一种便携式减压启动交流移动电源的制作方法

本发明涉及移动电源领域，特别是涉及一种便携式减压启动交流移动电源。

背景技术：

交流移动电源是一种将直流电逆变成220V或110V交流电的电力设备。小功率的交流移动电源已经非常普遍，携带也十分方便。传统大功率的交流移动电源通常需要搬运燃油发电机或驾驶移动电力车等大型发电设备来实现。此类设备由于过于笨重、搬运不便、成本高、噪音大等缺点，严重影响工作效率，给施工带来极大不便。尤其在救灾、抢修、抢险等应急场所将会延误时间，造成生命财产损失。

现有技术提供的交流移动电源，采用蓄电池供电，也具有便携性的特点。但其蓄电池电压很低，一般小于DC48V，从而导致输出功率不高，一般小于1000W，在应用中会受到很大限制，不能连接大功率用电设备。

此外现有技术提供的交流移动电源，不具有减压启动功能，在连接启动电流较大的用电设备（如异步电动机）时，很容易由于瞬时功率过大而损坏设备，或是进行过功率保护，切断输出，导致电机无法启动。

技术实现要素：

本发明主要解决的技术问题是提供一种便携式减压启动交流移动电源，提升输出功率，实现减压启动，提升对大功率用电设备的适应性和供电稳定性。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种便携式减压启动交流移动电源，包括：锂电池包、正弦逆变电路和控制电路，所述锂电池包的输出端连接正弦逆变电路，所述锂电池包的输出端还连接所述控制电路，所述正弦逆变电路的输出端输出工频交流电，所述正弦逆变电路还连接所述控制电路，所述控制电路输出控制信号至正弦逆变电路。

在本发明一个较佳实施例中，所述便携式减压启动交流移动电源还包括DC/DC电路，所述DC/DC电路串接在锂电池包和正弦逆变电路之间，所述DC/DC电路输出还连接所述控制电路，所述控制电路输出控制信号连接DC/DC电路。

在本发明一个较佳实施例中，所述便携式减压启动交流移动电源还包括一个工频变压器，所述工频变压器设置在正弦逆变电路的电压输出回路上，所述工频变压器还将输出反馈线连接至控制电路，用于反馈工频变压器的输出电压。

在本发明一个较佳实施例中，所述锂电池包包括电池管理系统、高压锂电池组和放电保护装置，所述电池管理系统的输出端正极连接所述高压锂电池组的正极，电池管理系统输出端负极连接所述高压锂电池组的负极；所述放电保护装置的输入端分别连接所述高压锂电池组的正极和负极，输出端为锂电池包的电源输出。

在本发明一个较佳实施例中，所述电池管理系统包括充/放电控制电路和被动均衡系统，所述充/放电控制电路的输入端连接DC12V-DC42V直流电源，所述充/放电控制电路的输出端正极连接所述高压锂电池组的正极，充/放电控制电路的输出端负极连接所述高压锂电池组的负极；所述充/放电控制电路还和所述被动均衡系统连接；

所述高压锂电池组包括数个依次串联的子锂电池组，每个子锂电池组由数个单节锂电池通过串联、并联组合而成；所述电池管理系统还连接所述高压锂电池组中每一串电池的正极和负极；

所述被动均衡系统包括数组与子锂电池组分别对应的被动均衡电路，被动均衡电路之间依次串联连接，每一组被动均衡电路用于管理一个对应的子锂电池组，所述被动均衡电路连接对应子锂电池组中的每一串锂电池的正极和负极。

在本发明一个较佳实施例中，所述充/放电控制电路包括PTC、第三可控开关、全桥DC/DC升压电路、第二可控开关、温度监测电路、放电检测电路和第一控制器，所述PTC的第一端连接DC12V-DC42V直流电源的正极，第二端连接所述全桥DC/DC升压电路的正极；

