CN105515163A - 太阳能移动电源箱 - Google Patents

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CN105515163A CN201610049035.3A CN201610049035A CN105515163A CN 105515163 A CN105515163 A CN 105515163A CN 201610049035 A CN201610049035 A CN 201610049035A CN 105515163 A CN105515163 A CN 105515163A
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Abstract

一种太阳能移动电源箱，属于太阳能光伏系统技术领域。包括箱体、盖板及电池组，箱体朝向盖板的一侧构成有一箱体腔，盖板与箱体相配合，所述的电池组设置在箱体腔内，还包括单片机控制模块及光伏组件，所述的单片机控制模块设置在箱体腔长度方向的中间，单片机控制模块包括单片机、充电控制电路、电池保护电路、第一过流检测电路、输出控制和DC/DC升压电路、第二过流检测电路、输出控制和DC/DC？USB接口电路、指示电路以及系统稳压电源电路。磷酸铁锂电池具有耐高低温、超长寿命、大容量、安全环保的优点；箱体采用镁铝合金压铸而成，质量轻、密封性好、防护等级高；具有电池过充、过放、过载以及短路保护与防反接保护功能。

Description

太阳能移动电源箱
技术领域
本发明属于太阳能光伏系统技术领域，具体涉及一种太阳能移动电源箱。
背景技术
为了建立节约型社会，国家正大力发展光伏/并网发电技术，户外电源箱在该项技术的应用中起着重大的作用。目前，市场上的太阳能移动电源箱一般由铅酸电池、晶体硅组件、逆变器以及控制电路构成。作为一个户外移动使用的节能环保产品，电源箱设计时需要考虑耐候性、安全性、便携性以及绿色环保等因素，然而铅酸电池针对上述因素都不能很好地满足产品需求。首先，铅酸电池自身重量体积较大，采用后会增加电源箱的重量和体积，造成移动不便，无法真正实现便携；其次，铅酸电池容量小，寿命短，续航能力仅为一年左右，用户需要定期更换新的电池以维持系统正常工作；再有，铅酸电池在充放电时会放出氢气，容易在工作时引发爆炸事故。另外，为了节约成本，电源箱的箱体大多采用铝合金板块拼接而成，这种结构在实际使用过程中被发现存在有弊端，比如质量重、密封性差、强度低以及防护等级低等。另一方面，现有移动电源箱还存在的问题是，功能相对单一，充放电的可供选择相对较少，输入输出单元相对固定，已无法满足用户的多种需求，适用范围窄，同时不具备一些完善的安全保护措施，无法保证用电设备和电源箱的安全。
鉴于上述已有技术，有必要对现有的太阳能移动电源箱的结构加以改进，为此，本申请人作了有益的设计，下面将要介绍的技术方案便是在这种背景下产生的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种轻便易搬运、充放电稳定且使用安全性高的太阳能移动电源箱。
本发明的目的是这样来达到的，一种太阳能移动电源箱，包括箱体、盖板及电池组，所述的箱体朝向盖板的一侧构成有一箱体腔，盖板与箱体相配合，所述的电池组设置在箱体腔内，其特征在于：还包括单片机控制模块及光伏组件，所述的单片机控制模块设置在箱体腔长度方向的中间，单片机控制模块包括单片机、充电控制电路、电池保护电路、第一过流检测电路、输出控制和DC/DC升压电路、第二过流检测电路、输出控制和DC/DCUSB接口电路、指示电路以及系统稳压电源电路，所述的单片机分别与充电控制电路、第一过流检测电路、输出控制和DC/DC升压电路、第二过流检测电路、输出控制和DC/DCUSB接口电路、指示电路以及光伏组件电连接，所述的充电控制电路与光伏组件以及电池保护电路电连接，所述的电池保护电路与第一过流检测电路、第二过流检测电路、单片机、系统稳压电源电路以及电池组电连接，所述的第一过流检测电路与输出控制和DC/DC升压电路电连接，所述的第二过流检测电路与输出控制和DC/DCUSB接口电路电连接，所述的系统稳压电源电路与单片机电连接，输出控制和DC/DC升压电路以及输出控制和DC/DCUSB接口电路进行电源输出，所述的光伏组件包括一对光伏电板，所述的一对光伏电板彼此面对面设置在箱体和盖板的开合处，且分别与箱体和盖板固定安装，所述的电池组由磷酸铁锂电池构成。
