CN202957623U - 一种可调式移动电源 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种可调式移动电源，包括移动电源壳体，锂离子电池组、电池组保护与监控组件、充放电控制电路、电压变换输出组件、控制组件、LCD触摸屏以及显示交互组件，其中，所述锂离子电池组分别与所述电池组保护与监控组件、所述充放电控制电路以及所述电压变换输出组件相连接，所述控制组件分别与所述电池组保护与监控组件、所述充放电控制电路、所述电压变换输出组件以及所述显示交互组件相连接，所述LCD触摸屏与所述显示交互组件相连接。

Description

一种可调式移动电源

技术领域

本实用新型涉及一种电子产品的电源领域，特别涉及一种大功率可调式移动电源。

背景技术

随着经济与技术的快速发展，各种功能强大的消费类电子产品日益涌现，例如智能手机、平板电脑、摄像机与娱乐播放器等。这些电子产品硬件资源越来越丰富，导致功耗问题日益突出。在产品轻薄化设计的大潮流之下，电子产品的供能往往成为一个技术颈瓶。目前电池技术的行业水平，无法满足电子产品的续航要求，电子产品不得不频繁充电。为了解决上述问题，本实用新型改进了市场已有产品，提出了一种新型大功率可调式移动电源。除了可以作为各类消费类电子产品的备用电源，本实用新型所述移动电源还可以应用于无供电基础设施的郊野地区，例如野外照明与通信等。目前市场上已经出现了不少移动电源产品，但是整个行业尚处于初级阶段，产品性能无法满足应用需求。当前移动电源产品主要以消费类低压电子设备作为应用目标，往往只采用2-4块少数电池单体以并联的形式经过升压电路进行放电工作，电压输出固定为5伏，这些产品不适用于电压较高的大功率设备，如专利200610002357.9与201020588055.6。另外已有的移动电源产品绝大多数采用普通单片机作为控制元器件，其计算与存储能力非常有限，无法运行较复杂的电池安全性评估算法，不利于移动电源本身的安全性与电池组的使用寿命，如专利200320102248.0与201210071774.4。最后，面市的移动电源产品在人机交互界面方面大多只有简单的数码管或者LED灯，只能给用户输出剩余电量等非常有限的信息，降低了产品的易用性与有效性。

实用新型内容

针对现有技术中移动电源产品在输出电压固定、提供功率小、人机交互界面单一等方面的不足，本实用新型提供了一种大功率可调式移动电源，其特征在于，包括移动电源壳体、锂离子电池组、电池组保护与监控组件、充放电控制电路、电压变换输出组件、控制组件、LCD触摸屏以及显示交互组件，其中，所述锂离子电池组分别于所述电池组保护与监控组件、所述充放电控制电路以及所述电压变换输出组件相连接，所述控制组件分别与所述电池组保护与监控组件、所述充放电控制电路、所述电压变换输出组件以及所述显示交互组件相连接，所述LCD触摸屏与所述显示交互组件相连接。

优选地，所述锂离子电池组、所述电池组保护与监控组件、所述充放电控制电路、所述电压变换输出组件、所述控制组件以及所述显示交互组件装载于所述移动电源壳体中，所述LCD触摸屏装载于所述移动电源壳体表面。

优选地，所述移动电源壳体一侧设置有交流电充电器接口以及放电输出接口。

优选地，所述锂离子电池组由多个高容量动力锂离子电池组成，所述高容量动力锂离子电池连接方式为先并联后串联，其中每个所述高容量动力锂离子电池电极两端各连接一块锂离子电池保护板。

优选地，所述电池组保护与监控组件通过引线连接所述锂离子电池组中每节单体电池的正负极。

优选地，所述锂离子电池组供电正极通过所述充放电控制电路与所述电压变换输出组件以及外部充电器相连。

优选地，所述锂离子电池组最左端单体电池正极作为所述锂离子电池组的供电正极，最右端单体电池的负极作为整个电池组的供电负极。

优选地，所述电压变换输出组件由一可升压降压的DC/DC开关电源组成。

优选地，所述LCD触摸屏包括：LCD显示屏以及电子式触摸屏，其中，所述电子式触摸屏装载于所述LCD显示屏上。

本实用新型通过采用比单片机功能更强大的ARM处理器作为控制模块的核心，利用强大的计算能力支撑大型LCD显示模块以及触摸屏输入功能，极大提高了移动电源的易用性。同时由于ARM处理器丰富的外设接口，允许接入更大规模的电池组，实现大功率输出。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本实用新型的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1示出根据本实用新型的第一实施例的，一种大功率可调式移动电源的结构示意图；

