设备以及用于引导要充电的电子设备至附件中要求的位置并对其进行保护的装置。
3.根据权利要求1所述的便携式储能系统，其中，能够对电子设备进行高速充电的所述子子系统的充电速率大于等于2C。
4.根据权利要求1所述的便携式储能系统，其中，能够对电子设备进行低速充电的所述子子系统的充电速率小于1C。
5.根据权利要求1所述的便携式储能系统，其输入连接到直流和交流电源。
6.根据权利要求5 所述的便携式储能系统，其输入连接到9V~12V的直流电源。
7.根据权利要求5所述的便携式储能系统，其输入连接到110V~220V的交流电源。
8.根据权利要求1所述的便携式储能系统，其输出直流电、交流电或电磁波。
9.根据权利要求1所述的便携式储能系统，其输出5V-USB接口直流电以及110V~240V交流电。
10.根据权利要求1所述的便携式储能系统，其包括但不限于电池、电容器或飞轮。
11.根据权利要求10所述的便携式储能系统，所述电池包括但不限于染料电池、镍镉电池、镍氢电池、锂离子电池、锂聚合物电池、锂硫电池、锂空气电池、或锌空气电池。
12.根据权利要求1所述的便携式储能系统，其中，所述电源转换器将外部交流电流转换成给储能子系统充电的直流电流。
13.根据权利要求1所述的便携式储能系统，其中，所述稳压器增减外部直流电压和电流至适合用于给储能子系统充电或给无线输电系统中输电装置供电的直流电压和电流。
14.根据权利要求1所述的便携式储能系统，其中，所述换流器将来自储能设备的直流电流转换成适合用于给无线输电系统中感应线圈供电的交流电流。
15.根据权利要求1所述的便携式储能系统，其中，所述无线输电系统包括一个或多个半导体传送装置或感应线圈，其用于向附近需要接收传输电力的电子设备无线地输送电磁波。
16.根据权利要求2所述的便携式储能系统，其中，所述插接机构包括一个或多个隔室，所述隔室用于插接要进行无线充电的电子设备。
17.根据权利要求2所述的便携式储能系统，其中，所述插接机构包括开口的腔体或凹槽，用于放置要进行无线充电的所述电子设备。
18.根据权利要求2所述的便携式储能系统，其中，所述插接机构包括永磁铁，所述永磁铁用于放置以及固定要进行无线充电的电子设备。
19.根据权利要求2所述的便携式储能设备，其中，所述插接机构采用柔性或弹性网来固定进行无线充电的电子设备。
【文档编号】H02J7/00GK203589747SQ201320208293
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2013年4月23日 优先权日:2013年4月23日
【发明者】高飞 申请人:高飞