CN201813202U - 应急多功能电源 - Google Patents

Abstract

应急多功能电源，包括电源主机、锂聚合物电池模块、太阳能电池板、市电充电器、笔记本电源适配器、电池连接线缆、太阳能电池板连接线缆、充电器连接线缆、12V输出线缆和5V输出线缆，电源主机分别通过电池连接线缆、太阳能电池板连接线缆、充电器连接线缆和12V输出线缆与锂聚合物电池模块、太阳能电池板、市电充电器和笔记本电源适配器连接，5V输出线缆的一端与电源主机连接。本实用新型是一种采用多种电源模块控制技术设计的新型便携式应急电源产品，它集市电充电、太阳能充电、手摇发电机、锂电池于一身，能够独立的提供多个直流输出，输出功率达到130W，可为多种直流用电器提供电源；本实用新型具有体积小、重量轻、效率高、携行方便、机动性强等优点，充分满足应急条件下的使用需求。

Description

应急多功能电源

技术领域

本实用新型涉及一种应急多功能电源，属于电力电子技术和新能源技术领域。

背景技术

在全球便携式市场蓬勃发展的今天，各类便携式设备都朝着低功耗、高性能、体积小的趋势越来越明显。与此同时，便携式设备都采用了高容量、体积小的各类电池作为设备供电电源。而移动式多功能电源正是顺应市场需要，满足现代化用户多种需求的电源系统。

目前市场上现有的便携式移动多功能电源基本上只采用了单一的大容量电池作为电源系统的能源，而且输出功率较小，只能满足较小功率便携式设备的供电需求。在没有市电的场合(如野外作业、自然灾害或其它原因致使市电中断等)，目前的便携式移动多功能电源都无法补充电量，因而不能满足设备供电需求。此外，已有的便携式移动多功能电源很难满足严寒酷暑、淋雨等严峻自然条件下的使用需求。

实用新型内容

本实用新型的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种集市电充电、太阳能充电、手摇发电机、锂电池于一身，多种直流输出，输出功率为130W，可以在非常严峻的环境下满足使用要求的应急多功能电源。

本实用新型的技术解决方案是：应急多功能电源，包括电源主机、锂聚合物电池模块、太阳能电池板、市电充电器、笔记本电源适配器、电池连接线缆、太阳能电池板连接线缆、充电器连接线缆、12V输出线缆和5V输出线缆，电源主机分别通过电池连接线缆、太阳能电池板连接线缆、充电器连接线缆和12V输出线缆与锂聚合物电池模块、太阳能电池板、市电充电器和笔记本电源适配器连接，5V输出线缆的一端与电源主机连接。

所述的电源主机包括上端盖组件、手摇发电机模块、下端盖-主机和壳体-主机，上端盖组件和下端盖-主机分别安装在壳体-主机的上下两端，手摇发电机模块安装在上端盖组件、下端盖-主机和壳体-主机组成的腔体内。

所述的上端盖组件包括AP1板、AP2板、电源开关、5V输出接口、12V输出接口、电池输入接口、市电充电器/太阳能接口和上端盖-主机，电源开关、5V输出接口、12V输出接口、电池输入接口、市电充电器/太阳能接口和AP1板分别固定安装在上端盖-主机上，AP1板的公座与AP2板的母座连接，AP1板上设置对应接口分别于手摇发电机模块、电源开关、5V输出接口、电池输入接口和市电充电器/太阳能接口连接，AP2板上设置对应接口与12V输出接口连接。

所述的AP1板包括锂电池充电控制电路、锂电池电量检测与显示电路、5V/2A降压变换控制电源电路、电源开关控制电路、过压保护电路、AP1板公座和与手摇发电机模块、电源开关、5V输出接口、电池输入接口、市电充电器/太阳能接口连接的手摇发电机输入输出端口、开关端口、5V电源输出端口、锂电池端口和充电器/太阳能端口。

所述的AP2板包括AP2板母座、12V/10A升降压变换控制电源电路、升降压变换控制芯片外部驱动电路和与12V输出接口连接的12V/10A电源输出端口。

所述的锂聚合物电池模块包括锂聚合物电池、电池模块输出接口、上端盖-电池模块、下端盖-电池模块和壳体-电池模块，上端盖-电池模块和下端盖-电池模块分别安装在壳体-电池模块的上下端面，锂聚合物电池安装在壳体-电池模块内，电池模块输出接口安装在上端盖-电池模块上，锂聚合物电池的输出引线连接电池模块输出接口。