图2示出根据本实用新型的第二实施例的，锂离子电池组的结构示意图；以及

图3示出根据本实用新型的第三实施例的，一种大功率可调式移动电源的示意图。

具体实施方式

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本实用新型的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1示出根据本实用新型的第一实施例的，一种大功率可调式移动电源的结构示意图。大功率可调式移动电源包括高性能动力锂离子电池组1、充放电控制电路3、电池组保护与监控组件2、基于高速ARM处理器的中央控制组件5、电压输出变换组件4、显示交互组件6以及与LCD触摸屏7。电池组保护与监控组件2通过在锂离子电池组1内部合理布线，采用差分巡检的方式测量每节电池的电压值，并利用数字温度传感器测量每节电池温度值。除此之外，利用霍尔电流传感器测量输出端电流值。当移动电源需要对外供电时，用户首先应用LCD触摸屏7以及显示交互组件6输入所需输出电压值，中央控制组件5接收到触摸屏信息后为输出电压变换器计算PWM波形占空比。具体地，大功率可调式移动电源还包括移动电源壳体。移动电源壳体优选地成方形，内部空间用于容纳锂离子电池组1与充放电相关的电路组件。壳体正面中央安装LCD显示屏，并在LCD显示屏上贴4线电子式触摸屏，壳体一侧有交流电充电器接口以及放电输出接口。

锂离子电池组1由高容量动力锂离子电池采用先并联后串联的形式连接而成。高容量动力锂离子电池能存储更多的电量，使得电子设备具有更长的运行时间。为了提高整个电源系统的安全性能，每一块单体电池电极两端连接一块锂离子电池保护板，具体地，如图2所示。优选地，当该单体电池电压超过4.25伏或者电流超过4A时，即可切断该单体电池。最左端单体电池正极作为整个电池组的供电正极，最右端单体电池的负极作为整个电池组的供电负极。为了测量单体电池电压，电池组保护与监控组件2通过引线和每个单体电池的正负极相连。为了测量电池组工作电流，在电池组的负极优选地，串联一个检测电阻。检测电阻两端也通过引线和电池状态监测模块相连，通过测量检测电阻电压的方式间接获取电流参数。充放电控制电路3和电池组1的正极相连，通过充电控制开关和放电控制开关实现充放电保护功能。当移动电源对外供电工作时，电池组正极经充放电控制电路3后与电压输出变换组件4相连，输出负载所需电压值。当移动电源被外部电源8充电时，电池组正极经充放电控制电路3和外部充电器相连。电池组1与外部充电器8以及电压输出变换组件4的连接由电子单刀双掷开关控制。中央控制组件5是整个移动电源系统的核心，同充放电控制电路3、电池组保护与监控组件2、电压输出变换组件4以及显示交互组件6相连，彼此之间可以双向通信。

电池组保护与监控组件2，具备电池参数检测功能，可以测量每个单体电池的电流、电压与温度等状态参数。所述电池组保护与控制组件与电池组相连，通过引线连接每节电池的正负极。当电池单体电压或者电流超过临界值并持续一定时间时，即通过显示模块发出报警信号并切断对外供电。电池组保护模块在单体电池保护板的基础上，形成了第二级保护，有效提高了移动电源系统本身的安全性能。

充放电控制电路3与电池组正极相连，主要用来实现对移动电源内部电池组2的充放电控制功能。充电过程中，优选地，利用0.5C电流对电池组进行恒流充电，当达到电压上限后采用恒压充电模式。与充电过程相类似地，当移动电源对外放电工作时，放电控制模块实时监测所有电池的电压，电压达到下限后即停止供电。

电压变换输出组件4与电池组的正极相连，由一可升压降压的DC／DC开关电源组成。用户通过触摸屏输入所需电压，ARM控制器5根据所需电压值计算DC／DC的时序占空比，实现了输出电压可调节的移动电源。

中央控制组件5通过ARM处理器及外围电路实现。与普通单片机相比，ARM处理器具备更快的计算速度、更多存储空间，可以接更多的外围设备。本实用新型ARM处理器优选地，移植了linux操作系统，实现了电池健康状况诊断功能，通过每节电池的电流、电压与温度信息判断电池的实时安全性能，包括计算电池容量、内阻与安全可靠性评估等。