在本发明的一个具体的实施例中，所述的箱体在长度方向的其中一侧壁上设有充电输入接口，盖板在对应充电输入接口的一侧边上设有充电输出接口。
在本发明的另一个具体的实施例中，还包括背带，所述的箱体在前侧壁上沿长度方向间隔设有一对D型连接扣，所述的背带的两端分别与该对连接扣连接；箱体在前侧壁的中间位置设有手柄。
在本发明的又一个具体的实施例中，所述的箱体和盖板通过铰链连接；所述的箱体在前侧壁上且沿长度方向设有一对连接环，盖板在对应箱体前侧壁的侧边上且对应一对连接环设有弹簧搭扣，所述的弹簧搭扣与连接环适配连接。
在本发明的再一个具体的实施例中，所述的箱体和盖板由镁铝合金压铸而成，箱体在四个角部设有第一护角，盖板在四个角部设有第二护角。
在本发明的还有一个具体的实施例中，所述的箱体在后侧壁的中间位置设有输入/输出口，所述的输入/输出口内沿长度方向间隔排布有USB5V输出接口、DC12V输出接口、DC19V输出接口以及电源开关，在输入/输出口上还配设有防水塞。
在本发明的更而一个具体的实施例中，所述的箱体在后侧壁上设有充电指示灯和电量指示灯。
在本发明的进而一个具体的实施例中，所述的充电控制电路包括电阻R1～电阻R8、电流检测电阻Rcs、电容C1～电容C7、肖特基二极管D1、肖特基二极管D2、发光二极管D3、发光二极管D4、电感L1、MOS管M1以及充电控制芯片IC1，所述的充电控制芯片IC1采用CN3722，电阻R8的一端分别与电容C1的一端、电阻R1的一端、电阻R5的一端、充电控制芯片IC1的15脚、电容C5的一端以及MOS管M1的源极连接，并构成充电控制电路的输入端用于连接所述的光伏组件，电阻R8的另一端和电阻R3的一端共同连接充电控制芯片IC1的7脚，电阻R1的另一端连接发光二极管D3的正极，发光二极管D3的负极连接充电控制芯片IC1的5脚，电阻R5的另一端连接发光二极管D4的正极，发光二极管D4的负极连接充电控制芯片IC1的4脚，电容C5的另一端连接充电控制芯片IC1的1脚，MOS管M1的栅极连接充电控制芯片IC1的16脚，MOS管M1的漏极连接肖特基二极管D1的正极，肖特基二极管D1的负极分别与肖特基二极管D2的负极以及电感L1的一端连接，电感L1的另一端分别与电流检测电阻Rcs的一端以及充电控制芯片IC1的13脚连接，电流检测电阻Rcs的另一端分别与电容C6的一端、电容C7的一端、电阻R7的一端以及充电控制芯片IC1的14脚连接，并构成充电控制电路的输出端通过电池保护电路连接所述的电池组，电容C7的另一端分别与电阻R7的另一端、电阻R6的一端以及充电控制芯片IC1的10脚连接，充电控制芯片IC1的9脚与电阻R4的一端连接，电阻R4的另一端与电容C4的一端连接，充电控制芯片IC1的8脚连接电容C3的一端，充电控制芯片IC1的11脚连接电容C2的一端，电阻R3的另一端、电阻R2的另一端、电容C2的另一端、电容C3的另一端、电容C4的另一端、电阻R6的另一端、电容C1的另一端、肖特基二极管D2的正极、电容C6的另一端以及充电控制芯片IC1的2、3脚共同接地。
在本发明的又更而一个具体的实施例中，所述的电池组包括依次串联连接的磷酸铁锂电池V1、磷酸铁锂电池V2、磷酸铁锂电池V3以及磷酸铁锂电池V4，磷酸铁锂电池V1、磷酸铁锂电池V2、磷酸铁锂电池V3以及磷酸铁锂电池V4两两成对匹配后间隔设置在箱体腔长度方向的两端；所述的电池保护电路包括电阻R9～电阻R30、电容C8～电容C17、MOS管M2～MOS管M7、热敏电阻RNTC、二极管D5以及处理芯片IC2，所述的处理芯片IC2采用HD15L02，处理芯片IC2的2脚连接电阻R22的一端，电阻R22的另一端分别与电阻R23的一端、电容C8的一端、电阻R21的一端以及处理芯片IC2的28、16脚连接，电阻R23的另一端连接处理芯片IC2的3脚，处理芯片IC2的4脚连接电容C13的一端，电容C13的另一端、电容C14的一端、电容C15的一端、电容C16的一端、热敏电阻RNTC的一端、电阻R24的一端、电容C17的一端、电阻R30的一端、处理芯片IC2的17、19脚、电容C8的另一端、电容C9的一端、电容C10的一端、电容C11的一端、电容C12的一端以及MOS管M7的源极共同连接磷酸铁锂电池V1的负极，电容C14的另一端连接处理芯片IC2的5脚、电容C15的另一端连接处理芯片IC2的6脚，电容C16的另一端连接处理芯片IC2的7脚，热敏电阻RNTC的另一端连接处理芯片IC2的8脚，电阻R24的另一端连接处理芯