便攜式光伏移動電源的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了便攜式光伏移動電源，屬于光伏【技術(shù)領(lǐng)域】，其結(jié)構(gòu)主要由PV組件、鋰電池、人機交互模塊、電池管理模塊、ARM核心控制板、市電充電模塊、筆記本電源輸出模塊、光伏充電模塊、USB電源輸出模塊、適配器構(gòu)成，其PV組件、適配器分別通過專用電纜與ARM核心控制板連接，ARM核心控制板設(shè)置有USB電源輸出模塊、筆記本電源輸出模塊，人機交互模塊與ARM核心控制板相連接，鋰電池通過電池管理模塊與ARM核心控制板連接；本實用新型增加光伏充電部分電路，而且可以通過軟件更新的模式，能適應其他新型能源，如風能；通過模擬各個廠家的適配器來適應市面上的各種手機，做到能夠給市面上99%的手機充電；杜絕了手機電池爆炸，造成人身傷害等安全隱患的發(fā)生。
【專利說明】便攜式光伏移動電源
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本實用新型涉及一種移動電源，尤其涉及一種便攜式光伏移動電源。
【背景技術(shù)】
[0002]太陽能是一種取之不盡、用之不竭的可再生能源，也是一種不會產(chǎn)生任何環(huán)境污染的清潔能源，如何更有效地利用太陽能、造福于人類已成為當今世界上最受矚目和最具活力的研究課題之一。公知的太陽能多通過電池板、蓄電池及操作控制面板用于家庭應急照明，能帶來節(jié)約220V市電用量的實際效果，具有一定的實用性和經(jīng)濟性。但在實際使用中發(fā)現(xiàn)存在一定的局限性，由于普遍沒有交流220V輸出功能，無筆記本電腦的工作專用輸出接口，也沒有+5V電壓的直接輸出功能，故不能用作筆記本電腦的工作電源或平板電腦、手機、隨身聽、數(shù)碼相機類以工作電壓為+5V、須用USB標準接口頻繁充電、適于隨身攜帶、可供旅途中使用的的電子數(shù)碼類產(chǎn)品的工作或充電電源。所以，現(xiàn)有的各種太陽能電源裝置從實用性和經(jīng)濟性角度考慮均尚欠理想。
[0003]光伏行業(yè)的不斷發(fā)展，光伏組件生產(chǎn)成本的下降，使得光伏產(chǎn)品開始走向家用，而現(xiàn)在手持電子產(chǎn)品越來越智能化，芯片工作的頻率越來越高，隨之而來的功耗就越來越大，本設(shè)計實現(xiàn)一款智能光伏移動電源，電池容量可以達到lOOwh，可以給筆記本、平板電腦、手機提供電力，由可折疊30W光伏組件為其充電，或者用交流適配器為其充電。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實用新型的目的，是為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的弊端，而提供一種便攜式光伏移動電源，具有結(jié)構(gòu)簡單、可提供5V — 24V電壓輸出，能夠為手機、筆記本電腦、IPAD等數(shù)碼產(chǎn)品的充電，且能提供過壓、過流保護功能，LCD顯示屏提示報警功能等優(yōu)點。
[0005]本實用新型是通過以下的技術(shù)方案來實現(xiàn)的:
[0006]便攜式光伏移動電源，其結(jié)構(gòu)主要由PV組件、鋰電池、人機交互模塊、電池管理模塊、ARM核心控制板、市電充電模塊、筆記本電源輸出模塊、光伏充電模塊、USB電源輸出模塊、適配器構(gòu)成，其PV組件、適配器分別通過專用電纜與ARM核心控制板連接，ARM核心控制板設(shè)置有USB電源輸出模塊、筆記本電源輸出模塊，人機交互模塊與ARM核心控制板相連接，鋰電池通過電池管理模塊與ARM核心控制板連接。
[0007]所述的PV組件，其通過光伏充電模塊與ARM核心控制板連接，且內(nèi)部設(shè)置有MPPT控制單元。
[0008]所述的適配器，其通過專用電纜、DC接頭與光伏充電模塊連接后接入至ARM核心控制板，將AC220V/50HZ轉(zhuǎn)換成18V直流電源，ARM核心控制板通過內(nèi)部的DC-DC控制單元給蓄電池充電。
[0009]所述的鋰電池與電池管理模塊通過8串2并方式與ARM核心控制板連接，總?cè)萘靠蛇_100AH。
