CN207398855U - 一种应急电源输出系统 - Google Patents

Abstract

一种应急电源输出系统，包括：电池单元、串/并联切换单元、供电单元、电池管理单元、开关单元和显示单元，电池单元包括第一电池组和第二电池组，串/并联切换单元的第一输入端与第一电池组的总正端连接，第二输入端与第二电池组的总正端连接，第三输入端与第一电池组的总负端连接，第四输入端与第二电池组的总负端连接，第一输出端与供电单元的第一输入端连接，第二输出端与供电单元的第二输入端连接；供电单元的第一输入端与电池管理单元的第一输入端连接，第二输出端与电池管理单元的第二输入端连接。本实用新型通过改变第一电池组和第二电池组的连接关系，实现不同电压的输出。

Description

一种应急电源输出系统

技术领域

本实用新型涉及电池组供电领域，特别是涉及一种应急电源输出系统。

背景技术

应急启动电源的作用是给电量不足的蓄电池重新启动用的，如车上的蓄电池，或者一些野外蓄电池供电的设备，需要一个便携式的应急启动电源给蓄电池充电，使得蓄电池可以重新投入使用。传统的应急电源为单输出应急电源，只能提供24V或者12V的电压给蓄电池。而供电用的蓄电池的规格一般是24V，也有12V。显然，一个单输出应急电源无法同时满足两种规格蓄电池的启动要求，无法兼容12V和24V的电压输出来满足不同规格的蓄电池。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服现有技术中的不足之处，提供一种应急电源输出系统。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种应急电源输出系统，包括：电池单元、串/并联切换单元、供电单元、电池管理单元、开关单元和显示单元，所述电池单元包括第一电池组和第二电池组，所述串/并联切换单元的第一输入端与所述第一电池组的总正端连接，第二输入端与所述第二电池组的总正端连接，第三输入端与所述第一电池组的总负端连接，第四输入端与所述第二电池组的总负端连接，第一输出端与所述供电单元的第一输入端连接，第二输出端与所述供电单元的第二输入端连接；

所述供电单元的第一输入端与所述电池管理单元的第一输入端连接，第二输出端与所述电池管理单元的第二输入端连接；

所述电池管理单元的输出控制端与所述串/并联切换单元连接，第一通讯输出端与所述显示单元的第一通讯输入端连接，第二通讯输出端与所述显示单元的第二通讯输入端连接；

所述开关单元的第一端与所述电池管理单元的电源端连接，第二端与所述电池管理单元的第一输入控制端连接，第三端与所述电池管理单元的第二输入控制端连接。

在其中一个实施例中，所述串/并联切换单元包括第一开关K1、第二开关 K2、第三开关K3、第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3和第四二级管D4，所述第一二极管D1的阳极作为所述串/并联切换单元的第一输入端，阴极作为所述串/并联切换单元的第一输出端；

所述第三二极管D3的阳极作为所述串/并联切换单元的第二输入端；

所述第二二极管D2的阴极作为所述串/并联切换单元的第三输入端，阳极作为所述串/并联切换单元的第二输出端；

所述第四二极管D4的阴极作为所述串/并联切换单元的第四输入端；

所述第三开关K3的一端分别与所述第一电池组的总负端、所述第二二极管 D2的阴极和所述第二开关K2的一端连接，另一端分别与所述第二电池组的总正端、所述第三二极管D3的阳极和所述第一开关K1的一端连接；

所述第二开关K2的另一端分别与所述第四二极管D4的阴极和所述第二电池组的总负端连接；

所述第一开关S1的另一端分别与所述第一二极管D1的阳极和所述第一电池组的总正端连接；

所述第二二极管D2的阳极与所述第四二极管D4的阳极连接；

所述第三二极管D3的阴极与所述第一二极管D1的阴极连接。

在其中一个实施例中，所述供电单元包括第四开关K4、第五开关K5和 DCDC转换器，所述第四开关K4的一端作为所述供电单元的第一输入端，另一端与所述DCDC转换器的第一输入端连接；