片IC2的9脚，处理芯片IC2的10脚连接电阻R25的一端，处理芯片IC2的11脚连接电阻R26的一端以及MOS管M2的漏极，电阻R26的另一端、电阻R25的另一端、MOS管M2的源极以及电阻R29的一端共同连接所述的光伏组件的负极端，MOS管M2的漏极连接MOS管M3的漏极，MOS管M3的源极分别与电阻R29的另一端、电阻R30的另一端以及电阻R28的一端连接，电阻R28的另一端分别与电容C17的另一端以及处理芯片IC2的14脚连接，处理芯片IC2的12脚连接电阻R27的一端，电阻R27的另一端连接MOS管M3的栅极，处理芯片IC2的20脚连接电阻R13的一端，电阻R13的另一端连接MOS管M7的栅极，MOS管M7的漏极连接电阻R9的一端，处理芯片IC2的21脚分别与电容C12的另一端以及电阻R14的一端连接，电阻R14的另一端、电阻R9的另一端以及MOS管M6的源极共同与磷酸铁锂电池V1的正极以及磷酸铁锂电池V2的负极连接，处理芯片IC2的22脚连接电阻R15的一端，电阻R15的另一端连接MOS管M6的栅极，MOS管M6的漏极连接电阻R10的一端，处理芯片IC2的23脚分别与电容C11的另一端以及电阻R16的一端连接，电阻R16的另一端、电阻R10的另一端以及MOS管M5的源极共同与磷酸铁锂电池V2的正极以及磷酸铁锂电池V3的负极连接，处理芯片IC2的24脚连接电阻R17的一端，电阻R17的另一端连接MOS管M5的栅极，MOS管M5的漏极连接电阻R11的一端，处理芯片IC2的25脚分别与电容C10的另一端以及电阻R18的一端连接，电阻R18的另一端、电阻R11的另一端以及MOS管M4的源极共同与磷酸铁锂电池V3的正极以及磷酸铁锂电池V4的负极连接，处理芯片IC2的26脚连接电阻R19的一端，电阻R19的另一端连接MOS管M4的栅极，MOS管M4的漏极连接电阻R12的一端，处理芯片IC2的27脚分别与电容C9的另一端以及电阻R20的一端连接，电阻R20的另一端、电阻R12的另一端、磷酸铁锂电池V4的正极以及二极管D5的正极共同连接所述的光伏组件的正极端，二极管D5的负极连接电阻R21的另一端。
本发明由于采用了上述结构，与现有技术相比，具有的有益效果是：磷酸铁锂电池具有耐高低温、超长寿命、大容量、放电倍率高、无记忆效应、安全环保的优点；箱体采用镁铝合金压铸而成，质量轻、密封性好、强度高、防护等级高，可以抗长时间淋雨和短时间泡水，适于野外恶劣环境下使用；单片机控制模块以单片机作为核心，具有电池过充、过放、过载以及短路保护与防反接保护功能，并且充电、放电独立，能实现超低功耗待机；利用太阳能转换为电能，绿色环保、还可进行USB输出，随充随用、操作方便，开合式双光伏电板配置结构，可实现在缩小产品体积的情况下对电池进行快速充电。
附图说明
图1为本发明的整体结构分解图。
图2为本发明的立体图。
图3为图2的另一视角示意图。
图4为本发明所述的单片机控制模块的电原理框图。
图5为本发明所述的充电控制电路的电连接图。
图6为本发明所述的电池保护电路的电连接图。
图中：1.箱体、11.箱体腔、12.充电输入接口、13.连接扣、14.手柄、15.连接环、16.第一护角；2.盖板、21.充电输出接口、22.弹簧搭扣、23.第二护角、24.输入/输出口、241.USB5V输出接口、242.DC12V输出接口、243.DC19V输出接口、244.电源开关、25.防水塞、26.充电指示灯、27.电量指示灯；3.电池组；4.单片机控制模块、41.单片机、42.充电控制电路、43.电池保护电路、44.第一过流检测电路、45.输出控制和DC/DC升压电路、46.第二过流检测电路、47.输出控制和DC/DCUSB接口电路、48.指示电路、49.系统稳压电源电路；5.光伏组件、51.光伏电板；6.背带；7.铰链。
具体实施方式
为了使公众能充分了解本发明的技术实质和有益效果，申请人将在下面结合附图对本发明的具体实施方式详细描述，但申请人对实施例的描述不是对技术方案的限制，任何依据本发明构思作形式而非实质的变化都应当视为本发明的保护范围。