[0010]所述的ARM核心控制板，采用芯片STM32F103RB、內(nèi)核Cotex_M3、ARMv7架構(gòu)，CPU頻率可達到72MHz，內(nèi)部Flash容量128KB，SRAM容量達到16KB，12Bit的ADC，高達9MHz的采樣速率使控制更加精準。
[0011 ] 所述的人機交互模塊通過2個6腳的排針與ARM核心控制板連接，其結(jié)構(gòu)由IXD液晶顯示屏和按鍵構(gòu)成，ARM核心控制板通過LCD驅(qū)動單元將電量、充放電標志等標志顯示出來；按鍵是用來調(diào)節(jié)筆記本輸出的電壓，默認為20V輸出，也可以根據(jù)實際情況有不同的輸出，可以實現(xiàn)5V — 24V連續(xù)輸出，步進電壓為IV ；LCD液晶顯示器是顯示電量、輸出電壓、工作狀態(tài)、故障等信息。
[0012]所述的筆記本電源輸出模塊，其設(shè)置有DC輸出端口，輸出電壓為5-20V，采用BUCK電路模型和電壓控制環(huán)進行控制，ARM核心控制板采集輸出的電壓以及電流，如果輸出負載過小，或外部出現(xiàn)短路狀態(tài)時，可以停止輸出，并且LCD液晶顯示器上提示報警；用戶可以通過人機交互模塊來選擇其使用的筆記本的品牌，ARM核心控制板會控制筆記本電源輸出模塊提供適合的電壓供筆記本使用；筆記本電腦通過使用配備的多功能筆記本轉(zhuǎn)接頭與移動電源控制板連接，控制板通過可調(diào)節(jié)穩(wěn)壓輸出電路單元給筆記本供電。
[0013]所述的USB電源輸出模塊，其設(shè)置有USB接口，5V數(shù)碼設(shè)備通過USB接口與ARM核心控制板相連接，ARM核心控制板通過控制內(nèi)部USB穩(wěn)壓電路單元給5V設(shè)備供電，并且提供過壓、過流保護。
[0014]所述的市電充電模塊，其采用Boost結(jié)構(gòu)，能將18V 60W AC/DC通過適配器給鋰電池充電，充電電流達到1.8A，3-4個小時可以將電池充滿，由ARM核心控制板決定將以多大電流給電池充電，并且嚴格按照鋰電池充電曲線來給電池提供電能。
[0015]所述的光伏充電模塊實現(xiàn)對PV組件采光功率的跟蹤，ARM核心控制板通過不斷采集電壓以及輸出電流，計算功率，并且調(diào)整輸出給鋰電池的功率大小，使PV組件工作在最大功率點；同時ARM核心控制板也監(jiān)測鋰電池的電壓，按照鋰電池充電曲線給電池充電。
[0016]所述的電池管理模塊，其具有電源軟開關(guān)功能，以及ARM核心控制板可以實現(xiàn)對電源的控制，當過充、過放、電流過大、溫度過高等狀況出現(xiàn)時，ARM核心控制板會及時切斷電源輸出，保護鋰電池，并且在LCD液晶顯示器上顯示故障原因等。
[0017]本實用新型增加了三重保護功能，第一層采取了電池保護板實現(xiàn)過流停止輸出、欠壓/過壓停止輸出、過充停止輸入、過溫保護等功能；第二層采用硬件電路保護，在光伏充電模塊、市電充電模塊、電路板與電池連接處、筆記本電源輸出模塊、USB電源輸出模塊都加裝NTC保險絲，如果電流高于設(shè)計值，將阻斷通路，切斷電源；第三層，使用ARM核心控制板來實時監(jiān)測光伏充電模塊、市電輸入模塊、電路板與電池連接處、筆記本電源輸出模塊、USB輸出模塊的電壓與電流，監(jiān)測各個部分的功率，如果測量值超過設(shè)計值將通過軟件停止輸出。并且對電池溫度、功率電路溫度等進行監(jiān)測，一旦溫度超標，將停止電能輸出，實現(xiàn)溫度保護。
[0018]由于采用了以上技術(shù)，本實用新型較現(xiàn)有技術(shù)或產(chǎn)品相比，具有的有益效果如下:
[0019]I)、功能上有所增加，第一增加光伏充電部分電路，而且可以通過軟件更新的模式，使之適應其他新型能源，比如風能等。
[0020]2)、通過模擬各個廠家的適配器來適應市面上的各種手機，做到能夠給市面上99%的手機充電。[0021]3)、杜絕了手機電池爆炸，造成人身傷害等安全隱患的發(fā)生。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1、為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖2、為本實用新型中ARM核心控制板的電路圖。