本实用新型与现有技术相比有益效果为：

(1)本实用新型是一种采用多种电源模块控制技术设计的新型便携式应急电源产品，它集市电充电、太阳能充电、手摇发电机、锂电池于一身，能够独立的提供多个直流输出，输出功率达到130W，可为多种直流用电器提供电源；

(2)本实用新型具有体积小、重量轻、效率高、携行方便、机动性强等优点，充分满足应急条件下的使用需求，它可以为数字化步兵使用的无线电装置、全球定位系统、小型计算机、传感器显示装置等提供快捷有力的电源保证，同时也是野外探险、自然灾害、消防、采访、旅行及登山活动等场合的移动电源理想解决方案；

(3)本实用新型采用了大容量的锂聚合物电池、手摇发电机、太阳能电池及市电四种供电方式，四种供电方式既可以单独提供能源也可以以混合方式提供能源，使其满足应急场合的便携式设备的供电需求；

(4)本实用新型设计了12V/10A及5V/2A的电源电路，可以满足中小功率便携式设备的供电需求；

(5)本实用新型可以工作于淋雨等严峻的环境，更能满足用户的使用要求。

附图说明

图1为本实用新型的整体示意图；

图2为本实用新型锂聚合电池模块结构示意图；

图3为本实用新型电源主机结构示意图；

图4为本实用新型上端盖组件结构示意图；

图5为本实用新型AP1板原理框图；

图6为本实用新型AP2板原理框图。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型包括电源主机1、锂聚合物电池模块2、太阳能电池板3、市电充电器4、笔记本电源适配器5、电池连接线缆6、太阳能电池板连接线缆7、充电器连接线缆8、5V输出线缆10和12V输出线缆9。

电源主机1的输出分别通过连接5V输出线缆10和12V输出线缆输出给用电设备或仪器。在满载或较大功率输出时，通过电池连接线缆6连接电源主机1和锂聚合物电池模块2。在较小功率(＜20W)输出时，可以由太阳能电池板3、电源主机1内的手摇发电机模块17单独作为电源系统能源，也可以以锂聚合物电池模块2、太阳能电池板3及手摇发电机模块17以任意形式组合为电源系统提供能源，选取太阳能电池板3作为能源时，可通过太阳能电池板连接线缆7连接太阳能电池板3和电源主机1；选取手摇发电机模块17作为能源时，只需操作电源主机1的摇柄即可实现；采用组合方式时，可以根据组合的对象选取相应的连接方式。

锂聚合物电池模块2的充电方式有三种，分别为市电充电、太阳能充电、手摇发电机充电。对于市电充电，可以选取直充和随机充电两种方式。直充方式可通过充电器连接线缆8连接锂聚合物电池模块2和市电充电器4来实现；随机充电方式时先将电池连接线缆6连接电源主机1和锂聚合物电池模块2，然后将充电器连接线缆8连接市电充电器4和电源主机1。当采用太阳能充电时，先将电池连接线缆6连接电源主机1和锂聚合物电池模块2，然后将太阳能电池板连接线缆7连接太阳能电池板3和电源主机1。采用手摇发电机模块充电时，只需将电池连接线缆6连接电源主机1和锂聚合物电池模块2，然后手摇电源主机1的摇柄即可。应急多功能电源还专门配备了笔记本电源适配器5，满足目前市场上各类笔记本的供电需求，具体实施方式为12V输出线缆9连接电源主机1和笔记本电源适配器5。

锂聚合物电池模块2如图2所示，它为应急多功能电源提供能源，由锂聚合物电池11、壳体-电池模块、上端盖-电池模块13、下端盖-电池模块14和电池模块输出接口12组成。将下端盖-电池模块14与壳体-电池模块连接，锂聚合物电池11装入壳体-电池模块、电池模块输出接口12安装在上端盖-电池模块13上，锂聚合物电池11的输出引线连接电池模块输出接口12，上端盖-电池模块13安装在壳体-电池模块上。

电源主机1如图3所示，它是应急多功能电源的控制器，完成各种能源输入到输出的变换、系统控制、锂电池充电控制、显示及保护功能，由上端盖组件16、手摇发电机模块17、下端盖-主机18及壳体-主机组成。手摇发电机模块17安装在壳体-主机上，下端盖-主机安装在壳体-主机上，手摇发电机模块17的输出接口与上端盖组件16的对应接口连接，上端盖组件16安装在壳体-主机上。

