一种离网式双充电电池供能系统及其应用的制作方法

本发明实施例涉及供能技术领域，尤其涉及一种离网式双充电电池供能系统及其应用。

背景技术：

目前，绝大多数消费类电子产品及物联网终端都采用锂电池供电，因而需要为终端产品预留充电口以及适配充电线缆。由于充电口的存在，会导致终端产品容易进水损坏。同时，携带或安装各种类型的充电线缆，并用充电设备进行充电，也增加了用户或者消费者的负担，影响使用体验。

随着储能行业的兴起以及社会整体环保意识的增强，利用储能技术将从周围环境采集到的能源储存起来，并为设备进行离网式供能已经日益普遍。但是，由于来源的不稳定性，通过环境能源采集端采集的能源进行供能很难获得稳定的能源供应。比如，利用太阳能充电板和化学电池储能为星载设备提供电能，当太阳能为化学电池充电时，化学电池是无法同时为系统负载供电的；若由太阳能板给锂电池充电时、锂电池同时又给系统负载供电，由于太阳能板的输出效率随接收光照强度的变化而变化，需要通过增加太阳能板的面积或者采用航天领域中复杂的电源管理技术才能保证太阳能板的输出效率稳定，成本较高、供能也不稳定，而且携带安装不方便。

技术实现要素：

本发明实施例提供了一种离网式双充电电池供能系统及其应用，可以实现离网式供电，解决携带、安装充电线缆的问题，极大降低设备的安装维护成本，并增加设备的可移动性，可以应用于需要补充能源的离网(电)式设备，以及其他对供能系统质量或体积敏感的场景。

第一方面，本发明实施例提供一种离网式双充电电池供能系统，包括能源采集单元、充电控制单元、逻辑控制单元、第一可充电电池、第二可充电电池和系统负载；

所述能源采集单元与所述充电控制单元相连接；所述充电控制单元与所述逻辑控制单元相连接；所述逻辑控制单元分别与所述第一可充电电池、所述第二可充电电池以及所述系统负载相连接；

所述能源采集单元与所述充电控制单元相适配；所述充电控制单元分别与所述第一可充电电池、所述第二可充电电池相适配。

在本申请中，所述能源采集单元与所述充电控制单元相适配是指，能源采集单元的能源容量与充电控制单元相适配。所述充电控制单元分别与所述第一可充电电池、所述第二可充电电池相适配是指，充电控制单元分别与第一可充电电池、第二可充电电池的电池容量相适配。

可选地，所述充电控制单元包括电流检测模块和电压检测模块，所述电流检测模块分别与所述第一可充电电池、所述第二可充电电池连接，所述电压检测模块分别与所述第一可充电电池、所述第二可充电电池连接。当电流检测模块或电压检测模块检测到第一可充电电池或第二可充电电池的电池容量(或者电压)低于充电控制单元的警示值(具体数值可以根据第一可充电电池或第二可充电电池的电池容量进行手动设置)时，能源采集单元开始对需要充电的第一可充电电池(或者第二可充电电池)进行充电。

可选地，所述充电控制单元还包括温度检测模块，所述温度检测模块分别与所述第一可充电电池、所述第二可充电电池连接。

可选地，所述充电控制单元还包括保护模块，所述保护模块分别与所述第一可充电电池、所述第二可充电电池连接。

可选地，所述充电控制单元为恒定电流或/和恒定电压的充电控制单元。这样，可以保证充电控制单元的使用稳定性。

可选地，所述充电控制单元上设置有用于指示电池充电状态的红灯和绿灯。当能源采集单元对第一可充电电池或第二可充电电池进行充电时，红灯亮起，充满电时红灯熄灭、绿灯亮起，可以直观的观察到电池的充电情况，避免电池过充而发生危险或者影响电池的寿命。

可选地，所述逻辑控制单元为用于比较所述第一可充电电池和所述第二可充电电池的电压高低并对所述第一可充电电池和所述第二可充电电池进行供电切换的控制单元。

可选地，所述能源采集单元优选为太阳能板、风能采集单元或者辐射能采集单元。

系统在工作时，通过逻辑控制单元(l)比较第一可充电电池和第二可充电电池的电压、并选择电压较高的可充电电池(以第一可充电电池(b-a)为例进行说明)为系统负载供电，此时，能源采集单元(eh)通过充电控制单元(c)与第二可充电电池连通并为第二可充电电池(b-b)充电。当第二可充电电池达到充电截止条件时，逻辑控制单元断开第一可充电电池与系统负载的连接，并连通第二可充电电池与系统负载的连接，使充满电的第二可充电电池为系统负载进行供电，此时，能源采集单元通过充电控制单元与第一可充电电池连通并为第一可充电电池充电。这样，通过将第一可充电电池和第二可充电电池进行“角色互换”，可以简便地实现在能源采集单元为电池充电之时，系统负载仍然能够有稳定的能源输入，并达到不间断工作、系统不断电的目的。

