一種太陽能充電器的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種太陽能充電器，包括充電器本體，在所述充電器本體上設(shè)置有PV組件，所述充電器本體內(nèi)設(shè)置有DC/DC變換模塊，在所述充電器本體上還設(shè)置有開關(guān)選擇模塊和第一USB接口；所述太陽能充電器還包括至少一電池、第二USB接口、用于給所述電池充電的充電電路、用于將電池輸出的電壓升壓至5V給用電設(shè)備供電的升壓電路。本實用新型提供的太陽能充電器，主要依靠收集太陽光的能量供給用戶智能手機每日正常用電的電力所需，減少或基本不需要使用市電為用戶的手機進行充電，在太陽能不足時由開關(guān)選擇模塊切換至市電充電，節(jié)省了能源。并且在充電器本體可設(shè)置兩塊以上的電池，延長了太陽能充電器給USB用電設(shè)備的供電時間。
【專利說明】一種太陽能充電器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及太陽能充電設(shè)備，特別涉及一種太陽能充電器。

【背景技術(shù)】
[0002]此前市場上能實現(xiàn)對手機等用電終端充電的太陽能產(chǎn)品多屬概念性產(chǎn)品，對核心算法技術(shù)掌握不充分，有相當(dāng)?shù)拿つ糠略斐煞?。加之市場低價位定價沖擊對成本的影響，設(shè)計的太陽電池組件面積普遍不足，而且有些產(chǎn)品選用的太陽電池組件轉(zhuǎn)換效率低下，太陽電池的實際輸出功率相當(dāng)小，常見出現(xiàn)的情況是，若完全依靠太陽光的能量充電，太陽能充電器充電產(chǎn)品中的儲能電池充電情況嚴(yán)重不足。
[0003]即使我們將市場上常見的太陽能充電器產(chǎn)品置于非常強烈的陽光下，需要連續(xù)一周乃至長達數(shù)周時間仍然無法將太陽能充電器中的儲能電池完全充滿，儲能電池的工作情況較為惡劣，產(chǎn)品實用性不足。如果出現(xiàn)連續(xù)陰雨的情況，太陽電池更無法充滿，無法實現(xiàn)其充電的功能。甚至有些設(shè)計由于電路自身的靜態(tài)功耗較大，產(chǎn)品中的儲能電池其荷電情況更為糟糕，最終使得這些產(chǎn)品上的太陽電池基本上成了擺設(shè)。
[0004]因而現(xiàn)有技術(shù)還有待改進和提高。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，本實用新型的目的在于提供一種太陽能充電器，在合理配置下，可實現(xiàn)由太陽能充電器所接收的太陽光能量供給單臺用電設(shè)備(如手機)每日正常用電的電力儲備，減少或基本不需要使用市電為用戶的用電設(shè)備進行充電。同時，也能在太陽光不充足時利用市電充電。
[0006]為了達到上述目的，本實用新型采取了以下技術(shù)方案:
[0007]一種太陽能充電器，包括充電器本體，在所述充電器本體上設(shè)置有PV組件，所述充電器本體內(nèi)設(shè)置有DC/DC變換模塊，在所述充電器本體上還設(shè)置有開關(guān)選擇模塊和第一USB 接□;
[0008]所述太陽能充電器還包括至少一電池、第二 USB接口、用于給所述電池充電的充電電路、用于將電池輸出的電壓升壓至5V給用電設(shè)備供電的升壓電路；
[0009]所述PV組件的輸出端通過DC/DC變換模塊連接所述開關(guān)選擇模塊的第一端，所述開關(guān)選擇模塊的第二端連接第一 USB接口，所述開關(guān)選擇模塊的第三端通過所述充電電路連接電池的正極，所述電池的正極還通過所述升壓電路連接第二 USB接口。