请参阅图1～图3，一种太阳能移动电源箱，包括箱体1、盖板2、电池组3、单片机控制模块4以及光伏组件5，所述的箱体1和盖板2由镁铝合金压铸而成，表面采用防盐雾水转印迷彩图案处理，防护等级可达IP65。所述的箱体1朝向盖板2的一侧构成有一箱体腔11，盖板2与箱体1相配合，两者之间通过铰链7连接。箱体1在长度方向的其中一侧壁上设有充电输入接口12，所述的充电输入接口12可外接光伏组件，在本实施例中，所述的充电输入接口12接19V直流电源。盖板2在对应充电输入接口12的一侧边上设有充电输出接口21。箱体1在前侧壁上且沿长度方向设有一对连接环15，盖板2在对应箱体1前侧壁的侧边上且对应一对连接环15设有弹簧搭扣22，所述的弹簧搭扣22与连接环15适配连接。所述的电源箱还包括背带6，箱体1在前侧壁上沿长度方向间隔设有一对D型连接扣13，所述的背带6的两端分别与该对连接扣13连接；箱体1在前侧壁的中间位置设有手柄14。箱体1在四个角部设有第一护角16，所述的盖板2在四个角部设有第二护角23。所述的电池组3由磷酸铁锂电池构成，在本实施例中，电池组3由四个3.2V/12AH的磷酸铁锂电池构成，并且两两成对匹配后间隔设置在箱体腔11长度方向的两端；此处电池组3的额定电压为12.8V，容量为12AH，可在-40℃～+65℃的温度下安全工作。所述的单片机控制模块4设置在箱体腔11长度方向的中间。所述的光伏组件5包括一对单晶硅光伏电板51，所述的一对光伏电板51彼此面对面设置在箱体1和盖板2的开合处，且分别与箱体1和盖板2固定安装。在本实施例中，光伏组件5的额定功率设置为12W，额定电压设定为19V。光伏组件5将太阳能转换成电能并存储在电池组3中，电池组3的电压通过单片机控制模块4完成AD转换后，识别实时电压值以实现智能控制。
请参阅图4，所述的单片机控制模块4包括单片机41、充电控制电路42、电池保护电路43、第一过流检测电路44、输出控制和DC/DC升压电路45、第二过流检测电路46、输出控制和DC/DCUSB接口电路47、指示电路48以及系统稳压电源电路49，所述的单片机41采用HD15L01。所述的单片机41分别与充电控制电路42、第一过流检测电路44、输出控制和DC/DC升压电路45、第二过流检测电路46、输出控制和DC/DCUSB接口电路47、指示电路48以及光伏组件5电连接。所述的充电控制电路42与光伏组件5以及电池保护电路43电连接。所述的电池保护电路43与第一过流检测电路44、第二过流检测电路46、单片机41、系统稳压电源电路49以及电池组3电连接。所述的第一过流检测电路44与输出控制和DC/DC升压电路45电连接，所述的第二过流检测电路46与输出控制和DC/DCUSB接口电路47电连接。所述的系统稳压电源电路49与单片机41电连接，为单片机41提供稳定的直流电源。所述的光伏组件5、电池组3、系统稳压电源电路49、输出控制和DC/DCUSB接口电路47、指示电路48、输出控制和DC/DC升压电路45以及单片机41的各接地端共同接地。所述的单片机41还配设有开关键DC_ON/OFF，用于电源的切断或连通。
输出控制和DC/DC升压电路45和输出控制和DC/DCUSB接口电路47进行电源输出。与输出控制和DC/DC升压电路45以及输出控制和DC/DCUSB接口电路47对应，所述的箱体1在后侧壁的中间位置设有输入/输出口24，所述的输入/输出口24内沿长度方向间隔排布有USB5V输出接口241、DC12V输出接口242、DC19V输出接口243以及电源开关244，在输入/输出口24上还配设有防水塞25。具体的，所述的输出控制和DC/DC升压电路45与DC19V输出接口243对应，输出DC19V电源，可供笔记本电脑等使用；所述的输出控制和DC/DCUSB接口电路47与USB5V输出接口241以及DC12V输出接口242对应，其中，USB5V输出接口241输出DC5V电源，USB接口可供手机等数码产品使用；DC12V输出接口242输出DC12V电源。第一过流检测电路44为输出控制和DC/DC升压电路45提供过流保护，第二过流检测电路46为输出控制和DC/DCUSB接口电路47提供过流保护。与指示电路48对应，箱体1在后侧壁上设有充电指示灯26和电量指示灯27，所述的充电指示灯26可以设置成红灯表示正在充电，绿灯表示充电完毕；电量指示灯27采用绿灯（10%～100%）、红灯（0～10%）、红闪灯（＜0）表示电量。充电控制电路42的作用是将光伏组件5产生的电能，通过DC/DC转换后，对电池组3进行充电，并提供了一系列的功能，如恒流充电、恒压充电、涓流充电、太阳能最大功率电跟踪。电池保护电路43的作用是对电池充放电进行管理，功能有过充电保护、过放电保护、过流保护和电池电量均衡。