所述第五开关K5的一端作为所述供电单元的第二输入端，另一端与所述 DCDC转换器的第二输入端连接；

所述DCDC转换器的第一输出端作为所述供电单元的第一输出端，第二输出端作为所述供电单元的第二输出端。

在其中一个实施例中，所述第一电池组和所述第二电池组的电压相等。

在其中一个实施例中，所述显示单元为LED显示屏。

在其中一个实施例中，所述第一开关K1为电磁继电器。

在其中一个实施例中，所述第二开关为K2电磁继电器。

在其中一个实施例中，所述第三开关K3为电磁继电器。

本次技术方案相比于现有技术有以下有益效果：

1.通过控制串/并联切换单元和开关单元，改变第一电池组和第二电池组的连接关系，实现不同电压的输出。

2.在充放电端口设置防反二极管，起到过流保护和防反接的保护作用，使得系统更加安全。

3.利用二极管的单向导电性，使得第一电池组和第二电池组的一致性得到保证，第一电池组和第二电池组的电压始终保持相同。

4.显示单元可接收电池管理单元的信息并输出显示，实时告知使用者。

附图说明

图1为本实施例中的应急电源输出系统的结构示意图；

图2为本实施例中的应急电源输出系统的电路原理示意图。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的较佳实施方式。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本实用新型的公开内容理解的更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

如图1所示为应急电源输出系统的结构示意图，请一并结合参照图2，包括：电池单元100、串/并联切换单元200、供电单元300、电池管理单元400、开关单元500和显示单元600，所述电池单元100包括第一电池组101和第二电池组 102，所述串/并联切换单元200的第一输入端与所述第一电池组101的总正端连接，第二输入端与所述第二电池组102的总正端连接，第三输入端与所述第一电池组101的总负端连接，第四输入端与所述第二电池组102的总负端连接，第一输出端与所述供电单元300的第一输入端连接，第二输出端与所述供电单元300的第二输入端连接；

所述供电单元300的第一输入端与所述电池管理单元400的第一输入端连接，第二输出端与所述电池管理单元400的第二输入端连接；

所述电池管理单元400的输出控制端与所述串/并联切换单元200连接，第一通讯输出端与所述显示单元600的第一通讯输入端连接，第二通讯输出端与所述显示单元600的第二通讯输入端连接；

所述开关单元500的第一端与所述电池管理单元400的电源端连接，第二端与所述电池管理单元400的第一输入控制端连接，第三端与所述电池管理单元400的第二输入控制端连接。

具体地，所述串/并联切换单元200包括第一开关K1、第二开关K2、第三开关K3、第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3和第四二级管D4，所述第一二极管D1的阳极作为所述串/并联切换单元200的第一输入端，阴极作为所述串/并联切换单元200的第一输出端；

所述第三二极管D3的阳极作为所述串/并联切换单元200的第二输入端；

所述第二二极管D2的阴极作为所述串/并联切换单元200的第三输入端，阳极作为所述串/并联切换单元200的第二输出端；

所述第四二极管D4的阴极作为所述串/并联切换单元200的第四输入端；

所述第三开关K3的一端分别与所述第一电池组101的总负端、所述第二二极管D2的阴极和所述第二开关K2的一端连接，另一端分别与所述第二电池组 102的总正端、所述第三二极管D3的阳极和所述第一开关K1的一端连接；

所述第二开关K2的另一端分别与所述第四二极管D4的阴极和所述第二电池组102的总负端连接；

所述第一开关S1的另一端分别与所述第一二极管D1的阳极和所述第一电池组101的总正端连接；

所述第二二极管D2的阳极与所述第四二极管D4的阳极连接；

所述第三二极管D3的阴极与所述第一二极管D1的阴极连接。

具体地，所述供电单元300包括第四开关K4、第五开关K5和DCDC转换器，所述第四开关K4的一端作为所述供电单元300的第一输入端，另一端与所述DCDC转换器的第一输入端连接；

所述第五开关K5的一端作为所述供电单元300的第二输入端，另一端与所述DCDC转换器的第二输入端连接；

所述DCDC转换器的第一输出端作为所述供电单元300的第一输出端，第二输出端作为所述供电单元300的第二输出端。

进一步地，所述第一电池组101和所述第二电池组102的电压相等。

进一步地，所述显示单元600为LED显示屏。

进一步地，所述第一开关K1为电磁继电器。

进一步地，所述第二开关为K2电磁继电器。

进一步地，所述第三开关K3为电磁继电器。

具体工作原理如下：

需要说明的是，在本次实施例中，第一电池组101和第二电池组102的电压均为U。

请再次参照图2，当不需要对外接负载进行供电时，将开关单元500处于0 档位，供电单元300中的第四开关K4和第五开关K5处于断开状态，此时，第一电池组101和第二电池组102不对外接负载进行供电。

