CN219123971U - 应急电源 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种应急电源，包括：AC‑DC模块、DC‑DC模块、太阳能控制器、手摇发电机模块、充放电管理模块、锂电池组、DC‑DC电源模块、DC‑AC电源模块、嵌入式控制模块和显示模块；AC‑DC模块、DC‑DC模块、太阳能控制器、手摇发电机模并联连接充放电管理模块的第一端，充放电管理模块的第二端连接锂电池组，充放电管理模块的第三端并联连接DC‑DC电源模块和DC‑AC电源模块；充放电管理模块的第四端连接嵌入式控制模块的输入端，嵌入式控制模块的输出端连接显示模块。本实用新型可以自由选择充电方式，且有效提高了安全性、可靠性和稳定性。

Description

应急电源

技术领域

本实用新型涉及供电技术领域，具体涉及一种应急电源。

背景技术

野外和非军事行动等场景通常需要为通讯设备、定位设备、照明灯、笔记本电脑、手机等各种电子设备提供电能，而配备应急电源。但是，现有的应急电源通常为单一的太阳能充电，或交流充电，造成充电限制，同时，实践中发现，现有的应急电源其安全性、可靠性和稳定性都不太高。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种应急电源，以解决上述技术问题。

为实现上述目的，本实用新型提供一种应急电源，其改进之处在于，包括：AC-DC模块、DC-DC模块、太阳能控制器、手摇发电机模块、充放电管理模块、锂电池组、DC-DC电源模块、DC-AC电源模块、嵌入式控制模块和显示模块；

所述AC-DC模块、DC-DC模块、太阳能控制器、手摇发电机模并联连接所述充放电管理模块的第一端，所述充放电管理模块的第二端连接所述锂电池组，所述充放电管理模块的第三端并联连所述接DC-DC电源模块和所述DC-AC电源模块；

所述充放电管理模块的第四端连接所述嵌入式控制模块的输入端，所述嵌入式控制模块的输出端连接显示模块。

由于采用以上方案，相对于现有技术，本实用新型具有如下优点：

1.本实用新型由于设置AC-DC模块、DC-DC模块、太阳能控制器、手摇发电机模块，因此，能够实现直流、交流、太阳能和手摇发电四种充电方式，应用时可以自由选择充电方式，进而能够适应野外等不同场景。

2.本实用新型通过嵌入式控制模块直接与充放电管理模块的连接，能够实时监控当前电源的工作状态及其内部各模块的状态，并实时显示给用户，因此，能够有效提高安全性、可靠性和稳定性。

附图说明

图1是本实用新型应急电源其中一个实施例的结构示意图。

图2是图1中AC-DC模块其中一个实施例的电路图。

图3是图1中DC-DC模块其中一个实施例的电路图。

图4是本实用新型实施例中的12片太阳能薄膜发电纸展开正面结构示意图。

图5是图4的折叠结构示意图。

图6是本实用新型实施例中的DC-DC电源模块的电路图。

图7是本实用新型实施例中的外壳结构示意图。

具体实施方式

下面将结合具体实施方案对本实用新型的技术方案进行清楚、完整的描述，但是本领域技术人员应当理解，下文所述的实施方案仅用于说明本实用新型，而不应视为限制本实用新型的范围。基于本实用新型中的实施方案，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方案，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，本实用新型实施例提供一种应急电源，包括：AC-DC模块1、DC-DC模块2、太阳能控制器3、手摇发电机模块4、充放电管理模块5、锂电池组6、DC-DC电源模块7、DC-AC电源模块8、嵌入式控制模块9和显示模块10；

AC-DC模块1、DC-DC模块2、太阳能控制器3、手摇发电机模并联连接充放电管理模块5的第一端，充放电管理模块5的第二端连接锂电池组6，充放电管理模块5的第三端并联连接DC-DC电源模块7和DC-AC电源模块8；