另一方面，本发明实施例还提供所述供能系统的应用，所述供能系统可以应用于消费类电子产品、物联网终端或需要补充能源的离电/网(即离电式设备或离网式设备)式设备，以及其他对供能系统质量或体积敏感的应用场景。这样，可以移除充电接口、去除充电线缆、简化产品设计架构，降低用户的使用和维护成本。同时，本申请又符合可持续、环保和绿色的设计理念，具有较高的产品认可度；能够以较低成本实现能源采集单元为可充电电池进行充电的同时，保证对系统负载进行稳定的能源输出，具有较好的实用价值。

实施本发明实施例的技术方案，具有如下有益效果：

本申请通过将能源采集单元与第一可充电电池、第二可充电电池整合，可以彻底移除锂电池的外置充电口并密封，降低由于进水而损坏供能系统的风险，有效提高设备在复杂环境下的可靠性；同时，也可以实现将设备彻底离网，解决携带、安装充电线缆的问题，极大降低设备的安装维护成本，并增加设备的可移动性；此外，可以解决能源自身功率输出不稳定或者需要采用较大尺寸的能源采集设备来同时支持电池充电和系统负载功耗的问题。

通过将逻辑控制单元与第一可充电电池、第二可充电电池整合为系统供能，可以解决单个可充电电池无法在充电时为系统负载供能的问题。通过结合第一可充电电池和第二可充电电池的充放电特性，可以合理设置充放电条件，从而有效防止电池过充过放，进而有效延长电池的使用寿命。本申请的供能系统可以应用于消费类电子产品或者物联网终端等需要补充能源的离(电)网式设备，以及其他对供能系统质量或体积敏感的应用场景。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1是本发明一实施例提供的离网式双充电电池供能系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

此外，在说明书和权利要求书中的术语第一、第二、第三等仅用于区别相同技术特征的描述目的，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，也不一定描述次序或时间顺序。在合适的情况下术语是可以互换的。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。

类似地，在说明书和权利要求书中同样使用术语“连接”，不应理解为限于直接的连接。因此，表达“装置a与装置b连接”不应该限于装置或系统中装置a直接连接到装置b，其意思是装置a与装置b之间具有路径，这可以是包括其他装置或工具的路径。

目前，绝大多数消费类电子产品及物联网终端都采用锂电池供电，因而需要为终端产品预留充电口以及适配充电线缆。由于充电口的存在，会导致终端产品容易进水损坏。同时，携带或安装各种类型的充电线缆，并用充电设备进行充电，也增加了用户或者消费者的负担，影响使用体验。虽然，随着储能行业的兴起以及社会整体环保意识的增强，利用储能技术将从周围环境采集到的能源储存起来，并为设备进行离网式供能已经日益普遍。但是，由于来源的不稳定性，通过环境能源采集端采集的能源进行供能很难获得稳定的能源供应。基于此，本申请的实施例提供一种离网式双充电电池供能系统及其应用以解决上述技术问题。

图1是本发明一实施例提供的一种离网式双充电电池供能系统的结构示意图。第一方面，请参见图1，本发明一实施例提供的一种离网式双充电电池供能系统，包括能源采集单元eh、充电控制单元c、逻辑控制单元l、第一可充电电池b-a、第二可充电电池b-b和系统负载p；

所述能源采集单元eh与所述充电控制单元c相连接；所述充电控制单元c与所述逻辑控制单元l相连接；所述逻辑控制单元l分别与所述第一可充电电池b-a、所述第二可充电电池b-ab以及所述系统负载p相连接；

所述能源采集单元eh与所述充电控制单元c相适配；所述充电控制单元c分别与所述第一可充电电池b-a、所述第二可充电电池b-b相适配。

在本申请中，所述能源采集单元eh与所述充电控制单元c相适配是指，能源采集单元eh的能源容量与充电控制单元c相适配。所述充电控制单元c分别与所述第一可充电电池b-a、所述第二可充电电池b-b相适配是指，充电控制单元c分别与第一可充电电池b-a、第二可充电电池b-b的电池容量相适配。

示例性地，在本实施例中，所述充电控制单元c包括电流检测模块(图中未标识)和电压检测模块(图中未标识)，所述电流检测模块分别与所述第一可充电电池b-a、所述第二可充电电池b-b连接，所述电压检测模块分别与所述第一可充电电池b-a、所述第二可充电电池b-b连接。当电流检测模块或电压检测模块检测到第一可充电电池或第二可充电电池的电池容量(或者电压)低于充电控制单元的警示值(具体数值可以根据第一可充电电池或第二可充电电池的电池容量进行手动设置)时，能源采集单元开始对需要充电的第一可充电电池(或者第二可充电电池)进行充电。

