CN102437620A - 多功能小型移动电站及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种多功能小型移动电站，其包括依次相连的直流输入模块、智能DC-DC模块、锂电池组及其智能管理系统、智能DC-DC模块、输出模块，且上述的各模块及锂电池组及其管理系统集成于一个主箱体内，减小了移动电站的体积，便于携带，直流输入模块可以采用AC-DC模块、太阳能电池板、机械手摇式发电模块、车载电源中的一种或者多种组合，可适时保持锂电池组有充足的电量备用，能实现野外完全自给供电；输出模块可以采用万能接口座、逆变器、无线通讯发射器中的一种或者多种组合，满足了各种用电设备的需求，具有功能多样化的优点；上述的各模块主体均可根据需要连接进行组合使用，便于装配、维护，能提高产品的使用效率。

Description

多功能小型移动电站及其控制方法

技术领域

本发明涉及电源设备，尤其涉及一种多功能小型移动电站及其控制方法。

背景技术

移动电站是为室外供电提供服务的设备，移动电站系列有多种结构和功能，如汽车电站、拖车电站；移动低噪音电站、移动集装箱电站等。电站其实可认为是一种电源或者一种发电系统，其为用电设备供电。现有技术中，有多种形式的电站，例如中国专利文献CN 201332367Y公开一种“太阳能移动电站”，其是由太阳能光伏电池、柴油发电机组成的一个混合供电系统，太阳能光伏电池安装在一个集装箱的相邻的顶部和侧面。其所有设备放置在集装箱内部，通过将太阳能发电系统和柴油发电系统结合组成高效、快速移动的供电系统。其主要利用光伏效应，通过太阳能光伏电池将太阳能转化为直流电，再通过太阳能并网逆变器跟踪双向逆变器输出电能的频率和相位将直流电转变为交流电，直接给用电负载使用；若太阳能光伏电池产生的电能超出了用电负载的负荷，多余的电量将通过双向逆变器转换为直流电存入蓄电池组中；当太阳能光伏电池产生的电能无法满足用电负载的负荷，蓄电池组将通过双向逆变器输出电能进行补充；若仍无法满足用电需求，则由柴油发电机补充。

但是现有技术中的移动电站都存在功能较为单一，不能满足日常生产生活中的需求。

发明内容

本发明解决的目的在于解决传统的移动电站功能较为单一的问题，提供一种多功能小型移动电站，其具有便于携带、功能多样的优点。

本发明还提供一种多功能小型移动电站的控制方法，该方法简单，且易于实现。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种多功能小型移动电站，包括：

