CN208862604U - 多功能便携式应急储能电源 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种多功能便携式应急储能电源，包括：锂离子电池组；电压转换及控制模块；电池管理模块，与电压转换及控制模块和锂离子电池组相连，监测和保护锂离子电池组；逆变模块，与电压转换及控制模块和电池管理模块连接，将锂离子电池组的直流电压逆变转换成交流电压；汽车启动电源线夹控制模块，与电压转换及控制模块和电池管理模块连接，供电给汽车蓄电池；充电接口，与电压转换及控制模块连接；以及多个放电接口，与电压转换及控制模块连接，提供交流和/或直流电压输出。本实用新型的多功能便携式应急储能电源适于家庭使用或野外使用，无污染、效率高，能够智能转换输出电压，控制输出瞬时大电流为汽车蓄电池供电。

Description

多功能便携式应急储能电源

技术领域

本实用新型涉及移动电源技术领域，尤其涉及一种多功能便携式应急储能电源。

背景技术

为了能够随时随地享用到电能带来的服务，也为了避免停电造成的不便，市场上已经出现了多种电力储存设施和设备，如发电机、储能设备等等，以及专门应对汽车蓄电池电量不足的汽车启动电源产品等。但是现有发电机或储能设备采用燃油供电且体积十分庞大，带来供电成本高昂、噪声和污染等问题，这类发电机一般属于专用工业设备，要将其作为普通家用应急供电产品并不现实，因此其不适用于家用，更不适用于携带。而现有的家用储能设备类型常见的有移动电源或储能电源以及汽车启动型的移动电源，其中移动电源或储能电源主要用于手机、穿戴设备等的应急充电，一般只有5V电压的充/放电，输出电流也较小，而汽车启动型的移动电源只能为汽车的蓄电池供电，现有的储能设备应用场合局限，已经不能满足电器多样化的要求。

实用新型内容

本实用新型的目的在于解决上述问题，提供了一种无污染、效率高、智能转换输出电压的多功能便携式应急储能电源。

本实用新型提供了一种多功能便携式应急储能电源，包括：锂离子电池组；电压转换及控制模块；电池管理模块，与所述电压转换及控制模块和所述锂离子电池组相连，监测和保护所述锂离子电池组；逆变模块，与所述电压转换及控制模块和所述电池管理模块连接，将所述锂离子电池组的直流电压逆变转换成交流电压；汽车启动电源线夹控制模块，与所述电压转换及控制模块和所述电池管理模块连接，控制输出瞬时大电流，供电给汽车蓄电池；充电接口，与所述电压转换及控制模块连接，供外部电源给所述锂离子电池组充电；以及多个放电接口，与所述电压转换及控制模块连接，提供交流和/或直流电压输出。

优选地，所述锂离子电池组包括串联的多个高能量密度锂离子电池。

优选地，所述电压转换及控制模块包括起主控作用的控制单元和与所述电池管理模块连接且受控于所述控制单元的电压转换单元。

优选地，所述逆变模块包括：DC-DC转换电路，与所述电池管理模块连接，且受控于所述电压转换及控制模块，将所述锂离子电池组的所述直流电压升压至另一直流电压；以及DC-AC转换电路，与所述DC-DC转换电路连接，将所述另一直流电压转换为所述交流电压。

优选地，所述汽车启动电源线夹控制模块包括线夹主控芯片、受控于所述线夹主控芯片的打火状态检测单元和继电器控制单元，所述打火状态检测单元检测打火信号，所述继电器控制单元连接在所述锂离子电池组与所述汽车蓄电池之间，所述线夹主控芯片通过所述打火状态检测单元检测到所述打火信号时，所述线夹主控芯片控制所述继电器控制单元闭合使得所述锂离子电池组与所述汽车蓄电池之间接通，所述线夹主控芯片通过所述打火状态检测单元检测到汽车启动后，所述线夹主控芯片断开所述继电器控制单元。

优选地，所述多个放电接口包括与所述电压转换及控制模块连接的第一USB放电接口和第二USB放电接口以及DC接口、与所述逆变模块连接的AC插座以及与所述汽车启动电源线夹控制模块连接的线夹接口，各放电接口连接且供电给外部电器。

