一种多功能智能移动电源的制作方法
【专利摘要】本发明实施例公开了一种多功能智能移动电源，包括壳体，壳体的内部设有锂电池模块、电源管理模块、中央控制模块、多路传感器模块、空气净化模块和照明模块，中央控制模块的第一信号输出端与状态指示显示灯相连，锂电池模块的输出端与中央控制模块的第二信号输入端相连，中央控制模块的第二信号输出端与电源管理模块的输入端相连；空气净化模块位于中央控制模块下方，锂电池模块上方，设有固定架和依次设于固定架上的除臭过滤器、活性炭过滤器、HEAP过滤器和风机，在排风通道中安装有紫外灯。本发明用于在实现移动电源的基础上设置多路传感器模块、空气净化模块和照明模块，使得移动电源兼具空气检测和照明的功能。
【专利说明】-种多功能智能移动电源
【技术领域】
[0001] 本发明属于移动电源【技术领域】，特别地涉及一种多功能智能移动电源。
【背景技术】
[0002] 移动电源（Mobile Power Pack，MPP)，是一种集供电和充电功能于一体的便携式 充电器，可以给手机等数码设备随时随地充电或待机供电。一般由锂电池作为储电单元，使 用方便快捷。
[0003] 随着移动电源的发展，其种类也越来越多，如分体叠加型，AC插头型和内置充电线 型。以上的智能移动电源仍然存在功能单一的问题。特别是针对现阶段中国大气PM2. 5超 标的问题，实有必要设计一种既可用于充电，又可用于PM2. 5粉尘检测和调节粉尘量的智 能移动电源。
【发明内容】
[0004] 为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种多功能智能移动电源，用于在实现 移动电源的基础上设置多路传感器模块、空气净化模块和照明模块，使得移动电源兼具空 气检测和照明的功能。
[0005] 为实现上述目的，本发明的技术方案为：
[0006] -种多功能智能移动电源，包括壳体，所述壳体的内部设有锂电池模块、电源管理 模块、中央控制模块、多路传感器模块、空气净化模块和照明模块，其中锂电池模块位于壳 体底部，设于固定架上，与电源管理模块、中央控制模块、多路传感器模块、空气净化模块、 照明模块通过导线相连；电源管理模块位于壳体上方；中央控制模块位于电源管理模块下 方，与多路传感器模块、空气净化模块、照明模块有导线相连；多路传感器模块位于中央控 制模块下方，空气净化模块侧旁，设有粉尘传感器、烟雾传感器、温湿度传感器，多路传感 器模块侧壁有状态指示显示灯；粉尘传感器、烟雾传感器、温湿度传感器的信号输出端与中 央控制模块的第一信号输入端连接，中央控制模块的第一信号输出端与状态指示显示灯相 连，锂电池模块的输出端与中央控制模块的第二信号输入端相连，中央控制模块的第二信 号输出端与电源管理模块的输入端相连；空气净化模块位于中央控制模块下方，锂电池模 块上方，设有固定架和依次设于固定架上的除臭过滤器、活性炭过滤器、HEAP过滤器和风 机，在排风通道中安装有紫外灯；照明模块位于壳体外侧，利用一体式壳体外壳散热。
[0007] 优选地，所述的中央控制模块采用PIC18F45K20作为主芯片，其第7管脚VDD，第 28管脚VDD，第18管脚RE3接5V USB输出模块锂电池模块的5V输出电压，第19管脚RA0 连接温湿度传感器的输出端，第20管脚RA1连接粉尘传感器的输出端，第21管脚RA2连接 空气净化模块的开关控制端。
[0008] 优选地，所述电源管理模块采用电池充电管理芯片CN3703,其第1管脚VG输入 7. 5-28V的电源输入端电压，第4管脚CHRG连接充电指示灯D4,第5管脚DONE连接充满 指示灯D5,第6管脚TEMP连接负温度系统热敏电阻后连接电源输入端，第7管脚E0C连接 Rext后连接电源输入端，第14管脚BAT连接锂电池模块的一端并连接RCS的一端，第13管 脚CSP连接RCS的另一端并连接电感L1的一端，第19管脚连接场效应管IRF4905的栅极， IRF4905的源极连接电源输入端，IRF4905的漏极连接第一二极管的正极，第一二极管的负 极连接第一电感的另一端。
