多功能小型移動電站及其控制方法
2023-11-30 00:13:41 2
專利名稱：多功能小型移動電站及其控制方法
技術領域：
本發明涉及電源設備，尤其涉及一種多功能小型移動電站及其控制方法。
背景技術：
移動電站是為室外供電提供服務的設備，移動電站系列有多種結構和功能，如汽車電站、拖車電站；移動低噪音電站、移動貨櫃電站等。電站其實可認為是一種電源或者一種發電系統，其為用電設備供電。現有技術中，有多種形式的電站，例如中國專利文獻CN 201332367Y公開一種「太陽能移動電站」，其是由太陽能光伏電池、柴油發電機組成的一個混合供電系統，太陽能光伏電池安裝在一個貨櫃的相鄰的頂部和側面。其所有設備放置在貨櫃內部，通過將太陽能發電系統和柴油發電系統結合組成高效、快速移動的供電系統。其主要利用光伏效應，通過太陽能光伏電池將太陽能轉化為直流電，再通過太陽能併網逆變器跟蹤雙向逆變器輸出電能的頻率和相位將直流電轉變為交流電，直接給用電負載使用；若太陽能光伏電池產生的電能超出了用電負載的負荷，多餘的電量將通過雙向逆變器轉換為直流電存入蓄電池組中；當太陽能光伏電池產生的電能無法滿足用電負載的負荷， 蓄電池組將通過雙向逆變器輸出電能進行補充；若仍無法滿足用電需求，則由柴油發電機補充。但是現有技術中的移動電站都存在功能較為單一，不能滿足日常生產生活中的需求。
發明內容
本發明解決的目的在於解決傳統的移動電站功能較為單一的問題，提供一種多功能小型移動電站，其具有便於攜帶、功能多樣的優點。本發明還提供一種多功能小型移動電站的控制方法，該方法簡單，且易於實現。為了解決上述技術問題，本發明採用的技術方案是一種多功能小型移動電站，包括直流輸入模塊，輸入直流電；DC-DC模塊，與直流輸入模塊相連，用以不同直流電壓值之間的轉換；鋰電池組，用以將輸入的直流電存儲；鋰電池組管理系統，與鋰電池組相連，用以管理鋰電池組的充放電；DC-DC模塊，與鋰電池組管理系統相連；輸出模塊，與DC-DC模塊相連，用以連接各種用電負載；上述的各模塊依次相連，併集成於一個主箱體內。優選的，所述直流輸入模塊採用AC-DC模塊、太陽能電池板、機械手搖式發電模塊、車載電源中的一種或者多種的組合。優選的，所述鋰電池組安裝於所述主箱體底部，所述鋰電池組的各電池均採用結構件隔離，並在結構件上設置通氣散熱口。
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優選的，所述輸出模塊採用萬能接口座、逆變器、無線通訊發射器中的一種或者多種的組合。優選的，所述太陽能電池板為摺疊式太陽能電池板，並裝於所述主箱體內殼面板 上。優選的，所述鋰電池組還設置有電池狀態顯示系統。優選的，所述逆變器為300W正弦波逆變器。優選的，所述主箱體採用尼龍加玻纖的塑膠材料製成。一種多功能小型移動電站的控制方法，包括如下步驟步驟A 通過直流輸入模塊輸入直流電；步驟B 直流電經DC-DC模塊進行轉換；步驟C 轉換後的直流電進入鋰電池組管理系統，為鋰電池組的充放電準備；步驟D 直流電存入鋰電池組；步驟E 同時直流電由鋰電池組管理系統進入另一 DC-DC模塊，進行直流電的轉換；步驟F 經轉換後的電流由DC-DC模塊進入輸出模塊，並流向用電負載。進一步的，所述步驟B、E中所述的DC-DC模塊還具有限流功能、適配器功能，並具有USB接口和DC5. 5 * 2. 1插座接口。本發明的有益效果為通過將直流輸入模塊、DC-DC模塊、鋰電池組及其管理系統、DC-DC模塊、輸出模塊依次相連，併集成於一個主箱體內，使得該移動電站的體積減小， 降低了成本，並便於攜帶，同時，直流輸入模塊可以採用AC-DC模塊、太陽能電池板、機械手搖式發電模塊、車載電源中的一種或者多種的組合，實現了可適時保持鋰電池組有充足的電量備用，能實現野外完全自給供電；輸出模塊可以採用萬能接口座、逆變器、無線通訊發射器中的一種或者多種的組合，滿足了各種用電設備的需求，具有功能多樣化的優點；上述的各模塊主體均可根據需要連接進行組合使用，能很方便的裝配，利於維護和提高產品的使用效率。