直流输入模块，输入直流电；

DC-DC模块，与直流输入模块相连，用以不同直流电压值之间的转换；

锂电池组，用以将输入的直流电存储；

锂电池组管理系统，与锂电池组相连，用以管理锂电池组的充放电；

DC-DC模块，与锂电池组管理系统相连；

输出模块，与DC-DC模块相连，用以连接各种用电负载；

上述的各模块依次相连，并集成于一个主箱体内。

优选的，所述直流输入模块采用AC-DC模块、太阳能电池板、机械手摇式发电模块、车载电源中的一种或者多种的组合。

优选的，所述锂电池组安装于所述主箱体底部，所述锂电池组的各电池均采用结构件隔离，并在结构件上设置通气散热口。

优选的，所述输出模块采用万能接口座、逆变器、无线通讯发射器中的一种或者多种的组合。

优选的，所述太阳能电池板为折叠式太阳能电池板，并装于所述主箱体内壳面板上。

优选的，所述锂电池组还设置有电池状态显示系统。

优选的，所述逆变器为300W正弦波逆变器。

优选的，所述主箱体采用尼龙加玻纤的塑胶材料制成。

一种多功能小型移动电站的控制方法，包括如下步骤：

步骤A：通过直流输入模块输入直流电；

步骤B：直流电经DC-DC模块进行转换；

步骤C：转换后的直流电进入锂电池组管理系统，为锂电池组的充放电准备；

步骤D：直流电存入锂电池组；

步骤E：同时直流电由锂电池组管理系统进入另一DC-DC模块，进行直流电的转换；

步骤F：经转换后的电流由DC-DC模块进入输出模块，并流向用电负载。

进一步的，所述步骤B、E中所述的DC-DC模块还具有限流功能、适配器功能，并具有USB接口和DC5.5＊2.1插座接口。

本发明的有益效果为：通过将直流输入模块、DC-DC模块、锂电池组及其管理系统、DC-DC模块、输出模块依次相连，并集成于一个主箱体内，使得该移动电站的体积减小，降低了成本，并便于携带，同时，直流输入模块可以采用AC-DC模块、太阳能电池板、机械手摇式发电模块、车载电源中的一种或者多种的组合，实现了可适时保持锂电池组有充足的电量备用，能实现野外完全自给供电；输出模块可以采用万能接口座、逆变器、无线通讯发射器中的一种或者多种的组合，满足了各种用电设备的需求，具有功能多样化的优点；上述的各模块主体均可根据需要连接进行组合使用，能很方便的装配，利于维护和提高产品的使用效率。

附图说明

下面根据附图和实施例对本发明作进一步详细说明。

图1为实施例一所述的多功能小型移动电站的控制原理框图；

图2为实施例二所述的多功能小型移动电站的控制原理框图；

图3为实施例三所述的电池状态显示系统构架示意图；

图4为图3所示的电池状态显示系统执行流程示意图；

图5为实施例四所述的锂电池组管理系统的电路图；

图6为实施例四所述的控制模块的电路图。

图中：

1、状态显示系统；2、电子装置；10、12、显示单元；14、状态显示控制模块；20、充电电池；22、充电控制单元；

100、采样模块；200、放电电平处理电路；300、充电电平处理电路；400、单片机；500、放电控制模块；600、充电控制模块；700、AD转换器。

具体实施方式

如图1所示，于实施例一中，本发明所述的多功能小型移动电站包括依次相连的直流输入模块、智能DC-DC模块、锂电池组及其智能管理系统、智能DC-DC模块、输出模块，且上述的各模块及锂电池组及其管理系统集成于一个主箱体内，减小了移动电站的体积，便于携带。其中，锂电池组安装于所述主箱体底部，锂电池组的各电池均采用结构件隔离，并在结构件上设置通气散热口，在结构上与笔记本类似，可同主箱体分离，便于更换和扩展。

电池可根据需要选择不同容量的电池，例如15Ah、25Ah、40Ah等，电压都是14.4，电芯全部采用进口电芯，具有安全性及准确性高的优点。

主箱体采用尼龙加玻纤的塑胶材料制成，产品体积为500＊350＊50mm，体积小巧，重量根据配置不同从2.5kg～4.5kg，便于旅游及科考携带。

多功能小型移动电站的控制方法，包括如下步骤：

步骤A：通过直流输入模块输入直流电；

步骤B：直流电经DC-DC模块进行转换；

步骤C：转换后的直流电进入锂电池组管理系统，为锂电池组的充放电准备；

步骤D：直流电存入锂电池组；

步骤E：同时直流电由锂电池组管理系统进入另一DC-DC模块，进行直流电的转换；

步骤F：经转换后的电流由DC-DC模块进入输出模块，并流向用电负载。

如图2所示，于实施例二中，本发明所述的多功能小型移动电站包括依次相连的直流输入模块、智能DC-DC模块、锂电池组及其智能管理系统、智能DC-DC模块、输出模块，且上述的各模块及锂电池组及其管理系统集成于一个主箱体内，减小了移动电站的体积，便于携带。

其中，直流输入模块包括AC-DC模块、太阳能电池板、机械手摇式发电模块，太阳能电池板优选为折叠式太阳能电池板，并安装于主箱体内壳面板上，可根据需要进行串并扩展，利用太阳能进行发电，并对电池进行充电；在主箱体上设置机械手摇式发电模块接口，可根据需要安装机械手摇式发电模块，进行发电，并对电池进行充电；当在室内时，可直接用AC-DC模块对电池进行充电，且各模块主体可根据需要连接组合使用，也可单独使用，能很方便的装配，便于维护和提高产品的使用效率。同时还可以根据需要使用车载电源进行充电，通过将上述的直流输入模块根据需要组合使用，可实现适时保持锂电池组有充足的电量，实现了野外完全自给供电。

