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Abstract

本实用新型属于户外供电技术领域，公开了一种野外用便携式电源装置。该野外用便携式电源装置包括：括外壳，设置在外壳内的控制模块，其特征在于，还包括设置在外壳内的依次连接的输入模块、储能模块和输出模块；其中，所述输入模块包括：手摇直流发电机、汽车电瓶、太阳能电池板、降压整流滤波电路、第一DC/DC转换器和二极管；所述第一DC/DC转换器的输入端分别连接手摇直流发电机、汽车电瓶、太阳能电池板和降压整流滤波电路，输出端连接二极管的阳极；本实用新型的有益效果为：体积小，重量轻，便于携带，并可通过太阳能、汽车电瓶、手摇发电机和市电四种方式进行充电，提高了装置的维修互换性和可靠性。

Description

一种野外用便携式电源装置
技术领域
本实用新型属于户外供电技术领域，特别涉及一种野外用便携式电源装置。
背景技术
目前野营供电主要依靠各种功率的柴油发电机组，供电保障方式单一，存在耗能大、安全性差、噪音大、隐蔽性差、不易携带和布线工作量大等缺陷。尤其在无法携带柴油发电机或无法提供油料保障的地域，户外供电会受到很大的限制。除此之外，野营时绝大部分住用帐篷内的用电仅限于照明和部分通信器材充电，这些器材的功率很小，因而，柴油发电机组的使用效率较低。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提出一种野外用便携式电源装置。该野外用便携式电源装置体积小，重量轻，便于携带，可通过太阳能、汽车电瓶、手摇发电机和市电四种方式进行充电，提高了装置的维修互换性和可靠性。
本实用新型的一种野外用便携式电源装置，包括外壳，设置在外壳内的控制模块，还包括设置在外壳内的依次连接的输入模块、储能模块和输出模块；其中，所述输入模块包括：手摇直流发电机、汽车电瓶、太阳能电池板、降压整流滤波电路、第一DC/DC转换器和二极管；所述第一DC/DC转换器的输入端分别连接手摇直流发电机、汽车电瓶、太阳能电池板和降压整流滤波电路，输出端连接二极管的阳极；
所述储能模块包括：充电开关、放电开关和储能电池；所述充电开关的一端连接二极管的阴极，另一端连接储能电池；所述放电开关的一端连接二极管的阴极。
所述输出模块包括：第二DC/DC转换器、第三DC/DC转换器、逆变开关和逆变器；所述放电开关的另一端分别连接第二DC/DC转换器、第三DC/DC转换器和逆变开关的输入端；所述逆变开关的另一端连接逆变器。
较佳地，所述控制模块包括：单片机、电流传感器以及电压传感器；所述电流传感器和所述电压传感器均设置在二极管的阴极，所述电流传感器用于将采集到的电流信号输出至单片机，所述电压传感器用于将采集到的电压信号输出至单片机；所述单片机用于输出脉冲宽度调制信号至第一DC/DC转换器，并用于控制充电开关和放电开关的通断。
较佳地，所述降压整流滤波电路用于对220V交流电作降压、整流和滤波处理。
较佳地，所述储能模块还包括：安装在储能电池上的温度传感器，所述温度传感器与单片机连接。
较佳地，所述储能电池为钴酸锂电池。
进一步地，本实用新型的一种野外用便携式电源装置还包括第一三端稳压器，第一三端稳压器的输入端连接二极管的阴极，输出端连接单片机；所述第一三端稳压器的输出电压为3.3V。
较佳地，所述输出模块还包括：连接第二DC/DC转换器的LED灯接口以及连接第三DC/DC转换器的USB接口。
较佳地，所述第二DC/DC转换器的输出电压为12V；所述第三DC/DC转换器的输出电压为5V。
较佳地，所述太阳能电池板为柔性太阳能电池板。
所述外壳的上部设置有提手，所述外壳的后部覆盖有包胶层，四个背带扣安装在所述外壳的后部的对应的四个凹陷里。
所述外壳的前部设置有用于叠置堆码的第一限位槽，所述外壳的后部设置有用于叠置堆码并与第一限位槽相互切合的第二限位槽。
本实用新型的有益效果为：野外用便携式电源装置体积小、重量轻、便于携带，可通过太阳能、汽车电瓶、手摇发电机和市电四种方式进行充电，提高了装置的维修互换性和可靠性。
附图说明
