CN218919999U - 一种多功能储能电源 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种多功能储能电源，其包括电池组、充电管理模块、BMS保护模块、控制模块、温度检测模块、逆变器模块、充电输入接口和输出接口，所述电池组与BMS保护模块连接，所述BMS保护模块与充电管理模块电连接，所述控制模块与充电管理模块、BMS保护模块电连接，所述逆变器模块与电池组、控制模块电连接，所述控制模块通过温度检测模块与电池组电连接；所述充电输入接口与充电管理模块电连接；所述输出接口包括AC输出接口和USB接口，所述AC输出接口与逆变器模块电连接，所述USB接口与BMS保护模块电连接。采用本实用新型的技术方案，除具备现有的储能功能外，还能提供多种输出功能，而且还方便野外使用。

Description

一种多功能储能电源

技术领域

本实用新型涉及储能电源技术领域，尤其涉及一种多功能储能电源。

背景技术

传统普通的移动电源仅提供USB输出，并不支持AC交流电输出，这就限制了许多小型电器的续航与供电需求。而且现有的移动电源的充电方式一般仅仅限于直流充电，不支持其他充电方式，在野外使用不方便。大功率的移动电源在充电过程中，表面温度很高，给使用者带来不便。

实用新型内容

针对上述技术问题，本实用新型公开了一种多功能储能电源，可以进行AC交流电输出，具有多功能性。

对此，本实用新型的技术方案为：

一种多功能储能电源，其包括电池组、充电管理模块、BMS保护模块、控制模块、温度检测模块、逆变器模块、充电输入接口和输出接口，所述电池组与BMS保护模块连接，所述BMS保护模块与充电管理模块电连接，所述控制模块与充电管理模块、BMS保护模块电连接，所述逆变器模块与电池组、控制模块电连接，所述控制模块通过温度检测模块与电池组电连接；所述充电输入接口与充电管理模块电连接；所述输出接口包括AC输出接口和USB接口，所述AC输出接口与逆变器模块电连接，所述USB接口与BMS保护模块电连接。

采用此技术方案，通过逆变器模块与电池组连接，可以实现将所述锂电池组输出的直流电转化为交流电，从而输出给电器工作。

作为本实用新型的进一步改进，所述多功能储能电源包括逆变器开关，所述逆变器开关与控制模块电连接。

作为本实用新型的进一步改进，所述多功能储能电源包括输出保护模块和主动散热模块，所述输出保护模块与逆变器模块、控制模块电连接，所述主动散热模块与控制模块电连接，所述主动散热模块贴近电池组的表面；所述输出保护模块与AC输出接口连接。所述输出保护模块可以进行逆变器输出短路与过功率保护，使用更加安全。所述主动散热模块与控制模块电连接，当储能电源内部工作温度超过设定安全值时，所述温度检测模块将反馈数据给到所述控制模块，所述控制模块将驱动主动散热模块进行散热降温。

作为本实用新型的进一步改进，所述主动散热模块包括散热风扇。

作为本实用新型的进一步改进，所述电池组包括多个动力型锂离子电池串并联组成。进一步的，所所述锂离子电池采用高能量密度的动力型锂离子电池作为储能主体，可以支持AC交流电的输出，特别采用倍率更高（1C-3C）锂离子电池作为储能主体，达到更高的放电与充电电流，安全系数进一步提高。进一步优选的，所述电池组包括9节锂离子电池，每节电池的容量为2500mAh/3.7V，9节锂离子电池采用3串3并的方式连接；或者所述电池组包括12节锂离子电池，每节电池的容量为2000mAh，12节锂离子电池采用3串4并的方式连接；采用此技术方案，电源的功率可以达到80W，可以支持更大范围的小功率电器，而且容量低于100Wh，可以带上飞机实现长远距离的续航需求。

采用高能量密度的动力型锂离子电池作为储能主体，可以支持AC交流电的输出，特别采用倍率更高（1C-3C）锂离子电池作为储能主体，达到更高的放电与充电电流，安全系数进一步提高。