优选地，所述多功能便携式应急储能电源还包括与所述电压转换及控制模块连接的控制开关，所述控制开关包括与所述电压转换及控制模块连接的拨动开关、第一按键和第二按键中的至少一个，所述拨动开关总控制电压输出，所述第一按键控制直流电压输出，所述第二按键控制交流电压输出。

优选地，所述多功能便携式应急储能电源还包括受控于所述电压转换及控制模块的照明模块，所述照明模块包括至少三种颜色的高亮LED节能照明灯和报警灯。

优选地，所述多功能便携式应急储能电源还包括受控于所述电压转换及控制模块的显示模块，所述显示模块包括通过排线连接至所述电压转换及控制模块的数码管显示屏。

本实用新型提供的多功能便捷式应急储能电源集成了移动电源、储能电源和汽车启动电源的所有功能，可以同时替代上述三种电源产品，适于家庭使用或野外使用，无污染、效率高，能够智能转换输出电压，还能够控制输出瞬时大电流为汽车蓄电池供电。此外，多功能便携式应急储能电源功能强大、款式新颖、安全可靠，而且体积小、重量轻、电池容量大；还无噪音、节能环保，而且电池循环次数。

附图说明

本实用新型的进一步的特征将从以下对优选实施例的描述中变得更加清晰明了，所述优选实施例仅通过示例的方式结合附图提供，其中：

图1示出了根据本实用新型提供的多功能便携式应急储能电源一实施例的***示意图；

图2示出了图1所示实施例的电压转换及控制模块的控制原理示意图；

图3示出了图1所示实施例的放电接口工作原理示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的和优点能够更加清楚明了，以下将结合附图以及实施例，对本实用新型进行进一步的详细说明。应该清楚的是，此处所描述的具体实施例的作用仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1至图3所示，本实用新型提供的多功能便携式应急储能电源包括锂离子电池组10、电压转换及控制模块6、电池管理模块9、逆变模块11、汽车启动电源线夹控制模块12、充电接口16和多个放电接口。锂离子电池组10通过电池管理模块9与电压转换及控制模块6相连；逆变模块11和汽车启动电源线夹控制模块12与电池管理模块9连接，同时受控于电压转换及控制模块6。充电接口16和放电接口分别与电压转换及控制模块6连接。

锂离子电池组10优选地由高能量密度锂离子电池通过串联而成，用于存储和释放能量。电池管理模块(BMS)9检测和保护锂离子电池组10，以保证其电压电流温度在正常范围内工作。电压转换及控制模块6为应急储能电源的控制中枢，协调控制各模块的工作，以及控制锂离子电池组10的充电和放电，电压转换及控制模块6包括控制控制单元8和电压转换单元7，控制单元8控制多功能便携式应急储能电源其他模块的工作，电压转换单元7与电池管理模块9连接且受控于控制单元8。逆变模块11将锂离子电池组10的DC直流电压转换为AC交流电压。汽车启动电源线夹控制模块12检测汽车打火和控制线夹输出。放电接口包括第一USB放电接口USB1和第二USB放电接口USB2、DC接口15、AC插座14以及线夹接口13中的至少一个。

当市电供应或电能供应断开时，锂离子电池组10能够提供电能输出，锂离子电池组10采用高能量密度高放电倍率的锂离子电池串联的方式，串联后电压能够成倍的增加，在同样的功率下可成倍减小电流，减少电流损耗。高能量密度锂离子电池在满足用户需求的同时可将多功能便携式应急储能电源的体积进一步缩小，重量也进一步减轻；而高放电倍率使得电池拥有瞬间最高上千安培的放电电流，可满足汽车启动时对启动电源电流的要求。

为了保护锂离子电池组10的使用安全，同时提高锂离子电池组10的使用寿命，与锂离子电池组10相连的电池管理模块9设计有过充、过放、过流、过温和短路等保护功能。电池管理模块9实时监测锂离子电池组10的工作状态，不断采集电池的电压、电流和温度等数据，通过对这些数据与设定值的比较，控制锂离子电池组10的充电和放电电路的通断。