图1为本实用新型的一种野外用便携式电源装置的结构图；
图2为本实用新型的一种野外用便携式电源装置的主视图；
图3为本实用新型的一种野外用便携式电源装置的后视图；
图4为本实用新型的一种野外用便携式电源装置的右视图；
图5为本实用新型的一种野外用便携式电源装置的两个圆筒示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步说明：
由于在户外活动时，可能使用到各种电器，这些电器可能需要220V交流电，也可能需要直流电，基于上述原因，本实用新型提出了一种野外用便携式电源装置。该野外用便携式电源装置能够满足户外供电的多种需求。
如图1所示，本实用新型实施例的野外用便携式电源装置，包括设置在外壳1内的依次连接的输入模块、储能模块和输出模块；储能模块中设有储能电池，平时，可以通过输入模块对储能电池进行充电，在进行野营或其他户外运动时，储能电池将电能输出至输出模块，在输出模块通过对应的接口即可使用对应的电器。
输入模块可以使用多种多样的充电方式，如使用太阳能、风能、市电、手摇发电机、汽车电瓶等，输入模块包括：手摇直流发电机、汽车电瓶、太阳能电池板、降压整流滤波电路、第一DC/DC转换器和二极管D；第一DC/DC转换器的输入端分别连接手摇直流发电机、汽车电瓶、太阳能电池板和降压整流滤波电路，输出端连接二极管的阳极；太阳能电池板可以选用柔性太阳能电池板；此时，降压整流滤波电路用于对市电（220V交流电）作降压、整流、滤波处理，手摇直流发电机、汽车电瓶、太阳能电池板和降压整流滤波电路均输出直流电，直流电的电压在18V到36V之间，优选地，直流电的电压为24V；在平时进行充电时，第一DC/DC转换器用于对直流电的电压进行转换，转换后的直流电通过二极管D后输送到储能电池中，从而储能电池开始进行充电。
在储能模块中，储能电池可以根据需要选择采用钴酸锂电池或蓄电池；储能电池也可以根据需要采用多个串联连接的钴酸锂电池或蓄电池。具体地说，可以根据第一DC/DC转换器的输入的直流电的电压来选择储能电池，保证储能电池的标称电压小于输入到第一DC/DC转换器的输入的直流电的电压，例如，汽车电瓶输出的直流电的电压为24V，储能电池的标称电压就可以采用18V。
输出模块包括第二DC/DC转换器、第三DC/DC转换器和逆变器；在野营或进行其他户外活动时，储能电池进行放电，第二DC/DC转换器或第三DC/DC转换器对直流电进行转换后输出给电器使用，也可以使用逆变器对储能电池输出的直流电进行逆变，逆变后的交流电就可以提供给电器使用。
此时，如果电器需要通过直流电进行供电，就可以根据电器的规格来选择合适的电压转换方式，保证第二DC/DC转换器或第三DC/DC转换器的输出电压与电器的规格参数相符；例如，第二DC/DC转换器或第三DC/DC转换器的输出电压可以为5V、9V、12V或18V；在一个实施例中，要使用12V直流电的照明灯或其他电器时，就可以选择输出电压为12V的第二DC/DC转换器或第三DC/DC转换器；在另一个实施例中，如果要使用供电电压为5V的USB设备时，就可以选择输出电压为5V的第二DC/DC转换器或第三DC/DC转换器。具体地，为了保证电器的使用，本实用新型还可以提供在第二DC/DC转换器或第三DC/DC转换器后提供对应的接口，如USB接口或LED灯接口。
为了更好地对充电过程或放电过程进行控制，本实用新型实施例还提供了控制模块、充电开关K1、放电开关K2和逆变开关K3，充电开关K1的一端连接二极管D的阴极，另一端连接储能电池；放电开关K2的一端连接二极管D的阴极；放电开关K2的另一端分别连接第二DC/DC转换器、第三DC/DC转换器和逆变开关K3的输入端；逆变开关K3的另一端连接逆变器。
控制模块包括：单片机、电流传感器以及电压传感器；电流传感器和电压传感器均设置在二极管D的阴极，所述电流传感器用于将采集到的电流信号输出至单片机，所述电压传感器用于将采集到的电压信号输出至单片机；单片机用于输出脉冲宽度调制信号至第一DC/DC转换器，从而控制第一DC/DC转换器的输出电压；单片机通过连接充电开关K1和放电开关K2的控制端，达到控制充电开关K1和放电开关K2的通断的目的。
