快速充电式移动电池组件和储能调峰电源的制作方法

本实用新型涉及电子设备领域，尤其涉及快速充电式移动电池组件和储能调峰电源。

背景技术：

随着科学技术和社会经济的不断发展，移动电池组件的需求越来越广泛。首先，各种可移动的数码产品，例如手机、平板电脑、数码相机等的大量使用，这些可移动的数码产品本身的电池容量有限，当电池电量耗尽时无法继续满足移动使用的要求，因此用户常常需要借助单独的移动电池组件来存储额外的电能，在旅途中使用，以补充前述数码产品本身电池容量的不足。其次，随着电动车的大量使用，电动车本身的电池容量有限，导致续航里程有限，用户为了提高续航里程，就需要配置移动电池组件，提供额外电能储备，作为备用电源，并可以为电动车充电。这些移动应用的不断增多，对移动电池组件的需求就会不断增多。

移动电池组件是这样使用的：在移动之前，对移动电池组件进行充电，然后在移动过程中使用，移动电池组件的电量下降到一定程度后，逐渐失去了移动使用能力，此时需要对移动电池组件再次充电，才能在下次移动过程中满足使用要求。移动电池组件就是在“充电-放电-充电”的循环过程中不断使用的。

以往的移动电池组件的充电时间较长，在放电后往往需要进行长时间的充电才能再次使用。例如某移动电池组件的充电时间长达20小时，如此长的充电时间容易给用户带来不便，导致使用感受不佳。例如商旅人士在旅途中需要对移动电池组件进行充电，但在车站/机场的停留时间较短，在停留时间中无法对移动电池组件进行充分的充电，会影响下一次的使用。又如学生在夜间由于学校断电的原因，无法对移动电池组件进行充分的充电，也会影响下一次的使用。又如电动车的车主在长途旅行中，找到一处停留点，但停留时间很短，本希望尽快对移动电池组件进行充电，但是充电速度很慢，在短暂的停留时间内只能充入很少的电量，可能会觉得扫兴。如此长时间、缓慢的充电过程给用户的感受常常是不佳的。因此，用户呼唤一种能够以非常快的速度进行充电的移动电池组件。

随着电池技术的发展，电池的主体“电芯”已经能够接受快速充电，但是由于整体设计问题，既有的移动电池组件整体仍然不能实现快速充电。其原因是这样的：如果要实现快速充电，那么充电电流必然很大，充电电流可达电池额定容量安▪时数的1倍~3倍，甚至更大，即额定容量10安▪时的电池的充电电流可达10安~30安，甚至更大。如此大的充电电流引起充电电路产生很大的热量，而既有的移动电池组件的充电电路采用焊接在电路板上的功率管，功率管没有设计专门的散热途径，与机壳内的空气自然接触而散热，假如采用大电流快速充电，如此大的发热量使功率管极易烧毁，因此无法进行大电流充电，不能实现快速充电。但如果要增设散热途径，传统的散热片或者风冷散热又不可取，其原因是：传统的散热片体积较大，要占据独立的空间，会使得移动电池组件的体积臃肿，不利于移动应用；而如果增加风扇进行散热的话，就需要在外壳上开通风孔，并在内部留出空气流通的空间，不但破坏了移动电池组件的封闭性，而且体积也会更大。因此，如何进行整体设计，既满足快速充电的要求、能够散出热量、保证充电电路的可靠性，又不增加移动电池组件的体积、不破坏移动电池组件的封闭性，这是困扰移动电池组件设计领域的一个问题。

技术实现要素：

实用新型的目的：为了提供一种效果更好的快速充电式移动电池组件和储能调峰电源，具体目的见具体实施部分的多个实质技术效果。

为了达到如上目的，本实用新型采取如下技术方案：

快速充电式移动电池组件，其特征在于，包含金属导热体，金属导热体为扁平条状，扁平条状的结构能够在壳体内的空腔中安装，功率转换电路紧贴扁平条状的结构，金属导热体至少包含一面和壳体接触，所述壳体为金属壳体。