[0010]所述的太陽能充電器中，在充電器本體的下部設(shè)置至少一個用于安裝所述電池的電池倉。
[0011]所述的太陽能充電器中，所述DC/DC變換模塊包括LM2596芯片、第一電容、第二電容、第一電感和第一二極管，所述LM2596芯片的Vin端連接所述PV組件的輸出端、還通過第一電容接地，所述LM2596芯片的Vout端連接所述第一電感的一端和第一二極管的負極，所述第一電感的另一端連接所述開關(guān)選擇模塊的第一端和LM2596芯片的FB端、還通過第二電容接地；所述第一二極管的正極、LM2596芯片的ON/OFF端和GND端均接地。
[0012]所述的太陽能充電器中，所述開關(guān)選擇模塊為第一單刀雙擲開關(guān)，所述第一單刀雙擲開關(guān)的第一固定端連接所述第一電感的另一端，所述第一單刀雙擲開關(guān)的第二固定端連接所述第一 USB接口的VBUS端，所述第一單刀雙擲開關(guān)的選擇端連接充電電路。
[0013]所述的太陽能充電器中，所述充電電路包括:充電管理芯片、第一電阻、第二電阻和第三電容，所述充電管理芯片的Prog端通過所述第一電阻接地，充電管理芯片的CHGb端通過所述第二電阻連接VCC供電端，所述充電管理芯片的VCC端連接所述VCC供電端、還通過第三電容接地，所述充電管理芯片的VBAT端連接電池的正極，充電管理芯片的GND端接地。
[0014]所述的太陽能充電器中，所述升壓電路包括:升壓芯片、第二電感、第二二極管、第四電容、第五電容和第六電容，所述升壓芯片的Lx端連接所述第二電感的一端和第二二極管的正極，所述第二電感的另一端連接電池的正極、還通過第四電容接地；所述第二二極管的負極連接升壓芯片的OUT端，所述升壓芯片的OUT端連接第二 USB接口的VBUS端、也通過第四電容接地、還通過第五電容接地，所述升壓芯片的VSS端接地。
[0015]所述的太陽能充電器中，所述電池為兩個，分別為第一電池和第二電池。
[0016]所述的太陽能充電器中，在所述PV組件和DC/DC變換模塊之間并入一組超級電容。
[0017]所述的太陽能充電器中，所述PV組件，設(shè)置于所述充電器本體的頂面上，所述頂面上設(shè)置用于調(diào)節(jié)頂面角度的調(diào)節(jié)機構(gòu)。
[0018]所述的太陽能充電器，還包括可選的備用PV組件，所述備用PV組件與所述DC/DC變換模塊連接。
[0019]相較于現(xiàn)有技術(shù)，本實用新型提供的太陽能充電器，主要依靠收集太陽光的能量供給用戶智能手機每日正常用電的電力所需，減少或基本不需要使用市電為用戶的手機進行充電，在太陽能不足時由開關(guān)選擇模塊切換至市電充電，節(jié)省了能源。并且在充電器本體可設(shè)置兩塊以上的電池，延長了太陽能充電器給USB用電設(shè)備的供電時間。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1為本實用新型提供的太陽能充電器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖2為本實用新型提供的太陽能充電器的結(jié)構(gòu)框圖。
[0022]圖3為本實用新型提供的太陽能充電器的電路原理圖。

【具體實施方式】
[0023]本實用新型提供一種太陽能充電器，該太陽能充電器可設(shè)計成小屋的外形，可擺放在家庭或辦公室等的南向窗臺邊，利用接收、轉(zhuǎn)化和存儲的太陽光輻射能量為智能手機的內(nèi)置鋰電池充電提供能源，可滿足手機每日典型的正常使用所需電量。