LCD触摸屏7显示界面采用Qt技术开发，以多级菜单的方式呈现，主要包括显示充放电状态电压、电流曲线、系统电量与每节电池的实时状态参数以及用户触摸屏输入界面。优选地，采用较大的LCD屏幕，移动电源内部的大量状态参数可以实时直观显示，有利于用户预判与决策。尤其是触摸屏技术的引入，有利于输出电压的精确匹配。

具体地，本领域技术人员理解，触摸屏作为一种最新的便捷输入设备，它是目前最简单、方便、自然的一种人机交互方式。它赋予了电子消费产品以崭新的面貌，是极富吸引力的全新多媒体交互设备。更具体地，本实用新型使用四线电阻式触摸屏和LCD液晶显示屏集成设计，优选地，利用XPT2046作为触摸屏控制器。这种方式最显著的特点是响应速度更快、灵敏度更高，处理器与触摸屏间的通讯时间大大减少，提高了处理器的效率。

XPT2046是一种典型的逐次逼近型模数转换器，包含了采样/保持、模数转换、串口数据输出等功能。同时芯片集成有一个2.5V的内部参考电压源、温度检测电路，工作时使用外部时钟。XPT2046可以单电源供电，电源电压范围为2.7V～5.5V。参考电压值直接决定ADC的输入范围，参考电压可以使用内部参考电压，也可以从外部直接输入1V～VCC范围内的参考电压。选择VBAT、Temp和AUX时应该配置为单端模式；作为触摸屏应用时，应该配置为差分模式，这可有效消除由于驱动开关的寄生电阻及外部的干扰带来的测量误差，提高转换精度。为了支撑显示系统应用，ARM操作系统采用开源Linux系统。人机界面开发软件采用挪威Trolltech公司出品的Qtopia内核。开发流程包括显示屏软件界面需求分析、显示屏总体方案设计、人机交互界面主要功能设计及实现、Qt国际化实现、RS485串口通信的设计、SQLite数据库的设计及实现等。

图3示出根据本实用新型的第三实施例的，一种大功率可调式移动电源的示意图。具体地，图3示出了LED触摸屏7以及移动电源壳体8。移动电源壳体8优选地为一塑料长方形壳体，LED触摸屏7置于该壳体正面中央处。壳体内部置有锂离子电池组1、充放电控制电路3、电池组保护与监控组件2、基于高速ARM处理器的中央控制组件5、电压输出变换组件4以及显示交互组件6。壳体侧面设置有两个接口81和82分别为交流电充电器接口以及放电输出接口。

以上对本实用新型的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本实用新型并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本实用新型的实质内容。

Claims (9)

1.一种大功率可调式移动电源，其特征在于，包括移动电源壳体、锂离子电池组、电池组保护与监控组件、充放电控制电路、电压变换输出组件、控制组件、LCD触摸屏以及显示交互组件，

其中，所述锂离子电池组分别与所述电池组保护与监控组件、所述充放电控制电路以及所述电压变换输出组件相连接，所述控制组件分别与所述电池组保护与监控组件、所述充放电控制电路、所述电压变换输出组件以及所述显示交互组件相连接，所述LCD触摸屏与所述显示交互组件相连接。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述锂离子电池组、所述电池组保护与监控组件、所述充放电控制电路、所述电压变换输出组件、所述控制组件以及所述显示交互组件装载于所述移动电源壳体中，所述LCD触摸屏装载于所述移动电源壳体表面。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述移动电源壳体一侧设置有交流电充电器接口以及放电输出接口。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述锂离子电池组由多个高容量动力锂离子电池组成，所述高容量动力锂离子电池连接方式为先并联后串联，其中每个所述高容量动力锂离子电池电极两端各连接一块锂离子电池保护板。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述电池组保护与监控组件通过引线连接所述锂离子电池组中每节单体电池的正负极。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述锂离子电池组供电正极通过所述充放电控制电路与所述电压变换输出组件以及外部充电器相连。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述锂离子电池组最左端单体电池正极作为所述锂离子电池组的供电正极，最右端单体电池的负极作为整个电池组的供电负极。

8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述电压变换输出组件由一可升压降压的DC/DC开关电源组成。

9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述LCD触摸屏包括：LCD显示屏以及电子式触摸屏，其中，所述电子式触摸屏装载于所述LCD显示屏上。

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