请参阅图5，所述的充电控制电路42包括电阻R1～电阻R8、电流检测电阻Rcs、电容C1～电容C7、肖特基二极管D1、肖特基二极管D2、发光二极管D3、发光二极管D4、电感L1、MOS管M1以及充电控制芯片IC1，所述的充电控制芯片IC1采用CN3722。该充电控制电路42的输入端接光伏组件5进行供电，可实现太阳能最大功率点跟踪。该电路采用恒流恒压充电模式，适合于多节磷酸铁锂电池的充电。电池组3由该充电控制电路42进行充电控制后为后续负载进行供电。在恒流充电模式时，恒流充电电流由电流检测电阻Rcs设置；在恒压充电模式时，恒压充电电压由电阻R6、电阻R7构成的分压网络设置。当充电控制芯片IC1的15脚电压同时满足下面三个条件时：a.大于低压锁存阈值；b.大于电池组3的电压；c.不小于预先设定的最大功率点电压，正常工作，对电池组3充电。如果电池组3的电压低于所设置的恒压充电电压的66.7%时，充电控制电路42自动进入涓流充电模式，此时充电电流为所设置的恒流充电电流的15%。当电池组3的电压大于所设置的恒压充电电压的66.7%时，充电控制电路42进入恒流充电模式，充电电流由内部的200mV基准电压和电流检测电阻Rcs设置，所述的充电电流为200mV/RCS。当电池组3的电压继续上升并接近恒压充电电压时，充电控制电路42进入恒压充电模式，充电电流逐渐减小，当充电电流减小到所设置的恒流充电电流的9.5%时，进入充电结束状态，此时充电电流为零。充电控制芯片IC1有两个状态指示管脚，分别为漏极开路输出管脚4脚和漏极开路输出管脚5脚，其中4脚为充电状态指示管脚，5脚为充电结束指示管脚。在涓流充电状态、恒流充电状态以及恒压充电状态，4脚内部的晶体管接通，输出为低电平；5脚内部的晶体管关断，输出高阻态，以指示充电状态。在充电结束状态，4脚内部的晶体管关断，输出为高阻态；5脚内部的晶体管接通，输出低电平，以指示充电结束。在充电结束状态，如果断开输入电源，再重新接入，将开始一个新的充电周期；如果电池组3的电压下降到再充电阈值(恒压充电电压的95.8%)，也将自动开始新的充电周期。
请参阅图6，所述的电池组3包括依次串联连接的磷酸铁锂电池V1、磷酸铁锂电池V2、磷酸铁锂电池V3以及磷酸铁锂电池V4。所述的电池保护电路43包括电阻R9～电阻R30、电容C8～电容C17、MOS管M2～MOS管M7、热敏电阻RNTC、二极管D5及处理芯片IC2，所述的处理芯片IC2采用HD15L02。处理芯片IC2的2脚连接电阻R22的一端，电阻R22的另一端分别与电阻R23的一端、电容C8的一端、电阻R21的一端以及处理芯片IC2的28、16脚连接，电阻R23的另一端连接处理芯片IC2的3脚，处理芯片IC2的4脚连接电容C13的一端，电容C13的另一端、电容C14的一端、电容C15的一端、电容C16的一端、热敏电阻RNTC的一端、电阻R24的一端、电容C17的一端、电阻R30的一端、处理芯片IC2的17、19脚、电容C8的另一端、电容C9的一端、电容C10的一端、电容C11的一端、电容C12的一端以及MOS管M7的源极共同连接磷酸铁锂电池V1的负极，电容C14的另一端连接处理芯片IC2的5脚、电容C15的另一端连接处理芯片IC2的6脚，电容C16的另一端连接处理芯片IC2的7脚，热敏电阻RNTC的另一端连接处理芯片IC2的8脚，电阻R24的另一端连接处理芯片IC2的9脚，处理芯片IC2的10脚连接电阻R25的一端，处理芯片IC2的11脚连接电阻R26的一端以及MOS管M2的漏极，电阻R26的另一端、电阻R25的另一端、MOS管M2的源极以及电阻R29的一端共同连接所述的光伏组件5的负极端，MOS管M2的漏极连接MOS管M3的漏极，MOS管M3的源极分别与电阻R29的另一端、电阻R30的另一端以及电阻R28的一端连接，电阻R28的另一端分别与电容C17的另一端以及处理芯片IC2的14脚连接，处理芯片IC2的12脚连接电阻R27的一端，电阻R27的另一端连接MOS管M3的栅极，处理芯片IC2的20脚连接电阻R13的一端，电阻R13的另一端连接MOS管M7的栅极，MOS管M7的漏极连接电阻R9的一端，处理芯片IC2的21脚分别与电容C12的另一端以及电阻R14的一端连接，电阻R14的另一端、电阻R9的另一端以及MOS管M6的源极共同与磷酸铁锂电池V1的正极以及磷酸铁锂电池V2的负极连接，处理芯片IC2的22脚连接电阻R15的一端，电阻R15的另一端连接MOS管M6的栅极，MOS管M6的漏极连接电阻R10的一端，处理芯片IC2的23脚分别与电容C11的另一端以及电阻R16的一端连接，电阻R16的另一端、电阻R10的另一端以及MOS