CN112383098B - 一种多用途的移动式备电电源 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了锂电池应用技术领域的一种多用途的移动式备电电源，该移动式备电电源包括有壳体，所述壳体左侧设有大功率插口，左侧的所述大功率插口为双向充放电插口，所述壳体的左侧还设有通讯口，所述壳体的右侧设有启动按钮，所述壳体的前侧从左往右依次设有指示灯、外置充电口以及USB充电口，本发明研发的电芯和管理系统能同时满足循环使用寿命、大倍率放电及超大倍率放电三种特性，而一般电芯及其管理系统都是按特定使用环境设计的；本发明产品中电池模组设计为移动可装卸的，可安装于三种不同的应用场合，真正的多用途备电设备。
Description
技术领域
本发明涉及锂电池应用技术领域，具体为一种多用途的移动式备电电源。
背景技术
随着锂电池成本的大幅下降，给原来使用铅酸电池的很多应用设备都带来小型化、轻量化和提高使用寿命的机会，其中也使部分设备的移动化成为可能。典型应用如充电宝、桌面UPS电源（不停电电源）、汽车应急点火电源等是其中的代表性产品。
上述三种产品，本质上都含有5-15Ah的锂电池电芯，配套不同的电池管理系统（BMS）和相关功能电路组成各自整机。其中充电宝对电池的充放电电流倍率要求较低，一般功率不超过50W，充放电倍率0.5-2C，对电池循环寿命要求较高，一般要求高于1200次。桌面UPS电源对电池的放电倍率要求较高，一般功能要求400W左右，放电倍率12-15C左右，对电池循环寿命要求较低，一般要求不高于200次。汽车应急点火电源对电池的放电电流倍率要求最高，一般功率超过6000W（秒级），短时放电倍率超过60C，对电池循环寿命要求较低，一般要求不高于100次。
上述三种产品，充电宝利用了锂电池的长循环寿命特性，UPS电源利用了锂电池的大倍率放电特性，应急点火电源利用了锂电池的内阻小可以瞬间超倍率放电特性。但是上述三种产品的缺点也很明显，即3种设备用了3组锂电池的不同特性实现各自的功能，而设备中价值最高的锂电池电芯及其管理系统部分没有得到充分的利用。
基于此，本发明设计了一种多用途的移动式备电电源，以解决上述出现的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种多用途的移动式备电电源，以解决上述背景技术中的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种多用途的移动式备电电源，该移动式备电电源包括有壳体，所述壳体左侧设有大功率插口，左侧的所述大功率插口为双向充放电插口，所述壳体的左侧还设有通讯口，所述壳体的右侧设有启动按钮，所述壳体的前侧从左往右依次设有指示灯、外置充电口以及USB充电口，所述壳体内设有锂电池芯、BMS电池管理系统、充放电开关MOS、电源管理模块、升压充电电路、快充协议识别模块、大功率快充电路和快充电路，所述锂电池芯、BMS电池管理系统、充放电开关MOS、电源管理模块、升压充电电路、快充协议识别模块、大功率快充电路和快充电路之间电性连接；
所述外置充电口与升压充电电路连接，所述大功率快充电路通过快充协议识别模块与大功率插口连接，所述快充电路和USB充电口连接，所述BMS电池管理系统控制连接指示灯，所述启动按钮通过电池管理模块与BMS电池管理系统连接。
优选的，该移动式备电电源还配设有UPS接线排，所述UPS接线排的一侧设有电池包插槽，所述电池包插槽与壳体之间经过适应性插拔设计，所述电池包插槽内设有电池包对接插排，所述电池包对接插排与大功率插口之间经过插接匹配设计，所述UPS接线排内还设有UPS电路。
其中，所述UPS电路包括有充电控制电路、AC输出电路、DC/DC升压电路、DC/AC逆变电路、市电、逆变转换电路、市电输入电路、市电检测电路和MCU控制器，所述充电控制电路、AC输出电路、DC/DC升压电路、DC/AC逆变电路、市电、逆变转换电路、市电输入电路、市电检测电路和MCU控制器之间电性连接。
其中，所述MCU控制器还连接有运行/故障指示电路、报警电路、开关机电路以及电池电压检测电路。
进一步的，该移动式备电电源还配设有应急点火盒，所述应急点火盒的左侧设有接电头，所述应急点火盒的右侧设有输电口，所述应急点火盒内设有应急启动电路。
其中，所述应急启动电路包括有大功率接口、功率控制模块、驱动电路、MCU、显示界面和保护电路，所述大功率接口与接电头连接，所述大功率接口通过功率控制模块与输电口连接，所述MCU通过驱动电路与功率控制模块连接，所述MCU与显示界面连接，所述保护电路连接在MCU与输出电路之间，所述显示界面设在应急点火盒的前侧。