[0009] 优选地，所述锂电池模块包括8524芯片过充过放保护电路，锂电池和5VUSB接口 充电模块，所述8524芯片过充过放保护电路的输入端连接电源管理模块的一输出端，8524 芯片过充过放保护电路的第15管脚VC1，第14管脚VC2和第13管脚VC3分别连接串联的 第一锂电池 BT1，第二锂电池 BT2和第三锂电池 BT3的正极，第12管脚VC1连接第三锂电池 BT3的负极，其中一节锂电池的正负极分别5VUSB接口充电模块的输入端，5VUSB接口充电 模块的输出端连接USB接口。
[0010] 优选地，所述5V USB充电模块采用升压芯片FP6733为主芯片，其第4管脚LX连 接第二电感L2后连接一节锂电池的正极，第5管脚VDD连接第二十七电容后连接一节锂电 池的负极，第6管脚FB连接串联的第二十四电阻和第二十五电阻的串联端，第1管脚CE连 接第5管脚VDD并连接第二十四管脚的另一端，第3管脚GND连接一节锂电池的负极并和 第二十五电容的一端连接，第二十五电容的另一端连接第五二极管的负极和第二十四电阻 的另一端，第五二极管的正极连接第4管脚LX。
[0011] 优选地，所述空气净化模块包括风扇和开关电路，所述开关电路包括第一场效应 管Ql，NPN三极管Q2和PNP三极管Q3, NPN三极管Q2的基极与PNP三极管Q3的基极，发射 极与发射极连接，基极连接端串接第四电阻后连接主控模块的一输出端，发射极连接端串 接第三电阻后连接第一场效应管的栅极，第一场效应管的漏极连接风扇电机的一端，PNP三 极管的集电极连接风扇电机的另一端。
[0012] 优选地，锂电池为18650锂离子电池。
[0013] 与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
[0014] (1)采用18650的锂电池，超大容量，转换效率高，不仅有常规的5V输出，而且还有 12V输出；
[0015] ⑵多重保护：过充保护、过载保护、过流保护、过温保护以及短路保护等。用户超 安全，超人性化。
[0016] (3)多路传感器，可精确检测环境的温湿度、粉尘PM2. 5值，如果超过人工标定的 值将自动开启风扇净化环境，是环境维持在一个相对稳定、适合的状态中，小型智能家居。
【专利附图】
【附图说明】
[0017] 图1为本发明实施例的多功能智能移动电源的各模块位置结构示意图；
[0018] 图2为本发明实施例的多功能智能移动电源的模块连接图；
[0019] 图3为本发明实施例的多功能智能移动电源的中央控制模块的电路结构图；
[0020] 图4为本发明实施例的多功能智能移动电源的电源管理模块的电路结构图；
[0021] 图5为本发明实施例的多功能智能移动电源的锂电池模块的电路结构图；
[0022] 图6为本发明实施例的多功能智能移动电源的多路传感器模块的电路结构图；
[0023] 图7为本发明实施例的多功能智能移动电源的空气净化模块的电路结构图。
【具体实施方式】
[0024] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对 本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并 不用于限定本发明。
[0025] 相反，本发明涵盖任何由权利要求定义的在本发明的精髓和范围上做的替代、修 改、等效方法以及方案。进一步，为了使公众对本发明有更好的了解，在下文对本发明的细 节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的 描述也可以完全理解本发明。
[0026] 参见图1与图2,图1为本发明实施例的多功能智能移动电源的各模块位置结构示 意图，图2为本发明实施例的多功能智能移动电源的模块连接图，其包括壳体10,所述壳体 的内部设有锂电池模块101、电源管理模块102、中央控制模块103、多路传感器模块104、空 气净化模块105和照明模块106,其中锂电池模块101位于壳体底部，设于固定架上，与电源 管理模块102、中央控制模块103、多路传感器模块104、空气净化模块105、照明模块106通 过导线相连；电源管理模块102位于壳体上方；中央控制模块103位于电源管理模块102 下方，与多路传感器模块104、空气净化模块105、照明模块106有导线相连；多路传感器模 