一种便携式多源供电装置的制作方法

1.本发明涉及移动供电技术领域，更具体的说是涉及一种便携式多源供电装置。


背景技术：

2.随着人们生活水平的提高，对应急能源设备渐渐有了更深刻的认知，传统的燃油发电机的废气污染、噪音巨大、存放有危险性等因素，已不适应当今的社会清洁能源大潮。另外，由于便携式电子设备的普及，充电的需求在单人/单兵的情况下越来越重要：在野外，智能手机、卫星电话、对讲机等电子设备均需要稳定的电能供应；在应急情况下，照明灯、手电筒等照明设备也需要进行供电。在这种需求下，采用锂离子电芯储能的便携式户外电源则因其简单易用、无污染、无噪音、多途径获取补给等优势，成为新时代的应急电力设备。
3.目前，便携式户外移动电源对电池充电的功能比较单一，能量补给的途径较少，因此如何克服该技术问题，是本领域技术人员亟需解决的问题。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明提供了一种便携式多源供电装置，目的是完善便携式户外移动电源的电池充电功能，增加能量补给的途径，提高便携式户外移动电源的适应性。
5.为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
6.一种便携式多源供电装置，包括机械发电装置、光伏发电装置、能量管理模块、充电模块，所述机械发电装置和所述光伏发电装置分别与所述能量管理模块连接，所述能量管理模块与所述充电模块连接。
7.可选的，所述机械发电装置为手摇/脚踩一体式发电装置，具体包括依次连接的盘式发电机、整流滤波模块、超级电容组、usb模块。
8.可选的，所述盘式发电机使用无铁芯外转子结构。
9.可选的，所述整流滤波模块采用低导通压降二极管组成的三相整流桥电路。
10.可选的，所述超级电容组采用4个高倍率、高容量超级电容器串联而成。
11.可选的，所述光伏发电装置为光伏板，具体包括依次连接的光伏电池板、mppt控制器、usb模块。
12.可选的，所述光伏电池板采用单晶硅作为太阳能电池及ftfe薄膜一体层压封装形式，所述mppt控制器和所述usb模块集成在所述光伏电池板上。
13.可选的，所述能量管理模块包括dc/dc充电板、bms控制模块、锂电池组、usb快充模块，所述bms控制模块分别与dc/dc充电板、锂电池组、usb快充模块连接。
14.可选的，所述dc/dc充电板设置有两个，两个dc/dc充电板均分别与bms控制模块连接。
15.可选的，所述充电模块包括依次连接的控制板、充电板、充电切换板、极性转换板、活动充电触点。
16.经由上述的技术方案可知，本发明提供了一种便携式多源供电装置，与现有技术
相比，具有以下有益效果：
17.本发明实现了在便携式户外移动电源的基本供电、充电功能的基础上，对其充电功能进行了完善，可以兼容多种手机、卫星电台、对讲机的电池充电；并进行了能量补给途径的拓展，使其在阴天和下雨天也能通过人力进行能量的补给。本发明结构简单，使用方便，适用于多种电池充电并且具有多种能量补给途径，拓展了便携式多源供电装置的使用范围。
附图说明
18.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
19.图1为本发明的便携式多源供电装置整体结构示意图；
20.图2为本发明机械发电装置的电气原理框图；
21.图3为本发明光伏发电装置的电气原理框图；
22.图4为本发明能量管理模块的电气原理框图；
23.图5为本发明充电模块的电气原理框图；
24.图6为本发明电池接口控制功能的逻辑流程图；
25.图7为本发明电源输出控制功能的逻辑流程图。
具体实施方式
26.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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例，都属于本发明保护的范围。
27.本发明实施例公开了一种便携式多源供电装置，参见图1，包括机械发电装置、光伏发电装置、能量管理模块、充电模块，所述机械发电装置和所述光伏发电装置分别与所述能量管理模块连接，所述能量管理模块与所述充电模块连接。
28.能量管理模块作为便携式多源供电装置的核心组成，具有能量转换、能量储存、能量供应的功能。机械发电装置作为能量管理模块的能量补给的获取途径之一，可以将人力做功转换成电能给能量管理模块进行能量补给；光伏发电装置作为能量管理模块的能量补给的获取途径之一，可以将太阳能转换成电能给能量管理模块进行能量补给；充电模块作为能量管理模块的接口拓展，具有多种通用的电池接口和一组活动的电池触点，可以给不同种类的电池进行充电。