所述第三可控开关的第一端连接DC12V-DC42V直流电源的负极，第二端连接所述全桥DC/DC升压电路的负极；所述第三可控开关的控制端连接所述第一控制器，用于接收所述第一控制器发出的控制信号，接通或断开DC12V-DC42V直流电源的负极和所述全桥DC/DC升压电路的负极；

所述全桥DC/DC升压电路的输出端正极连接所述高压锂电池组的正极，输出端负极连接所述第二可控开关第一端，所述全桥DC/DC升压电路对所述高压锂电池组整体串联充电；

所述第二可控开关的第二端连接所述高压锂电池组的负极，所述第二可控开关的控制端连接所述被动均衡系统的输出端，用于接通或断开所述全桥DC/DC升压电路的输出端负极和所述高压锂电池组的负极；

所述温度监测电路的输出端连接所述第一控制器的输入端，用于监测所述高压锂电池组的温度数据，并将其输出至所述第一控制器；

所述放电检测电路的输出端连接所述第一控制器的输入端，用于检测所述高压锂电池组放电时的电流、电压等信息，并将其输出至所述第一控制器；

所述第一控制器包括数组串口通信1端口，分别和所述被动均衡电路连接，用于传输所述高压锂电池组的电压、电流、电量和温度等信息，综合数据分析、管理；

所述第一控制器还包括串口通信0端口，引出此端口用于锂电池包与锂电池包之外的控制系统进行数据通信。

在本发明一个较佳实施例中，所述被动均衡电路包括电压监测电路、第二控制器和多组电阻耗能电路，所述电压监测电路的输入端经过RC网络连接对应子锂电池组中每一串锂电池的正极和负极，用于监测每一串锂电池的电压；所述电压监测电路的输出端与所述第二控制器连接，用于输出每一串锂电池的电压；

所述电压监测电路的输出端还连接所述第二可控开关的控制端，用于控制接通或关断所述第二可控开关；

所述第二控制器的输出端依次与所述电阻耗能电路的输入端连接，用于根据输入端接收到的每一串锂电池的电压信息，控制每一组电阻耗能电路打开或关闭；

所述第二控制器还包括串口通信1’端口，与所述第一控制器的1组串口通信1端口连接，用于数据传输。

在本发明一个较佳实施例中，所述电阻耗能电路均包括第一电阻、光耦、第二电阻、第三电阻和三极管，所述第一电阻的两端分别连接所述光耦的阳极和所述第二控制器的一个输出端，所述光耦的阴极接地；

所述光耦的集电极连接对应子锂电池组中一串锂电池的正极，所述光耦的发射极连接所述三极管的基极；

所述第二电阻的第一端连接所述三极管的基极，第二端连接所述子锂电池组中一串锂电池的负极；

所述第三电阻的第一端连接对应子锂电池组中一串锂电池的正极，第二端连接所述三极管的集电极；

所述三极管的发射极连接对应子锂电池组中一串锂电池的负极。

在本发明一个较佳实施例中，所述放电保护装置包括过流保护装置和第一可控开关，所述过流保护装置的第一端连接所述高压锂电池组的正极，过流保护装置的第二端为锂电池包输出端的正极；

所述第一可控开关的第一端连接所述高压锂电池组的负极，第一可控开关的第二端为锂电池包输出端的负极，所述第一可控开关的控制端连接所述第一控制器的输出端，用于接收所述第一控制器发出的控制信号，接通或断开所述高压锂电池组的负极。