管M5的源极共同与磷酸铁锂电池V2的正极以及磷酸铁锂电池V3的负极连接，处理芯片IC2的24脚连接电阻R17的一端，电阻R17的另一端连接MOS管M5的栅极，MOS管M5的漏极连接电阻R11的一端，处理芯片IC2的25脚分别与电容C10的另一端以及电阻R18的一端连接，电阻R18的另一端、电阻R11的另一端以及MOS管M4的源极共同与磷酸铁锂电池V3的正极以及磷酸铁锂电池V4的负极连接，处理芯片IC2的26脚连接电阻R19的一端，电阻R19的另一端连接MOS管M4的栅极，MOS管M4的漏极连接电阻R12的一端，处理芯片IC2的27脚分别与电容C9的另一端以及电阻R20的一端连接，电阻R20的另一端、电阻R12的另一端、磷酸铁锂电池V4的正极以及二极管D5的正极共同连接所述的光伏组件5的正极端，二极管D5的负极连接电阻R21的另一端。
所述的电池保护电路43具有过充电保护状态、过放电保护状态、放电过电流保护状态以及均衡功能。在过充电保护状态下，当电源箱处于电池充电状态且处理芯片IC2的14脚电压大于充电过流保护阈值VOVCC（-0.05V），即未发生过流时，只要磷酸铁锂电池V1、磷酸铁锂电池V2、磷酸铁锂电池V3或磷酸铁锂电池V4中任意电压值高于3.75V并持续了一段时间，处理芯片IC2即认为电池组3中发生过充电，11脚由高电平变为高阻态，并被电阻R26拉至低电平，使充电控制MOS管M2关断，停止充电。当满足下述两个条件之一即可以解除过充电保护状态：磷酸铁锂电池V1～磷酸铁锂电池V4的电压都低于3.75V并持续一段时间；处理芯片IC2的10脚电压大于100mV（接入负载），磷酸铁锂电池V1～磷酸铁锂电池V4的电压都低于3.75V并持续一段时间。在过放电保护状态下，当电源箱处于电池充电状态且处理芯片IC2的14脚电压小于第一放电过流保护阈值VOC1（0.1V），即未发生放电过流时，只要磷酸铁锂电池V1、磷酸铁锂电池V2、磷酸铁锂电池V3或磷酸铁锂电池V4中任意电压值低于2V并持续了一段时间，处理芯片IC2即认为电池组3中出现了过放电状态，12脚由高电平变为低电平，将放电控制MOS管M3关断，停止放电，此时处理芯片IC2进入休眠模式。当满足下面两个条件之一即可解除过放电保护状态（休眠状态）：处理芯片IC2的10脚电压等于0V且磷酸铁锂电池V1～磷酸铁锂电池V4的电压都高于2V并持续一段时间；处理芯片IC2的10脚电压小于-100mV（接入充电控制电路），磷酸铁锂电池V1～磷酸铁锂电池V4的电压都高于2V并持续一段时间。在放电过电流保护状态下，在放电期间，放电电流随着负载而变化，处理芯片IC2的14脚电压随着放电电流的增大而增大，当该电压高于第一放电过流保护阈值VOC1（0.1V）并持续一段时间，即认为出现了一过电流状态；当该电压高于第二放电过流保护阈值VOC2（0.4V）并持续一段时间，即认为出现了另一过电流状态；当该电压高于短路保护阈值VSHORT（0.8V）并持续短路保护延时TSHORT（300uS），即认为出现了短路状态。三种状态中的任意一种状态出现后，处理芯片IC2的12脚由高电平变为低电平，关断放电控制MOS管M3，停止放电，同时，过流锁定端子10脚内部下拉电阻接入。通常VOC1<VOC2<VSHORT，过电流保护时处理芯片IC2的12脚被锁定为低电平，断开负载即可解除锁定。对于均衡功能，电池容量均衡功能是用来平衡电池组3中磷酸铁锂电池V1、磷酸铁锂电池V2、磷酸铁锂电池V3以及磷酸铁锂电池V4的电量。当磷酸铁锂电池V1、磷酸铁锂电池V2、磷酸铁锂电池V3或磷酸铁锂电池V4的电池电压都低于或都高于平衡启动阈值电压3.65V时，由MOS管M4～MOS管M7以及电阻R9～电阻R12构成的平衡放电回路不会启动；否则电压高于均衡启动阈值3.65V的磷酸铁锂电池将启动对应平衡放电回路，使电池组3的电压放电至3.65V之下。在充电时，如果四节磷酸铁锂电池中电压最高的一磷酸铁锂电池进入过充电保护状态且其平衡放电回路是开启的，充电控制MOS管M2将关断，平衡放电回路将在使该节磷酸铁锂电池电压回到过充解除阈值电压3.65V后，再打开充电控制MOS管M2继续充电。经过多次充放电循环后，所有的磷酸铁锂电池的电压将全部充至3.65V以上，以此来消除各节电池容量的差异。

Claims (9)