[0024]圖3、為本實用新型中光伏充電模塊的電路圖。
[0025]圖4、為本實用新型中市電充電模塊的電路圖。
[0026]圖5、為本實用新型中電池管理模塊的電路圖。
[0027]圖6、為本實用新型中人機交互模塊的電路圖。
[0028]圖7、為本實用新型中筆記本電源輸出模塊的電路圖。
[0029]圖8、為本實用新型中USB電源輸出模塊的電路圖。
[0030]圖1中:1-PV組件；2_鋰電池、3-人機交互模塊、4-電池管理模塊、5-ARM核心控制板、6-光伏充電模塊、7-筆記本電源輸出模塊、8-市電充電模塊、9-USB接口、10-USB電源輸出模塊、Il-DC輸出端口、12-適配器。
【具體實施方式】
[0031]下面結(jié)合附圖對本實用新型的結(jié)構(gòu)和工作方式做進一步進行說明；
[0032]參見圖1，便攜式光伏移動電源，其結(jié)構(gòu)主要由PV組件、鋰電池、人機交互模塊、電池管理模塊、ARM核心控制板、市電充電模塊、筆記本電源輸出模塊、光伏充電模塊、USB電源輸出模塊、適配器構(gòu)成，其PV組件、適配器分別通過專用電纜與ARM核心控制板連接，ARM核心控制板設(shè)置有USB電源輸出模塊、筆記本電源輸出模塊，人機交互模塊與ARM核心控制板相連接，鋰電池通過電池管理模塊與ARM核心控制板連接。
[0033]所述的PV組件，其通過光伏充電模塊與ARM核心控制板連接，且內(nèi)部設(shè)置有MPPT控制單元。
[0034]所述的適配器，其通過專用電纜、DC接頭與光伏充電模塊連接后接入至ARM核心控制板，將AC220V/50HZ轉(zhuǎn)換成18V直流電源，ARM核心控制板通過內(nèi)部的DC-DC控制單元給蓄電池充電。
[0035]所述的鋰電池與電池管理模塊通過8串2并方式與ARM核心控制板連接，總?cè)萘靠蛇_100AH。
[0036]參見圖2，所述的ARM核心控制板，采用芯片STM32F103RB、內(nèi)核Cotex_M3、ARMv7架構(gòu)，CPU頻率可達到72MHz，內(nèi)部Flash容量128KB，SRAM容量達到16KB，12Bit的ADC，高達9MHz的采樣速率使控制更加精準。
[0037]進一步地，所述的ARM核心控制板中的引腳PAO — PA7，PCO — PC4端口為ADC輸入端口，整個系統(tǒng)中電壓值、電流值等信息都是通過這8個端口輸入到ARM核心控制板的；PB0、PB1、PB10、PB11是負責輸出PWM信號；PA8、PC8、PC9控制按鍵的燈光；PB6、PB7、PC5控制 3 個按鍵；PC11、PC12、PB13、PB14、PB15 是控制 LCD 液晶顯示屏;PB8、PB9 是 EEPROM 芯片接口 ；VSS1—VSS4，VDDl—VDD4是相關(guān)電源的引腳。
[0038]參見圖6，所述的人機交互模塊通過2個6腳的排針與ARM核心控制板連接，其結(jié)構(gòu)由IXD液晶顯示屏和按鍵構(gòu)成，ARM核心控制板通過IXD驅(qū)動單元將電量、充放電標志等標志顯示出來；按鍵是用來調(diào)節(jié)筆記本輸出的電壓，默認為20V輸出，也可以根據(jù)實際情況有不同的輸出，可以實現(xiàn)5V—24V連續(xù)輸出，步進電壓為IV ;LCD液晶顯示器是顯示電量、輸出電壓、工作狀態(tài)、故障等信息。
[0039]參見圖7，所述的筆記本電源輸出模塊，其設(shè)置有DC輸出端口，輸出電壓為5-20V，采用BUCK電路模型和電壓控制環(huán)進行控制，ARM核心控制板采集輸出的電壓以及電流，如果輸出負載過小，或外部出現(xiàn)短路狀態(tài)時，可以停止輸出，并且LCD液晶顯示器上提示報警；用戶可以通過人機交互模塊來選擇其使用的筆記本的品牌，ARM核心控制板會控制筆記本電源輸出模塊提供適合的電壓供筆記本使用；筆記本電腦通過使用配備的多功能筆記本轉(zhuǎn)接頭與移動電源控制板連接，控制板通過可調(diào)節(jié)穩(wěn)壓輸出電路單元給筆記本供電。
[0040]參見圖8，所述的USB電源輸出模塊，其設(shè)置有USB接口，5V數(shù)碼設(shè)備通過USB接口與ARM核心控制板相連接，ARM核心控制板通過控制內(nèi)部USB穩(wěn)壓電路單元給5V設(shè)備供電，并且提供過壓、過流保護。