[0024]本實用新型太陽能充電器為模塊化設(shè)計，針對太陽輻射資源的具體不同情況及用戶用電量的需求可做較為靈活的配置增減優(yōu)化，也可由用戶自行增加選購模組并非常方便地自行安裝，以實現(xiàn)更高的實用性，同時有較好的成本控制。
[0025]為使本實用新型的目的、技術(shù)方案及效果更加清楚、明確，以下參照附圖并舉實施例對本實用新型進一步詳細說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。
[0026]本實用新型提供的太陽能充電器，除了可為市面上常見的智能手機充電外，還可對USB充電接口的mp3、mp4、電子書、USB風(fēng)扇、藍牙耳機、移動電源等其他用電終端提供正常的供電。如圖1、圖2所示，本實用新型的太陽能充電器包括充電器本體10，所述充電器本體10設(shè)置為小屋的形狀，在所述充電器本體10上設(shè)置有PV組件101、開關(guān)選擇模塊103和第一 USB接口 104，所述充電器本體10內(nèi)設(shè)置有DC/DC變換模塊102。
[0027]其中，所述太陽能充電器還包括至少一電池、第二 USB接口 105、用于給所述電池充電的充電電路106、用于將電池輸出的電壓升壓至5V給用電設(shè)備(如智能手機、平板電腦等)供電的升壓電路107。
[0028]所述PV組件101的輸出端通過DC/DC變換模塊102連接所述開關(guān)選擇模塊103的第一端，所述開關(guān)選擇模塊103的第二端連接第一 USB接口 104，所述開關(guān)選擇模塊103的第三端通過所述充電電路106連接電池的正極，所述電池的正極還通過所述升壓電路107連接第二 USB接口 105。
[0029]在本實用新型的太陽能充電器中，由PV組件101接收太陽光中的光輻射能量并轉(zhuǎn)化為電能，由于太陽光的輻射功率隨時間有一定的變化規(guī)律，同時PV組件接收到的太陽輻射可能受到云層、陰影等的影響，使太陽電池的輸出功率、輸出電流及輸出電壓均會隨之有較大的波動，因此通過DC/DC變換模塊102在一定程度上將PV組件101輸出的能量轉(zhuǎn)換為較為穩(wěn)定的電壓，之后經(jīng)開關(guān)選擇模塊103和充電電路106給電池充電，將電能存儲在電池中。當(dāng)用戶在第二 USB接口 105中接入智能手機等終端時，升壓電路107自動啟動(當(dāng)然也可設(shè)計為通過手動按鍵啟動或觸摸啟動)，將電池輸出的電壓(典型值為3.7V)升壓到標(biāo)準(zhǔn)的USB電壓(一般為5V)后，給智能手機供電，及給智能手機中的電池進行充電。
[0030]本實施例中，以PV組件101的最高轉(zhuǎn)換效率為計算依據(jù)、按典型電池容量的智能手機每天需一次完全充電、充電小屋放置在室內(nèi)南向的窗臺且盡可能接收到最多陽光直射最理想的位置去分析，太陽輻射資源則以全國的平均值為主要依據(jù)進行分析，在一般情況下PV組件101面積的典型值不應(yīng)小于0.05平方米，即A4紙面積的80%以上。當(dāng)陽光較好、且PV組件101的設(shè)計合理、擺放位置理想時，該太陽能充電器可以對電池實現(xiàn)較為理想的穩(wěn)定充電過程。為了提高PV組件101的輸出功率，所述PV組件101設(shè)置于所述充電器本體10的頂面上，所述頂面上設(shè)置用于調(diào)節(jié)頂面角度的調(diào)節(jié)機構(gòu)。通過調(diào)節(jié)PV組件101的角度可以提供更大的實際輸出功率，在陽光相對不充裕時仍有可能維持快速穩(wěn)定的充電狀態(tài)。