逆变模块11将锂离子电池组10的直流电压逆变转换成交流电压，逆变模块11包括DC-DC转换电路和DC-AC转换电路，采用两级拓扑结构输出。转换电路包括充电MOS管、充电电流检测、电池电压检测、驱动控制和PWM控制集成电路(IC)，前级DC-DC转换电路采用电压型推挽电路。在本实施例中，将直流电压12～17V的逆变升压为110Vac/220Vac交流电压市电，同时关闭所有其他直流输出，将储能电池的直流电压12～17V升压至直流电压200V或400V左右，后级DC-AC采用全桥拓扑结构，将直流电压200V或400V转换AC110V或者AC220V交流电压电。前级DC-DC升压PWM控制芯片选用型号EG3525PWM控制芯片，后级PWM控制芯片选用型号TL494PWM控制芯片。逆变模块11可提供最高100W的功率输出，可用于家用小功率电器的应急供电。

汽车启动电源线夹控制模块12包括线夹主控芯片、受控于线夹主控芯片的打火状态检测单元和继电器控制单元，打火状态检测单元检测打火信号，继电器控制单元将锂离子电池组接通至汽车蓄电池。使用汽车启动电源线夹控制模块12时，打火状态检测单元即处于检测状态，把线夹接口13接到汽车的蓄电池正负极两端，启动汽车打火，打火状态检测单元检测到打火信号即闭合继电器控制单元将锂离子电池组10直接接通到蓄电池，汽车启动成功后断开继电器控制单元。在本实施例中，打火状态检测单元检测到打火信号即闭合继电器控制单元将锂离子电池组10直接接通到蓄电池，持续1S左右汽车启动成功后断开继电器控制单元。本实用新型的应急储能电源能够启动排量8.0L以下的汽油车和8.0L以下的柴油车。

由于汽车启动电源线夹控制模块12包括继电器控制单元和打火状态检测单元，两部分都通过线夹主控芯片来检测和控制，所以汽车启动电源线夹控制模块12元器件少且工作原理简单。汽车启动电源线夹控制模块12还具有线夹反接保护、短路保护功能，能确保汽车启动电源输出的安全可靠，提高应急储能电源的使用寿命。

充电接口16、第一USB放电接口USB1和第二USB放电接口USB2以及DC接口15分别与电压转换及控制模块6连接，AC插座14与逆变模块11连接，线夹接口13与汽车启动电源线夹控制模块12连接。在本实施例中，充电接口16为DC接口，用18V的电源适配器给应急储能电源的锂离子电池组10充电；第一USB放电接口USB1提供5V/2.4A输出；第二USB放电接口USB2提供QC3.0快充输出；DC接口15提供DC12-17V/6A输出；AC插座14提供110V/220V交流电压输出；线夹接口13用于接上大电流鳄鱼夹，连接汽车蓄电池，能够提供600A瞬间大电流输出。

第一USB放电接口USB1输出包括升压降控制芯片、电感和采样电阻和充电协议芯片，其中升压降芯片将12～17V的电压降为5V，升压芯片为同步整流BUCK电路芯片具有驱动控制、输出电压电流检测、大大提高了电压转换效率，输出电流检测实现了USB输出的过流、过压和短路保护，提高了产品的可靠性，协议芯片根据负载的种类自动匹配USB的D+D-电压以获得最大的充电电流。第二USB放电接口USB2降压部分跟第一USB放电接口USB1一致，其协议芯片具有快充协议功能，可以根据负载的协议响应对降压芯片反馈调节输出电压值。

为了能够更好地控制应急储能电源，本实用新型提供的多功能便携式应急储能电源还包括控制开关。控制开关包括拨动开关3、第一按键1和第二按键2中的至少一个。拨动开关3、第一按键1、第二按键2分别与电压转换及控制模块6连接。拨动开关3、第一按键1和第二按键2与控制单元8连接，其中轻触按键用来检测和响应用户的开关或关机命令。其中轻触第一按键1用于开启或关闭直流输出部分，轻触第二按键2用于开启或关闭交流电压输出部分。