29.在一种实施例中，所述机械发电装置为手摇/脚踩一体式发电装置，参见图2，具体包括依次连接的盘式发电机、整流滤波模块、超级电容组、usb模块。
30.其中，所述盘式发电机使用无铁芯外转子结构，有效地提高了电机效率，显著减小了电磁转矩脉动。所述整流滤波模块采用低导通压降二极管组成的三相整流桥电路，对盘式发电机发出的三相交流电进行整流、滤波、稳压，提供给后级电路使用。所述超级电容组
采用4个高倍率、高容量超级电容器串联而成，通过开关连接到输出母线上，即使手摇/脚踩的转速不均匀，也可以保持稳定输出。usb模块将直流输出转换成usb接口输出，便于给各种usb设备供电。
31.在一种实施例中，所述光伏发电装置为光伏板，优选便携式光伏板，参见图3，具体包括依次连接的光伏电池板、mppt控制器、usb模块。其中，所述光伏电池板采用单晶硅作为太阳能电池及ftfe薄膜一体层压封装形式，所述mppt控制器和所述usb模块集成在所述光伏电池板上。光伏电池板将太阳能转换成电能，mppt控制器对太阳能电池板的输出电压、输出电流进行采样和汇总，通过最大功率追踪(mppt)算法输出直流电源，以实现便携式光伏板功率的最大输出。
32.在一种实施例中，所述能量管理模块包括dc/dc充电板、bms控制模块、锂电池组、usb快充模块，参见图4，所述bms控制模块分别与dc/dc充电板、锂电池组、usb快充模块连接。dc/dc充电板设置有两个，一个是将外部的能量补给(手摇/脚踩一体式发电装置、光伏板、市电适配器等)转换成可以直接给内部锂电池组充电的直流电，另一个是将电池的电能转换成可以给外部电池充电的直流电，通过充电输出接口给外部电池进行充电。bms控制模块用来对锂电池组的状态进行监控，包含电压、电流、温度、soc、soh等，通过对采集到的状态进行分析整合，从而对锂电池组的充电、放电过程进行实时控制，实现对锂电池组的管理功能。锂电池组采用通用的18650锂电池成组，技术成熟度高、稳定性强、安全性好，且采用单体可拆卸式设计，在提高通用性的同时显著降低了维护成本。usb快充模块用来将锂电池组的输出转换成usb类型的输出，具有专用的usb接口通讯协议，兼容pd3.0、qc3.0、pps、bc1.2、afc、fcp、scp、apple 2.4a等主流快充协议，可以通过对应的通讯协议对输出电压、电流进行动态调节，适配各种主流智能手机、usb设备的充电及供电需求。
33.在一种实施例中，所述充电模块包括依次连接的控制板、充电板、充电切换板、极性转换板、活动充电触点，参见图5。控制板通过采集各个电池接口连接的电池电压，然后根据对应的电池电压等级设置充电板输出对应的电压，根据电池接入电池接口的位置设置充电切换板的切换位置，实现2组电池同时充电，且单组电池充电完成后自动切换至下一组电池。极性转换板可以自动对接入的电池极性进行切换，无论外部电池是正接还是反接，均可以进行正常充电。活动充电触点可以在一个自由度内进行自由调节，兼容多种电池触点间距的电池组。
34.在具体应用过程中，所述便携式多源供电装置还配套有便携背包、充电线缆、市电适配器、led照明灯、可充电手电筒，用于实现设备携带、互联充电、市电充电、应急照明等功能。
35.本发明装置的工作模式有接口控制功能和输出控制功能。
36.一、接口控制功能
37.便携式多源供电装置软件能够通过信号检测模块获取的信息，判断设备所处状态。同时，能够通过i/o口控制设备的充电控制口和放电控制口，实现设备的充放电控制。图6为便携式多源供电装置电池接口控制功能的逻辑流程图。装置的充电控制口和放电控制口开/关的处理需求描述参见图1。
38.表1电池充电模式
[0039][0040]
二、输出控制功能
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便携式多源供电装置软件能够通过i2c总线控制dc/dc模块，实现设备输出。图7为便携式多源供电装置电源输出控制功能的逻辑流程图。
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装置放电控制口的输出电压大小的处理需求描述参见表2。
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表2电源供电模式
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本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
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对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。