下面根據附圖和實施例對本發明作進一步詳細說明。圖1為實施例一所述的多功能小型移動電站的控制原理框圖；圖2為實施例二所述的多功能小型移動電站的控制原理框圖；圖3為實施例三所述的電池狀態顯示系統構架示意圖；圖4為圖3所示的電池狀態顯示系統執行流程示意圖；圖5為實施例四所述的鋰電池組管理系統的電路圖；圖6為實施例四所述的控制模塊的電路圖。圖中1、狀態顯示系統；2、電子裝置；10、12、顯示單元；14、狀態顯示控制模塊；20、充電電池；22、充電控制單元；100、採樣模塊；200、放電電平處理電路；300、充電電平處理電路；400、單片機； 500、放電控制模塊；600、充電控制模塊；700、AD轉換器。
具體實施例方式如圖1所示，於實施例一中，本發明所述的多功能小型移動電站包括依次相連的直流輸入模塊、智能DC-DC模塊、鋰電池組及其智能管理系統、智能DC-DC模塊、輸出模塊， 且上述的各模塊及鋰電池組及其管理系統集成於一個主箱體內，減小了移動電站的體積， 便於攜帶。其中，鋰電池組安裝於所述主箱體底部，鋰電池組的各電池均採用結構件隔離， 並在結構件上設置通氣散熱口，在結構上與筆記本類似，可同主箱體分離，便於更換和擴展。電池可根據需要選擇不同容量的電池，例如15Ah、25Ah、40Ah等，電壓都是14. 4， 電芯全部採用進口電芯，具有安全性及準確性高的優點。主箱體採用尼龍加玻纖的塑膠材料製成，產品體積為500 350 50mm，體積小巧，重量根據配置不同從2. 5kg 4. ^g，便於旅遊及科考攜帶。多功能小型移動電站的控制方法，包括如下步驟步驟A 通過直流輸入模塊輸入直流電；步驟B 直流電經DC-DC模塊進行轉換；步驟C 轉換後的直流電進入鋰電池組管理系統，為鋰電池組的充放電準備；步驟D 直流電存入鋰電池組；步驟E 同時直流電由鋰電池組管理系統進入另一 DC-DC模塊，進行直流電的轉換；步驟F 經轉換後的電流由DC-DC模塊進入輸出模塊，並流向用電負載。如圖2所示，於實施例二中，本發明所述的多功能小型移動電站包括依次相連的直流輸入模塊、智能DC-DC模塊、鋰電池組及其智能管理系統、智能DC-DC模塊、輸出模塊， 且上述的各模塊及鋰電池組及其管理系統集成於一個主箱體內，減小了移動電站的體積， 便於攜帶。其中，直流輸入模塊包括AC-DC模塊、太陽能電池板、機械手搖式發電模塊，太陽能電池板優選為摺疊式太陽能電池板，並安裝於主箱體內殼面板上，可根據需要進行串並擴展，利用太陽能進行發電，並對電池進行充電；在主箱體上設置機械手搖式發電模塊接口，可根據需要安裝機械手搖式發電模塊，進行發電，並對電池進行充電；當在室內時，可直接用AC-DC模塊對電池進行充電，且各模塊主體可根據需要連接組合使用，也可單獨使用， 能很方便的裝配，便於維護和提高產品的使用效率。同時還可以根據需要使用車載電源進行充電，通過將上述的直流輸入模塊根據需要組合使用，可實現適時保持鋰電池組有充足的電量，實現了野外完全自給供電。鋰電池智能管理系統實時管理電池的充放電，並對電池設置各種保護參數，防止電池的過充、過放、過流、溫度過高等。鋰電池組還設置有電池狀態顯示系統，用以顯示電池的電壓、容量、充放電電流、 剩餘容量等其他電池狀況信息。輸出模塊包括萬能接口座、逆變器、無線通訊發射器，萬能接口座可再室內室外對手機電池、數位相機電池、數碼攝像機、上網本、筆記本等用電負載進行充電；當某些設備需要使用交流電時，例如電腦，此時可以通過逆變器轉換成交流電輸出至用電設備；無線通訊發射器採用無線聯盟QI標準，可以提供無線信號，可直接連接無線充電接受設備，例如 PDVD, PS3、NDSi, NDSL, Xbox, iphone、iPad等各種印有QI標記的數碼無線兼容產品，各裝置主體可根據需要連接組合使用，也可單獨使用，能很方便的裝配，便於維護和提高產品的使用效率。 