CN203734351U - 一种移动电源 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种移动电源，包括壳体和设置在壳体内的电源电路，电源电路包括充电输入转换模块、超级电容器模块、升压输出控制模块和电容器保护模块；充电输入转换模块的输出端连接超级电容器模块的输入端，用于将外部电源的电量转换为设定的充电电压和充电电流对超级电容器模块进行充电；升压输出控制模块的输入端连接超级电容器模块的输出端，用于将超级电容器模块存储的电量升压至额定的工作电压和工作电流；电容器保护模块的输入端连接超级电容器模块的电量输出端，过充保护输出端连接充电输入转换模块的输出端，过放保护输出端连接升压输出控制模块的输入端。本实用新型的移动电源，使用寿命长，且自身充电时间较短，输出电流较高。

Description

一种移动电源

【技术领域】

本实用新型涉及移动电源，特别是涉及一种以超级电容器模块作为储能器件的移动电源。 

【背景技术】

随着科技的发展，移动电子设备在消费性电子产品中的份额越来越大。同时，随着智能手机、平板电脑等大屏幕高能耗移动设备的性能的不断提升，其自身所配置的锂离子电池已难以满足需求，待机时间越来越短。因此，各种各样的可移动便携式充电电源便成为必不可少的重要补充，便携式移动电源市场也日益扩大。市场上现有的移动电源绝大多数都是用锂离子电池作为储能设备，锂离子电池作为二次电池虽然有比较大的容量，但是将其充满电量往往需要很长时间。而移动电源需要长达数小时的充电时间大大降低了其本身的即时性和便捷性。现有的移动电源大多以聚合物锂离子电池为储能元件，容量因规格不同在2000mAh～20000mAh不等，相应的，充电电流通常在0.5C-1C。而为了提高锂电池的充电速度而增大充电电流会造成电池发热，大大缩短锂电池的使用寿命（正常的也只有500-1000次），进而缩短移动电源的使用寿命。同时电池过热也会导致很大的安全隐患。 

【实用新型内容】

本实用新型所要解决的技术问题是：弥补上述现有技术的不足，提出一种移动电源，使用寿命长，且自身充电时间较短，还可提供较高的输出电流为外部电子设备充电。 

本实用新型的技术问题通过以下的技术方案予以解决： 

一种移动电源，包括壳体和设置在所述壳体内的电源电路，所述电源电路包括充电输入转换模块、超级电容器模块、升压输出控制模块和电容器保护模块；所述充电输入转换模块的输出端连接所述超级电容器模块的输入端，用于将外部电源的电量转换为设定的充电电压和充电电流对所述超级电容器模块进行充电；所述升压输出控制模块的输入端连接所述超级电容器模块的输出端，用于将所述超级电容器模块存储的电量升压至额定的工作电压和工作电流；所述电容器保护模块的输入端连接所述超级 电容器模块的电量输出端，所述电容器保护模块的过充保护输出端连接所述充电输入转换模块的输出端，过放保护输出端连接所述升压输出控制模块的输入端，用于在所述超级电容器模块过充时断开所述充电输入转换模块的输出端，在所述超级电容器模块过放时断开所述升压输出控制模块的输入端。 

本实用新型与现有技术对比的有益效果是： 

本实用新型的移动电源，采用充电输入转换模块、超级电容器模块、升压输出控制模块和电容器保护模块组成电源电路，由于采用超级电容器作为储能元件，其循环寿命较长（超过2万次）。同时，其具有非常高的功率密度，是锂离子电池的10-100倍，可以采用大电流充电且不存在锂电池高倍率充电中的过热等问题，适用于短时间高功率充放电，充电速度快且模式简单。放电时，也具有比较大的输出电流，能够给外接的电子设备以2C、3C甚至更高的电流充电，一定程度上也可以缩短给外接电子设备充电的时间。 

【附图说明】

图1是本实用新型具体实施方式一的移动电源的分解结构示意图； 

图2是本实用新型具体实施方式一的移动电源中电源电路的电路框图； 

图3是本实用新型具体实施方式二的移动电源的分解结构示意图； 

图4是本实用新型具体实施方式二的移动电源中电源电路的电路框图。 

【具体实施方式】

下面结合具体实施方式并对照附图对本实用新型做进一步详细说明。 

具体实施方式一 

如图1所示，为本具体实施方式中的移动电源的分解结构示意图。移动电源包括壳体和设置在壳体内的电源电路。如图2所示，为电源电路的电路框图。其中，电源电路包括充电输入转换模块301、超级电容器模块302、升压输出控制模块303和电容器保护模块304。本具体实施方式中，超级电容器模块302采用的是3000F，2.7V的单个软包装超级电容器，其可适用的充电电流为5～30A。 

电源电路中，充电输入转换模块301的输出端连接超级电容器模块302的输入端，用于将外部电源的电量转换为设定的充电电压和充电电流对超级电容器模块302进行充电。本具体实施方式中，充电输入转换模块301为整流电路。通过整流电路将外部电源的电压和电流转换为设定的充电电压和充电电流（5～30A），从而对储能元件超级 电容器进行恒流充电。 