在本发明一个较佳实施例中，所述锂电池包输入端连接DC12V-DC42V供电电源进行充电。

本发明的有益效果是：本发明指出的一种便携式减压启动交流移动电源，具有体积小、重量轻、功率大、携带方便的特点，可满足常用大功率电动工具、电动机的使用，特别适合在救灾、抢修、抢险、等应急场所及交通运输、搬运不便的环境中使用，也可在普通环境下当做备用电源使用，锂电池包输出高压直流电，使后级电子开关电路承受电流小、适合大功率应用，当锂电池包输出电压足够高时，还可以省去全桥DC/DC电路，进一步降低成本，提高效率，在用于启动电流较大的用电设备时，能够实现减压启动，减小启动电流对交流移动电源的冲击，提高了移动电源的带载能力，高压锂电池组采用整体串联充电，与现有的低压分组充电方案相比，具有电路简单、成本低、接线容易、生产效率高等优点，同时全桥DC/DC升压电路能够保证锂电池组的充电电流、时长一致，避免由充电导致电池不均衡带来的安全隐患，大大延长电池使用寿命，对高压锂电池组充、放电采用多级保护，对高压锂电池组中的每一串锂电池都进行全过程的均衡管理，显著提高了锂电池的安全性，延长锂电池的使用寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：

图1是本发明一种便携式减压启动交流移动电源一较佳实施例的结构框图；

图2是本发明一种便携式减压启动交流移动电源另一较佳实施例的结构框图；

图3是本发明一种便携式减压启动交流移动电源又一较佳实施例的结构框图；

图4是图1中锂电池包的结构框图；

图5是图4中电池管理系统和高压锂电池组的结构框图；

图6是图5中充/放电控制电路的结构框图；

图7是本发明一种便携式减压启动交流移动电源启动阶段控制流程图；

图8是本发明一种便携式减压启动交流移动电源一较佳实施例的电气原理图。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，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它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1~图8，本发明实施例包括：

如图1所示，一种便携式减压启动交流移动电源，包括：锂电池包、正弦逆变电路和控制电路，所述锂电池包输入端连接DC12V-DC42V供电电源用于给所述锂电池包充电，所述锂电池包的输出端连接正弦逆变电路，所述锂电池包的输出端还连接所述控制电路，用于提供控制电路工作时的电源，所述正弦逆变电路的输出端输出工频交流电(AC220V或AC110V)，所述正弦逆变电路还连接所述控制电路，用于反馈电压、电流至控制电路，所述控制电路输出控制信号，连接正弦逆变电路，用于根据反馈信息控制正弦逆变电路的工作状态。

如图2所示，锂电池包电压较低时，还可以增加一个DC/DC电路，对锂电池包输出电压进行调节，所述DC/DC电路串接在锂电池包和正弦逆变电路之间，用于对锂电池包输出进行升压、稳压，使之满足所述正弦逆变电路的输入电压要求，所述DC/DC电路输出还连接所述控制电路，用反馈DC/DC电路的输出电压和电流，所述控制电路输出控制信号连接DC/DC电路，用于根据反馈信息控制DC/DC电路的工作状态。

如图3所示锂电池包电压较低时，还可以增加一个工频变压器，所述工频变压器设置在正弦逆变电路的电压输出回路上，此时，正弦逆变电路输出工频低电压，经工频变压器升压后输出工频交流电(AC220V或AC110V)，所述工频变压器还将输出反馈线连接至控制电路，用于反馈工频变压器的输出电压。

如图4所示，所述锂电池包包括电池管理系统、高压锂电池组和放电保护装置，所述电池管理系统的输出端正极连接所述高压锂电池组的正极，电池管理系统输出端负极连接所述高压锂电池组的负极，为充电提供保护；所述放电保护装置的输入端分别连接所述高压锂电池组的正极和负极，输出端为锂电池包的电源输出，为放电提供保护。

如图5所示，所述电池管理系统包括充/放电控制电路和被动均衡系统，所述充/放电控制电路的输入端连接DC12V-DC42V直流电源，便于充电工作，所述充/放电控制电路的输出端正极连接所述高压锂电池组的正极，充/放电控制电路的输出端负极连接所述高压锂电池组的负极；所述充/放电控制电路还和所述被动均衡系统连接；

所述高压锂电池组包括数个依次串联的子锂电池组，每个子锂电池组由数个单节锂电池通过串联、并联组合而成；所述电池管理系统还连接所述高压锂电池组中每一串电池的正极和负极，管理每一串电池的工作；