充放电管理模块5的第四端连接嵌入式控制模块9的输入端，嵌入式控制模块9的输出端连接显示模块10。

使用时，当将AC220V电源通过电源电缆连接到AC-DC模块1时，AC-DC模块1将AC220V电源转换成直流稳压电源，充放电管理模块5控制直流稳压电源对锂电池组6，进而实现交流电源充电；

当将DC12V或DC24V电源通过电源电缆连接到DC-DC模块2时，DC-DC模块2将电源转换成直流稳压电源，充放电管理模块5控制直流稳压电源对锂电池组6，进而实现直流电源充电；

当将太阳能充电板通过电源电缆连接到太阳能控制器3时，太阳能控制器3将太阳能转换直流稳压电源，充放电管理模块5控制直流稳压电源对锂电池组6，进而实现太阳能充电；

当用户通过手柄12手摇时，手摇发电机模块4将将动能转换成直流稳压电源，充放电管理模块5控制直流稳压电源对锂电池组6，进而实现手摇充电。

可见，通过以上方案本实用新型能够实现直流、交流、太阳能和手摇发电四种充电方式，因此，扩展了充电方式，进而适应野外等不同场景的应用。

锂电池组6通过充放电管理模块5向DC-DC电源模块7输出18V～25.2V的直流电压，以及向DC-AC电源模块8输出交流电压。

可见，用户可以通过外接设备的不同需求进行选择不同的电源模块，有效拓展的应用范围。

另外：嵌入式控制模块9用于监测电池电压、电量和监控管理各模块的工作状态，显示模块10用于显示内部锂电池的电压和电量信息。

显然，通过嵌入式控制模块9直接与充放电管理模块5的连接，能够实时监控当前电源的工作状态及其内部各模块的状态，并实时显示给用户，因此，能够有效提高安全性、可靠性和稳定性。

本实用新型实施例中，如图2所示，AC-DC模块1包括输入滤波器、整流滤波电路、功率变换电路、输出整流滤波电路、控制器、输入过欠压保护电路、输出过欠压保护电路、输出过流保护电路和输出短路保护电路；

输入滤波器、整流滤波电路、功率变换电路、输出整流滤波电路依次串联连接，控制器连接输入滤波器和输出整流滤波电路，控制器还连接输入过欠压保护电路、输出过欠压保护电路、输出过流保护电路、输出短路保护电路。

使用时，控制器检测输入电压，当输入电压低于或高于预设阈值时，控制启动输入过欠压保护电路；控制器还检测输出电压，当输出电压低于或高于预设阈值时，控制启动输出过欠压保护电路，当输出电流高于预设阈值时，控制启动输出过流保护电路，以及出现短路时，控制启动输出短路保护电路。

其中，控制器可以采用UC2845控制芯片，UC2845控制芯片为一种高性能单端输出式电流控制型脉宽调制器，具有微调振荡器、精准控制占空比、参考欠压锁定、高效益误差放大器、电流取样比较器和大电流图腾柱式输出等特点，是驱动功率管的理想器件。

显然，通过为AC-DC模块1设置输入过欠压保护电路、输出过欠压保护电路、输出过流保护电路、输出短路保护电路等辅助电路，并具体设置控制器，使得AC-DC模块1不但实现交流输入变换为直流输出，即：将220V50Hz的市电转换成25.2V/5A的直流电源输出，而且使得该应急电源具有高效率、高可靠、低功耗、低噪声、抗干扰、模块化和体积小等特点。

本实用新型实施例中，如图3所示，DC-DC模块2包括输入滤波器、PWM控制电路、反馈控制电路、输出整流滤波电路、控制器、输入过欠压保护电路、输出过欠压保护电路、输出过流保护电路和输出短路保护电路；

输入滤波器、PWM控制电路、反馈控制电路、输出整流滤波电路依次串联连接，控制器连接输入滤波器和输出整流滤波电路，控制器还连接输入过欠压保护电路、输出过欠压保护电路、输出过流保护电路和输出短路保护电路。

使用时，控制器检测输入电压，当输入电压低于或高于预设阈值时，控制启动输入过欠压保护电路，控制器还检测输出电压，当输出电压低于或高于预设阈值时，控制启动输出过欠压保护电路，当输出电流高于预设阈值时，控制启动输出过流保护电路，以及出现短路时，控制启动输出短路保护电路。