1.一种太阳能移动电源箱，包括箱体(1)、盖板(2)及电池组(3)，所述的箱体(1)朝向盖板(2)的一侧构成有一箱体腔(11)，盖板(2)与箱体(1)相配合，所述的电池组(3)设置在箱体腔(11)内，其特征在于：还包括单片机控制模块(4)及光伏组件(5)，所述的单片机控制模块(4)设置在箱体腔(11)长度方向的中间，单片机控制模块(4)包括单片机(41)、充电控制电路(42)、电池保护电路(43)、第一过流检测电路(44)、输出控制和DC/DC升压电路(45)、第二过流检测电路(46)、输出控制和DC/DCUSB接口电路(47)、指示电路(48)以及系统稳压电源电路(49)，所述的单片机(41)分别与充电控制电路(42)、第一过流检测电路(44)、输出控制和DC/DC升压电路(45)、第二过流检测电路(46)、输出控制和DC/DCUSB接口电路(47)、指示电路(48)以及光伏组件(5)电连接，所述的充电控制电路(42)与光伏组件(5)以及电池保护电路(43)电连接，所述的电池保护电路(43)与第一过流检测电路(44)、第二过流检测电路(46)、单片机(41)、系统稳压电源电路(49)以及电池组(3)电连接，所述的第一过流检测电路(44)与输出控制和DC/DC升压电路(45)电连接，所述的第二过流检测电路(46)与输出控制和DC/DCUSB接口电路(47)电连接，所述的系统稳压电源电路(49)与单片机(41)电连接，输出控制和DC/DC升压电路(45)以及输出控制和DC/DCUSB接口电路(47)进行电源输出，所述的光伏组件(5)包括一对光伏电板(51)，所述的一对光伏电板(51)彼此面对面设置在箱体(1)和盖板(2)的开合处，且分别与箱体(1)和盖板(2)固定安装，所述的电池组(3)由磷酸铁锂电池构成。
2.根据权利要求1所述的太阳能移动电源箱，其特征在于所述的箱体(1)在长度方向的其中一侧壁上设有充电输入接口(12)，盖板(2)在对应充电输入接口(12)的一侧边上设有充电输出接口(21)。
3.根据权利要求1所述的太阳能移动电源箱，其特征在于还包括背带(6)，所述的箱体(1)在前侧壁上沿长度方向间隔设有一对D型连接扣(13)，所述的背带(6)的两端分别与该对连接扣(13)连接；箱体(1)在前侧壁的中间位置设有手柄(14)。
4.根据权利要求1所述的太阳能移动电源箱，其特征在于所述的箱体(1)和盖板(2)通过铰链(7)连接；所述的箱体(1)在前侧壁上且沿长度方向设有一对连接环(15)，盖板(2)在对应箱体(1)前侧壁的侧边上且对应一对连接环(15)设有弹簧搭扣(22)，所述的弹簧搭扣(22)与连接环(15)适配连接。
5.根据权利要求1所述的太阳能移动电源箱，其特征在于所述的箱体(1)和盖板(2)由镁铝合金压铸而成，箱体(1)在四个角部设有第一护角(16)，盖板(2)在四个角部设有第二护角(23)。
6.根据权利要求1所述的太阳能移动电源箱，其特征在于所述的箱体(1)在后侧壁的中间位置设有输入/输出口(24)，所述的输入/输出口(24)内沿长度方向间隔排布有USB5V输出接口(241)、DC12V输出接口(242)、DC19V输出接口(243)以及电源开关(244)，在输入/输出口(24)上还配设有防水塞(25)。
7.根据权利要求1所述的太阳能移动电源箱，其特征在于所述的箱体(1)在后侧壁上设有充电指示灯(26)和电量指示灯(27)。
8.根据权利要求1所述的太阳能移动电源箱，其特征在于所述的充电控制电路(42)包括电阻R1～电阻R8、电流检测电阻Rcs、电容C1～电容C7、肖特基二极管D1、肖特基二极管D2、发光二极管D3、发光二极管D4、电感L1、MOS管M1以及充电控制芯片IC1，所述的充电控制芯片IC1采用CN3722，电阻R8的一端分别与电容C1的一端、电阻R1的一端、电阻R5的一端、充电控制芯片IC1的15脚、电容C5的一端以及MOS管M1的源极连接，并构成充电控制电路(42)的输入端用于连接所述的光伏组件(5)，电阻R8的另一端和电阻R3的一端共同连接充电控制芯片IC1的7脚，电阻R1的另一端连接发光二极管D3的正极，发光二极管D3的负极连接充电控制芯片IC1的5脚，电阻R5的另一端连接发光二极管D4的正极，发光二极管D4的负极连接充电控制芯片IC1的4脚，电容C5的另一端连接充电控制芯片IC1的1脚，MOS管M1的栅极连接充电控制芯片IC1的16脚，MOS管M1的漏极连接肖特基二极管D1的正极，肖特基二极管D1的负极分别与肖特基二极管D2的负极以及电感L1的一端连接，电感L1的另一端分别与电流检测电阻Rcs的一端以及充电控制芯片IC1的13脚连接，电流检测电阻Rcs的另一端分别与电容C6的一端、电