CN114336836A - 一种便携式可重构电源模块 - Google Patents
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Abstract
一种便携式可重构电源模块，包括：电池模块、双向BMS模块、第一双向DC/DC模块、总控系统模块和双向接口，其中，所述双向BMS模块分别与所述电池模块和所述第一双向DC/DC模块连接，所述第一双向DC/DC模块分别与所述总控系统模块和所述双向接口连接。本申请提供的一种便携式可重构电源模块具备短路保护、过流保护、过温保护、过压保护、低压保护等保护功能，并根据不同应用场景按需配置防灰尘、防水、防潮、防爆炸、过枪击、耐酸碱等环境适应性能，保证户外恶劣环境下使用的安全性，可满足户外作业及露营等户外活动时不同用电设备电能灵活配置以及组网大功率供电输出的需求。
Description
技术领域
本发明属于便携式储能电源技术领域，具体涉及一种便携式可重构电源模块。
背景技术
随着社会发展，便携式储能电源的需求也逐渐显露。无论在欧美、日本、东南亚等地区，还是在我国，对于户外出游，越来越多的自驾游爱好者、户外旅行团队以及个人玩家对便携式储能电源的需求激增，为用户在户外提供供电、照明等用途，同时丰富了户外生活。而在抗震防灾的用途中，便携式储能电源可应对停电、照明、SOS救援等需求，其在地震、飓风等恶劣自然灾害中重要性尤为凸显。由于地域限制，大电网无法覆盖森林等偏远地区，难以取电导致无法作业，影响正常生活工作。因此近年来，随着人民生活水平提高，对便携式储能电源的需求也逐步扩大。
然而现存的便携式电源存在电源容量明显不足，电源重量负载过大，设备电池间的电量无法流转，模块化程度不高，环境适应性不足等问题。便携式电源容量均无法支撑24小时用电，且在寒冷环境下其续航时间还会大打折扣。
现有市售电源种类包括锂离子二次电池、锂一次电池等，产品体积大、重量重、不便于携带，受人体的负重能力和体型的影响，个人所能携带的体积和重量是有限的，负荷体积过大或重量过重将直接影响到携带者的行动能力与灵活性。不同设备的使用频率和使用重要性具有显著差异，可能存在着手机等通讯设备电量用尽但其他设备电源尚存的情形，但是因为这两者电源无法通用、电能无法流转，遇到危险可能会丧失最佳求救时机。
而且不同便携式电源的电压制式、接口、连续工作时间、额定功率(和最大功率)、充电方式等性能参数均不同，因此无法相互串并联进行自由组合以为大功率设备供电。户外工作或户外露营可能会遇到严寒、高温、高湿度、高海拔等恶劣环境，便携式电源的防水、耐高温、耐低温、低气压等环境适应性能不足，容易在恶劣天气下损坏，造成经济损失，甚至造成危险。
针对上述问题，需要一种高比能量、高可靠性、高安全性、可即插即用、可快速重构组网的便携式可重构电源模块，以满足户外作业及露营等户外活动时不同用电设备电能灵活配置及组网大功率供电的需求。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种便携式可重构电源模块，包括：电池模块、双向BMS模块、第一双向DC/DC模块、总控系统模块和双向接口，其中，所述双向BMS模块分别与所述电池模块和所述第一双向DC/DC模块连接，所述第一双向DC/DC模块分别与所述总控系统模块和所述双向接口连接。
优选地，还包括：交互界面，所述交互界面与所述总控系统模块连接。
优选地，还包括：应急开关，所述应急开关分别与所述电池模块和所述双向BMS模块连接。
优选地，还包括：指示灯，所述指示灯分别与所述第一双向DC/DC模块和所述双向接口连接。
优选地，还包括：CAN总线，所述CAN总线分别与所述第一双向DC/DC模块和所述总控系统模块连接。
优选地，还包括：第二双向DC/DC模块，所述第二双向DC/DC模块分别与所述总控系统模块和所述CAN总线连接。