如图4所示，上端盖组件16包括AP1板20、AP2板21、电源开关22、5V输出接口23、12V输出接口24、电池输入接口25、市电充电器/太阳能接口26及上端盖-主机27。电源开关22、5V输出接口23、12V输出接口24、电池输入接口25、市电充电器/太阳能接口26安装在上端盖-主机27上，AP1板20及AP2板21上的对应接口分别与电源开关22、5V输出接口23、12V输出接口24、电池输入接口25、市电充电器/太阳能接口26连接，AP1板20安装在上端盖-主机27上，AP1板20上的公座与AP2板21上的母座连接，AP2板21安装在AP1板20上。

AP1板20原理框图如图5所示，包括5V/2A降压变换控制电源电路、锂电池充电控制电路、锂电池电量检测与显示电路、电源开关控制电路和过压保护电路。市电充电器/太阳能接口26连接到AP1板20上充电器/太阳能端口，AP1板20上充电器/太阳能端口中与太阳能电池板连接的端子连接到AP1板20上的手摇发电机输出端口，AP1板20上的手摇发电机输出端口与手摇发电机模块17的输入端口连接，从而将太阳能电池板的输出输入到手摇发电机模块17上，然后手摇发电机模块17的输入端口和手摇发电机模块17内的手摇发电机的三相整流输出分别通过肖特基二极管进行耦合，耦合后的输出为手摇发电机模块17内LM2596电源变换控制电路的输入，通过LM2596电源变换控制电路变换后输出18V到手摇发电机模块17的输出端口，手摇发电机模块17的输出端口连接到AP1板20上的手摇发电机输入端口。电池输入接口25连接到AP1板20上的锂电池端口、然后由AP1板20上的手摇发电机输入端口和AP1板20上的锂电池端口通过肖特基二极管进行耦合，耦合后的输出在后文中称为电源电路的总输入，它分别供给5V/2A降压变换控制电源电路、电源开关控制电路、AP2板21上的电路。

电源开关控制电路由5V电源电路及电源开关的开关检测电路组成，其中电源开关控制电路上的5V电源电路由LM317来实现，它的输入为电源电路的总输入；电源开关控制电路上的电源开关的开关检测电路由电源开关、电阻分压电路及电压跟随器组成，电源开关22与AP1板20上的开关端口连接，AP1板20上的开关端口中的一端与电源开关控制电路上的5V电源电路的输出连接，AP1板20上的开关端口中的另一端与电阻分压电路相连，电阻分压电路的输出和由LM258构成的电压跟随器的正端相连，从而当电源开关22闭合或断开时，电源开关控制电路上的检测电路会分别输出TTL电平“H”和“L”。

过压保护电路的供电电源为电源开关控制电路上的5V电源电路的输出，它由电阻分压电路、电压跟随器、电压比较器及逻辑电路组成，AP1板20上5V/2A降压变换控制电源电路的输出与过压保护电路的一路电阻分压电路相连，电阻分压电路的输出和由OPA2241组成的电压跟随器相连，电压跟随器的输出和设定的5V过压检测电平通过由LM324构成的电压比较器相比较后输出一个5V过压检测电平，该电平与电源开关控制电路上的检测电路的输出电平通过过压保护电路的逻辑电路做相关逻辑运算后输出一个5V使能信号，与此同理，过压保护电路还检测AP2板21上12V/10A电源电路的输出电压，并输出一个12V使能信号。

AP1板20上的5V/2A降压变换控制电源电路由TPS5450降压变换电源控制电路实现，其使能信号为过压保护电路输出的5V使能信号。5V/2A降压变换控制电源电路的输出连接5V输出接口23。锂电池充电控制电路选用了锂电池专用充电控制芯片MAX1873TEEE来实现，锂电池充电控制电路的输入与AP1板20上的手摇发电机输入端口相连，锂电池充电控制电路的输出与AP1板20上锂电池端口相连。锂电池电量检测与显示电路的供电电源为AP1板20上的5V/2A降压变换控制电源电路的输出，通过锂电池电压与设置的四段电平相比较检测出四个TTL电平，这四个TTL电平分别与电源开关控制电路的检测电路的输出电平相与后驱动LED显示电路。AP1板20上的公座对应接口分别连接过压保护电路、电源电路的总输入，它为AP2板21提供电源输入及使能控制信号。