在本实施例中，拨动开关3为应急储能电源的总电源开关，仅当拨动开关3被打开时才能开启其他任何输出，关闭时禁用除充电外的所有功能；第一按键1用于关机状态下短按开启或关闭直流输出部分，双击或长按控制照明模块4的显示方式；第二按键2用于开启或关闭110Vac/220Vac交流电压输出。

此外，为了能够便于用户直观地控制应急储能电源，本实用新型提供的多功能便携式应急储能电源还包括与电压转换及控制模块6连接的显示模块5，显示模块5能够显示产品工作状态和剩余电量等信息。显示模块5优选使用定制的数码管显示屏，显示模块5通过排线连接到电压转换及控制模块6，由控制单元8根据其控制和检测到的所有模块的工作状态来决定显示模块的显示。数码管显示屏可显示电量剩余电量百分比、正在工作的接口符号、应急储能电源工作状态和报警信息等完整的相关信息，数码管显示屏显示成本低，显示内容简单易懂，是一种高性价比的人机交互方式。

本实用新型提供的多功能便携式应急储能电源还提供了照明模块4以供用户照明，照明模块4与电压转换及控制模块6连接。照明模块4包括三种颜色的高亮LED节能照明灯和报警灯。照明模块4优选由1W功率LED纵横排列组成，采用白、红、蓝三种颜色，其中白色LED用于常亮照明，也可以通过第一按键1调成闪烁，红蓝色LED则交替闪烁用作报警或示警灯。根据不同颜色的LED的显示方式、显示频率和显示花样分为照明模式、SOS模式和警示模式。优选地，照明模式为白色LED常亮，长按第一按键1三秒开启灯照明模式；长按第一按键1三秒关照明模式。SOS模式为白色LED按三短三长三短的方式闪烁，开启照明模式后短按第一按键1一次可切换至SOS模式；警示模式为红蓝色LED交替闪烁，开启SOS模式后再短按第一按键1一次可切换至警示模式，再次短按第一按键可切换至照明模式。照明灯优先，警示模式下长按第一按键1，会关闭警示灯后打开照明灯；照明模式下，需要长按第一按键1关闭照明灯，双击第一按键1才可打开警示灯。照明模块4提供了丰富的照明和警示方式，可满足绝大部分野外场合的需求。

在拨动开关3关闭时，应急储能电源处于休眠状态，当有充电器***时，触发信号连接电压转换及控制模块6的主控芯片(MCU)的外部中断输入，主控芯片(MCU)唤醒，同时打开数码管显示屏显示和电池管理(BMS)9对锂离子电池组10充电。拨动开关3开启时，如果MCU没有检测到有负载存在则关闭所有模块进入休眠，如果MCU通过AD采样检测到有输出电流，则保持输出工作状态，休眠后按下第一按键1，MCU重新开启放电输出；拨动开关3开启时，按下第二按键2，检测到按键中断信号，则通过I2C通讯查询和控制逆变模块的工作状态，输出AC电压。电压转换及控制模块6根据获取的控制信息来控制电压的输入和输出并通过显示模块5显示相关的工作状态信息。电压转换及控制模块6优选东软载波的HR8P506FHNK作为主控芯片。

具体地，用户打开拨动开关3，当短按轻触第一按键1时，控制单元8检测到开机信号，会输出控制信号打开显示模块5显示当前剩余电量并显示输出符号OUT、启动电源符号ES，同时输出使能信号打开与电压转换单元7连接的两个USB接口输出和汽车启动电源线夹控制模块12输出。当检测到DC接口15或某个USB接口有负载连接时，电压转换单元7回传信号给控制单元8，控制单元8将检测到的信号发送给显示模块5上，即显示模块5显示对应DC或USB的名称，应急储能电源进入放电状态；当线夹接口13连接了汽车蓄电池，线夹主控芯片通过打火状态检测单元检测到了汽车打火动作，线夹主控芯片将持续闭合汽车启动电源线夹控制模块12的继电器控制单元1秒左右提供电力给汽车打火启动。如果控制单元8检测到某个放电接口没有被使用，则在30秒后关闭未被使用的接口电压输出并在显示模块5上熄灭相应字符；如果应急储能电源没有任何负载连接，则在30秒后关闭所有输出，应急储能电源进入待机休眠状态。在拨动开关3开启时长按三秒或者双击或者交替重复长按双击轻触第一按键1，可以循环调节为照明模式、SOS模式、警示模式。在拨动开关3开启时按下轻触第二按键2则开启AC交流电压输出并显示当前电池剩余电量，同时关闭所有其他直流输出。