优选地，还包括：自锁式组网接口，所述自锁式组网接口与所述第二双向DC/DC模块连接。
本申请提供的一种便携式可重构电源模块具备短路保护、过流保护、过温保护、过压保护、低压保护等保护功能，并根据不同应用场景按需配置防灰尘、防水、防潮、防爆炸、过枪击、耐酸碱等环境适应性能，保证户外恶劣环境下使用的安全性，可满足户外作业及露营等户外活动时不同用电设备电能灵活配置以及组网大功率供电输出的需求。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明提供的一种便携式可重构电源模块的示意图；
图2是本发明提供的一种便携式可重构电源模块的组装示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
如图1，在本申请实施例中，本发明提供了一种便携式可重构电源模块，包括：电池模块、双向BMS模块、第一双向DC/DC模块、总控系统模块和双向接口，其中，所述双向BMS模块分别与所述电池模块和所述第一双向DC/DC模块连接，所述第一双向DC/DC模块分别与所述总控系统模块和所述双向接口连接。
在本申请实施例中，电池模块由18650锂离子电池单体进行串并联成组构成，设计采用可更换式结构，在使用过程中可自行从设备上拆卸、安装、更换其中18650锂离子电池单体。电池接口采用3线触点式，包括电源+、电源－、温度检测点，接触点需镀金处理。此外，在电池模块内部增设温度传感功能，通过模组全集成设计，实现传热、隔热，防火，绝缘，信号采集，固定功能集成在模组上，实现一体化设计。这种一体化集成设计将负温度系数热敏电阻置于电池模块内部，通过BMS充电管理模块实现电池内部温度监测。单体电池内部采用宽温区阻燃防爆电解液，通过选取氟取代率更高的氟代酯结构的宽温共溶剂同时辅以对电解质锂盐LiPF6的氟配位进行有机配体取代改进，在提升宽温性能的同时改善其抗氧化性和阻燃防爆性。双向BMS模块估计电池模块的SOC，控制管理电池模块的充放电，配置过充电与过放电保护。设置多个便携式可重构电源模块之间的信息交互框架，实现实时控制数据和长时检测数据的分层管理，建立多能量单元的即插即用协议，实现多能量变换单元的电量均衡、热插拔、暂态功率分配控制、紧急功率支撑等控制，并对故障的电源模块及时逆行隔离。第一双向DC/DC模块可将母线电压进行宽范围自定义的升降压输入输出。设置本地控制方案，根据不同运行模式制定灵活的控制组合方案。总控系统模块控制便携式可重构电源模块的系统开关机状态，控制切换每个接口的输入或输出模式、以及输出电压。并且设置多个便携式可重构电源模块集群之间的信息交换框架，进一步扩展供电功率等级。双向接口用于便携式可重构电源模块与用电设备之间的连接。针对多种类型常见设备电池，使用标准化即插即用物理接口，并自动识别当前电池种类，实现变换器输出端口电压可调节，进一步提升便携式可重构电源模块的通用性和灵活性。
在本申请实施例中，本发明提供的一种便携式可重构电源模块还包括：交互界面，所述交互界面与所述总控系统模块连接。
在本申请实施例中，交互界面为触摸屏，可显示当前各个接口工作状态、电池模块SOC、以及功能菜单。通过触摸屏，用户可选择每个端口的输入输出功能以及自定义输入输出电压。
在本申请实施例中，本发明提供的一种便携式可重构电源模块还包括：应急开关，所述应急开关分别与所述电池模块和所述双向BMS模块连接。
在本申请实施例中，应急开关控制整个便携式可重构电源模块的通电与断电。
在本申请实施例中，本发明提供的一种便携式可重构电源模块还包括：指示灯，所述指示灯分别与所述第一双向DC/DC模块和所述双向接口连接。
在本申请实施例中，指示灯用于反馈各双向接口设备连接状态。
在本申请实施例中，本发明提供的一种便携式可重构电源模块还包括：CAN总线，所述CAN总线分别与所述第一双向DC/DC模块和所述总控系统模块连接。