需要说明的是，由于电路中第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管 D3和第四二极管D4的存在，使得第一电池组101的供电电流由第一电池组101 的总正端经第一二极管D1流至供电单元300的第一输入端，再由供电单元300 的第二输入端经第二二极管D2流至第一电池组101的总负端，形成回路使的供电单元300运行；同理，第二电池组102的供电电流由第二电池组102的总正端经第三二极管D3流至供电单元300的第一输入端，再由供电单元300的第二输入端经第四二极管D4流至第二电池组102的总负端，形成回路使供电单元300运行，供电单元300输出电压向MCU控制单元400供电。

还需要说明的是，在本次实施例中，第一开关K1、第二开关K2、第三开关 K3分别与电池管理单元400的输出控制端连接(图2并未标识)，第一开关K1、第二开关K2、第三开关K3受到电池管理单元400的控制，而第四开关K4和第五开关K5手动控制。

还需要说明的是，供电单元300通过第一电池组101和第二电池组102完成完成自供电过程，不需要单独外部进行供电就可以启动工作。

还需要说明的是，在本次实施例中，由于第一电池组101和第二电池组102 的电压相等，可知第一电池组101的供电电流和第二电池组102的供电电流相等，第一电池组101和第二电池组102的电压始终保持相同，不会因为向供电单元300供电而产生第一电池组101和第二电池组102电压不一致的情况。需要说明的是，当第一电池组101和第二电池组102的电压不相等但近似时，由于供电单元300会消耗电压及二极管的单向导电性，供电单元300会优先消耗电压高的电池组，促使第一电池组101和第二电池组102的电压相等，使得第一电池组101和第二电池组102的电压保持一致性。

当外接负载需要输入电压为U时，电池管理单元400控制第三开关K3断开，第一开关K1和第二开关K2闭合，使得第一电池组101和第二电池组102为并联连接方式，电池单元100输出的电压为U。由于第一电池组101和第二电池组102的电压始终保持一致性，使得第一开关S1和第二开关S2可以进行并联连接，不会因为第一电池组101和第二电池组102间的环流而对第一电池组101、第二电池组102及相关连接元器件造成损坏，亦不会因为第一电池组101和第二电池组102向供电单元300供电而产生第一电池组101和第二电池组102电压不一致的情况。

当外接负载需要输入电压为2U时，电池管理单元400控制第一开关S1，第二开关K2断开，第三开关K3闭合。此时，第一电池组101和第二电池组102 为串联连接，为外接负载提供2U的电压。由于第一电池组101总正端的电势比第二电池组102总正端高，第一二极管D1导通，第三二极管D3不导通；由于第二电池组102总负端的电势比第一电池组101总负端低，则第四二极管D4导通，第二二极管D2不导通。所以供电单元300的输入电流由第一电池组101的总正端经第一二极管D1流至供电单元300的第一输入端，再由供电单元300的第二输入端经第四二极管D4流至第二电池组102的总负端，形成回路使供电单元300工作。由于第一电池组101的供电电流和第二电池组102的供电电流相等，第一电池组101和第二电池组102的电压相等，亦不会因为第一电池组101 和第二电池组102向供电单元300供电而产生第一电池组101和第二电池组102 电压不一致的情况。

需要说明的是，显示单元600显示电池单元100的电压和SOC量的状态，当电池单元100电压不足时，提醒使用者要进行充电。具体流程为：闭合第四开关K4和第五开关K5同时连接充电器，由于充电器插头的1和2脚在内部是连接起来的，一旦接上充电器，WAKE就会连接V+，即电池管理单元400的 AI3变为高电平，给MCU控制单元一个唤醒信号。此时，电池管理单元400驱动闭合第二开关K2和第三开关K3，充电器可同时对第一电池组101和第二电池组102进行充电，当电池管理单元400检测第一电池组101和第二电池组102 的电压达到预定值时，断开第二开关K2和第三开关K3，充电器停止对第一电池组101和第二电池组102充电，此时使用者拔掉充电器，手动断开第五开关 K5。