所述被动均衡系统包括数组与子锂电池组分别对应的被动均衡电路，被动均衡电路之间依次串联连接，每一组被动均衡电路用于管理一个对应的子锂电池组，所述被动均衡电路连接对应子锂电池组中的每一串锂电池的正极和负极，用于监测、均衡每一串锂电池的电压。

如图6所示，所述充/放电控制电路包括PTC、第三可控开关、全桥DC/DC升压电路、第二可控开关、温度监测电路、放电检测电路和第一控制器，所述PTC的第一端连接DC12V-DC42V直流电源的正极，第二端连接所述全桥DC/DC升压电路的正极，用于提供充电时过流、过温的一级保护功能；

所述第三可控开关的第一端连接DC12V-DC42V直流电源的负极，第二端连接所述全桥DC/DC升压电路的负极；所述第三可控开关的控制端连接所述第一控制器，用于接收所述第一控制器发出的控制信号，接通或断开DC12V-DC42V直流电源的负极和所述全桥DC/DC升压电路的负极，在充电产生异常时提供二级保护功能；

所述全桥DC/DC升压电路的输出端正极连接所述高压锂电池组的正极，输出端负极连接所述第二可控开关第一端，所述全桥DC/DC升压电路对所述高压锂电池组整体串联充电，保证锂电池组的充电电流、时长一致，避免由充电导致电池不均衡带来的安全隐患，大大延长电池使用寿命；

所述第二可控开关的第二端连接所述高压锂电池组的负极，所述第二可控开关的控制端连接所述被动均衡系统的输出端，用于接通或断开所述全桥DC/DC升压电路的输出端负极和所述高压锂电池组的负极，提供充电时的三级保护功能，层层保护，确保高压锂电池组的安全性；

所述温度监测电路的输出端连接所述第一控制器的输入端，用于监测所述高压锂电池组的温度数据，并将其输出至所述第一控制器，由所述第一控制器进行分析处理，执行相应动作；

所述放电检测电路的输出端连接所述第一控制器的输入端，用于检测所述高压锂电池组放电时的电流、电压等信息，并将其输出至所述第一控制器，由所述第一控制器进行分析处理，执行相应动作；

所述第一控制器包括数组串口通信1端口，分别和所述被动均衡电路连接，用于传输所述高压锂电池组的电压、电流、电量和温度等信息，综合数据分析、管理；

所述第一控制器还包括串口通信0端口，引出此端口用于锂电池包与锂电池包之外的控制系统进行数据通信，便于焊机的设置和操作。

所述被动均衡电路包括电压监测电路、第二控制器和多组电阻耗能电路，所述电压监测电路的输入端经过RC网络连接对应子锂电池组中每一串锂电池的正极和负极，用于监测每一串锂电池的电压；所述电压监测电路的输出端与所述第二控制器连接，用于输出每一串锂电池的电压；

所述电压监测电路的输出端还连接所述第二可控开关的控制端，用于控制接通或关断所述第二可控开关；

所述第二控制器的输出端依次与所述电阻耗能电路的输入端连接，用于根据输入端接收到的每一串锂电池的电压信息，控制每一组电阻耗能电路打开或关闭；

所述第二控制器还包括串口通信1’端口，与所述第一控制器的1组串口通信1端口连接，用于数据传输。

所述电阻耗能电路均包括第一电阻、光耦、第二电阻、第三电阻和三极管，所述第一电阻的两端分别连接所述光耦的阳极和所述第二控制器的一个输出端，所述光耦的阴极接地；所述光耦的集电极连接对应子锂电池组中一串锂电池的正极，所述光耦的发射极连接所述三极管的基极；所述第二电阻的第一端连接所述三极管的基极，第二端连接所述子锂电池组中一串锂电池的负极；所述第三电阻的第一端连接对应子锂电池组中一串锂电池的正极，第二端连接所述三极管的集电极；所述三极管的发射极连接对应子锂电池组中一串锂电池的负极，均衡每一串锂电池的充放电工作。