AP2板21原理框图如图6所示，包括12V/10A电源主电路(12V/10A升降压变换控制电源电路)和外部驱动电源电路(升降压变换控制芯片外部驱动电路)。12V/10A电源主电路的输入通过AP2板21上的母座与AP1板20上的公座连接获得，主电路由升降压变换控制芯片LTC3780及其外围电路来实现，12V/10A电源主电路的输出通过12V/10A电源输出端口与12V输出接口24相连。12V/10A电源主电路的输出通过AP1板20和AP2板21的公母座对接路由给AP1板20上的过压保护电路产生一个12V使能信号，该信号再由AP1板20和AP2板21的公母座路由给12V/10A电源主电路的使能控制引脚。为了减少12V/10A电源主电路的主控芯片的发热，专门设计了外部驱动电源电路，该电路由LM317来实现，输出电压为6V，驱动电源的输出供给12V/10A电源主电路上LTC3780的外部电源引脚。

本实用新型如图本实用新型未详细说明部分属本领域技术人员公知常识。

Claims (6)

1.应急多功能电源，其特征在于：包括电源主机(1)、锂聚合物电池模块(2)、太阳能电池板(3)、市电充电器(4)、笔记本电源适配器(5)、电池连接线缆(6)、太阳能电池板连接线缆(7)、充电器连接线缆(8)、12V输出线缆(9)和5V输出线缆(10)，电源主机(1)分别通过电池连接线缆(6)、太阳能电池板连接线缆(7)、充电器连接线缆(8)和12V输出线缆(9)与锂聚合物电池模块(2)、太阳能电池板(3)、市电充电器(4)和笔记本电源适配器(5)连接，5V输出线缆(10)的一端与电源主机(1)连接。

2.根据权利要求1所述的应急多功能电源，其特征在于：所述的电源主机(1)包括上端盖组件(16)、手摇发电机模块(17)、下端盖-主机(18)和壳体-主机，上端盖组件(16)和下端盖-主机(18)分别安装在壳体-主机的上下两端，手摇发电机模块(17)安装在上端盖组件(16)、下端盖-主机(18)和壳体-主机组成的腔体内。

3.根据权利要求2所述的应急多功能电源，其特征在于：所述的上端盖组件(16)包括AP1板(20)、AP2板(21)、电源开关(22)、5V输出接口(23)、12V输出接口(24)、电池输入接口(25)、市电充电器/太阳能接口(26)和上端盖-主机(27)，电源开关(22)、5V输出接口(23)、12V输出接口(24)、电池输入接口(25)、市电充电器/太阳能接口(26)和AP1板(20)分别固定安装在上端盖-主机(27)上，AP1板(20)的公座与AP2板(21)的母座连接，AP1板(20)上设置对应接口分别于手摇发电机模块(17)、电源开关(22)、5V输出接口(23)、电池输入接口(25)和市电充电器/太阳能接口(26)连接，AP2板(21)上设置对应接口与12V输出接口(24)连接。

4.根据权利要求3所述的应急多功能电源，其特征在于：所述的AP1板(20)包括锂电池充电控制电路、锂电池电量检测与显示电路、5V/2A降压变换控制电源电路、电源开关控制电路、过压保护电路、AP1板公座和与手摇发电机模块(17)、电源开关(22)、5V输出接口(23)、电池输入接口(25)、市电充电器/太阳能接口(26)连接的手摇发电机输入输出端口、开关端口、5V电源输出端口、锂电池端口和充电器/太阳能端口。

5.根据权利要求3所述的应急多功能电源，其特征在于：所述的AP2板(21)包括AP2板母座、12V/10A升降压变换控制电源电路、升降压变换控制芯片外部驱动电路和与12V输出接口(24)连接的12V/10A电源输出端口。

6.根据权利要求1所述的应急多功能电源，其特征在于：所述的锂聚合物电池模块(2)包括锂聚合物电池(11)、电池模块输出接口(12)、上端盖-电池模块(13)、下端盖-电池模块(14)和壳体-电池模块，上端盖-电池模块(13)和下端盖-电池模块(14)分别安装在壳体-电池模块的上下端面，锂聚合物电池(11)安装在壳体-电池模块内，电池模块输出接口(12)安装在上端盖-电池模块(13)上，锂聚合物电池(11)的输出引线连接电池模块输出接口(12)。

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