作为本实用新型的进一步改进，所述多功能储能电源包括USB QC3.0模块，所述控制模块、BMS保护模块包括模块通过USB QC3.0模块与USB接口电连接。

作为本实用新型的进一步改进，所述输出接口包括点烟器输出接口，所述点烟器输出接口与BMS保护模块电连接。

作为本实用新型的进一步改进，所述输入接口包括太阳能电池板输入接口。这样，多功能储能电源可以连接太阳能板充电，以及支持适配器电源充电或车载点烟器充电。

作为本实用新型的进一步改进，所述的多功能储能电源包括指示或警示模块，所述指示或警示模块与控制模块连接。

作为本实用新型的进一步改进，所述充电管理模块包括充电管理芯片U11，充电输入接口的一端与电阻R33的一端、电阻R86的一端连接，所述电阻R33的另一端与二极管Z3的负极连接，所述电阻R86的另一端与二极管Z2的负极连接，所述二极管Z3的正极与三极管Q18的基极连接，三极管Q18的发射极与场效应管Q17的S1端、S2端和S3端连接，并与充电输入接口的另一端连接。三极管Q18的集电极与二极管Z2的正极、场效应管Q17的G端连接；

充电输入接口的一端与二极管Z6的负极连接，所述二极管Z6的正极与电阻R35的一端连接，所述电阻R35的另一端与第一三极管连接，并通过电阻R36接地；

充电输入接口的一端分别通过电容C38、电容C31接地；

充电输入接口的一端与二极管Z1的负极、电阻R37的一端、电阻R109的一端、电阻R36的一端、电容C45的一端、MOS管Q12的一端连接，所述电阻R97的另一端与发光二极管OT5-8的正极连接，所述发光二极管OT5-8的负极与U11的CHRG端连接，电阻R109的另一端通过电阻R111接地，并与U11的MPPT端连接，所述电阻R36的另一端通过电容C50接地，并与芯片U11的VCC端连接，所述电容C45的另一端与U11的VG端连接。MOS管Q12与U11的DRV端连接，MOS管通过电阻R93、电容C39的串联电路接地，MOS管Q12与电感L5的一端连接；电感L5的另一端通过电阻R114、R113的并联电路与芯片U11的BAT端、FB端连接，电阻R114、R113的并联电路通过电容C4、电容C5、电容C43接地，并与电阻R18的一端、MOS管Q3的一端连接，电阻R18的另一端与MOS管Q3连接，且通过电阻R34与第二三极管的集电极连接，第二三极管的发射极接地；MOS管Q3与MOS管Q10连接；

充电输入接口的一端与二极管Z1的正极连接，所述二极管的负极与电阻R45的一端连接，电阻R45的另一端通过电阻R42接地，并与第二三极管的基极连接。

作为本实用新型的进一步改进，所述逆变器模块包括依次连接的电池输入滤波电路、初级升压电路、整流电路、次级逆变整形电路，所述次级逆变整形电路采用H桥拓扑结构。输入滤波电路、初级升压电路、整流电路、次级逆变整形电路均可以采用现有技术的电路。

作为本实用新型的进一步改进，所述多功能储能电源包括LED灯板，所述LED灯板内设有驱动模块，所述驱动模块与BMS管理模块连接。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：

采用本实用新型的技术方案，除具备现有的储能功能外，还能提供AC交流电输出、USB输出等多种输出功能，而且还可以通过太阳能进行充电，方便野外使用；而且设置有主动散热模块，使储能电源的温度不高，特别是在充电过程中，具有更好的体验感。

附图说明

图1是本实用新型实施例的多功能储能电源的电路连接框图。

图2是本实用新型实施例的多功能储能电源的控制模块的电路图。

图3是本实用新型实施例的多功能储能电源的BMS保护模块的电路图。

图4是本实用新型实施例的多功能储能电源的充电管理模块的电路图。

图5是本实用新型实施例的多功能储能电源的逆变器模块的电路图。

图6是本实用新型实施例的多功能储能电源的智能USB QC3.0模块的电路图。

图7是本实用新型实施例的多功能储能电源的主动散热模块的电路图。

图8是本实用新型实施例的多功能储能电源的与LED灯板的电路图。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型的较优的实施例作进一步的详细说明。