还需要说明的是，作为优选实施方式，在应急电源输出系统的供电输出端 (即图2的P+和P1端口)以及充电端(即图2中的C+和C-)接入防反接二极管，第五防反接二极管D5、第六防反接二极管D6、第七防反接二极管D7和第八防反接二极管D8防止使用者反接，提高应急电源输出系统的稳定性和安全性。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本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，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种应急电源输出系统，其特征在于，包括：电池单元(100)、串/并联切换单元(200)、供电单元(300)、电池管理单元(400)、开关单元(500)和显示单元(600)，所述电池单元(100)包括第一电池组(101)和第二电池组(102)，所述串/并联切换单元(200)的第一输入端与所述第一电池组(101)的总正端连接，第二输入端与所述第二电池组(102)的总正端连接，第三输入端与所述第一电池组(101)的总负端连接，第四输入端与所述第二电池组(102)的总负端连接，第一输出端与所述供电单元(300)的第一输入端连接，第二输出端与所述供电单元(300)的第二输入端连接；

所述供电单元(300)的第一输入端与所述电池管理单元(400)的第一输入端连接，第二输出端与所述电池管理单元(400)的第二输入端连接；

所述电池管理单元(400)的输出控制端与所述串/并联切换单元(200)连接，第一通讯输出端与所述显示单元(600)的第一通讯输入端连接，第二通讯输出端与所述显示单元(600)的第二通讯输入端连接；

所述开关单元(500)的第一端与所述电池管理单元(400)的电源端连接，第二端与所述电池管理单元(400)的第一输入控制端连接，第三端与所述电池管理单元(400)的第二输入控制端连接。

2.根据权利要求1所述的应急电源输出系统，其特征在于，所述串/并联切换单元(200)包括第一开关(K1)、第二开关(K2)、第三开关(K3)、第一二极管(D1)、第二二极管(D2)、第三二极管(D3)和第四二极管(D4)，所述第一二极管(D1)的阳极作为所述串/并联切换单元(200)的第一输入端，阴极作为所述串/并联切换单元(200)的第一输出端；

所述第三二极管(D3)的阳极作为所述串/并联切换单元(200)的第二输入端；

所述第二二极管(D2)的阴极作为所述串/并联切换单元(200)的第三输入端，阳极作为所述串/并联切换单元(200)的第二输出端；

所述第四二极管(D4)的阴极作为所述串/并联切换单元(200)的第四输入端；

所述第三开关(K3)的一端分别与所述第一电池组(101)的总负端、所述第二二极管(D2)的阴极和所述第二开关(K2)的一端连接，另一端分别与所述第二电池组(102)的总正端、所述第三二极管(D3)的阳极和所述第一开关(K1)的一端连接；

所述第二开关(K2)的另一端分别与所述第四二极管(D4)的阴极和所述第二电池组(102)的总负端连接；

所述第一开关(S1)的另一端分别与所述第一二极管(D1)的阳极和所述第一电池组(101)的总正端连接；

所述第二二极管(D2)的阳极与所述第四二极管(D4)的阳极连接；

所述第三二极管(D3)的阴极与所述第一二极管(D1)的阴极连接。

3.根据权利要求1所述的应急电源输出系统，其特征在于，所述供电单元(300)包括第四开关(K4)、第五开关(K5)和DCDC转换器，所述第四开关(K4)的一端作为所述供电单元(300)的第一输入端，另一端与所述DCDC转换器的第一输入端连接；

所述第五开关(K5)的一端作为所述供电单元(300)的第二输入端，另一端与所述DCDC转换器的第二输入端连接；

所述DCDC转换器的第一输出端作为所述供电单元(300)的第一输出端，第二输出端作为所述供电单元(300)的第二输出端。

4.根据权利要求1所述的应急电源输出系统，其特征在于，所述第一电池组(101)和所述第二电池组(102)的电压相等。

5.根据权利要求1所述的应急电源输出系统，其特征在于，所述显示单元(600)为LED显示屏。

6.根据权利要求2所述的应急电源输出系统，其特征在与于，所述第一开关(K1)为电磁继电器。

7.根据权利要求2所述的应急电源输出系统，其特征在于，所述第二开关(K2) 为电磁继电器。

8.根据权利要求2所述的应急电源输出系统，其特征在于，所述第三开关(K3)为电磁继电器。