电池包和无线充电系统技术方案

公开了一种电池包及应用其的无线充电系统，通过将可充电电池芯、充电电路和基于磁共振耦合的无线电能接收电路集成为一体，使得电池包可以以无线方式接收电能对可充电电池芯进行充电，同时由于无线电能接收电路适于通过磁共振方式与无线电能发射端耦合，使得无线电能接收电路可以以较大的空间自由度接收电能，使得电池包在充电时具有较大的空间自由度，方便用户使用。

【技术实现步骤摘要】
电池包和无线充电系统
本公开涉及电力电子技术，具体涉及一种电池包和无线充电系统。
技术介绍
随着电子移动设备(移动电话，无线电动工具，无人飞行器，扫地机器人，智能可穿戴设备等)的大规模使用，可充电电池得到大范围的使用。可充电电池包可以直接集成于电子设备内，也可以作为配件与电子设备可拆卸地连接，向电子设备供电或延长电子设备的续航时间。现有的可充电电池包需要通过导线以及连接器与充电器形成物理电连接以进行充电。连接器的频繁插拔会导致触点磨损，氧化或变形而无法充电，而且连接器的触点暴露在外会导致安全的问题，使得这类电池包不适合应用于一些环境恶劣的场合，比如一些施工现场。虽然部分现有技术采用无线供电技术(也称为非接触供电技术)来对电池包进行充电，但是通常为传统的低频磁感应技术，对无线电能发射端和无线电能接收端的对准要求高。无线电能接收端的空间自由度低。这一缺陷，在某些应用的环境里，比如无人机起降、车载或存在着震动的工作场所，会更加凸显。
技术实现思路
有鉴于此，本公开提供一种电池包和无线充电系统，以给予可充电电池包在充电时具有更大的空间自由度。第一方面，提供一种电池包，包括：外壳；可充电电池芯，设置于所述外壳内；供电接口，基于所述可充电电池芯对外供电；无线电能接收电路，以磁共振方式与无线电能发射端耦合以接收电能；以及充电电路，连接在所述无线电能接收电路和所述可充电电池芯之间，用于对所述可充电电池芯充电。优选地，所述无线电能接收电路的磁共振频率在6.78MHz±15kHz范围内或者13.56MHz±7kHz范围内。优选地，所述无线电能接收电路包括：接收线圈；补偿电路，适于与所述接收线圈形成在所述磁共振频率谐振的谐振电路；整流电路，用于将接收到的高频交流电转换为直流电；以及过压保护电路，在所述整流电路输出的直流电过压时将接收线圈与整流电路解耦合。优选地，所述充电电路包括：开关型变换器；以及电阻和开关，串联连接在所述开关型变换器输出端，其中，所述开关导通时所述开关型变换器输出端口阻抗被改变。优选地，所述补偿电路、整流电路、过压保护电路和所述充电电路设置于印制电路板上；所述可充电电池芯、印制电路板和所述接收线圈依次叠置于所述外壳中；其中，所述电池包还包括：隔磁片，设置于所述电路板和所述接收线圈之间。优选地，所述隔磁片和所述接收线圈之间设置有空气间隙。优选地，所述可充电电池芯和所述印制电路板之间设置有电气隔离片。第二方面，提供一种无线充电系统，包括：至少一个如上所述的电池包；以及无线充电器，适于连接到电源并以磁共振方式与所述至少一个电池包耦合传输电能。优选地，所述无线充电器包括：全桥整流电路，被配置为将接入的市电交流电转换为直流电；反激式变换器，与所述全桥整流电路连接；以及无线电能发射电路，与所述反激式变换器连接，被配置为以磁共振方式与所述电池包无线耦合发射电能；其中，所述无线电能发射电路包括：逆变开关，受控导通和关断以将直流电转换为交流电发射线圈，被配置为接收所述交流电以无线方式发射电能；第一电感电容网络，连接在所述反激式变换器与所述逆变开关之间；第二电感电容网络，连接在所述逆变开关和发射线圈之间。优选地，所述发射线圈覆盖的面积被配置为能够放置多个所述电池包。通过将可充电电池芯、充电电路和基于磁共振耦合的无线电能接收电路集成为一体，使得电池包可以以无线方式接收电能对可充电电池芯进行充电，同时由于无线电能接收电路适于通过磁共振方式与无线电能发射端耦合，无线电能接收电路可以以较大的空间自由度接收电能，进而使得电池包在充电时具有较大的空间自由度，方便用户使用。附图说明通过以下参照附图对本公开实施例的描述，本公开的上述以及其它目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：图1是本公开实施例的无线充电系统的电路框图；图2是本公开实施例的电池包的结构示意图；图3是本公开实施例的电池包的电路图；图4是本公开实施例的无线充电器的结构示意图；图5是本公开实施例的无线充电器的电路图；图6是本公开实施例的无线充电系统在充电状态下的示意图；图7是本公开实施例的无线充电系统在另一种充电状态下的示意图；图8是本公开实施例的无线充电系统在又一种充电状态下的示意图；图9是本公开实施例的无线充电系统在又一种充电状态下的示意图。具体实施方式以下结合附图对本公开的几个优选实施例进行详细描述，但本公开并不仅仅限于这些实施例。本公开涵盖任何在本公开的本质和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。为了使公众对本公开有彻底的了解，在以下本公开优选实施例中详细说明了具体的细节，而对本领域技术人员来说没有这些细节的描述也可以完全理解本公开。在权利要求中使用的术语“包括”不应当被解释为对其后所列装置的限制。它不排除其他元件或者步骤。因此，表述“一种器件包括装置A和B”的范围应当不限于只包括部件A和B的器件。它意味着针对本公开，该器件的相关部件是A和B。此外，在本说明书和权利要求中的术语第一、第二、第三等用于在类似的元件之间进行区分，不一定用于描述顺序或者时序。应当理解，这样使用的术语在适当的情况下是可以互换的，并且在此描述的本公开的实施例能够在不同于在此描述或者说明的顺序下运行。应当理解，当元件被称为与另一个元件“连接”或“耦接”时，它可以与另一个元件直接连接或耦接，或者可以存在中间元件。相比之下，当元件被称为与另一个元件上“直接连接”、“直接耦接”时，不存在中间元件。用于描述元件之间的关系的其他词语应当用相同的方式进行理解(即，“...与...之间”与“...与...直接之间”，“相邻”与“直接相邻”等)。图1是本公开实施例的无线充电系统的电路框图。如图1所示，本实施例的无线充电系统包括无线充电器1和至少一个电池包2。其中，无线充电器1包括交流-直流适配器11、逆变电路12和发射线圈13。交流-直流适配器11用于将连接到无线充电器1的市电转换为适于进行逆变的直流电。逆变电路12用于将直流电逆变为具有预定频率的高频交流电注入到发射线圈13。优选地，在本实施例中，预定的磁共振频率在6.78MHz±15kHz范围内或者13.56MHz±7kHz范围内。选择该频率的原因在于上述两个频率范围内的频率足够高，适于作为磁共振耦合频率，同时，还是工科医(IndustrialScientificMedicalband,ISM)可豁免的频段，无需特别许可即可使用，并且采用6.78MHz或者13.56MHz的各种消费电子设备已得到广泛应用。发射线圈13适于响应于流过的高频交流电产生磁共振，从而可以与具有相适配的参数的接收侧电路通过磁共振耦合传递电能。在接收侧，电池包2包括无线电能接收电路21、充电电路22、可充电电池芯23和供电接口24。其中，无线电能接收电路21适于以磁共振方式与发射线圈13耦合接收电能。具体地，无线电能接收电路21具有至少一个接收线圈，以响应于发射线圈13产生的高频交流磁场形成共振，从而产生高频交流电。充电电路22连接在无线电能接收电路21和可充电电池芯23之间，用于接收来自无线电能接收电路21的直流电，对可充电电池芯23充电。供电接口24与可充电电池芯23直接或间接连接，以在电池包被使用时对外供电。图2是本公开实施例的电池包的结构示意图。如图2所示，本实施例的电池包本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电池包，包括：外壳；可充电电池芯，设置于所述外壳内；供电接口，基于所述可充电电池芯对外供电；无线电能接收电路，以磁共振方式与无线电能发射端耦合以接收电能；以及充电电路，连接在所述无线电能接收电路和所述可充电电池芯之间，用于对所述可充电电池芯充电。