本实用新型提供的多功能便捷式应急储能电源集成了移动电源、储能电源和汽车启动电源的所有功能，可以同时替代上述三种电源产品，功能强大、款式新颖、安全可靠，尤其适于家庭使用或野外使用。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种多功能便携式应急储能电源，其特征在于，包括：

锂离子电池组；

电压转换及控制模块；

电池管理模块，与所述电压转换及控制模块和所述锂离子电池组相连，监测和保护所述锂离子电池组；

逆变模块，与所述电压转换及控制模块和所述电池管理模块连接，将所述锂离子电池组的直流电压逆变转换成交流电压；

汽车启动电源线夹控制模块，与所述电压转换及控制模块和所述电池管理模块连接，控制输出瞬时大电流，供电给汽车蓄电池；

充电接口，与所述电压转换及控制模块连接，供外部电源给所述锂离子电池组充电；以及

多个放电接口，与所述电压转换及控制模块连接，提供交流和/或直流电压输出。

2.根据权利要求1所述的多功能便携式应急储能电源，其特征在于，所述锂离子电池组包括串联的多个高能量密度锂离子电池。

3.根据权利要求1所述的多功能便携式应急储能电源，其特征在于，所述电压转换及控制模块包括起主控作用的控制单元和与所述电池管理模块连接且受控于所述控制单元的电压转换单元。

4.根据权利要求1所述的多功能便携式应急储能电源，其特征在于，所述逆变模块包括：DC-DC转换电路，与所述电池管理模块连接，且受控于所述电压转换及控制模块，将所述锂离子电池组的所述直流电压升压至另一直流电压；以及DC-AC转换电路，与所述DC-DC转换电路连接，将所述另一直流电压转换为所述交流电压。

5.根据权利要求1所述的多功能便携式应急储能电源，其特征在于，所述汽车启动电源线夹控制模块包括线夹主控芯片、受控于所述线夹主控芯片的打火状态检测单元和继电器控制单元，所述打火状态检测单元检测打火信号，所述继电器控制单元连接在所述锂离子电池组与所述汽车蓄电池之间，所述线夹主控芯片通过所述打火状态检测单元检测到所述打火信号时，所述线夹主控芯片控制所述继电器控制单元闭合使得所述锂离子电池组与所述汽车蓄电池之间接通，所述线夹主控芯片通过所述打火状态检测单元检测到汽车启动后，所述线夹主控芯片断开所述继电器控制单元。

6.根据权利要求1所述的多功能便携式应急储能电源，其特征在于，所述多个放电接口包括与所述电压转换及控制模块连接的第一USB放电接口和第二USB放电接口以及DC接口、与所述逆变模块连接的AC插座以及与所述汽车启动电源线夹控制模块连接的线夹接口，各放电接口连接且供电给外部电器。

7.根据权利要求1至6中的任意一项所述的多功能便携式应急储能电源，其特征在于，所述多功能便携式应急储能电源还包括与所述电压转换及控制模块连接的控制开关，所述控制开关包括与所述电压转换及控制模块连接的拨动开关、第一按键和第二按键中的至少一个，所述拨动开关总控制电压输出，所述第一按键控制直流电压输出，所述第二按键控制交流电压输出。

8.根据权利要求1至6中的任意一项所述的多功能便携式应急储能电源，其特征在于，所述多功能便携式应急储能电源还包括受控于所述电压转换及控制模块的照明模块，所述照明模块包括至少三种颜色的高亮LED节能照明灯和报警灯。

9.根据权利要求1至6中的任意一项所述的多功能便携式应急储能电源，其特征在于，所述多功能便携式应急储能电源还包括受控于所述电压转换及控制模块的显示模块，所述显示模块包括通过排线连接至所述电压转换及控制模块的数码管显示屏。