容C7的一端、电阻R7的一端以及充电控制芯片IC1的14脚连接，并构成充电控制电路(42)的输出端通过电池保护电路(43)连接所述的电池组(3)，电容C7的另一端分别与电阻R7的另一端、电阻R6的一端以及充电控制芯片IC1的10脚连接，充电控制芯片IC1的9脚与电阻R4的一端连接，电阻R4的另一端与电容C4的一端连接，充电控制芯片IC1的8脚连接电容C3的一端，充电控制芯片IC1的11脚连接电容C2的一端，电阻R3的另一端、电阻R2的另一端、电容C2的另一端、电容C3的另一端、电容C4的另一端、电阻R6的另一端、电容C1的另一端、肖特基二极管D2的正极、电容C6的另一端以及充电控制芯片IC1的2、3脚共同接地。
9.根据权利要求1所述的太阳能移动电源箱，其特征在于所述的电池组(3)包括依次串联连接的磷酸铁锂电池V1、磷酸铁锂电池V2、磷酸铁锂电池V3以及磷酸铁锂电池V4，磷酸铁锂电池V1、磷酸铁锂电池V2、磷酸铁锂电池V3以及磷酸铁锂电池V4两两成对匹配后间隔设置在箱体腔(11)长度方向的两端；所述的电池保护电路(43)包括电阻R9～电阻R30、电容C8～电容C17、MOS管M2～MOS管M7、热敏电阻RNTC、二极管D5以及处理芯片IC2，所述的处理芯片IC2采用HD15L02，处理芯片IC2的2脚连接电阻R22的一端，电阻R22的另一端分别与电阻R23的一端、电容C8的一端、电阻R21的一端以及处理芯片IC2的28、16脚连接，电阻R23的另一端连接处理芯片IC2的3脚，处理芯片IC2的4脚连接电容C13的一端，电容C13的另一端、电容C14的一端、电容C15的一端、电容C16的一端、热敏电阻RNTC的一端、电阻R24的一端、电容C17的一端、电阻R30的一端、处理芯片IC2的17、19脚、电容C8的另一端、电容C9的一端、电容C10的一端、电容C11的一端、电容C12的一端以及MOS管M7的源极共同连接磷酸铁锂电池V1的负极，电容C14的另一端连接处理芯片IC2的5脚、电容C15的另一端连接处理芯片IC2的6脚，电容C16的另一端连接处理芯片IC2的7脚，热敏电阻RNTC的另一端连接处理芯片IC2的8脚，电阻R24的另一端连接处理芯片IC2的9脚，处理芯片IC2的10脚连接电阻R25的一端，处理芯片IC2的11脚连接电阻R26的一端以及MOS管M2的漏极，电阻R26的另一端、电阻R25的另一端、MOS管M2的源极以及电阻R29的一端共同连接所述的光伏组件(5)的负极端，MOS管M2的漏极连接MOS管M3的漏极，MOS管M3的源极分别与电阻R29的另一端、电阻R30的另一端以及电阻R28的一端连接，电阻R28的另一端分别与电容C17的另一端以及处理芯片IC2的14脚连接，处理芯片IC2的12脚连接电阻R27的一端，电阻R27的另一端连接MOS管M3的栅极，处理芯片IC2的20脚连接电阻R13的一端，电阻R13的另一端连接MOS管M7的栅极，MOS管M7的漏极连接电阻R9的一端，处理芯片IC2的21脚分别与电容C12的另一端以及电阻R14的一端连接，电阻R14的另一端、电阻R9的另一端以及MOS管M6的源极共同与磷酸铁锂电池V1的正极以及磷酸铁锂电池V2的负极连接，处理芯片IC2的22脚连接电阻R15的一端，电阻R15的另一端连接MOS管M6的栅极，MOS管M6的漏极连接电阻R10的一端，处理芯片IC2的23脚分别与电容C11的另一端以及电阻R16的一端连接，电阻R16的另一端、电阻R10的另一端以及MOS管M5的源极共同与磷酸铁锂电池V2的正极以及磷酸铁锂电池V3的负极连接，处理芯片IC2的24脚连接电阻R17的一端，电阻R17的另一端连接MOS管M5的栅极，MOS管M5的漏极连接电阻R11的一端，处理芯片IC2的25脚分别与电容C10的另一端以及电阻R18的一端连接，电阻R18的另一端、电阻R11的另一端以及MOS管M4的源极共同与磷酸铁锂电池V3的正极以及磷酸铁锂电池V4的负极连接，处理芯片IC2的26脚连接电阻R19的一端，电阻R19的另一端连接MOS管M4的栅极，MOS管M4的漏极连接电阻R12的一端，处理芯片IC2的27脚分别与电容C9的另一端以及电阻R20的一端连接，电阻R20的另一端、电阻R12的另一端、磷酸铁锂电池V4的正极以及二极管D5的正极共同连接所述的光伏组件(5)的正极端，二极管D5的负极连接电阻R21的另一端。
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