【技术特征摘要】
1.一种电池包，包括：外壳；可充电电池芯，设置于所述外壳内；供电接口，基于所述可充电电池芯对外供电；无线电能接收电路，以磁共振方式与无线电能发射端耦合以接收电能；以及充电电路，连接在所述无线电能接收电路和所述可充电电池芯之间，用于对所述可充电电池芯充电。2.根据权利要求1所述的电池包，其特征在于，所述无线电能接收电路的磁共振频率在6.78MHz±15kHz范围内或者13.56MHz±7kHz范围内。3.根据权利要求1所述的电池包，其特征在于，所述无线电能接收电路包括：接收线圈；补偿电路，适于与所述接收线圈形成在所述磁共振频率谐振的谐振电路；整流电路，用于将接收到的高频交流电转换为直流电；以及过压保护电路，在所述整流电路输出的直流电过压时将接收线圈与整流电路解耦合。4.根据权利要求3所述的电池包，其特征在于，所述充电电路包括：开关型变换器；以及电阻和开关，串联连接在所述开关型变换器输出端，其中，所述开关导通时所述开关型变换器输出端口阻抗被改变。5.根据权利要求3所述的电池包，其特征在于，所述补偿电路、整流电路、过压保护电路和所述充电电路设置于印制电路板上；所述可充电电池芯、印制电路板和所述接收线圈依次叠置于所...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐立智，冯维一，余峰，
申请(专利权)人：宁波微鹅电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33