其中，所述保护电路包括有过流保护、反接保护以及反充保护。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明能单独作为充电宝使用，其内设计的电池管理系统、电源管理模块、快充电路等，能够实现实现快充功能、电量监控提醒功能以及电芯保护功能；本发明有助于简化研发及办公场所的后备备电系统建设，将原有的普通配电+后备备电双供电系统改造为单供电系统，原有昂贵的后备备电系统由本发明简化为简单的分布式后备供电；
2、本发明能够结合UPS接线排作为UPS电源使用，通过UPS电路的控制，本发明的移动式备电电源能以大功率模式放电以满足作为UPS电源使用的放电标准；对原来没有配置UPS电源的用户，现在可以通过电池复用的方式，低成本配置UPS电源。且无需对原供电系统进行改造；
3、本发明能够结合应急点火盒作为汽车应急点火电源的动力电源，通过应急启动电路的控制，移动式备电电源能够以超大功率模式放电，以满足汽车应急点火电源对电池的放电电流倍率的要求；用不到原来10%的成本得到一台汽车应急点火设备，对有车一族来说是相当实用的选择。
4、电池部分因其他应用的要求（如用于UPS电源或当充电宝使用时），会每天充电，保证电池组长期处于有效荷电状态，避免了一般应急点火电源因为长期不用（一般用户可能一年都用不了一次），用户忘记补充电从而导致真正应急使用时因电池亏电而无法使用的情况发生，大大改善量用户体验。
5、本发明通过电池组复用的方式提高了资源使用率，降低了用户使用成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明外形示意图；
图2为本发明内部原理框图；
图3为本发明作为UPS电源应用状态示意图；
图4为本发明UPS电路图；
图5为本发明应急点火盒外形示意图；
图6为本发明作为汽车应急点火电源应用状态示意图；
图7为本发明应急启动电路电路图。
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1、壳体，2、USB充电口，3、外置充电口，4、指示灯，5、通讯口，6、大功率插口，7、启动按钮，8、UPS接线排，9、电池包插槽，10、电池包对接插排，11、应急点火盒，12、接电头，13-输电口。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
请参阅图1~2，本发明提供一种技术方案：一种多用途的移动式备电电源，该移动式备电电源包括有壳体1，所述壳体1左侧设有大功率插口6，左侧的所述大功率插口6为双向充放电插口，所述壳体1的左侧还设有通讯口5，所述壳体1的右侧设有启动按钮7，所述壳体1的前侧从左往右依次设有指示灯4、外置充电口3以及USB充电口2，所述壳体1内设有锂电池芯、BMS电池管理系统、充放电开关MOS、电源管理模块、升压充电电路、快充协议识别模块、大功率快充电路和快充电路，所述锂电池芯、BMS电池管理系统、充放电开关MOS、电源管理模块、升压充电电路、快充协议识别模块、大功率快充电路和快充电路之间电性连接；
所述外置充电口3与升压充电电路连接，所述大功率快充电路通过快充协议识别模块与大功率插口6连接，所述快充电路和USB充电口2连接，所述BMS电池管理系统控制连接指示灯4，所述启动按钮7通过电池管理模块与BMS电池管理系统连接。
此时，上述结构单独作为移动充电宝使用，通过USB充电口2与手机等移动设备连接，为手机进行快速充电，通过外置充电口3为充电宝进行充电。
且相比于一般充电宝的3.7V电压平台，本发明充电宝采用12V电压平台，可有效提高电池效率和降低电池发热量。
实施例2
在实施例1的基础上，参阅附图3~4，该移动式备电电源还配设有UPS接线排8，所述UPS接线排8的一侧设有电池包插槽9，所述电池包插槽9与壳体1之间经过适应性插拔设计，所述电池包插槽9内设有电池包对接插排10，所述电池包对接插排10与大功率插口6之间经过插接匹配设计，所述UPS接线排8内还设有UPS电路。
其中，所述UPS电路包括有充电控制电路、AC输出电路、DC/DC升压电路、DC/AC逆变电路、市电、逆变转换电路、市电输入电路、市电检测电路和MCU控制器，所述充电控制电路、AC输出电路、DC/DC升压电路、DC/AC逆变电路、市电、逆变转换电路、市电输入电路、市电检测电路和MCU控制器之间电性连接。
其中，所述MCU控制器还连接有运行/故障指示电路、报警电路、开关机电路以及电池电压检测电路。
使用时，将移动式备电电源（充电宝）插入电池包插槽9中，使其大功率接口6与电池包对接插排10插接好，此时，本方案处于UPS电源使用模式，UPS电路控制移动式备电电源以大功率模式放电，即功率在400W左右，放电倍率12-15C左右；电源插排与UPS电源集成为一体，在一个接线插排上同时提供两路电源（一路市电，一路不间断后备电源）。
实施例3
