專利名稱：應(yīng)急多功能電源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
應(yīng)急多功能電源技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實用新型涉及一種應(yīng)急多功能電源，屬于電力電子技術(shù)和新能源技術(shù)領(lǐng)域。
技術(shù)背景[0002]在全球便攜式市場蓬勃發(fā)展的今天，各類便攜式設(shè)備都朝著低功耗、高性能、 體積小的趨勢越來越明顯。與此同時，便攜式設(shè)備都采用了高容量、體積小的各類電池 作為設(shè)備供電電源。而移動式多功能電源正是順應(yīng)市場需要，滿足現(xiàn)代化用戶多種需求 的電源系統(tǒng)。[0003]目前市場上現(xiàn)有的便攜式移動多功能電源基本上只采用了單一的大容量電池作 為電源系統(tǒng)的能源，而且輸出功率較小，只能滿足較小功率便攜式設(shè)備的供電需求。在 沒有市電的場合(如野外作業(yè)、自然災(zāi)害或其它原因致使市電中斷等)，目前的便攜式移 動多功能電源都無法補充電量，因而不能滿足設(shè)備供電需求。此外，已有的便攜式移動 多功能電源很難滿足嚴寒酷暑、淋雨等嚴峻自然條件下的使用需求。實用新型內(nèi)容[0004]本實用新型的技術(shù)解決問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種集市電充電、 太陽能充電、手搖發(fā)電機、鋰電池于一身，多種直流輸出，輸出功率為130W，可以在非 常嚴峻的環(huán)境下滿足使用要求的應(yīng)急多功能電源。[0005]本實用新型的技術(shù)解決方案是應(yīng)急多功能電源，包括電源主機、鋰聚合物電 池模塊、太陽能電池板、市電充電器、筆記本電源適配器、電池連接線纜、太陽能電池 板連接線纜、充電器連接線纜、12V輸出線纜和5V輸出線纜，電源主機分別通過電池 連接線纜、太陽能電池板連接線纜、充電器連接線纜和12V輸出線纜與鋰聚合物電池模 塊、太陽能電池板、市電充電器和筆記本電源適配器連接，5V輸出線纜的一端與電源主 機連接。[0006]所述的電源主機包括上端蓋組件、手搖發(fā)電機模塊、下端蓋-主機和殼體-主 機，上端蓋組件和下端蓋-主機分別安裝在殼體-主機的上下兩端，手搖發(fā)電機模塊安裝 在上端蓋組件、下端蓋-主機和殼體-主機組成的腔體內(nèi)。[0007]所述的上端蓋組件包括APl板、AP2板、電源開關(guān)、5V輸出接口、12V輸出 接口、電池輸入接口、市電充電器/太陽能接口和上端蓋-主機，電源開關(guān)、5V輸出接 口、12V輸出接口、電池輸入接口、市電充電器/太陽能接口和APl板分別固定安裝在上 端蓋-主機上，APl板的公座與AP2板的母座連接，APl板上設(shè)置對應(yīng)接口分別于手搖 發(fā)電機模塊、電源開關(guān)、5V輸出接口、電池輸入接口和市電充電器/太陽能接口連接， AP2板上設(shè)置對應(yīng)接口與12V輸出接口連接。[0008]所述的APl板包括鋰電池充電控制電路、鋰電池電量檢測與顯示電路、5V/2A 降壓變換控制電源電路、電源開關(guān)控制電路、過壓保護電路、APl板公座和與手搖發(fā)電 機模塊、電源開關(guān)、5V輸出接口、電池輸入接口、市電充電器/太陽能接口連接的手搖3發(fā)電機輸入輸出端口、開關(guān)端口、5V電源輸出端口、鋰電池端口和充電器/太陽能端□。[0009]所述的AP2板包括AP2板母座、12V/10A升降壓變換控制電源電路、升降壓變 換控制芯片外部驅(qū)動電路和與12V輸出接口連接的12V/10A電源輸出端口。