優選的，逆變器為300W正弦波逆變器，在野外無交流電時，通過300W逆變器可用於小型交流電器應急性供電。優選的，DC-DC模塊具有多路輸出電路，對應輸出電路具有多路輸出接口，在其內部設置限流電路，使其還具有限流功能，由於某些用電設備的電流需要限制在某個範圍內， 例如，MP3、MP4等數碼產品可限制輸出電流從O 2A可調，同時DC-DC模塊還具有適配器功能，還具有USB接口和DC5. 5 * 2. 1插座接口。本實施例所述的多功能小型移動電站的控制方法，包括如下步驟步驟A 通過AC-DC模塊、太陽能發電模塊、機械手搖式發電模塊輸入直流電；步驟B 直流電經DC-DC模塊進行轉換；步驟C 轉換後的直流電進入鋰電池組管理系統，為鋰電池組的充放電準備；步驟D 直流電存入鋰電池組；步驟E 同時直流電由鋰電池組管理系統進入另一 DC-DC模塊，進行直流電的轉換；步驟F 經轉換後的電流由DC-DC模塊進入萬能接口座、逆變器、無線通訊發射器， 最後輸出至用電負載。如圖3 4所示，於實施例三中，給出了一個具體的電池狀態顯示系統的實施例， 該系統應用於具有對充電電池20執行充電功能的充電控制單元22的電子裝置2中，所述的電子裝置即為鋰電池組管理系統，電池狀態顯示系統1包括兩個用以顯示該充電控制單元22的運作狀態的顯示單元10、12 ；以及用以偵測該充電控制單元22的運作狀態，並依據所偵測的運作狀態操控該兩顯示單元10、12的動作，以藉由該兩個顯示單元10、12的兩種顯示狀態以及由該兩種顯示狀態所混合的顯示狀態中之一者相應的顯示該充電控制單元22的運作狀態的狀態顯示控制模塊14。該兩個顯示單元為兩個具有不同波長的發光二極體(LED)，且該兩種顯示狀態是指該兩個顯示單元的發光顏色，該兩種顯示狀態所混合的顯示狀態是指該兩個顯示單元的發光顏色經混光後的發光顏色。執行該電池狀態顯示系統的方法是首先偵測該充電控制單元的運作狀態，並依據所偵測的運作狀態藉由兩種顯示狀態以及由該兩種顯示狀態所混合的顯示狀態中之一者相應的顯示該充電控制單元的運作狀態。如圖5 6所示，於實施例四中，給出了一個鋰電池組管理系統的具體實施例，鋰電池組是由八組電池組串聯組成，每組電池組由八節鋰電池串聯組成，其管理系統包括採樣模塊100、磁隔離模塊、電平處理電路、單片機400、控制模塊、開關電路，每一路採樣模塊分別採集每組電池組的電壓信號。採樣模塊100的輸入端與鋰電池的兩端連接，採樣模塊100的輸出端分別與電平處理電路通過I2C總線與磁隔離模塊相連，磁隔離模塊通過I2C總線與單片機400的輸入端相連，控制模塊具有兩個控制信號輸入端，電平處理電路的輸出端與控制模塊的一個控制信號輸入端連接，單片機400的輸出端與控制模塊的另一個控制信號輸入端相連，控制模塊的輸出端與開關電路的輸入端相連接，開關電路的輸出一端通過採樣電阻RI與電池組相連接，另一端與負載相連接。 其中，採樣模塊100用於採集鋰電池兩端充、放電電壓值和採樣電阻採樣端電壓， 將過充、過放、短路、過流信號送至電平處理電路和通過I2C總線將信號送至磁隔離模塊， 優選的，採樣模塊100的晶片型號為0Z8920 ；單片機400用於通過I2C總線接收磁隔離模塊處理過的採樣模塊的數位訊號，進行判斷，並輸出信號至控制模塊；電平處理電路用於接收採樣模塊發出的過充、過放、短路、過流信號，並輸出信號至控制模塊；控制模塊用於同時接收單片機輸出的控制信號和電平處理電路輸出的控制信號進行邏輯判斷，輸出信號至開關電路；開關電路用於接收控制模塊輸出的邏輯信號，接通或者斷開充、放電迴路。