锂电池智能管理系统实时管理电池的充放电，并对电池设置各种保护参数，防止电池的过充、过放、过流、温度过高等。

锂电池组还设置有电池状态显示系统，用以显示电池的电压、容量、充放电电流、剩余容量等其他电池状况信息。

输出模块包括万能接口座、逆变器、无线通讯发射器，万能接口座可再室内室外对手机电池、数码相机电池、数码摄像机、上网本、笔记本等用电负载进行充电；当某些设备需要使用交流电时，例如电脑，此时可以通过逆变器转换成交流电输出至用电设备；无线通讯发射器采用无线联盟QI标准，可以提供无线信号，可直接连接无线充电接受设备，例如PDVD、PS3、NDSi、NDSL、Xbox、iphone、iPad等各种印有QI标记的数码无线兼容产品，各装置主体可根据需要连接组合使用，也可单独使用，能很方便的装配，便于维护和提高产品的使用效率。

优选的，逆变器为300W正弦波逆变器，在野外无交流电时，通过300W逆变器可用于小型交流电器应急性供电。

优选的，DC-DC模块具有多路输出电路，对应输出电路具有多路输出接口，在其内部设置限流电路，使其还具有限流功能，由于某些用电设备的电流需要限制在某个范围内，例如，MP3、MP4等数码产品可限制输出电流从0～2A可调，同时DC-DC模块还具有适配器功能，还具有USB接口和DC5.5＊2.1插座接口。

本实施例所述的多功能小型移动电站的控制方法，包括如下步骤：

步骤A：通过AC-DC模块、太阳能发电模块、机械手摇式发电模块输入直流电；

步骤B：直流电经DC-DC模块进行转换；

步骤C：转换后的直流电进入锂电池组管理系统，为锂电池组的充放电准备；

步骤D：直流电存入锂电池组；

步骤E：同时直流电由锂电池组管理系统进入另一DC-DC模块，进行直流电的转换；

步骤F：经转换后的电流由DC-DC模块进入万能接口座、逆变器、无线通讯发射器，最后输出至用电负载。

如图3～4所示，于实施例三中，给出了一个具体的电池状态显示系统的实施例，该系统应用于具有对充电电池20执行充电功能的充电控制单元22的电子装置2中，所述的电子装置即为锂电池组管理系统，电池状态显示系统1包括：两个用以显示该充电控制单元22的运作状态的显示单元10、12；以及用以侦测该充电控制单元22的运作状态，并依据所侦测的运作状态操控该两显示单元10、12的动作，以借由该两个显示单元10、12的两种显示状态以及由该两种显示状态所混合的显示状态中之一者相应的显示该充电控制单元22的运作状态的状态显示控制模块14。

该两个显示单元为两个具有不同波长的发光二极管(LED)，且该两种显示状态是指该两个显示单元的发光颜色，该两种显示状态所混合的显示状态是指该两个显示单元的发光颜色经混光后的发光颜色。执行该电池状态显示系统的方法是：首先侦测该充电控制单元的运作状态，并依据所侦测的运作状态借由两种显示状态以及由该两种显示状态所混合的显示状态中之一者相应的显示该充电控制单元的运作状态。

如图5～6所示，于实施例四中，给出了一个锂电池组管理系统的具体实施例，锂电池组是由八组电池组串联组成，每组电池组由八节锂电池串联组成，其管理系统包括采样模块100、磁隔离模块、电平处理电路、单片机400、控制模块、开关电路，每一路采样模块分别采集每组电池组的电压信号。