[0010]所述的鋰聚合物電池模塊包括鋰聚合物電池、電池模塊輸出接口、上端蓋-電 池模塊、下端蓋-電池模塊和殼體-電池模塊，上端蓋-電池模塊和下端蓋-電池模塊分 別安裝在殼體-電池模塊的上下端面，鋰聚合物電池安裝在殼體-電池模塊內(nèi)，電池模塊輸出接口安裝在上端蓋-電池模塊上，鋰聚合物電池的輸出引線連接電池模塊輸出接□。[0011]本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比有益效果為[0012](1)本實用新型是一種采用多種電源模塊控制技術(shù)設(shè)計的新型便攜式應(yīng)急電源產(chǎn) 品，它集市電充電、太陽能充電、手搖發(fā)電機、鋰電池于一身，能夠獨立的提供多個直 流輸出，輸出功率達到130W，可為多種直流用電器提供電源；[0013](2)本實用新型具有體積小、重量輕、效率高、攜行方便、機動性強等優(yōu)點， 充分滿足應(yīng)急條件下的使用需求，它可以為數(shù)字化步兵使用的無線電裝置、全球定位系 統(tǒng)、小型計算機、傳感器顯示裝置等提供快捷有力的電源保證，同時也是野外探險、自 然災(zāi)害、消防、采訪、旅行及登山活動等場合的移動電源理想解決方案；[0014](3)本實用新型采用了大容量的鋰聚合物電池、手搖發(fā)電機、太陽能電池及市電 四種供電方式，四種供電方式既可以單獨提供能源也可以以混合方式提供能源，使其滿 足應(yīng)急場合的便攜式設(shè)備的供電需求；[0015](4)本實用新型設(shè)計了 12V/10A及5V/2A的電源電路，可以滿足中小功率便攜 式設(shè)備的供電需求；[0016](5)本實用新型可以工作于淋雨等嚴峻的環(huán)境，更能滿足用戶的使用要求。
[0017]圖1為本實用新型的整體示意圖；[0018]圖2為本實用新型鋰聚合電池模塊結(jié)構(gòu)示意圖；[0019]圖3為本實用新型電源主機結(jié)構(gòu)示意圖；[0020]圖4為本實用新型上端蓋組件結(jié)構(gòu)示意圖；[0021]圖5為本實用新型APl板原理框圖；[0022]圖6為本實用新型AP2板原理框圖。
具體實施方式
[0023]如圖1所示，本實用新型包括電源主機1、鋰聚合物電池模塊2、太陽能電池板 3、市電充電器4、筆記本電源適配器5、電池連接線纜6、太陽能電池板連接線纜7、充 電器連接線纜8、5V輸出線纜10和12V輸出線纜9。[0024]電源主機1的輸出分別通過連接5V輸出線纜10和12V輸出線纜輸出給用電設(shè) 備或儀器。在滿載或較大功率輸出時，通過電池連接線纜6連接電源主機1和鋰聚合物 電池模塊2。在較小功率(<20W)輸出時，可以由太陽能電池板3、電源主機1內(nèi)的手搖發(fā)電機模塊17單獨作為電源系統(tǒng)能源，也可以以鋰聚合物電池模塊2、太陽能電池板3 及手搖發(fā)電機模塊17以任意形式組合為電源系統(tǒng)提供能源，選取太陽能電池板3作為能 源時，可通過太陽能電池板連接線纜7連接太陽能電池板3和電源主機1 ；選取手搖發(fā)電 機模塊17作為能源時，只需操作電源主機1的搖柄即可實現(xiàn)；采用組合方式時，可以根 據(jù)組合的對象選取相應(yīng)的連接方式。[0025]鋰聚合物電池模塊2的充電方式有三種，分別為市電充電、太陽能充電、手搖 發(fā)電機充電。對于市電充電，可以選取直充和隨機充電兩種方式。直充方式可通過充電 器連接線纜8連接鋰聚合物電池模塊2和市電充電器4來實現(xiàn)；隨機充電方式時先將電池 連接線纜6連接電源主機1和鋰聚合物電池模塊2，然后將充電器連接線纜8連接市電充 電器4和電源主機1。當采用太陽能充電時，先將電池連接線纜6連接電源主機1和鋰 聚合物電池模塊2，然后將太陽能電池板連接線纜7連接太陽能電池板3和電源主機1。 采用手搖發(fā)電機模塊充電時，只需將電池連接線纜6連接電源主機1和鋰聚合物電池模塊 2，然后手搖電源主機1的搖柄即可。應(yīng)急多功能電源還專門配備了筆記本電源適配器 5，滿足目前市場上各類筆記本的供電需求，具體實施方式