块104位于中央控制模块103下方，空气净化模块105侧旁，设有粉尘传感器、烟雾传感器、 温湿度传感器，多路传感器模块侧壁有状态指示显示灯；粉尘传感器、烟雾传感器、温湿度 传感器的信号输出端与中央控制模块的第一信号输入端连接，中央控制模块的第一信号输 出端与状态指示显示灯相连，锂电池模块101的输出端与中央控制模块103的第二信号输 入端相连，中央控制模块103的第二信号输出端与电源管理模块102的输入端相连；空气净 化模块105位于中央控制模块103下方，锂电池模块101上方，设有固定架和依次设于固定 架上的除臭过滤器、活性炭过滤器、HEAP过滤器和风机，在排风通道中安装有紫外灯；照明 模块106位于壳体外侧，利用一体式壳体外壳散热。
[0027] 参见图3,所示为本发明实施例的多功能智能移动电源的中央控制模块103的电 路结构图。中央控制模块采用PIC18F45K20作为主芯片，其第7管脚VDD，第28管脚VDD， 第18管脚RE3接5V USB输出模块锂电池模块的5V输出电压，第19管脚RA0连接温湿度 传感器的输出端，第20管脚RA1连接粉尘传感器的输出端，第21管脚RA2连接空气净化模 块的开关控制端。
[0028] 参见图4,所示为本发明实施例的多功能智能移动电源的电源管理模块的电路结 构图。电源管理模块采用电池充电管理芯片CN3703,其第1管脚VG输入7. 5-28V的电源 输入端电压，第4管脚CHRG连接充电指示灯D4，第5管脚DONE连接充满指示灯D5，第6管 脚TEMP连接负温度系统热敏电阻后连接电源输入端，第7管脚E0C连接Rext后连接电源 输入端，第14管脚BAT连接锂电池模块的一端并连接RCS的一端，第13管脚CSP连接RCS 的另一端并连接电感L1的一端，第19管脚连接场效应管IRF4905的栅极，IRF4905的源极 连接电源输入端，IRF4905的漏极连接第一二极管的正极，第一二极管的负极连接第一电感 的另一端。参见图5,所示为本发明实施例的多功能智能移动电源的锂电池模块的电路结 构图，锂电池模块包括8524芯片过充过放保护电路，锂电池和5V USB接口充电模块，所 述8524芯片过充过放保护电路的输入端连接电源管理模块的一输出端，8524芯片过充过 放保护电路的第15管脚VC1，第14管脚VC2和第13管脚VC3分别连接串联的第一锂电池 BT1，第二锂电池BT2和第三锂电池BT3的正极，第12管脚VC1连接第三锂电池BT3的负极， 其中一节锂电池的正负极分别5V USB接口充电模块的输入端，5VUSB接口充电模块的输出 端连接USB接口。其中锂电池采用三节单节标称电压一般为：3. 6V或3. 7V的18650磷酸 铁锂锂电池串联，每节充电电压一般为：4. 20V，最小放电终止电压一般为：2. 75V，每节容 量：1000mAh以上，充分发挥锂电池的容量大、寿命长、安全性能高、电压高等特点。电源管 理模块采用PWM降压模式三节锂电池充电管理芯片CN3703,独立对三节锂电池充电进行自 动管理，宽输入电压范围，充电电流可达5A，对深度放电的电池进行涓流充电，当电池电压 低于8. 4V时，CN3703用所设置的恒流充电电流的15 %对电池进行涓流充电，在恒压充电阶 段，充电电流逐渐减小，当充电电流降低到外部电阻所设置的值时，充电结束。恒流充电电 流由连接于CSP管脚和BAT管脚之间的电流检测电阻RCS设置，在恒压充电模式，电池电压 为12. 6V，精度为1%。当VCC管脚电压大于低压锁存阈值，并且大于电池电压时，充电器正 常工作，对电池充电。如果电池电压低于8. 4V，充电器自动进入涓流充电模式，此时充电电 流为所设置的恒流充电电流的15 %。当电池电压大于8. 4V，充电器进入恒流充电模式，此 时充电电流由内部的200mV基准电压和一个外部电阻RCS设置，即充电电流为200mV/RCS。 当电池电压继续上升接近恒压充电电压时，充电器进入恒压充电模式，充电电流逐渐减小。 当充电电流减小到EOC管脚电阻设置的值时，充电结束，DRV管脚输出高电平。漏极开路输 出管脚内部的晶体管关断，输出为高阻态；另一个漏极开路输出管脚内部的晶体管接通，输 出低电平，以指示充电结束状态。