如图1-图8所示，一种多功能储能电源，包括电池组、充电管理模块、BMS保护模块、控制模块、温度检测模块、逆变器模块、逆变器开关、输出保护模块、主动散热模块、指示或警示模块、充电输入接口和输出接口，所述电池组与BMS保护模块连接，所述BMS保护模块与充电管理模块电连接，所述控制模块与充电管理模块、BMS保护模块、逆变器模块、逆变器开关、输出保护模块、主动散热模块、指示或警示模块电连接，所述控制模块通过温度检测模块与电池组电连接；所述输出保护模块与逆变器模块电连接，所述主动散热模块贴近电池组的表面。所述充电输入接口与充电管理模块电连接；所述输出接口包括AC输出接口、点烟器输出接口和USB接口，所述AC输出接口与输出保护模块电连接，所述USB接口、点烟器输出接口与BMS保护模块电连接。所述输入接口包括太阳能电池板输入接口和AC输入接口，这样，多功能储能电源可以连接太阳能板充电，以及支持适配器电源充电。

所述电池组包括多个动力型锂离子电池串并联组成。进一步的，所述锂离子电池采用高能量密度的动力型锂离子电池作为储能主体，可以支持AC交流电的输出，特别采用倍率更高（1C-3C）锂离子电池作为储能主体，达到更高的放电与充电电流，安全系数进一步提高。进一步优选的，所述电池组包括9节锂离子电池，每节电池的容量为2500mAh/3.7V，9节锂离子电池采用3串3并的方式连接；或者所述电池组包括12节锂离子电池，每节电池的容量为2000mAh，12节锂离子电池采用3串4并的方式连接；采用此技术方案，电源的功率可以达到80W，可以支持更大范围的小功率电器，而且容量低于100Wh，可以带上飞机实现长远距离的续航需求。

本实施例中，当储能电源内部工作温度超过设定安全值时，所述温度检测模块将反馈数据给到所述控制模块，所述控制模块将驱动主动散热模块进行散热降温。

进一步的，所述多功能储能电源包括USB QC3.0模块，所述控制模块、BMS保护模块通过USB QC3.0模块与USB接口电连接。

进一步的，所述主动散热模块包括散热风扇。

具体而言，所述控制模块采用MCU微控制器，进一步优选的，MCU芯片的型号为HT45F4MA，该MCU微控制器的电路图如图2所示。

BMS保护模块的电路图如图3所示，其包括芯片U12，该保护模块具有过流、过压、过充、过放、短路、温度保护等多个功能，各个功能与电路描述如下：

过流：R122、R123为过流检测电阻，当电流大于设定值时，芯片U12的PIN12 检测到电压大于芯片触发电压，PIN 11由高电平转为低电平，关闭放电MOS 管 Q13。

过充：充电时，当检测到单节电池电压（VC1 VC2 VC3 VC4 VC5为检测单节电压输入脚）高于触发电压时，PIN10由高电平转为低电平，关闭充电MOS管Q14。

过放：放电时，当检测到单节电池电压（VC1 VC2 VC3 VC4 VC5为检测单节电压输入脚）低于触发电压时，PIN11电平转为低电平，关闭充电MOS管Q13。

温度保护：PIN7为温度检测脚，可以通过温度电阻检测外部温度（主要是电池），当充电/放电时，电池温度高于设定值时，关闭充电/放电的功能。

充电管理模块的电路图如图4所示，所述充电管理模块包括充电管理芯片U11，充电输入接口的一端与电阻R33的一端、电阻R86的一端连接，所述电阻R33的另一端与二极管Z3的负极连接，所述电阻R86的另一端与二极管Z2的负极连接，所述二极管Z3的正极与三极管Q18的基极连接，三极管Q18的发射极与场效应管Q17的S1端、S2端和S3端连接，并与充电输入接口的另一端连接。三极管Q18的集电极与二极管Z2的正极、场效应管Q17的G端连接。