為12V輸出線纜9連接電源主 機1和筆記本電源適配器5。[0026]鋰聚合物電池模塊2如圖2所示，它為應(yīng)急多功能電源提供能源，由鋰聚合物電 池11、殼體-電池模塊、上端蓋-電池模塊13、下端蓋-電池模塊14和電池模塊輸出接 口 12組成。將下端蓋-電池模塊14與殼體-電池模塊連接，鋰聚合物電池11裝入殼 體-電池模塊、電池模塊輸出接口 12安裝在上端蓋-電池模塊13上，鋰聚合物電池11 的輸出引線連接電池模塊輸出接口 12，上端蓋-電池模塊13安裝在殼體-電池模塊上。[0027]電源主機1如圖3所示，它是應(yīng)急多功能電源的控制器，完成各種能源輸入到輸 出的變換、系統(tǒng)控制、鋰電池充電控制、顯示及保護功能，由上端蓋組件16、手搖發(fā)電 機模塊17、下端蓋-主機18及殼體-主機組成。手搖發(fā)電機模塊17安裝在殼體-主機 上，下端蓋-主機安裝在殼體-主機上，手搖發(fā)電機模塊17的輸出接口與上端蓋組件16 的對應(yīng)接口連接，上端蓋組件16安裝在殼體-主機上。[0028]如圖4所示，上端蓋組件16包括APl板20、AP2板21、電源開關(guān)22、5V輸出 接口 23、12V輸出接口對、電池輸入接口 25、市電充電器/太陽能接口沈及上端蓋-主 機27。電源開關(guān)22、5V輸出接口 23、12V輸出接口對、電池輸入接口 25、市電充電器 /太陽能接口 26安裝在上端蓋-主機27上，APl板20及AP2板21上的對應(yīng)接口分別與 電源開關(guān)22、5V輸出接口 23、12V輸出接口 M、電池輸入接口 25、市電充電器/太陽 能接口沈連接，APl板20安裝在上端蓋-主機27上，APl板20上的公座與AP2板21 上的母座連接，AP2板21安裝在APl板20上。[0029]APl板20原理框圖如圖5所示，包括5V/2A降壓變換控制電源電路、鋰電池充 電控制電路、鋰電池電量檢測與顯示電路、電源開關(guān)控制電路和過壓保護電路。市電充 電器/太陽能接口 26連接到APl板20上充電器/太陽能端口，APl板20上充電器/太 陽能端口中與太陽能電池板連接的端子連接到APl板20上的手搖發(fā)電機輸出端口，APl 板20上的手搖發(fā)電機輸出端口與手搖發(fā)電機模塊17的輸入端口連接，從而將太陽能電池 板的輸出輸入到手搖發(fā)電機模塊17上，然后手搖發(fā)電機模塊17的輸入端口和手搖發(fā)電機 模塊17內(nèi)的手搖發(fā)電機的三相整流輸出分別通過肖特基二極管進行耦合，耦合后的輸出為手搖發(fā)電機模塊17內(nèi)LM2596電源變換控制電路的輸入，通過LM2596電源變換控制 電路變換后輸出18V到手搖發(fā)電機模塊17的輸出端口，手搖發(fā)電機模塊17的輸出端口連 接到APl板20上的手搖發(fā)電機輸入端口。電池輸入接口 25連接到APl板20上的鋰電池 端口、然后由APl板20上的手搖發(fā)電機輸入端口和APl板20上的鋰電池端口通過肖特 基二極管進行耦合，耦合后的輸出在后文中稱為電源電路的總輸入，它分別供給5V/2A 降壓變換控制電源電路、電源開關(guān)控制電路、AP2板21上的電路。[0030]電源開關(guān)控制電路由5V電源電路及電源開關(guān)的開關(guān)檢測電路組成，其中電源 開關(guān)控制電路上的5V電源電路由LM317來實現(xiàn)，它的輸入為電源電路的總輸入；電源 開關(guān)控制電路上的電源開關(guān)的開關(guān)檢測電路由電源開關(guān)、電阻分壓電路及電壓跟隨器組 成，電源開關(guān)22與APl板20上的開關(guān)端口連接，APl板20上的開關(guān)端口中的一端與電 源開關(guān)控制電路上的5V電源電路的輸出連接，APl板20上的開關(guān)端口中的另一端與電阻 分壓電路相連，電阻分壓電路的輸出和由LM258構(gòu)成的電壓跟隨器的正端相連，從而當 電源開關(guān)22閉合或斷開時，電源開關(guān)控制電路上的檢測電路會分別輸出TTL電平“H” 禾口 "L，，。