在充电结束状态，如果断开输入电源，再重新接入，将开始 一个新的充电周期；如果电池电压下降到再充电阈值12V，那么也将自动开始新的充电周 期。当输入电压掉电时，CN3703自动进入睡眠模式，内部电路被关断，这样可以减少电池的 电流消耗，延长待机时间。为了监测电池温度，需要在TEMP管脚和GND管脚之间连接一个 10kQ的负温度系数的热敏电阻。如果电池温度超出正常范围，充电过程将被暂停，直到电 池温度回复到正常温度范围内为止。CN3703内部还有一个过压比较器，当BAT管脚电压由 于负载变化或者突然移走电池等原因而上升时，如果BAT管脚电压上升到恒压充电电压的 1. 08倍时，过压比较器动作，关断片外的P沟道M0S场效应晶体管，充电器暂时停止，直到 BAT管脚电压回复到恒压充电电压或一下。在充电结束状态，如果电池电压下降到12V时， 自动开始新的充电周期。当输入电源掉电或者输入电压低于电池电压时，CN3703自动进入 低功耗的睡眠模式，并具体电池温度监测功能，自动再充电功能等，并同时采用S-8524 1C 如图5对串联用锂离子可充电池进行保护，本芯片内置高精度电压检测电路和延迟电路， 通过SEL端子的切换，可对应3节串联或者是4节串联用的电池保护，和外接部件的容量可 设置过充电检测延迟时间、过放电检测延迟时间和过电流检测延迟时间通过控制端子可以 控制充放电，对各节电池的高精度电压检测功能，过电流检测等功能，宽工作电压范围，宽 工作温度范围，低消耗电流工作时仅30 μ A，休眠时仅0. 1 μ A。
[0029] 参见图6,所示为本发明实施例的多路传感器模块的电路结构图，温湿度传感器采 用型号为DMT11的温湿度传感器，其第3管脚VCC连接锂电池模块的5V电源输出端，第2 管脚Vout与中央控制芯片PIC18F45K20的19管脚RA0连接，粉尘传感器采用型号为DHT11 的粉尘传感器，其第1管脚VCC连接锂电池模块的5V电源输出端，第2管脚Dout与中央控 制芯片PIC18F45K20的20管脚RA1连接，第1管脚VCC连接第二电阻R2的一端，第4管脚 GND连接第二电容C2的一端，R2的另一端和C2的另一端与第2管脚Dout连接。
[0030] 参见图7,所示为本发明实施例的空气净化模块的电路结构图，空气净化模块包括 风扇和开关电路，所述开关电路包括第一场效应管Q1，NPN三极管Q2和PNP三极管Q3，NPN 三极管Q2的基极与PNP三极管Q3的基极，发射极与发射极连接，基极连接端串接第四电 阻后连接主控模块的一输出端，发射极连接端串接第三电阻后连接第一场效应管的栅极， 第一场效应管的漏极连接风扇电机的一端，PNP三极管的集电极连接风扇电机的另一端。
[0031] 以上设置的多功能智能移动电源，其工作过程如下：
[0032] (1)作为移动电源工作时，220V交流电经电源适配器整合为24V的直流电输入。经 过CN7303和精工8524完成变压、稳压、保护的功能为锂电池充电，可输出稳定的5V、12V，超 大容量为手机、pad等充电。
[0033] (2)当中央控制模块工作时，锂电池模块为各个传感器供电。
[0034] (3)多路传感器模块工作时，可精确检测环境的温湿度、粉尘PM2. 5值，如果超过 人工标定的值将自动开启风扇净化环境。当需要电机开启时，锂电池为电机提供电源。
[0035] (4)当作为LED光源模块使用时，锂电池模块为LED提供电源。
[0036] 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精 神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1. 