在本实用新型实施例中，单片机可以采用意法半导体公司的STM32F103单片机；为了给该单片机提供电源，此处可以采用输出电压为3.3V的第一三端稳压器；第一三端稳压器的输入端连接二极管D的阴极，输出端连接单片机。在进一步的情况下，如果为了更好地实现，人机交互，在控制模块中还可以设置接口电路板和第二三端稳压器，接口电路板用于接入按键或其他外设，此时第一三端稳压器与二极管D的阴极通过第二三端稳压器相连，第二三端稳压器为接口电路板提供5V电压。
在本实用新型实施例中，参照图2到图3，分别为一种野外用便携式电源装置的主视图、后视图。外壳1的上部设置有提手2，从而便于抓握；在外壳1后部的四个凹陷处对应设置有四个背带扣5，利用双肩背带即可实现对该野外用便携式电源装置的背负。在本实用新型实施例中，外壳1的尺寸可以根据需要进行设置，例如外壳1的长宽高分别为405mm、140mm、525mm。
由于四个背带扣5对应设置在外壳1后部的四个凹陷处，从而增加了背负时的背部的舒适度。外壳1的后部还覆盖有包胶层8，使得背负时的背部的舒适度进一步增强。优选地，外壳1的后部还可以设置为弧面形状。
外壳1的前部设置有第一限位槽3，所述外壳1的后部设置有第二限位槽4，第一限位槽3和第二限位槽4均为若干个等距离排列的凸棱，在进行叠置堆码时，第一限位槽3与第二限位槽4相互切合；这样的限位槽设置符合堆码的需要，例如，在堆放若干个野外用便携式电源装置时，通过第一限位槽3和第二限位槽4的相互契合（凹凸契合），可以使相邻的两个野外用便携式电源装置整齐的堆放在一起。
参照图4，为一种野外用便携式电源装置的右视图；参照图5，为一种野外用便携式电源装置的两个圆筒示意图。两个圆筒9安装在外壳1的内部，两个圆筒9同时位于提手2的下方；在外壳1的的右侧或左侧在设置有圆筒盖6；在使用时，首先打开圆筒盖6，然后将两个圆筒9放入外壳1的内部，此时可以通过圆筒盖锁7将圆筒盖6关闭。在本实用新型实施例中，两个圆筒9可以放置多种附件，例如，可以放置双肩背带、太阳能电池板、LED灯、LED灯线、市电充电线、汽车电瓶充电线及地钉等。
为了测量储能电池的温度，可以在储能电池上设置温度传感器，温度传感器采集到的温度信号被传输至单片机中，单片机可以根据具体情况终止储能电池的充电或放电过程。
综上所述，本实用新型的使用过程可以分为充电过程和放电过程，下面分别加以说明。
充电过程：我们可以选择手摇直流发电机、汽车电瓶、太阳能电池板或市电（220V交流电）对储能电池进行充电，当使用前三种充电方式时，手摇直流发电机、汽车电瓶或太阳能电池板输出24V的直流电，该直流电输出至第一DC/DC转换器中，进一步地，可以选用柔性太阳能电池板进行充电；当使用市电进行充电时，将220V交流电输入至降压整流滤波电路中，在降压整流滤波电路中对220V交流电进行降压、整流和滤波，然后将滤波后的24V直流电输出至第一DC/DC转换器中。在刚开始充电时，充电开关K1默认处于闭合状态，放电开关K2默认处于断开状态，第一DC/DC转换器输出的直流电通过二极管D输出至储能电池和第一三端稳压器中（二极管D正向接入在第一DC/DC转换器的输出端），从而储能电池开始充电。进一步地，降压整流滤波电路包括依次连接的降压变压器、整流器和滤波器，220V交流电通过降压变压器进行降压，然后通过整流器转变为直流电，直流电再通过滤波器进行滤波处理。
在上述充电的过程中，单片机通过电流传感器采集输入至第一三端稳压器的电流信号，并通过电压传感器采集输入至第一三端稳压器的电压信号，根据上述电流信号和电压信号生成脉冲宽度调制（PWM）信号，通过此脉冲宽度调制信号来控制第一DC/DC转换器的输出电压，例如，将第一DC/DC转换器输出电压控制在15V至24V之间。
在上述充电的过程中，第一三端稳压器开始为单片机供电，单片机通过温度传感器采集储能电池的温度信息，当储能电池的温度超过预设的阈值后，单片控制充电开关K1断开；充电过程结束。