[0031]過壓保護電路的供電電源為電源開關(guān)控制電路上的5V電源電路的輸出，它由電 阻分壓電路、電壓跟隨器、電壓比較器及邏輯電路組成，APl板20上5V/2A降壓變換 控制電源電路的輸出與過壓保護電路的一路電阻分壓電路相連，電阻分壓電路的輸出和 由OPA2241組成的電壓跟隨器相連，電壓跟隨器的輸出和設(shè)定的5V過壓檢測電平通過由 LM324構(gòu)成的電壓比較器相比較后輸出一個5V過壓檢測電平，該電平與電源開關(guān)控制電 路上的檢測電路的輸出電平通過過壓保護電路的邏輯電路做相關(guān)邏輯運算后輸出一個5V 使能信號，與此同理，過壓保護電路還檢測AP2板21上12V/10A電源電路的輸出電壓， 并輸出一個12V使能信號。[0032]APl板20上的5V/2A降壓變換控制電源電路由TPSM50降壓變換電源控制電 路實現(xiàn)，其使能信號為過壓保護電路輸出的5V使能信號。5V/2A降壓變換控制電源電 路的輸出連接5V輸出接口 23。鋰電池充電控制電路選用了鋰電池專用充電控制芯片 MAX1873TEEE來實現(xiàn)，鋰電池充電控制電路的輸入與APl板20上的手搖發(fā)電機輸入端 口相連，鋰電池充電控制電路的輸出與APl板20上鋰電池端口相連。鋰電池電量檢測與 顯示電路的供電電源為APl板20上的5V/2A降壓變換控制電源電路的輸出，通過鋰電池 電壓與設(shè)置的四段電平相比較檢測出四個TTL電平，這四個TTL電平分別與電源開關(guān)控 制電路的檢測電路的輸出電平相與后驅(qū)動LED顯示電路。APl板20上的公座對應(yīng)接口 分別連接過壓保護電路、電源電路的總輸入，它為AP2板21提供電源輸入及使能控制信 號。[0033]AP2板21原理框圖如圖6所示，包括12V/10A電源主電路(12V/10A升降壓變 換控制電源電路)和外部驅(qū)動電源電路(升降壓變換控制芯片外部驅(qū)動電路)。12V/10A 電源主電路的輸入通過AP2板21上的母座與APl板20上的公座連接獲得，主電路由 升降壓變換控制芯片LTC3780及其外圍電路來實現(xiàn)，12V/10A電源主電路的輸出通過 12V/10A電源輸出端口與12V輸出接口 M相連。12V/10A電源主電路的輸出通過APl 板20和AP2板21的公母座對接路由給APl板20上的過壓保護電路產(chǎn)生一個12V使能 信號，該信號再由APl板20和AP2板21的公母座路由給12V/10A電源主電路的使能控制引腳。為了減少12V/10A電源主電路的主控芯片的發(fā)熱，專門設(shè)計了外部驅(qū)動電源電 路，該電路由LM317來實現(xiàn)，輸出電壓為6V，驅(qū)動電源的輸出供給12V/10A電源主電 路上LTC3780的外部電源引腳。[0034] 本實用新型如圖本實用新型未詳細說明部分屬本領(lǐng)域技術(shù)人員公知常識。
權(quán)利要求1.應(yīng)急多功能電源，其特征在于包括電源主機(1)、鋰聚合物電池模塊O)、太陽 能電池板(3)、市電充電器G)、筆記本電源適配器(5)、電池連接線纜(6)、太陽能電池 板連接線纜(7)、充電器連接線纜(8)、12V輸出線纜(9)和5V輸出線纜(10)，電源主 機(1)分別通過電池連接線纜(6)、太陽能電池板連接線纜(7)、充電器連接線纜(8)和 12V輸出線纜(9)與鋰聚合物電池模塊O)、太陽能電池板(3)、市電充電器⑷和筆記 本電源適配器(5)連接，5V輸出線纜(10)的一端與電源主機(1)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)急多功能電源，其特征在于所述的電源主機(1)包括 上端蓋組件(16)、手搖發(fā)電機模塊(17)、下端蓋-主機(18)和殼體-主機，上端蓋組件 (16)和下端蓋-主機(18)分別安裝在殼體-主機的上下兩端，手搖發(fā)電機模塊(17)安裝 