充电输入接口的一端与二极管Z6的负极连接，所述二极管Z6的正极与电阻R35的一端连接，所述电阻R35的另一端与三极管连接，并通过电阻R36接地。

充电输入接口的一端分别通过电容C38、电容C31接地。

充电输入接口的一端与二极管Z1的负极、电阻R37的一端、电阻R109的一端、电阻R36的一端、电容C45的一端、MOS管Q12的一端连接，所述电阻R97的另一端与发光二极管OT5-8的正极连接，所述发光二极管OT5-8的负极与U11的CHRG端连接，电阻R109的另一端通过电阻R111接地，并与U11的MPPT端连接，所述电阻R36的另一端通过电容C50接地，并与芯片U11的VCC端连接，所述电容C45的另一端与U11的VG端连接。MOS管Q12与U11的DRV端连接，MOS管通过电阻R93、电容C39的串联电路接地，MOS管Q12与电感L5的一端连接；电感L5的另一端通过电阻R114、R113的并联电路与芯片U11的BAT端、FB端连接，电阻R114、R113的并联电路通过电容C4、电容C5、电容C43接地，并与电阻R18的一端、MOS管Q3的一端连接，电阻R18的另一端与MOS管Q3连接，且通过电阻R34与三极管的集电极连接，三极管的发射极接地；MOS管Q3与MOS管Q10连接。

充电输入接口的一端与二极管Z1的正极连接，所述二极管的负极与电阻R45的一端连接，电阻R45的另一端通过电阻R42接地，并与三极管的基极连接。

本实施例的充电管理模块可以兼容AC适配器与太阳能板充电，支持太阳能智能充电管理。采用兼容多串锂电池智能充电管理芯片：UCT3687，实现锂电池的充电，具有小电流绢流充电，大电流恒流充电，恒压力充电，温度保护，过流，过充保护等功能。模拟锂电池安全充电的过程，提高电池使用寿命与产品的安全性。

进一步的，如图5所示，所述逆变器模块包括依次连接的电池输入滤波电路、初级升压电路、整流电路、次级逆变整形电路，具有过流，过功率，过压，过充，过放，短路，温度保护等功能。

具体而言，所述电池输入滤波电路包括电容C2和电容C4，所述电池组的一端通过保险丝F1的一段连接，所述保险丝F1的另一端分别通过电容C2、电容C4接地。

初级升压电路采用常用的变压器升压电路，通过TL494实现从电池直流升压到所需要高压电，TL494可以提供输入电压的欠压的功能。通过初级升压电路后通过整流电压变为高压的直流电，通常是用二极管整流电流实现。所述整流电路包括电感L1、整流桥、电容C10、电解电容C28、电阻R53和电阻R99，所述整流桥由二极管D9、二极管D13、二极管D14和二极管D15连接而成，所述电感L1的一端、整流桥的一输入端与电池输入滤波电路连接，所述电感L1的另一端与整流桥的另一输入端连接，所述整流桥的一输出端与电容C10的一端、电解电容C28的正极、电阻R53的一端连接，电阻R53的另一端与电阻R99的一端电连接，所述整流桥的另一输出端与电容C10的另一端、电解电容C28的负极、电阻R99的另一端接地。

本实施例的次级逆变整形电路采用H桥拓扑结构，将高压整流后的直流高压变换为所需频率、电压的修正波输出交流电压。

本实施例的逆变器模块，初级通过TL494实现输入欠压、过温保护功能。次级通过TL494实现母线过压、输出过载、短路保护功能。通过运算放大器实现散热风扇驱动、过温关断保护功能。

进一步的，所述储能电源包括与控制模块连接的USB QC3.0模块，所述USB QC3.0模块采用现有技术的电路，可以适配市面上的快充手机，电路图如图6所示。

主动散热模块的电路图如图7所示，该主动散热模块包括散热风扇，其通过运放检测放置于逆变板上的NTC来实现产品的散热风扇驱动、过温保护功能。当产品内温度达到60度时，散热风扇动作。功率开关温度达到100度左右时，进入过温保护。

进一步的，所述多功能储能电源包括LED灯板，所述LED灯板内设有驱动模块，所述驱动模块与BMS管理模块连接，LED灯板的电路图如图8所示，其中PAM2861为高效率 LED恒流驱动芯片，实现高精度，大功率的LED照明方案。