放电过程：在需要使用本实用新型的便携式电源时（例如使用照明灯），手动将充电开关K1和放电开关K2闭合，储能电池开始向外传输直流电，直流电输出至第二DC/DC转换器时，第二DC/DC转换器输出12V的直流电，此时，通过两个LED灯接口接入LED照明灯，从而实现为LED照明灯的供电；直流电输出至第三DC/DC转换器时，第三DC/DC转换器输出5V的直流电，此时，通过USB接口接入USB设备（例如MP4或手机），就可以实现对USB设备的供电或充电。另外，当需要使用交流电时，可以闭合逆变开关K3，此时逆变器将直流电转换为220V的交流电。
在上述放电过程中，当电流传感器检测到的电流下降的设定的阈值时，单片机将放电开关K2断开，放电过程结束。当然，在不需要使用本实用新型的便携式电源时，也可以手动将放电开关K3断开，放电过程也会随之结束。
本实用新型的野外用便携式电源装置体积小、重量轻、便于携带，并可通过太阳能、汽车电瓶、手摇发电机和市电四种方式进行充电，提高了装置的维修互换性和可靠性，与柴油发电机相比，提高了使用效率。
显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种野外用便携式电源装置，包括外壳（1），设置在外壳（1）内的控制模块，其特征在于，还包括设置在外壳（1）内的依次连接的输入模块、储能模块和输出模块；其中，所述输入模块包括：手摇直流发电机、汽车电瓶、太阳能电池板、降压整流滤波电路、第一DC/DC转换器和二极管（D）；所述第一DC/DC转换器的输入端分别连接手摇直流发电机、汽车电瓶、太阳能电池板和降压整流滤波电路，输出端连接二极管（D）的阳极；
所述储能模块包括：充电开关（K1）、放电开关（K2）和储能电池；所述充电开关（K1）的一端连接二极管（D）的阴极，另一端连接储能电池；所述放电开关（K2）的一端连接二极管（D）的阴极；
所述输出模块包括：第二DC/DC转换器、第三DC/DC转换器、逆变开关（K3）和逆变器；所述放电开关（K2）的另一端分别连接第二DC/DC转换器、第三DC/DC转换器和逆变开关（K3）的输入端；所述逆变开关（K3）的另一端连接逆变器。
2.如权利要求1所述的一种野外用便携式电源装置，其特征在于，所述控制模块包括：单片机、电流传感器以及电压传感器；所述电流传感器和所述电压传感器均设置在二极管（D）的阴极，所述电流传感器用于将采集到的电流信号输出至单片机，所述电压传感器用于将采集到的电压信号输出至单片机；所述单片机用于输出脉冲宽度调制信号至第一DC/DC转换器，并用于控制充电开关（K1）和放电开关（K2）的通断。
3.如权利要求1所述的一种野外用便携式电源装置，其特征在于，所述降压整流滤波电路用于对220V交流电作降压、整流和滤波处理。
4.如权利要求1所述的一种野外用便携式电源装置，其特征在于，所述储能模块还包括：安装在储能电池上的温度传感器，所述温度传感器与单片机连接。
5.如权利要求1所述的一种野外用便携式电源装置，其特征在于，所述储能电池为钴酸锂电池。
6.如权利要求1所述的一种野外用便携式电源装置，其特征在于，还包括第一三端稳压器，第一三端稳压器的输入端连接二极管（D）的阴极，输出端连接单片机；所述第一三端稳压器的输出电压为3.3V。
7.如权利要求1所述的一种野外用便携式电源装置，其特征在于，所述输出模块还包括：连接第二DC/DC转换器的LED灯接口以及连接第三DC/DC转换器的USB接口。
8.如权利要求1所述的一种野外用便携式电源装置，其特征在于，所述太阳能电池板为柔性太阳能电池板。
9.如权利要求1所述的一种野外用便携式电源装置，其特征在于，所述外壳（1）的上部设置有提手（2），所述外壳（1）的后部覆盖有包胶层（8），四个背带扣（5）安装在所述外壳（1）的后部的对应的四个凹陷里。
10.如权利要求1所述的一种野外用便携式电源装置，其特征在于，所述外壳（1）的前部设置有用于叠置堆码的第一限位槽（3），所述外壳（1）的后部设置有用于叠置堆码并与第一限位槽（3）相互切合的第二限位槽（4）。
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