采样模块100的输入端与锂电池的两端连接，采样模块100的输出端分别与电平处理电路通过I2C总线与磁隔离模块相连，磁隔离模块通过I2C总线与单片机400的输入端相连，控制模块具有两个控制信号输入端，电平处理电路的输出端与控制模块的一个控制信号输入端连接，单片机400的输出端与控制模块的另一个控制信号输入端相连，控制模块的输出端与开关电路的输入端相连接，开关电路的输出一端通过采样电阻RI与电池组相连接，另一端与负载相连接。

其中，采样模块100用于采集锂电池两端充、放电电压值和采样电阻采样端电压，将过充、过放、短路、过流信号送至电平处理电路和通过I2C总线将信号送至磁隔离模块，优选的，采样模块100的芯片型号为OZ8920；单片机400用于通过I2C总线接收磁隔离模块处理过的采样模块的数字信号，进行判断，并输出信号至控制模块；电平处理电路用于接收采样模块发出的过充、过放、短路、过流信号，并输出信号至控制模块；控制模块用于同时接收单片机输出的控制信号和电平处理电路输出的控制信号进行逻辑判断，输出信号至开关电路；开关电路用于接收控制模块输出的逻辑信号，接通或者断开充、放电回路。

特别的，电平处理电路由充电电平处理电路300和放电电平处理电路200组成，控制模块由充电控制模块600和放电控制模块500组成，且充电控制模块600和放电控制模块500均具有两个控制信号输入端，充电电平处理电路和单片机的输出端分别与充电控制模块的两控制信号输入端连接，放电电平处理电路和单片机的输出端分别与放电控制模块的两控制信号输入端连接。

开关电路由串联的放电场管DEFT和充电场管CEFT组成，放电场管DEFT的栅极与放电控制模块的输出端连接，源极与采样电阻连接，充电场管CEFT的栅极与充电控制模块的输出端连接，源极与负载连接。

进一步的，放电电平处理电路200包括三极管Q1、光电耦合器，其中光电耦合器由发光器和受光器组成，所述的发光器为发光二极管，所述的受光器为光敏二极管，采样模块100的输出端与三极管Q1的基极连接，所述的三极管Q1的集电极与发光二极管的阳极连接，所述的发光二极管的阴极接地，所述的光敏二极管的集电极与二极管D11的阳极连接，二极管D11的阳极通过电阻与工作电源连接，光敏二极管的发射极接地，所述的二极管D11的阴极与放电控制模块500的输入口连接，所述的放电电平处理电路200根据采样模块发出的命令对放电控制模块500进行控制。

进一步的，充电电平处理电路300包括三极管Q2、光电耦合器，其中光电耦合器由发光器和受光器组成，所述的发光器为发光二极管，所述的受光器为光敏二极管，采样模块100的输出端与三极管Q2的基极连接，所述的三极管Q2的集电极与发光二极管的阴极连接，所述的发光二极管的阳极接电源，三极管Q2的发射极接地，所述的光敏二极管的集电极与所述的二极管D12的阳极连接，二极管D12的阳极通过电阻与工作电源连接，光敏二极管的发射极接地，二极管D12的阴极与充电控制模块600的输入口连接，所述的充电电平处理电路300根据采样模块100发送的命令对充电控制模块600进行控制。

所述的控制模块由两个三极管Q3、Q4组成，所述的两个三极管的基极分别为控制模块的两个输入端，两个三极管的发射极连接后接地，两个三极管的集电极连接后与工作电源连接成为控制模块的输出端。

在锂电池组处于正常状态时，采样模块100输入到放电电平处理电路200的为高电平，三极管Q1导通，光电耦合器导通，二极管输出低电平，放电控制模块500输入端DO/S接收到低电平，放电控制模块500控制放电场管DFET截止；采样模块100输入充电电平处理电路300的为低电平，三极管Q2导通，光电耦合器导通，二极管输出低电平，充电控制模块600输入端CO/S接收到低电平，充电控制模块600控制充电场管CFET截止。