[0041]參見圖4，所述的市電充電模塊，其采用Boost結(jié)構(gòu)，能將18V 60W AC/DC通過適配器給鋰電池充電，充電電流達到1.8A, 3-4個小時可以將電池充滿，由ARM核心控制板決定將以多大電流給電池充電，并且嚴格按照鋰電池充電曲線來給電池提供電能。
[0042]參見圖3，所述的光伏充電模塊實現(xiàn)對PV組件采光功率的跟蹤，ARM核心控制板通過不斷采集電壓以及輸出電流，計算功率，并且調(diào)整輸出給鋰電池的功率大小，使PV組件工作在最大功率點；同時ARM核心控制板也監(jiān)測鋰電池的電壓，按照鋰電池充電曲線給電池充電。
[0043]參見圖5，所述的電池管理模塊，其具有電源軟開關(guān)功能，以及ARM核心控制板可以實現(xiàn)對電源的控制，當過充、過放、電流過大、溫度過高等狀況出現(xiàn)時，ARM核心控制板會及時切斷電源輸出，保護鋰電池，并且在LCD液晶顯示器上顯示故障原因等。
[0044]本實用新型增加了三重保護功能，第一層采取了電池保護板實現(xiàn)過流停止輸出、欠壓/過壓停止輸出、過充停止輸入、過溫保護等功能；第二層采用硬件電路保護，在光伏充電模塊、市電充電模塊、電路板與電池連接處、筆記本電源輸出模塊、USB電源輸出模塊都加裝NTC保險絲，如果電流高于設(shè)計值，將阻斷通路，切斷電源；第三層，使用ARM核心控制板來實時監(jiān)測光伏充電模塊、市電輸入模塊、電路板與電池連接處、筆記本電源輸出模塊、USB輸出模塊的電壓與電流，監(jiān)測各個部分的功率，如果測量值超過設(shè)計值將通過軟件停止輸出。并且對電池溫度、功率電路溫度等進行監(jiān)測，一旦溫度超標，將停止電能輸出，實現(xiàn)溫度保護。
【權(quán)利要求】
1.便攜式光伏移動電源，其結(jié)構(gòu)主要由PV組件、鋰電池、人機交互模塊、電池管理模塊、ARM核心控制板、市電充電模塊、筆記本電源輸出模塊、光伏充電模塊、USB電源輸出模塊、適配器構(gòu)成，其特征在于:PV組件、適配器分別通過專用電纜與ARM核心控制板連接，ARM核心控制板設(shè)置有USB電源輸出模塊、筆記本電源輸出模塊，人機交互模塊與ARM核心控制板相連接，鋰電池通過電池管理模塊與ARM核心控制板連接。
2.如權(quán)利要求1所述的便攜式光伏移動電源，其特征在于:所述的PV組件，其通過光伏充電模塊與ARM核心控制板連接，且內(nèi)部設(shè)置有MPPT控制單元。
3.如權(quán)利要求1所述的便攜式光伏移動電源，其特征在于:所述的適配器，其通過專用電纜、DC接頭與光伏充電模塊連接后接入至ARM核心控制板。
4.如權(quán)利要求1所述的便攜式光伏移動電源，其特征在于:所述的鋰電池與電池管理模塊通過8串2并方式與ARM核心控制板連接，總?cè)萘靠蛇_100AH。
5.如權(quán)利要求1所述的便攜式光伏移動電源，其特征在于:所述的ARM核心控制板，采用芯片 STM32F103RB、內(nèi)核 Cotex_M3、ARMv7 架構(gòu)。
6.如權(quán)利要求1所述的便攜式光伏移動電源，其特征在于:所述的人機交互模塊通過2個6腳的排針與ARM核心控制板連接，其結(jié)構(gòu)由IXD液晶顯示屏和按鍵構(gòu)成。
7.如權(quán)利要求1所述的便攜式光伏移動電源，其特征在于:所述的筆記本電源輸出模塊，其設(shè)置有DC輸出端口，輸出電壓為5-20V。
8.如權(quán)利要求1所述的便攜式光伏移動電源，其特征在于:所述的USB電源輸出模塊，其設(shè)置有USB接口，5V數(shù)碼設(shè)備通過USB接口與ARM核心控制板相連接。
9.如權(quán)利要求1所述的便攜式光伏移動電源，其特征在于:所述的市電充電模塊，其采用Boost結(jié)構(gòu)。
【文檔編號】H02J7/35GK203574440SQ201320652288
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2013年10月23日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月23日
【發(fā)明者】盧光偉, 孔慧, 史君海, 陳國良 申請人:上海太陽能科技有限公司