特別的，電平處理電路由充電電平處理電路300和放電電平處理電路200組成，控制模塊由充電控制模塊600和放電控制模塊500組成，且充電控制模塊600和放電控制模塊500均具有兩個控制信號輸入端，充電電平處理電路和單片機的輸出端分別與充電控制模塊的兩控制信號輸入端連接，放電電平處理電路和單片機的輸出端分別與放電控制模塊的兩控制信號輸入端連接。開關電路由串聯的放電場管DEFT和充電場管CEFT組成，放電場管DEFT的柵極與放電控制模塊的輸出端連接，源極與採樣電阻連接，充電場管CEFT的柵極與充電控制模塊的輸出端連接，源極與負載連接。進一步的，放電電平處理電路200包括三極體Q1、光電耦合器，其中光電耦合器由發光器和受光器組成，所述的發光器為發光二極體，所述的受光器為光敏二極體，採樣模塊 100的輸出端與三極體Ql的基極連接，所述的三極體Ql的集電極與發光二極體的陽極連接，所述的發光二極體的陰極接地，所述的光敏二極體的集電極與二極體Dll的陽極連接， 二極體Dll的陽極通過電阻與工作電源連接，光敏二極體的發射極接地，所述的二極體Dll 的陰極與放電控制模塊500的輸入口連接，所述的放電電平處理電路200根據採樣模塊發出的命令對放電控制模塊500進行控制。進一步的，充電電平處理電路300包括三極體Q2、光電耦合器，其中光電耦合器由發光器和受光器組成，所述的發光器為發光二極體，所述的受光器為光敏二極體，採樣模塊 100的輸出端與三極體Q2的基極連接，所述的三極體Q2的集電極與發光二極體的陰極連接，所述的發光二極體的陽極接電源，三極體Q2的發射極接地，所述的光敏二極體的集電極與所述的二極體D12的陽極連接，二極體D12的陽極通過電阻與工作電源連接，光敏二極體的發射極接地，二極體D12的陰極與充電控制模塊600的輸入口連接，所述的充電電平處理電路300根據採樣模塊100發送的命令對充電控制模塊600進行控制。所述的控制模塊由兩個三極體Q3、Q4組成，所述的兩個三極體的基極分別為控制模塊的兩個輸入端，兩個三極體的發射極連接後接地，兩個三極體的集電極連接後與工作電源連接成為控制模塊的輸出端。在鋰電池組處於正常狀態時，採樣模塊100輸入到放電電平處理電路200的為高電平，三極體Ql導通，光電耦合器導通，二極體輸出低電平，放電控制模塊500輸入端D0/S 接收到低電平，放電控制模塊500控制放電場管DFET截止；採樣模塊100輸入充電電平處理電路300的為低電平，三極體Q2導通，光電耦合器導通，二極體輸出低電平，充電控制模塊600輸入端C0/S接收到低電平，充電控制模塊600控制充電場管CFET截止。
當採樣模塊100檢測到鋰電池組出現過流、過壓、短路、過溫狀態時，採樣模塊100 輸出低電平，任何一路採樣模塊輸出到放電電平處理電路200為低電平，光電耦合器截止， 二極體輸出高電平，放電控制模塊500輸入口 D0/S接收到高電平信號。當採樣模塊100檢測到鋰電池組出現過壓或者過溫情況時，任何一路採樣模塊100輸出到充電電平處理電路 300處於高阻狀態，光電耦合器截止，二極體輸出高電平，充電控制模塊600輸入口 C0/S接收高電平信號。採樣模塊100同時將採樣信號通過AD轉換器700輸送至單片機400，在鋰電池組處於正常狀態時，單片機400根據邏輯判斷輸送至充電控制模塊600和放電控制模塊500 均為低電平，當鋰電池組出現過流、過壓、短路、過溫狀態時，單片機400輸送至放電控制模塊500為高電平，當出現過流、過壓狀態時，單片機400輸送至充電控制模塊600為高電平。放電控制模塊500的兩個輸入口中任何一個輸入口收到高電平信號或者兩個輸入口都接收到高電平信號，放電控制模塊輸出高電平，放電場管DFET導通，充電控制模塊 600的兩個輸入口中任何一個輸入口收到高電平信號或者兩個輸入口都接收到高電平信號，充電控制模塊輸出高電平，充電場管CFET導通。本實施例中，鋰電池組管理系統採用雙重控制，單片機接收採集模塊的信號，經過邏輯判斷對充電場管和放電場管進行控制，同時採樣模塊通過驅動控制模塊對充電場管和放電場管進行控制，再經過合成電路對兩路信號合成後，即便其中一路控制出現問題時，另一路控制仍然可以保證對充電場管和放電場管進行控制，增加了系統的穩定性。需要聲明的是，上述具體實施方式