当采样模块100检测到锂电池组出现过流、过压、短路、过温状态时，采样模块100输出低电平，任何一路采样模块输出到放电电平处理电路200为低电平，光电耦合器截止，二极管输出高电平，放电控制模块500输入口DO/S接收到高电平信号。当采样模块100检测到锂电池组出现过压或者过温情况时，任何一路采样模块100输出到充电电平处理电路300处于高阻状态，光电耦合器截止，二极管输出高电平，充电控制模块600输入口CO/S接收高电平信号。

采样模块100同时将采样信号通过AD转换器700输送至单片机400，在锂电池组处于正常状态时，单片机400根据逻辑判断输送至充电控制模块600和放电控制模块500均为低电平，当锂电池组出现过流、过压、短路、过温状态时，单片机400输送至放电控制模块500为高电平，当出现过流、过压状态时，单片机400输送至充电控制模块600为高电平。

放电控制模块500的两个输入口中任何一个输入口收到高电平信号或者两个输入口都接收到高电平信号，放电控制模块输出高电平，放电场管DFET导通，充电控制模块600的两个输入口中任何一个输入口收到高电平信号或者两个输入口都接收到高电平信号，充电控制模块输出高电平，充电场管CFET导通。

本实施例中，锂电池组管理系统采用双重控制，单片机接收采集模块的信号，经过逻辑判断对充电场管和放电场管进行控制，同时采样模块通过驱动控制模块对充电场管和放电场管进行控制，再经过合成电路对两路信号合成后，即便其中一路控制出现问题时，另一路控制仍然可以保证对充电场管和放电场管进行控制，增加了系统的稳定性。

需要声明的是，上述具体实施方式仅仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理，在本发明所公开的技术范围内，任何熟悉本技术领域的技术人员所容易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种多功能小型移动电站，其特征在于，包括：

直流输入模块，输入直流电；

DC-DC模块，与直流输入模块相连，用以不同直流电压值之间的转换；

锂电池组，用以将输入的直流电存储；

锂电池组管理系统，与锂电池组相连，用以管理锂电池组的充放电；

DC-DC模块，与锂电池组管理系统相连；

输出模块，与DC-DC模块相连，用以连接各种用电负载；

上述的各模块依次相连，并集成于一个主箱体内。

2.根据权利要求1所述的多功能小型移动电站，其特征在于，所述直流输入模块采用AC-DC模块、太阳能电池板、机械手摇式发电模块、车载电源中的一种或者多种的组合。

3.根据权利要求1所述的多功能小型移动电站，其特征在于，所述锂电池组安装于所述主箱体底部，所述锂电池组的各电池均采用结构件隔离，并在结构件上设置通气散热口。

4.根据权利要求1所述的多功能小型移动电站，其特征在于，所述输出模块采用万能接口座、逆变器、无线通讯发射器中的一种或者多种的组合。

5.根据权利要求2所述的多功能小型移动电站，其特征在于，所述太阳能电池板为折叠式太阳能电池板，并装于所述主箱体内壳面板上。

6.根据权利要求3所述的多功能小型移动电站，其特征在于，所述锂电池组还设置有电池状态显示系统。

7.根据权利要求4所述的多功能小型移动电站，其特征在于，所述逆变器为300W正弦波逆变器。

8.根据权利要求1～7任一所述的多功能小型移动电站，其特征在于，所述主箱体采用尼龙加玻纤的塑胶材料制成。

9.一种根据权利要求1所述的多功能小型移动电站的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤A：通过直流输入模块输入直流电；

步骤B：直流电经DC-DC模块进行转换；

步骤C：转换后的直流电进入锂电池组管理系统，为锂电池组的充放电准备；

步骤D：直流电存入锂电池组；

步骤E：同时直流电由锂电池组管理系统进入另一DC-DC模块，进行直流电的转换；

步骤F：经转换后的电流由DC-DC模块进入输出模块，并流向用电负载。

10.根据权利要求9所述的多功能小型移动电站的控制方法，其特征在于，所述步骤B、E中所述的DC-DC模块还具有限流功能、适配器功能，并具有USB接口和DC5.5＊2.1插座接口。

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