在实施例1的基础上，参阅附图5~7，该移动式备电电源还配设有应急点火盒11，所述应急点火盒11的左侧设有接电头12，所述应急点火盒11的右侧设有输电口13，所述应急点火盒11内设有应急启动电路。
其中，所述应急启动电路包括有大功率接口、功率控制模块、驱动电路、MCU、显示界面和保护电路，所述大功率接口与接电头12连接，所述大功率接口通过功率控制模块与输电口13连接，所述MCU通过驱动电路与功率控制模块连接，所述MCU与显示界面连接，所述保护电路连接在MCU与输出电路之间，所述显示界面设在应急点火盒11的前侧。
其中，所述保护电路包括有过流保护、反接保护以及反充保护。
使用时，将本发明的移动式备电电源（充电宝）与应急点火盒11的接电头12连接，再将应急点火盒11的输电口13与汽车电瓶的电夹子连接，应急启动电路控制移动式备电电源（充电宝）以超大功率模式放电，即功率超过6000W（秒级），可以为汽车点火提供12V，600-800A瞬间电流。
综上所述，本发明研发的电芯和管理系统能同时满足循环使用寿命、大倍率放电及超大倍率放电3种特性，而一般电芯及其管理系统都是按特定使用环境设计的；本发明产品中电池模组（含电芯及电池管理系统）设计为移动可装卸的，可安装于3种不同的应用场合，真正的多用途备电设备，对个人用户来说，3种应用时间不冲突；充电宝用于上下班或旅行路上，为手机续航提供电力。UPS电源用于工作或家庭等固定场合，避免电脑因意外停电造成损失。汽车应急点火电源用于汽车电池亏电后的应急启动，降低用户呼叫救援的时间和费用。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上公开的本发明进一步实施例只是用于帮助阐述本发明。进一步实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
Claims (5)
1.一种多用途的移动式备电电源，其特征在于：该移动式备电电源包括有壳体(1)，所述壳体(1)左侧设有大功率插口(6)，左侧的所述大功率插口(6)为双向充放电插口，所述壳体(1)的左侧还设有通讯口(5)，所述壳体(1)的右侧设有启动按钮(7)，所述壳体(1)的前侧从左往右依次设有指示灯(4)、外置充电口(3)以及USB充电口(2)，所述壳体(1)内设有锂电池芯、BMS电池管理系统、充放电开关MOS、电源管理模块、升压充电电路、快充协议识别模块、大功率快充电路和快充电路，所述锂电池芯、BMS电池管理系统、充放电开关MOS、电源管理模块、升压充电电路、快充协议识别模块、大功率快充电路和快充电路之间电性连接；
所述外置充电口(3)与升压充电电路连接，所述大功率快充电路通过快充协议识别模块与大功率插口(6)连接，所述快充电路和USB充电口(2)连接，所述BMS电池管理系统控制连接指示灯(4)，所述启动按钮(7)通过电池管理模块与BMS电池管理系统连接；
该移动式备电电源还配设有UPS接线排(8)，所述UPS接线排(8)的一侧设有电池包插槽(9)，所述电池包插槽(9)与壳体(1)之间经过适应性插拔设计，所述电池包插槽(9)内设有电池包对接插排(10)，所述电池包对接插排(10)与大功率插口(6)之间经过插接匹配设计，所述UPS接线排(8)内还设有UPS电路；
该移动式备电电源还配设有应急点火盒(11)，所述应急点火盒(11)的左侧设有接电头(12)，所述应急点火盒(11)的右侧设有输电口(13)，所述应急点火盒(11)内设有应急启动电路。
2.根据权利要求1所述的一种多用途的移动式备电电源，其特征在于：所述UPS电路包括有充电控制电路、AC输出电路、DC/DC升压电路、DC/AC逆变电路、市电、逆变转换电路、市电输入电路、市电检测电路和MCU控制器，所述充电控制电路、AC输出电路、DC/DC升压电路、DC/AC逆变电路、市电、逆变转换电路、市电输入电路、市电检测电路和MCU控制器之间电性连接。
3.根据权利要求2所述的一种多用途的移动式备电电源，其特征在于：所述MCU控制器还连接有运行/故障指示电路、报警电路、开关机电路以及电池电压检测电路。
4.根据权利要求1所述的一种多用途的移动式备电电源，其特征在于：所述应急启动电路包括有大功率接口、功率控制模块、驱动电路、MCU、显示界面和保护电路，所述大功率接口与接电头(12)连接，所述大功率接口通过功率控制模块与输电口(13)连接，所述MCU通过驱动电路与功率控制模块连接，所述MCU与显示界面连接，所述保护电路连接在MCU与输出电路之间，所述显示界面设在应急点火盒(11)的前侧。
5.根据权利要求4所述的一种多用途的移动式备电电源，其特征在于：所述保护电路包括有过流保护电路、反接保护电路以及反充保护电路。
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