所述放电保护装置包括过流保护装置和第一可控开关，所述过流保护装置的第一端连接所述高压锂电池组的正极，过流保护装置的第二端为锂电池包输出端的正极，过流保护装置为不可恢复保险丝或PTC保险丝，提升系统安全性；

所述第一可控开关的第一端连接所述高压锂电池组的负极，第一可控开关的第二端为锂电池包输出端的负极，所述第一可控开关的控制端连接所述第一控制器的输出端，用于接收所述第一控制器发出的控制信号，接通或断开所述高压锂电池组的负极，提升系统工作稳定性，特别是锂电池放电时的安全性与可靠性，显著降低了风险等级。

如图7所示，一种便携式减压启动交流移动电源启动阶段的控制方法，包括以下步骤；

步骤S1：判断输出电流是否大于设定的减压启动电流Idc，若输出电流大于所述减压启动电流Idc，则执行步骤S2；若输出电流不大于所述减压启动电流Idc，则执行步骤S5；

步骤S2：降低输出电压，并持续3-5秒（时间可调整），然后执行步骤S3；

步骤S3：再次判断输出电流是否大于设定的减压启动电流Idc，若输出电流大于所述减压启动电流Idc，则执行步骤S4；若输出电流不大于所述减压启动电流Idc，则执行步骤S5；

步骤S4：关闭输出；

步骤S5：输出额定交流电（AC220V或AC110V）。

如图8所示：

MOS管Q1、Q2、Q3、Q4，变压器T1，整流二极管D1、D2组成一全桥式的DC/DC电路；A点，通过电阻R18采集DC/DC电路的工作电流送入控制电路，用于过流保护时，关闭DC/DC电路；B点，经过R8、R10分压得到DC/DC电路的输出电压，和控制电路内部的参考电压比较，从而根据B点的电压调节DC/DC电路的工作状态，使输出电压稳定；

MOS管Q5、Q6、Q7、Q8，及与之相连的滤波网络组成正弦逆变电路；控制电路输出正弦控制信号，使MOS管Q5、Q8和Q6、Q7交替导通，经电感L1、L2，电容C4等组成的滤波网络后输出正弦交流电；C点，通过电阻R19采集正弦逆变电路的工作电流，用于检测启动电流的大小，判断是否进行减压启动；D点，通过电流互感器CT1采集正弦逆变电路的输出电流，用于过流保护时，关闭正弦逆变电路；E点，经过R6、R9分压得到正弦逆变电路的输出电压，和控制电路内部的参考电压比较，从而根据E点的电压调节正弦逆变电路的工作状态，使之输出稳定的交流电。

结合图7和图8，详细说明减压启动的工作原理与控制方法。

打开电源，空载状态下，交流移动电源输出额定交流电（AC220V或AC110V），并不断采集C点的电流变化，循环执行步骤S1——判断C点电流是否大于设定的减压启动电流Idc；

接入负载时，若C点电流不大于Idc，则执行步骤S5——正常输出额定交流电（AC220V或AC110V），完成启动；若C点电流大于Idc，则执行步骤S2——降低输出电压（降低B点的参考电压，从而降低DC/DC电路的输出电压；同时降低E点的参考电压，从而降低正弦逆变电路的输出电压），持续3-5秒；然后执行步骤S3——再次判断C点电流是否大于设定的减压启动电流Idc，若C点电流不大于Idc，则执行步骤S5——正常输出额定交流电（AC220V或AC110V），完成启动；若C点电流大于Idc，则执行步骤S4——关闭输出（关闭DC/DC电路输出，关闭按正弦逆变电路输出），结束启动过程，若要再次尝试启动，必须重新打开电源，重复以上步骤。

综上所述，整个工作原理与启动过程如上所述，实现了减压启动功能，使得交流移动电源能够用于启动瞬间电流较大的负载，提升了适用范围和工作稳定性。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。