升压输出控制模块303的输入端连接超级电容器模块302的输出端，用于将超级电容器模块302存储的电量升压至额定的工作电压和工作电流。本具体实施方式中，升压输出控制模块303为相互连接的升压电路和整流电路。通过升压电路和整流电路，将超级电容器的输出电压升为5V，输出电流为1A的恒定直流电。因此，本具体实施方式的移动电源的额定输出电压和额定输出电流分别是5V，1A。 

电容器保护模块304的输入端连接超级电容器模块302的电量输出端，电容器保护模块304的过充保护输出端连接充电输入转换模块301的输出端，过放保护输出端连接升压输出控制模块303的输入端，用于在超级电容器模块302过充时断开充电输入转换模块301的输出端，在超级电容器模块302过放时断开升压输出控制模块303的输入端。本具体实施方式中，电容器保护模块304监测超级电容器模块302的电量、电压，在其电压高于或低于设定值时断开相应电路对超级电容器模块302进行保护。具体作用机制为：外部电源为移动电源充电时，当储能元件超级电容器模块302的电压超过设定电压即电量充满时，断开充电输入转换模块301的输出端电路，终止对超级电容器模块302的充电过程，充电完成。移动电源为外部电子设备充电时，当储能元件超级电容器模块302的电压低于设定电压时，断开升压输出控制模块303的输入端电路，终止对外部电子设备的充电过程。由此，防止超级电容器模块302过充或过放，从而保证超级电容器模块302的安全性和使用寿命。 

优选地，电源电路还包括电量显示控制模块305和显示模块306。电量显示控制模块305的输入端连接超级电容器模块302的电量输出端，电量显示控制模块305的输出端连接显示模块306，用于控制显示模块306显示超级电容器模块302的当前电量。设置电量显示控制模块305和显示模块306后，可方便使用者实时了解移动电源的电量，从而及时充电补充电量避免过放，或者及时断电避免过充。显示模块306可为显示屏或者LED灯。本具体实施方式中，显示模块306为LED灯，包括5个LED灯。超级电容器模块302的电量满时，控制模块305控制使得五个LED指示灯全亮，随着电量的减少控制点亮的LED指示灯的个数逐渐减少，每减少20%的电量熄灭一个LED指示灯。当显示模块306为显示屏时，相应设置控制模块，控制模块则控制显示屏实时显示超级电容器模块302的电量和充放电状态。 

本具体实施方式中，电源电路中的充电输入转换模块301、升压输出控制模块303 和电容器保护模块304设置在PCB板500上。PCB板500上还设置有开关按键600，通过该开关按键600启动或者停止电源电路的工作。PCB板500上还设置有miniUSB接口700和USB接口800，miniUSB接口700与充电输入转换模块301的输入端连接，作为电源电路的输入端，充电时与外部的电源连接。USB接口800与升压输出控制模块303的输出端连接，作为电源电路的输出端，放电时与外部的电子设备连接。当然，USB接口800也可以设置多个（图中未示意出），例如设置两个USB接口800，均与升压输出控制模块303的输出端连接。这样，电源电路即有两个输出端，输出电压均为5V，输出电流均为1A，可同时为两个充电规格一样的外部电子设备充电。 

本具体实施方式中，壳体包括上壳体101和下壳体102，上壳体101和下壳体102通过卡扣或者螺丝固定在一起，PCB板500及其上的电路模块和电容器模块302设置在上下壳体形成的空间内。上壳体101上留有与开关按键600对应的圆形孔槽以及LED指示灯的透明保护壳，上下壳体在miniUSB接口700和USB接口800的相应位置都留有方形槽，PCB板500通过螺丝固定在下壳体102上，PCB板上的各电路模块及其与电容器模块302的相互连接关系为图2所示。 

综上，本具体实施方式的移动电源，采用超级电容器模块作为储能元件，将充电时外部电源的电量存储起来，然后放电为外部电子设备充电。相对于现有的移动电源，由于采用超级电容器作为储能元件，其循环寿命较长（超过2万次）。同时，其具有非常高的功率密度，是锂离子电池的10-100倍，可以采用大电流充电且不存在锂电池高倍率充电中的过热等问题，相同容量的超级电容器能够在几分钟甚至几秒钟内完成充电过程，当其作为移动电源的储能元件时，其充电速度远快于锂离子电池。比如10000法拉，2.7伏的超级电容器，相当于7500毫安时的容量，对于相同容量的锂离子电池，按照常用的0.5C（等于7.5/2安培）的充电倍率充电，需要两小时完成充电。而超级电容器由于其可适用更大的充电电流，则可以在短时间内完成充电（比如30安培充电只需15分钟）。放电时，现有的移动电源，由于受锂电池放电倍率的限制，充电速度较低，而本具体实施方式的移动电源，超级电容器具有比较大的输出电流，能够给外接的电子设备以2C、3C甚至更高的电流充电，一定程度上也可以缩短给外接电子设备充电的时间。可实现对手机、平板电脑、MP3、数码相机、PSP等移动电子设备的快速充电。 