其中，控制器可以采用UC2525控制芯片，UC2525控制芯片结构上采用电压环和电流环双环系统，有效提高了开关电源的电压调整率、负载调整率和瞬态响应特性，是目前比较理想的控制器。

显然，通过为DC-DC模块2设置输入过欠压保护电路、输出过欠压保护电路、输出过流保护电路、输出短路保护电路等辅助电路，并具体设置控制器，使得DC-DC模块2不但能够将直流输入变换为直流输出，即：将9V～30V直流宽压输入转换成25.2V/5A的直流电源输出，而且使得该应急电源具有工作稳定、高效率、高可靠、低功耗、低噪声、抗干扰、模块化和体积小等特点。

本实用新型实施例中，太阳能控制器3可以采用Tracer-BP系列控制器，以有效提高充电功率，降低成本。

另外，本实施例中的太阳能控制器3支持蓄电池或锂电池多种电池类型，适用于铅酸免维护、胶体、铅酸液体、磷酸铁锂、三元锂等蓄电池，具有锂电池自激活功能和低温保护功能。

本实用新型实施例中，为太阳能控制器3配套设置太阳能充电板，且本实施例中的太阳能充电板由12片太阳能薄膜发电纸串并联组成，本实施例中具体采用100W太阳能薄膜发电纸，每片太阳能薄膜发电纸尺寸22cm×28cm。

太阳能薄膜发电纸背面可以采用防水面料，12片太阳能薄膜发电纸组合之后，其四周可以设置固定孔，以方便悬挂固定。

上述的太阳能薄膜发电纸弱光性能好，可以提供更强劲的续航能力，轻质易折叠。在电路方面采用柔性薄膜发电技术，高科技的电路芯片、稳定效能电路设计，转化效率高。

本实用新型实施例中，电池充放电管理包括恒流充电模块、恒压充电模块、充电管理电路、控制芯片、输入电源电流监控模块和电源电池自动切换模块。

使用时，当输入电压大于电池端电压时开始充电，如果电池电压低于18V时，充电器先用小电流进行预充电；当电池电压大于18V时，采用5A恒流模式充电；同时，充电管理电路监控电池电压和充电电流的值，当电池电压接近最大值25.2V时，控制芯片通过内部软件根据电池电压值自动计算充电电流值，充电电流逐渐减小；当电池电压达到最大值时，进入恒压充电模式，电池电压不再上升，充电电流逐渐减小，并且控制芯片监控充电电流值；当控制芯片检测到充电电流值小于恒流充电电流值的1/10(500mA)时，认为电池已经充满，并切断充电电源。

另外，在内部供电方面，平时由内部电池给系统供电，接上外部电源时，控制芯片自动切换成外部电源给系统供电，同时给电池充电，并监控消耗的总电流，一旦消耗的总电流大于控制芯片设定的阈值就切断电源输出，进入保护状态。

可见，通过设置以上充放电管理模块5不仅满足了电池充电需求，也提高了充电时的安全性和系统电源的可靠性。

本实用新型实施例中，锂电池组6与电池保护模块连接，电池保护模块包括过压保护模块、欠压保护模块、过流保护模块和过温保护模块。

可见，通过设置电池保护模块能够更好的保护电池，提高电池的安全性和可靠性，延长电池的使用寿命。

本实用新型实施例中，如图6所示，DC-DC电源模块7采用隔离推挽电路，脉宽调制工作方式，具有输入过欠压保护电路、输出过欠压保护电路、输出过流保护电路、输出短路保护电路等。

电源模块控制器采用的是LTC3789控制器，其为一款高性能开关稳压控制器，运用了恒定频率、电流模式架构，可提供高达600kHz的可锁相频率，可编程输出电流反馈环路提供对电池的充电支持，具有启动期间无反向电流、同步整流效率高达98％等特点，是电池供电系统的理想选择。