本实用新型进一步技术方案在于，金属导热体内部包含微管，微管内部包含导热介质形成微热管。

本实用新型进一步技术方案在于，所述微管包含多个彼此平行。

本实用新型进一步技术方案在于，所述微管多个彼此连接为整体。

本实用新型进一步技术方案在于，所述导热介质为有机物。

1.本实用新型进一步技术方案在于所述功率转换电路采用功率管作为转换元件。

本实用新型进一步技术方案在于，所述功率转换电路连接电源输入接口，功率转换电路连接电芯，电芯连接电源输出接口，电芯连接保护电路，保护电路连接功率转换电路。

本实用新型进一步技术方案在于，所述金属导热体和金属壳体为一体结构。

采用如上技术方案的本实用新型，相对于现有技术有如下有益效果：本专利所述移动电池组件通过设计的改进，具备快速充电能力，可以被快速充电，每次使用后再充电时能够迅速恢复电量，缩短充电时间，方便用户的使用。通过功率转换电路提供大电流对电芯进行快速充电，并采用金属导热体将功率转换电路的热量传递到外壳，外壳采用金属制成，把金属外壳的外表面作为散热面，此散热面积较大，达到充分散热的效果。如此一来，解决了充电过程中热量散发的途径问题，并且不增大体积、不破坏密封性。

附图说明

为了进一步说明本实用新型，下面结合附图进一步进行说明：

图1为实施例一结构示意图；

图2为实施例二结构示意图；

图3为实施例二的侧面示意图；

图4为本实用新型的构架示意图；

其中：1.金属导热体；2.微管。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的实施例进行说明，实施例不构成对本实用新型的限制：

快速充电式移动电池组件，其特征在于，包含金属导热体，金属导热体为扁平条状，扁平条状的结构能够在壳体内的空腔中安装，功率转换电路紧贴扁平条状的结构，金属导热体至少包含一面和壳体接触。本处的技术方案所起到的实质的技术效果及其实现过程为如下：本专利的主要改进在于增设了金属导热体，金属导热体与功率转换电路紧密接触，将充电过程中的热量导出。优选地，金属导热体做成扁平条状，借用外壳内部的空腔安装，不需要扩大外壳尺寸即可安装。此即为实施例一。

基于实施例一的进一步改进：

优选地，金属导热体内部做出微管，微管内部充入有机材料导热介质，形成微热管，进一步提高导热能力。其原理在于，导热介质通过汽化吸热，从功率转换电路的功率管一侧带走热量，导热介质在外壳一侧冷凝，通过液化放出热量，从而实现热量的搬运，热量从功率转换电路的功率管搬运到外壳。通过金属导热体不断导出热量，使得功率转换电路尤其是功率管的温度不至于过高，不超过安全范围，确保功率转换电路的可靠工作。

金属外壳：本专利采用金属外壳，罩在产品外表，即外壳至少有一部分使用金属制成，金属外壳与金属导热体紧密接触，热量通过金属导热体传递到金属外壳，然后借助金属外壳的外表面与周边环境的接触从而散发热量。

本专利的主要创新点在于金属导热体和金属外壳，但表现形式可以有多种，为了更加详细地阐述，特提出以下优选设计方式：

1、优选地，金属导热体的内部采用微管的形式，内部有多条微管，微管内有导热介质，由导热介质的气态、液态相互转化，实现吸热、放热过程的循环，从而形成微热管结构。这样设计的有益效果是，金属导热体的导热能力提高数千倍，能够顺畅地导出热量，有更好的散热能力。该项设计中使用的微热管形式的金属导热体可借鉴既有微热管技术。

2、优选地，金属导热体与金属外壳采用一体结构，即在金属外壳上留出一片面积进行加厚加强，作为热量传递的通路，由加厚的金属部分作为金属导热体，将热量传递到壳体的其它部分，这样就将金属导热体与金属外壳功能结合起来。特殊地，如果选用厚度足够的金属外壳，那么也不需要进行加厚加强，此时金属导热体和金属外壳自然成为一体，可同时完成导热和散热两个功能。

总之，基于本专利的主要创新点进行的缺乏创造性的的改进或者优化应视为本专利的一部分，受到本专利的保护。

金属导热体内部包含微管，微管内部包含导热介质形成微热管。

作为优选，所述微管包含多个彼此平行。或者，所述微管多个彼此连接为整体。优选的，所述导热介质为有机物。所述电路板为功率转换电路。所述功率转换电路连接电源输入接口，功率转换电路连接电芯，电芯连接电源输出接口，电芯连接保护电路，保护电路连接功率转换电路。