具体实施方式二 

本具体实施方式与实施方式一的不同之处在于：本具体实施方式中包括两个升压输出控制模块，分别将超级电容器存储的电量升压至第一输出电压，第一输出电流和第二输出电压，第二输出电流。相应地，设置有两个USB接口作为输出端。即本具体实施方式的移动电源的额定输出电压和额定输出电流分别为两种规格。 

如图3所示，为本具体实施方式中的移动电源的分解结构示意图。移动电源包括壳体和设置在壳体内的电源电路。如图4所示，为电源电路的电路框图。其中，电源电路包括充电输入转换模块301、超级电容器模块302、第一升压输出控制模块303a、第二升压输出控制模块303b、电容器保护模块304、电量显示控制模块305和显示模块306。本具体实施方式中，超级电容器模块302采用的是多个3000F～10000F，2.7V的超级电容器串并联连接的超级电容器组，其可适用的充电电流为5～30A。 

本具体实施方式中，电源电路中充电输入转换模块、超级电容器模块、升压输出控制模块和电容器保护模块、电量显示控制模块和显示模块的连接、工作过程与具体实施方式一中相同，在此不重复说明。电源电路与PCB板500、上壳体101、下壳体102的相对位置设置，PCB板500上设置开关按键600，miniUSB接口700等均与具体实施方式一中相同，在此不重复说明。本具体实施方式的移动电源与具体实施方式一相同，使用寿命长，可以采用大电流充电，充电速度快。且放电时，可提供较高的输出电流为外部电子设备充电。 

不同的是，升压输出控制模块包括两个，第一升压输出控制模块303a将超级电容器模块的电量升压至5V，1A，第二升压输出控制模块303b将超级电容器模块的电量升压至5V、2A。相应地，第一USB接口800a与第一升压输出控制模块303a的输出端连接，作为电源电路的第一输出端，第二USB接口800b与第二升压输出控制模块303b的输出端连接，作为电源电路的第二输出端。放电时，外部的电子设备可选择连接第一USB接口800a，接收5V，1A的输出电压，输出电流；也可选择连接第二USB接口800b，接收5V、2A的输出电压、输出电流。由此，本具体实施方式的移动电源为外接的电子设置充电时，可提供5V，1A和5V，2A两种规格。 

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下做出若干替代或明显变型，而且性能或用途相同，都应当视为属于本实用新型的保护范围。 

Claims (10)

1.一种移动电源，包括壳体和设置在所述壳体内的电源电路，其特征在于：所述电源电路包括充电输入转换模块、超级电容器模块、升压输出控制模块和电容器保护模块；所述充电输入转换模块的输出端连接所述超级电容器模块的输入端，用于将外部电源的电量转换为设定的充电电压和充电电流对所述超级电容器模块进行充电；所述升压输出控制模块的输入端连接所述超级电容器模块的输出端，用于将所述超级电容器模块存储的电量升压至额定的工作电压和工作电流；所述电容器保护模块的输入端连接所述超级电容器模块的电量输出端，所述电容器保护模块的过充保护输出端连接所述充电输入转换模块的输出端，过放保护输出端连接所述升压输出控制模块的输入端，用于在所述超级电容器模块过充时断开所述充电输入转换模块的输出端，在所述超级电容器模块过放时断开所述升压输出控制模块的输入端。

2.根据权利要求1所述的移动电源，其特征在于：所述充电输入转换模块为整流电路。

3.根据权利要求1所述的移动电源，其特征在于：所述超级电容器模块为单个超级电容器或者多个串并联连接的超级电容器组。

4.根据权利要求1所述的移动电源，其特征在于：所述升压输出控制模块为相互连接的升压电路和整流电路。

5.根据权利要求1所述的移动电源，其特征在于：所述电源电路还包括电量显示控制模块和显示模块，所述电量显示控制模块的输入端连接所述超级电容器模块的所述电量输出端，所述电量显示控制模块的输出端连接所述显示模块，用于控制所述显示模块显示所述超级电容器模块的当前电量。

6.根据权利要求5所述的移动电源，其特征在于：所述显示模块为显示屏或者LED灯。

7.根据权利要求1所述的移动电源，其特征在于：所述电源电路中的所述充电输入转换模块、升压输出控制模块和电容器保护模块设置在PCB板上。

8.根据权利要求7所述的移动电源，其特征在于：所述PCB板上设置有开关按键，用于启动或者停止所述电源电路的工作。

9.根据权利要求7所述的移动电源，其特征在于：所述PCB板上设置有miniUSB接口和USB接口，所述miniUSB接口与所述充电输入转换模块的输入端连接，作为所述电源电路的输入端；所述USB接口与所述升压输出控制模块的输出端连接，作为所述电源电路的输出端。

10.根据权利要求1所述的移动电源，其特征在于：所述壳体包括上壳体和下壳体，所述上壳体和所述下壳体通过卡扣或者螺丝固定在一起。