[0031]我國疆土幅員內(nèi)每一地域總體的太陽輻射資源均較為理想，但不同地域的差異還是比較大的。即使處于同一地方、不同的窗戶朝向、樓層高低及樓間距、本太陽能充電器擺放離窗邊的進深、特殊的陰影情況等等都會對PV組件101的實際輸出能量產(chǎn)生相當(dāng)明顯的影響。而PV組件101是整個系統(tǒng)良好運作的首要能源保證，因此PV組件101配置在合理設(shè)計范圍內(nèi)是非常關(guān)鍵的，在需要的情況下，PV組件101的總數(shù)增加，因此本實用新型的太陽能充電器還可包括備用PV組件，所述備用PV組件與所述DC/DC變換模塊連接，并且該備用PV組件與PV組件可通過防反二極管實現(xiàn)并聯(lián)。
[0032]在實際使用時，本實用新型可標(biāo)配一個PV組件101，其它的備用PV組件可由用戶自己采購及擴充安裝，只需在充電器本體10上預(yù)留相應(yīng)的接口和安裝位置即可，從而可降低本太陽能充電器的購買成本。
[0033]同樣以小屋為例,所述調(diào)節(jié)機構(gòu)為轉(zhuǎn)動軸12,PV組件101設(shè)置于屋頂上,通過轉(zhuǎn)動軸12可使屋頂兩側(cè)的PV組件101轉(zhuǎn)動來調(diào)節(jié)PV組件101的角度(即調(diào)節(jié)屋頂?shù)膬A角)，使PV組件101以最佳角度接收太陽光。
[0034]優(yōu)選地，該太陽能充電器中還可設(shè)置GPS模塊，通過計算實現(xiàn)自動追蹤太陽的方案，具體實施可參照申請?zhí)枮?01310296971.0，名稱為“一種基于GPS定位的光伏追蹤發(fā)電方法”，通過太陽追蹤的方式可以提升組件的輸出能量，以滿足特定酷愛科技的高端消費人群需求。
[0035]具體實施過程中，小屋的外觀可用整體透明的材料，小屋內(nèi)部所有部件均為清晰可見，其中PV組件101可用超薄的太陽玻璃將太陽電池夾在中間通過EVA直接層壓，邊緣可用透明軟膠材料保護。
[0036]小屋的形狀可參照連排別墅的外觀設(shè)計，方便橫向并排擴展，制造商可通過對用戶所在地的太陽輻射資源分析、用戶用電需求及使用習(xí)慣等綜合因素的分析下給出最終用戶的配置建議，可選擇僅安裝有備用PV組件的擴展小屋模塊，也可選擇同時再加裝上電池。而且，只用最基本的配置全部不加裝在功能上對系統(tǒng)沒有過多的不良影響，是完全可以運行的。最基本配置與最佳優(yōu)化的設(shè)計版本相比，用戶在產(chǎn)品體驗上的最大差別在于連續(xù)使用時對市電的依存度，用戶也完全可以選擇在基本配置使用的基礎(chǔ)上自行方便地升級。這一升級的設(shè)計過程同時可助力于互聯(lián)網(wǎng)的平臺在真實用戶群體的使用性能反饋及討論信息中進一步得出更為精準(zhǔn)的優(yōu)化配置方案。
[0037]請繼續(xù)參閱圖2和圖3，在本實用新型的太陽能充電器中，所述DC/DC變換模塊102包括LM2596芯片U1、第一電容Cl、第二電容C2、第一電感LI和第一二極管D1，所述LM2596芯片Ul的Vin端連接所述PV組件101的輸出端、還通過第一電容Cl接地，所述LM2596芯片Ul的Vout端連接所述第一電感LI的一端和第一二極管Dl的負極,所述第一電感LI的另一端連接所述開關(guān)選擇模塊103的第一端和LM2596芯片Ul的FB端、還通過第二電容C2接地；所述第一二極管Dl的正極、LM2596芯片Ul的0N/0FF端和GND端均接地。PV組件101輸出的能量進入LM2596芯片Ul的Vin端，由LM2596芯片Ul進行降低輸出固定值的電壓(如5V具體根據(jù)設(shè)計需要定制)，經(jīng)第一電感LI儲能后輸出至開關(guān)選擇模塊 103。