在上端蓋組件(16)、下端蓋-主機(18)和殼體-主機組成的腔體內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的應(yīng)急多功能電源，其特征在于所述的上端蓋組件(16)包 括APl板00)、八卩2板01)、電源開關(guān)0幻、5V輸出接口 0；3)、12V輸出接口 04)、 電池輸入接口 05)、市電充電器/太陽能接口 06)和上端蓋-主機07)，電源開關(guān) (22), 5V輸出接口 03)、12V輸出接口 04)、電池輸入接口 05)、市電充電器/太陽能 接口 06)和APl板OO)分別固定安裝在上端蓋-主機(XT)上，APl板OO)的公座與 AP2板的母座連接，APl板OO)上設(shè)置對應(yīng)接口分別于手搖發(fā)電機模塊(17)、電 源開關(guān)02)、5V輸出接口 03)、電池輸入接口 05)和市電充電器/太陽能接口 06)連 接，AP2板上設(shè)置對應(yīng)接口與12V輸出接口 04)連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的應(yīng)急多功能電源，其特征在于所述的APl板00)包括鋰 電池充電控制電路、鋰電池電量檢測與顯示電路、5V/2A降壓變換控制電源電路、電源 開關(guān)控制電路、過壓保護電路、APl板公座和與手搖發(fā)電機模塊(17)、電源開關(guān)02)、 5V輸出接口 03)、電池輸入接口 05)、市電充電器/太陽能接口 06)連接的手搖發(fā)電 機輸入輸出端口、開關(guān)端口、5V電源輸出端口、鋰電池端口和充電器/太陽能端口。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的應(yīng)急多功能電源，其特征在于所述的人 2板01)包括 AP2板母座、12V/10A升降壓變換控制電源電路、升降壓變換控制芯片外部驅(qū)動電路和 與12V輸出接口 04)連接的12V/10A電源輸出端口。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)急多功能電源，其特征在于所述的鋰聚合物電池模塊包括鋰聚合物電池(11)、電池模塊輸出接口(12)、上端蓋-電池模塊(13)、下端蓋-電池模塊(14)和殼體-電池模塊，上端蓋-電池模塊(1 和下端蓋-電池模塊(14) 分別安裝在殼體-電池模塊的上下端面，鋰聚合物電池(11)安裝在殼體-電池模塊內(nèi)， 電池模塊輸出接口(12)安裝在上端蓋-電池模塊(13)上，鋰聚合物電池(11)的輸出引 線連接電池模塊輸出接口(12)。
專利摘要應(yīng)急多功能電源，包括電源主機、鋰聚合物電池模塊、太陽能電池板、市電充電器、筆記本電源適配器、電池連接線纜、太陽能電池板連接線纜、充電器連接線纜、12V輸出線纜和5V輸出線纜，電源主機分別通過電池連接線纜、太陽能電池板連接線纜、充電器連接線纜和12V輸出線纜與鋰聚合物電池模塊、太陽能電池板、市電充電器和筆記本電源適配器連接，5V輸出線纜的一端與電源主機連接。本實用新型是一種采用多種電源模塊控制技術(shù)設(shè)計的新型便攜式應(yīng)急電源產(chǎn)品，它集市電充電、太陽能充電、手搖發(fā)電機、鋰電池于一身，能夠獨立的提供多個直流輸出，輸出功率達到130W，可為多種直流用電器提供電源；本實用新型具有體積小、重量輕、效率高、攜行方便、機動性強等優(yōu)點，充分滿足應(yīng)急條件下的使用需求。
文檔編號H02J7/00GK201813202SQ20102025938
公開日2011年4月27日 申請日期2010年7月7日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月7日
發(fā)明者劉華祥, 陳喜國, 韓志杰, 馬黎明 申請人:北京航天光華電子技術(shù)有限公司