可选地，所述充电控制单元c还包括温度检测模块(图中未标识)，所述温度检测模块分别与所述第一可充电电池b-a、所述第二可充电电池b-b连接。

可选地，所述充电控制单元c还包括保护模块(图中未标识)，所述保护模块分别与所述第一可充电电池b-a、所述第二可充电电池b-b连接。

可选地，所述充电控制单元c为恒定电流或/和恒定电压的充电控制单元。这样，可以保证充电控制单元的使用稳定性。

可选地，所述充电控制单元c上设置有用于指示电池充电状态的红灯(图中未标识)和绿灯(图中未标识)。当能源采集单元对第一可充电电池或第二可充电电池进行充电时，红灯亮起，充满电时红灯熄灭、绿灯亮起，可以直观的观察到电池的充电情况，避免电池过充而发生危险或者影响电池的寿命。

可选地，所述逻辑控制单元l为用于比较所述第一可充电电池b-a和所述第二可充电电池b-b的电压高低并对所述第一可充电电池b-a和所述第二可充电电池b-b进行供电切换的控制单元。

示例性地，在本实施例中，所述能源采集单元eh为太阳能板。可以理解的是，在其他实施例中，根据实际的使用环境，能源采集单元也可以为风能采集单元或者辐射能采集单元，也可以为别的环境能量采集单元。

系统在工作时，通过逻辑控制单元l比较第一可充电电池b-a和第二可充电电池b-b的电压、并选择电压较高的可充电电池(以第一可充电电池b-a为例进行说明)为系统负载供电，此时，能源采集单元eh(即太阳能板)通过充电控制单元c与第二可充电电池b-b连通并为第二可充电电池b-b充电。当第二可充电电池b-b达到充电截止条件时，逻辑控制单元l断开第一可充电电池b-a与系统负载p的连接，并连通第二可充电电池b-b与系统负载p的连接，使充满电的第二可充电电池b-b为系统负载p进行供电，此时，能源采集单元eh(即太阳能板)通过充电控制单元c与第一可充电电池b-a连通并为第一可充电电池b-a充电。这样，通过将第一可充电电池b-a和第二可充电电池b-b进行“角色互换”，可以简便地实现在能源采集单元eh(即太阳能板)为电池充电之时，系统负载p仍然能够有稳定的能源输入，并达到不间断工作、供能系统不断电的目的。

第一可充电电池b-a和第二可充电电池b-b的电池容量可以不同，也可以相同。通过对第一可充电电池b-a和第二可充电电池b-b的电池容量以及系统负载p的使用情况进行比较精确的匹配，可以保证系统负载p能够有稳定的能源输入并达到不间断工作、供能系统不断电的目的。

另一方面，本发明实施例还提供所述离网式双充电电池供能系统的应用，所述离网式双充电电池供能系统可以应用于消费类电子产品、物联网终端或需要补充能源的离电/网(即离电式设备或离网式设备)式设备，以及其他对供能系统质量或体积敏感的应用场景。这样，可以移除充电接口、去除充电线缆、简化产品设计架构，降低用户的使用和维护成本。同时，本申请又符合可持续、环保和绿色的设计理念，具有较高的产品认可度；能够以较低成本实现能源采集单元为可充电电池进行充电的同时，保证对系统负载进行稳定的能源输出，具有较好的实用价值。

本申请通过将能源采集单元与第一可充电电池、第二可充电电池整合，可以彻底移除锂电池的外置充电口并密封，降低由于进水而损坏供能系统的风险，有效提高设备在复杂环境下的可靠性；同时，也可以实现将设备彻底离网，解决携带、安装充电线缆的问题，极大降低设备的安装维护成本，并增加设备的可移动性；此外，可以解决能源自身功率输出不稳定或者需要采用较大尺寸的能源采集设备来同时支持电池充电和系统负载功耗的问题。

通过将逻辑控制单元与第一可充电电池、第二可充电电池整合为系统供能，可以解决单个可充电电池无法在充电时为系统负载供能的问题。通过结合第一可充电电池和第二可充电电池的充放电特性，可以合理设置充放电条件，从而有效防止电池过充过放，进而有效延长电池的使用寿命。本申请的供能系统可以应用于消费类电子产品或者物联网终端等需要补充能源的离电/网(即离电式设备或离网式设备)式设备，以及其他对供能系统质量或体积敏感的应用场景。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。