工作原理：

电源输入接口：电源输入接口是一种连接端子，将外部电源接入到本专利产品的内部供充电使用。需要充电时，外部电源从电源输入接口引入。优选地，外部电源采用直流电源。

功率转换电路：从外部引入的电源经过功率转换电路进行转换，生成充电电流。功率转换电路将输入的电压源转换成电流可控的电流源，为电芯充电。功率转换电路优选采用bulk拓扑结构电路，属于既有成熟技术。充电电流接到电芯的正负极两端为电芯充电，充电转换电路的输出电压等于电芯的电压、输出电流可控。在功率转换电路中采用功率管作为功率变换器件，同时也是主要的发热部件。优选地，采用大的充电电流，对电芯进行迅速充电。充电转换电路的工作受保护电路的控制，保护电路能够在适当的时机将功率转换电路关闭以停止充电。

电芯：电芯即电池本体，是电能的储存器具。优选地，电芯具有正、负两根连接线，分别连接到功率转换电路和电源输出接口。

保护电路：保护电路测量电芯的状态，包括电压、电流，并在电压超出规定范围及电流过大的情况下关闭功率转换电路，使得充电停止。优选地，保护电路采用既有成熟的电池保护芯片。

应用例

1、移动电源（俗称充电宝）

通过本专利的移动电池组件，实现了充电、储电的功能，再从本专利的电源输出口将电池电源输出，供应给新增的稳压电路、输出端子，即完成了一台移动电源（俗称充电宝）。由本专利的装置向稳压电路供电，稳压电路提供标准的输出电压，通过输出端子为用户的各种移动设备充电即可。其中稳压电路是标准的电路，推荐采用boost升压电路，属于既有成熟技术。例如：由本专利的电源输出口连接到boost稳压电路，从3.7V稳定地升高到5V，并通过标准的USB输出端子连接用户的手机，对用户的手机进行充电。如此一来，实现了移动电源设计。特殊地，由于稳压电路、输出端子的体积并不大，可安装在本专利的外壳中，成为一体，对用户而言是一台完整的移动电源。

2、电动车移动电源

类似地，由于本专利实现了移动电池组件功能，再将本专利的电源输出接口连接到转换器、输出端子，即完成了一台电动车移动电源。其中转换器是用于将电池的电压转换为电动车能够接受的标准电压，输出端子是用于与电动车之间的连接。特殊地，将转换器和输出端子与本专利做成一个整体，即形成一台电动车移动电源。

3、储能调峰电源

储能调峰电源其功能主要是在电网谷电时段（此时电价很低）将电池充电，享受廉价电能，然后在峰电时段（此时电价较高）再释放电能，为电网送电。使用储能调峰电源的主要目的是尽量使用电网的低电价时段来工作，减少使用成本，节约电费。同时，储能调峰电源也能够增大谷电时段的用电量并减少峰电时段的用电量，有利于移峰填谷，实现电网的功率平衡。因此，该装置对用户和电网都是非常有利的。由于该装置要进行频繁的时段切换，最好是能够实现快速充电，能够在短时间获得充分的电能储存量，因此，可采用本专利技术。

具体做法是，采用本专利技术，再增加逆变模块和输出端子，通过逆变模块从本专利的电源输出接口获得电能，并逆变成与电网相位同步的交流电，通过输出端子连接到电网，实现并网，为局部电网供电。特殊地，将本专利装置和逆变模块、输出端子组装在一起，形成一台完整的储能调峰电源。

开创性地，以上各个效果独立存在，还能用一套结构完成上述结果的结合。

以上结构实现的技术效果实现清晰，如果不考虑附加的技术方案，本专利名称还可以是一种散热结构。图中未示出部分细节。

需要说明的是，本专利提供的多个方案包含本身的基本方案，相互独立，并不相互制约，但是其也可以在不冲突的情况下相互组合，达到多个效果共同实现。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本领域的技术人员应该了解本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的范围内。