以上所述之具体实施方式为本实用新型的较佳实施方式，并非以此限定本实用新型的具体实施范围，本实用新型的范围包括并不限于本具体实施方式，凡依照本实用新型之形状、结构所作的等效变化均在本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.一种多功能储能电源，其特征在于：其包括电池组、充电管理模块、BMS保护模块、控制模块、温度检测模块、逆变器模块、充电输入接口和输出接口，所述电池组与BMS保护模块连接，所述BMS保护模块与充电管理模块电连接，所述控制模块与充电管理模块、BMS保护模块电连接，所述逆变器模块与电池组、控制模块电连接，所述控制模块通过温度检测模块与电池组电连接；所述充电输入接口与充电管理模块电连接；所述输出接口包括AC输出接口和USB接口，所述AC输出接口与逆变器模块电连接，所述USB接口与BMS保护模块电连接。

2.根据权利要求1所述的多功能储能电源，其特征在于：其包括输出保护模块和主动散热模块，所述输出保护模块与逆变器模块、控制模块电连接，所述主动散热模块与控制模块电连接，所述主动散热模块贴近电池组的表面；所述输出保护模块与AC输出接口连接。

3.根据权利要求2所述的多功能储能电源，其特征在于：所述主动散热模块包括散热风扇。

4.根据权利要求2所述的多功能储能电源，其特征在于：所述电池组包括多个动力型锂离子电池串并联组成。

5.根据权利要求2所述的多功能储能电源，其特征在于：其包括USB QC3.0模块，所述控制模块、BMS保护模块包括模块通过USB QC3.0模块与USB接口电连接。

6.根据权利要求2所述的多功能储能电源，其特征在于：所述输出接口包括点烟器输出接口，所述点烟器输出接口与BMS保护模块电连接；所述输入接口包括太阳能电池板输入接口。

7.根据权利要求1所述的多功能储能电源，其特征在于：其包括指示或警示模块，所述指示或警示模块与控制模块连接。

8.根据权利要求1~7任意一项所述的多功能储能电源，其特征在于：所述充电管理模块包括充电管理芯片U11，充电输入接口的一端与电阻R33的一端、电阻R86的一端连接，所述电阻R33的另一端与二极管Z3的负极连接，所述电阻R86的另一端与二极管Z2的负极连接，所述二极管Z3的正极与三极管Q18的基极连接，三极管Q18的发射极与场效应管Q17的S1端、S2端和S3端连接，并与充电输入接口的另一端连接；三极管Q18的集电极与二极管Z2的正极、场效应管Q17的G端连接；

充电输入接口的一端与二极管Z6的负极连接，所述二极管Z6的正极与电阻R35的一端连接，所述电阻R35的另一端与第一三极管连接，并通过电阻R36接地；

充电输入接口的一端分别通过电容C38、电容C31接地；

充电输入接口的一端与二极管Z1的负极、电阻R37的一端、电阻R109的一端、电阻R36的一端、电容C45的一端、MOS管Q12的一端连接，所述电阻R97的另一端与发光二极管OT5-8的正极连接，所述发光二极管OT5-8的负极与U11的CHRG端连接，电阻R109的另一端通过电阻R111接地，并与U11的MPPT端连接，所述电阻R36的另一端通过电容C50接地，并与芯片U11的VCC端连接，所述电容C45的另一端与U11的VG端连接；MOS管Q12与U11的DRV端连接， MOS管通过电阻R93、电容C39的串联电路接地，MOS管Q12与电感L5的一端连接；电感L5的另一端通过电阻R114、R113的并联电路与芯片U11的BAT端、FB端连接，电阻R114、R113的并联电路通过电容C4、电容C5、电容C43接地，并与电阻R18的一端、MOS管Q3的一端连接，电阻R18的另一端与MOS管Q3连接，且通过电阻R34与第二三极管的集电极连接，第二三极管的发射极接地；MOS管Q3与MOS管Q10连接；

充电输入接口的一端与二极管Z1的正极连接，所述二极管的负极与电阻R45的一端连接，电阻R45的另一端通过电阻R42接地，并与第二三极管的基极连接。

9.根据权利要求1~7任意一项所述的多功能储能电源，其特征在于：所述逆变器模块包括依次连接的电池输入滤波电路、初级升压电路、整流电路、次级逆变整形电路，所述次级逆变整形电路采用H桥拓扑结构。

10.根据权利要求9所述的多功能储能电源，其特征在于：其包括LED灯板，所述LED灯板内设有驱动模块，所述驱动模块与BMS管理模块连接。

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