一种多功能智能移动电源，包括壳体（10)，其特征在于，所述壳体的内部设有锂电 池模块（101)、电源管理模块（102)、中央控制模块（103)、多路传感器模块（104)、空气净化 模块（105)和照明模块（106)，其中锂电池模块（101)位于壳体底部，设于固定架上，与电源 管理模块（102)、中央控制模块（103)、多路传感器模块（104)、空气净化模块（105)、照明模 块（106)通过导线相连；电源管理模块（102)位于壳体上方；中央控制模块（103)位于电源 管理模块（102)下方，与多路传感器模块（104)、空气净化模块（105)、照明模块（106)有导 线相连；多路传感器模块（104)位于中央控制模块（103)下方，空气净化模块（105H则旁， 设有粉尘传感器、烟雾传感器、温湿度传感器，多路传感器模块侧壁有状态指示显示灯；粉 尘传感器、烟雾传感器、温湿度传感器的信号输出端与中央控制模块的第一信号输入端连 接，中央控制模块的第一信号输出端与状态指示显示灯相连，锂电池模块（101)的输出端 与中央控制模块（103)的第二信号输入端相连，中央控制模块（103)的第二信号输出端与 电源管理模块（102)的输入端相连；空气净化模块（105)位于中央控制模块（103)下方，锂 电池模块（101)上方，设有固定架和依次设于固定架上的除臭过滤器、活性炭过滤器、HEAP 过滤器和风机，在排风通道中安装有紫外灯；照明模块（106)位于壳体外侧，利用一体式壳 体外壳散热。
2. 根据权利要求1所述的多功能智能移动电源，其特征在于，所述的中央控制模块采 用PIC18F45K20作为主芯片，其第7管脚VDD，第28管脚VDD，第18管脚RE3接锂电池模块 的5V输出电压，第19管脚RA0连接温湿度传感器的输出端，第20管脚RA1连接粉尘传感 器的输出端，第21管脚RA2连接空气净化模块的开关控制端。
3. 根据权利要求1或2所述的多功能智能移动电源，其特征在于，所述电源管理模块 采用电池充电管理芯片CN3703,其第1管脚VG输入7. 5-28V的电源输入端电压，第4管脚 CHRG连接充电指示灯D4,第5管脚DONE连接充满指示灯D5,第6管脚TEMP连接负温度系 统热敏电阻后连接电源输入端，第7管脚E0C连接Rext后连接电源输入端，第14管脚BAT 连接锂电池模块的一端并连接RCS的一端，第13管脚CSP连接RCS的另一端并连接电感L1 的一端，第19管脚连接场效应管IRF4905的栅极，IRF4905的源极连接电源输入端，IRF4905 的漏极连接第一二极管的正极，第一二极管的负极连接第一电感的另一端。
4. 根据权利要求1或2所述的多功能智能移动电源，其特征在于，所述锂电池模块包 括8524芯片过充过放保护电路，锂电池和5V USB接口充电模块，所述8524芯片过充过放 保护电路的输入端连接电源管理模块的一输出端，8524芯片过充过放保护电路的第15管 脚VC1，第14管脚VC2和第13管脚VC3分别连接串联的第一锂电池 BT1，第二锂电池 BT2 和第三锂电池 BT3的正极，第12管脚VC1连接第三锂电池 BT3的负极，其中一节锂电池的 正负极分别5VUSB接口充电模块的输入端，5VUSB接口充电模块的输出端连接USB接口。
5. 根据权利要求4所述的多功能智能移动电源，其特征在于，所述5V USB充电模块采 用升压芯片FP6733为主芯片，其第4管脚LX连接第二电感L2后连接一节锂电池的正极，第 5管脚VDD连接第二十七电容后连接一节锂电池的负极，第6管脚FB连接串联的第二十四 电阻和第二十五电阻的串联端，第1管脚CE连接第5管脚VDD并连接第二十四管脚的另一 端，第3管脚GND连接一节锂电池的负极并和第二十五电容的一端连接，第二十五电容的 另一端连接第五二极管的负极和第二十四电阻的另一端，第五二极管的正极连接第4管脚 LX。
6. 根据权利要求1或2所述的多功能智能移动电源，其特征在于，所述空气净化模块 包括风扇和开关电路，所述开关电路包括第一场效应管Ql，NPN三极管Q2和PNP三极管 Q3, NPN三极管Q2的基极与PNP三极管Q3的基极，发射极与发射极连接，基极连接端串接 第四电阻后连接主控模块的一输出端，发射极连接端串接第三电阻后连接第一场效应管的 栅极，第一场效应管的漏极连接风扇电机的一端，PNP三极管的集电极连接风扇电机的另一 端。
7. 根据权利要求1或2所述的多功能智能移动电源，其特征在于，锂电池为18650锂离 子电池。
【文档编号】F21V33/00GK104143846SQ201410250921
【公开日】2014年11月12日 申请日期:2014年6月6日 优先权日:2014年6月6日
【发明者】刘敬彪, 李正雄, 张启明, 李明成, 滕琨 申请人:杭州电子科技大学