[0038]所述開關(guān)選擇模塊103為第一單刀雙擲開關(guān)KWl，所述第一單刀雙擲開關(guān)KWl的第一固定端(其為開關(guān)選擇模塊103的第一端)連接所述第一電感LI的另一端，所述第一單刀雙擲開關(guān)KWl的第二固定端(其為開關(guān)選擇模塊103的第二端)連接所述第一 USB接口 104的VBUS端，所述第一單刀雙擲開關(guān)KWl的選擇端(其為開關(guān)選擇模塊103的第三端)連接充電電路106。本實施例中，第一單刀雙擲開關(guān)KWl默認導(dǎo)通第一固定端(即導(dǎo)通DC/DC變換模塊102這一路)，當(dāng)?shù)谝?USB接口 104接入市電適配器時，可同時手動切換到第二固定端，使DC/DC變換模塊102與充電電路106斷開。
[0039]本實用新型通過開關(guān)選擇模塊103控制接入市電的方式，可以滿足特殊的過量能量使用、或者特殊的連續(xù)長時間陰雨天時，用戶可用智能手機原配充電器為本實用新型太陽能充電器補充電能。
[0040]當(dāng)然，在其它實施例中，所述開關(guān)選擇模塊103還可設(shè)計成更為智能的方案，在第一 USB接口 104接入市電時，自動把DC/DC變換模塊102與充電電路106斷開，使市電的能量可以正常充入電池內(nèi)，此方案可通過軟件檢測、或者電子開關(guān)等方式實現(xiàn)，由于其為現(xiàn)有技術(shù)，此處不作詳述。
[0041]在所述的太陽能充電器中，所述電池建議選用鋰聚合物電池或鋰鐵電池，充電電路106采用鋰電池恒流限壓充電電路，最大充電電流設(shè)計值為2A以上，具體設(shè)計值的選取可依據(jù)PV組件101的最大可能輸出電流，同時需小于本實用新型內(nèi)置鋰電池的最大容許充電電流而確定。另外，電路設(shè)計時需考慮允許在用戶的市電適配器的最大輸出電流小于本實用新型的設(shè)計值時，自動調(diào)整適應(yīng)并可正常工作。
[0042]所述充電電路包括充電管理芯片U2、第一電阻R1、第二電阻R2和第三電容C3，所述充電管理芯片U2的Prog端通過所述第一電阻Rl接地，充電管理芯片U2的CHGb端通過所述第二電阻R2連接VCC供電端，所述充電管理芯片U2的VCC端連接所述VCC供電端、還通過第三電容C3接地，所述充電管理芯片U2的VBAT端連接電池的正極，充電管理芯片U2的GND端接地。經(jīng)開關(guān)選擇模塊103輸出的電流進入充電管理芯片U2的CHGb端，經(jīng)充電管理芯片U2的VBAT端輸出充電電壓和充電電流到電池的正極，給電池充電。
[0043]在智能手機需要充電插入第二 USB接口 105中時，升壓電路107自動啟動給手機電池充電，其中，所述升壓電路107包括升壓芯片U3、第二電感L2、第二二極管D2、第四電容C4、第五電容C5和第六電容C6，所述升壓芯片U3的Lx端連接所述第二電感L2的一端和第二二極管D2的正極，所述第二電感L2的另一端連接電池的正極、還通過第四電容C4接地；所述第二二極管D2的負極連接升壓芯片U3的OUT端，所述升壓芯片U3的OUT端連接第二USB接口 105的VBUS端、也通過第四電容C4接地、還通過第五電容C5接地，所述升壓芯片U3的VSS端接地。在智能手機等終端插入第二 USB接口 105時，升壓芯片U3自動啟動，將電池輸出的電壓升壓至5V，給第二 USB接口 105的VBUS端給手機電池充電。