本实用新型实施例中，嵌入式控制模块9可以采用ATmega128作为控制器，完成电池电压、电量的监测和监控管理各模块工作状态；ATmega128是最高配置的8位系列MCU，稳定性极高，应用广泛，采用先进的RISC结构和AVR内核。

电池剩余电量通过开路电压判断法进行计算，电池的开路电压和荷电量呈线性关系，为了提高电量计算的精度，通过对电池进行充放电的测算，建立数学模型，得到计算公式，计算得出电池剩余电量值。

本实用新型实施例中，显示模块10采用0.96寸OLED显示屏，其具有超低功耗、阳光下可视等特点，使用数字和图形相结合的显示方式，显示内部锂电池的电压和电量信息。

本实用新型实施例中，如图7所示，还包括外壳11，其中，AC-DC模块1、DC-DC模块2、太阳能控制器3、手摇发电机模块4、充放电管理模块5、锂电池组6、DC-DC电源模块7、DC-AC电源模块8、嵌入式控制模块9集成设置在外壳11内，显示模块10固定设置在外壳11外表面。

外壳11外表面设置有手柄12，手柄12和手摇发电机模块4连接。

显然，通过外壳11能够便于单兵携行。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本实用新型作了详尽的描述，但在本实用新型基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本实用新型精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本实用新型要求保护的范围。

Claims (9)

1.应急电源，其特征在于，包括：AC-DC模块、DC-DC模块、太阳能控制器、手摇发电机模块、充放电管理模块、锂电池组、DC-DC电源模块、DC-AC电源模块、嵌入式控制模块和显示模块；

所述AC-DC模块、DC-DC模块、太阳能控制器、手摇发电机模并联连接所述充放电管理模块的第一端，所述充放电管理模块的第二端连接所述锂电池组，所述充放电管理模块的第三端并联连接所述DC-DC电源模块和所述DC-AC电源模块；

所述充放电管理模块的第四端连接所述嵌入式控制模块的输入端，所述嵌入式控制模块的输出端连接显示模块。

2.根据权利要求1所述的应急电源，其特征在于，所述AC-DC模块包括输入滤波器、整流滤波电路、功率变换电路、输出整流滤波电路、控制器、输入过欠压保护电路、输出过欠压保护电路、输出过流保护电路和输出短路保护电路；

所述输入滤波器、整流滤波电路、功率变换电路、输出整流滤波电路依次串联连接，所述控制器连接所述输入滤波器和输出整流滤波电路，所述控制器还连接输入过欠压保护电路、输出过欠压保护电路、输出过流保护电路、输出短路保护电路。

3.根据权利要求2所述的应急电源，其特征在于，所述控制器采用UC2845控制芯片。

4.根据权利要求1所述的应急电源，其特征在于，所述DC-DC模块包括输入滤波器、PWM控制电路、反馈控制电路、输出整流滤波电路、控制器、输入过欠压保护电路、输出过欠压保护电路、输出过流保护电路和输出短路保护电路；

所述输入滤波器、PWM控制电路、反馈控制电路、输出整流滤波电路依次串联连接，所述控制器连接所述输入滤波器和输出整流滤波电路，所述控制器还连接输入过欠压保护电路、输出过欠压保护电路、输出过流保护电路和输出短路保护电路。

5.根据权利要求4所述的应急电源，其特征在于，所述控制器采用UC2525控制芯片。

6.根据权利要求1所述的应急电源，其特征在于，所述太阳能控制器配套设置太阳能充电板，所述太阳能充电板由12片太阳能薄膜发电纸串并联组成。

7.根据权利要求6所述的应急电源，其特征在于，所述太阳能薄膜发电纸背面设置防水面料。

8.根据权利要求1所述的应急电源，其特征在于，所述AC-DC模块、DC-DC模块、太阳能控制器、手摇发电机模块、充放电管理模块、锂电池组、DC-DC电源模块、DC-AC电源模块、嵌入式控制模块集成设置在外壳内，所述显示模块固定设置在外壳外表面。

9.根据权利要求8所述的应急电源，其特征在于，所述外壳外表面设置有手柄。

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