僅僅為本發明的較佳實施例及所運用技術原理，在本發明所公開的技術範圍內，任何熟悉本技術領域的技術人員所容易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護範圍內。
權利要求
1.一種多功能小型移動電站，其特徵在於，包括 直流輸入模塊，輸入直流電；DC-DC模塊，與直流輸入模塊相連，用以不同直流電壓值之間的轉換； 鋰電池組，用以將輸入的直流電存儲；鋰電池組管理系統，與鋰電池組相連，用以管理鋰電池組的充放電； DC-DC模塊，與鋰電池組管理系統相連； 輸出模塊，與DC-DC模塊相連，用以連接各種用電負載； 上述的各模塊依次相連，併集成於一個主箱體內。
2.根據權利要求1所述的多功能小型移動電站，其特徵在於，所述直流輸入模塊採用 AC-DC模塊、太陽能電池板、機械手搖式發電模塊、車載電源中的一種或者多種的組合。
3.根據權利要求1所述的多功能小型移動電站，其特徵在於，所述鋰電池組安裝於所述主箱體底部，所述鋰電池組的各電池均採用結構件隔離，並在結構件上設置通氣散熱口。
4.根據權利要求1所述的多功能小型移動電站，其特徵在於，所述輸出模塊採用萬能接口座、逆變器、無線通訊發射器中的一種或者多種的組合。
5.根據權利要求2所述的多功能小型移動電站，其特徵在於，所述太陽能電池板為摺疊式太陽能電池板，並裝於所述主箱體內殼面板上。
6.根據權利要求3所述的多功能小型移動電站，其特徵在於，所述鋰電池組還設置有電池狀態顯示系統。
7.根據權利要求4所述的多功能小型移動電站，其特徵在於，所述逆變器為300W正弦波逆變器。
8.根據權利要求1 7任一所述的多功能小型移動電站，其特徵在於，所述主箱體採用尼龍加玻纖的塑膠材料製成。
9.一種根據權利要求1所述的多功能小型移動電站的控制方法，其特徵在於，包括如下步驟步驟A 通過直流輸入模塊輸入直流電； 步驟B 直流電經DC-DC模塊進行轉換；步驟C:轉換後的直流電進入鋰電池組管理系統，為鋰電池組的充放電準備； 步驟D 直流電存入鋰電池組；步驟E 同時直流電由鋰電池組管理系統進入另一 DC-DC模塊，進行直流電的轉換； 步驟F 經轉換後的電流由DC-DC模塊進入輸出模塊，並流向用電負載。
10.根據權利要求9所述的多功能小型移動電站的控制方法，其特徵在於，所述步驟B、 E中所述的DC-DC模塊還具有限流功能、適配器功能，並具有USB接口和DC5. 5 * 2. 1插座接口。
全文摘要
本發明公開一種多功能小型移動電站，其包括依次相連的直流輸入模塊、智能DC-DC模塊、鋰電池組及其智能管理系統、智能DC-DC模塊、輸出模塊，且上述的各模塊及鋰電池組及其管理系統集成於一個主箱體內，減小了移動電站的體積，便於攜帶，直流輸入模塊可以採用AC-DC模塊、太陽能電池板、機械手搖式發電模塊、車載電源中的一種或者多種組合，可適時保持鋰電池組有充足的電量備用，能實現野外完全自給供電；輸出模塊可以採用萬能接口座、逆變器、無線通訊發射器中的一種或者多種組合，滿足了各種用電設備的需求，具有功能多樣化的優點；上述的各模塊主體均可根據需要連接進行組合使用，便於裝配、維護，能提高產品的使用效率。
文檔編號H02J7/00GK102437620SQ20121000805
公開日2012年5月2日 申請日期2012年1月11日 優先權日2012年1月11日
發明者熊伶軍 申請人:東莞市鉅大電子有限公司