[0044]請再次參閱圖1，在充電器本體10的下部設(shè)置至少一個用于安裝所述電池的電池倉11，在該電池倉11中安裝電池。所述電池為兩塊，第二塊電池也可以是用戶采購及自行安裝的，主要針對連續(xù)陰雨天總時長較多的用戶地區(qū)設(shè)計，當(dāng)然，也可以用于滿足用戶的個性化需求。
[0045]請再次參閱圖2和圖3，本實用新型實施例中，兩塊電池分別為第一電池BATl和第二電池BAT2。如圖3所示，第一電池BATl的正極連接充電管理芯片U2的VBAT端和第二電感L2的一端，第二電池BAT2的正極連接充電管理芯片U2的VBAT端和第二電感L2的一端，所述第一電池BATl的負極和第二電池BAT2的負極均接地，用戶直接根據(jù)產(chǎn)品說明書進行相應(yīng)操作，通過說明書中建議的步驟實現(xiàn)兩個鋰電池的直接并聯(lián)使用。
[0046]在其它實施例中，在第一電池BATl的正極和第二電池BAT2的正極之間還可增加電子開關(guān)，或者采用芯片和模擬開關(guān)組成的電路結(jié)構(gòu)取代，由芯片監(jiān)測電池的電量，當(dāng)某一電池的電量不足時，自動切換到另一電池供電，可進一步提高太陽能充電器的智能化程度，進一步提升用戶體驗效果。
[0047]為了提升用戶體驗效果，可在充電電路106的輸出端并接一指示燈表示充電器的充電狀態(tài)，并且指示燈方案及亮度改進建議:通過探測環(huán)境光感與人體感應(yīng)雙重因素可自動實現(xiàn)個性化調(diào)節(jié)，具體表現(xiàn)可如下例子。
[0048]例一:白天1?殼連續(xù)不變地顯不，夜晚用極低殼度(深夜時最低可調(diào)至白天的1/10以下功率，取決于環(huán)境光照度動態(tài)調(diào)整)連續(xù)不變地顯示。
[0049]例_:白天間歇點殼如每5秒時長只1?殼顯不I秒剩余4秒媳滅，夜晚則用極低殼度(深夜時最低可調(diào)至白天的1/10以下功率，取決于環(huán)境光照度動態(tài)調(diào)整)連續(xù)不變地顯
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[0050]例三:白天高亮顯示、夜晚亮度調(diào)低至白天的1/5，且用戶在光伏小屋附近指示燈恒亮，當(dāng)人離開一定范圍之外時指示燈開始進入間歇點亮(間歇時長根據(jù)小屋與人的距離變化進行動態(tài)調(diào)整，距離越遠則熄滅的時間越長，而兩次熄滅之間的點亮?xí)r長可以保持不變)，距離超出設(shè)定范圍時指示燈完全熄滅。
[0051]為了提高用戶體驗效果，所述電池可以自行擴容和更換，每個小屋的電池倉11內(nèi)可標(biāo)配兩塊電池，但一般只安裝一塊鋰電池，用戶可輕松自行擴展。同時，小屋的底座還可通過選配件另外加厚擴容，增加的第三塊電池的電氣觸點可并聯(lián)接在原電池倉的底部。用戶可以在說明書指引下自己順利地成功完成鋰電池的擴容操作。硬件的物理連接可以通過良好的工業(yè)設(shè)計做到相當(dāng)?shù)妮p松，而真正接入的準(zhǔn)備步驟則需按規(guī)范化流程操作:如要求用戶首先將系統(tǒng)中的每一塊鋰電池分別單獨地充滿電，此步驟確認好之后，用戶就可以將多塊的鋰電池真正高質(zhì)量地物理連接起來。