在本申请实施例中，本发明提供的一种便携式可重构电源模块还包括：第二双向DC/DC模块，所述第二双向DC/DC模块分别与所述总控系统模块和所述CAN总线连接。
在本申请实施例中，第二双向DC/DC模块可将母线电压进行宽范围自定义的升降压输入输出。设置本地控制方案，根据不同运行模式制定灵活的控制组合方案。
在本申请实施例中，本发明提供的一种便携式可重构电源模块还包括：自锁式组网接口，所述自锁式组网接口与所述第二双向DC/DC模块连接。
在本申请实施例中，自锁式组网接口用于融合功率层与信息层接口，充分考虑系统安装、携带和使用的灵活性，实现多个便携式可重构电源模块的快速而坚实可靠的物理连接，连接锁定后多个模块可形成一个整体。
在本申请实施例中，便携式可重构电源模块的壳体材料采用超高分子量聚乙烯纤维(UHMWPE)增强的树脂复合材料替代传统金属材质壳体，利用UHMWPE纤维高比强度、高比模量、断裂伸长低、断裂功大、冲击吸收能等特性，在保证电池模块高强度、突出的抗冲击性的同时可以显著降低比重，实现电池模块的轻量化。进行喷塑与防水密封处理，使其具有防水防潮以及耐酸碱特性。
在本申请实施例中，如图2所示为便携式可重构电源模块插接组网形成一个整体的示意图，其插接组网后可进行大功率输出。
在本申请实施例中，便携式可重构电源模块的基本功能包括：
(1)电源模块可输出宽电压范围适应；
(2)电源模块具有多充电端口可复用与即插即用能力；
(3)电源模块具有显示端口状态，提供系统管理总线和通用串行总线的联通状态，显示充电状态，监视电池运行情况；
(4)电源模块可快速重构组网；
(5)电源模块可进行不同装备电池之间的电能共享；
(6)电源模块具备短路保护、过流保护、过温保护、过压保护、低压保护等保护功能；
(7)电源模块防水、防潮、防爆炸、过枪击、耐酸碱、防灰尘，适用极端低温环境。
本申请提供的一种便携式可重构电源模块具备短路保护、过流保护、过温保护、过压保护、低压保护等保护功能，并根据不同应用场景按需配置防灰尘、防水、防潮、防爆炸、过枪击、耐酸碱等环境适应性能，保证户外恶劣环境下使用的安全性，可满足户外作业及露营等户外活动时不同用电设备电能灵活配置以及组网大功率供电输出的需求。
应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。
Claims (7)
1.一种便携式可重构电源模块，其特征在于，包括：电池模块、双向BMS模块、第一双向DC/DC模块、总控系统模块和双向接口，其中，所述双向BMS模块分别与所述电池模块和所述第一双向DC/DC模块连接，所述第一双向DC/DC模块分别与所述总控系统模块和所述双向接口连接。
2.根据权利要求1所述的便携式可重构电源模块，其特征在于，还包括：交互界面，所述交互界面与所述总控系统模块连接。
3.根据权利要求1所述的便携式可重构电源模块，其特征在于，还包括：应急开关，所述应急开关分别与所述电池模块和所述双向BMS模块连接。
4.根据权利要求1所述的便携式可重构电源模块，其特征在于，还包括：指示灯，所述指示灯分别与所述第一双向DC/DC模块和所述双向接口连接。
5.根据权利要求1所述的便携式可重构电源模块，其特征在于，还包括：CAN总线，所述CAN总线分别与所述第一双向DC/DC模块和所述总控系统模块连接。
6.根据权利要求5所述的便携式可重构电源模块，其特征在于，还包括：第二双向DC/DC模块，所述第二双向DC/DC模块分别与所述总控系统模块和所述CAN总线连接。
7.根据权利要求6所述的便携式可重构电源模块，其特征在于，还包括：自锁式组网接口，所述自锁式组网接口与所述第二双向DC/DC模块连接。
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