[0052]當(dāng)使用兩個或兩個以上的PV組件并聯(lián)工作時，若陽光充裕，即使充電電路106的最大充電電流設(shè)計值為2A甚至更高，但仍有可能在理想的太陽輻射資源情況下出現(xiàn)PV組件最大輸出功率的能力比充電器最大可以接收的功率還要高的情況。此時充電器會自動調(diào)整PV組件的實際輸出，達到剛好與最大接收功率相等，使系統(tǒng)的工作仍然是非常安全的。但很顯然在這種工作狀態(tài)下，太陽光的能量并沒有得到完全的利用。考慮到太陽輻射資源的實際情況，本實用新型通過加入合理設(shè)計的超級電容基本上可以完全避免這種情況發(fā)生，如圖2和圖3，在所述PV組件101和DC/DC變換模塊102之間可并入一組超級電容108。更為重要的是，當(dāng)太陽輻射功率不足、局部出現(xiàn)短時間的陰影、太陽在云層中穿插等情況時，合理設(shè)計的超級電容108加入后對系統(tǒng)電路充電性能的穩(wěn)定性提升將會有相當(dāng)理想的正面效果。
[0053]由于超級電容108為可選配件，在使用時，需要同時將DC/DC變換模塊102設(shè)計為帶指定的輸入電壓滯回比較起動功能的版本，例如，將DC/DC變換模塊102的起動電壓閾值設(shè)定為12.5V,若輸入電壓低于該值時DC/DC變換模塊不起振處于休眠狀態(tài),而一旦輸入電壓高于此值DC/DC模塊將順利啟動工作，啟動后即使輸入電壓降低至接近第二閾值(如可設(shè)定為7V)仍然維持輸出，直到輸入電壓低于第二閾值的瞬間DC/DC變換模塊102將立即進入休眠，此后只有輸入電壓再次提升至第一閾值以上才會重新開始工作。該組閾值參數(shù)與超級電容108的容量值組合優(yōu)化設(shè)計后，在太陽輻射資源不充裕的情況下，系統(tǒng)的綜合性能將會得到相當(dāng)有益的提升。
[0054]由于鋰電池性能對氣溫較為敏感，夏日特別是在太陽直射下溫度非常高的日子里，對鋰電池的壽命影響很大，本實用新型建議電池倉11可以脫離充電器本體10(如小屋)設(shè)置，在電池倉11和充電器本體10之間可通過一條較長的USB線連接后，使鋰電池放置在陽光無法直接照射、較陰涼的地方。
[0055]進一步的，所述第一電池BATl和第二電池BAT2還可選用鋰鐵電池，整體可做IP65防水，使本實用新型的太陽能充電器可作為戶外專用版本。由于鋰鐵電池擁有良好的高溫及低溫特性，尤其是耐受高溫能力比常用的鋰聚合物電池強得多，可將小屋放在戶外、陽臺、露臺上安全地接收一年四季的陽光直接照射。由于太陽輻射資源的接收情況很好，PV組件101的面積可合理地縮小到一定程度而維持原來在室內(nèi)窗臺邊放置的總體效果不變。
[0056]更優(yōu)的，除了可直接用小屋內(nèi)置的鋰電池(如第一電池BATl和第二電池BAT2)儲能及供手機等充電外，還可另外設(shè)計如十二生肖的玩偶移動電源。鋰電池與玩偶移動電源均可單獨工作，用戶可二選一買一個，也可兩個都買，十二種生肖玩偶也可隨意選配。玩偶移動電源的輸出端可另配有一根micro接口的短線，插入后玩偶移動電源就像長了小尾巴。輕觸玩偶的標(biāo)志位置，如肚臍、眼睛、或雙手等可起動輸出，同時該玩偶移動電源放電的指示燈在身體內(nèi)發(fā)光，如肚臍可用半透明材料，眼睛可75%透光等。指示燈可人工關(guān)閉，長按/輕觸標(biāo)志位置1.5秒以上指示燈熄滅，若再次長按可重新點亮，為手機充滿電后，或人為拔出手機時玩偶移動電源會自動關(guān)閉輸出。同時，玩偶移動電源可用約10秒時長的燈光閃爍配合音樂提示充電完成。
[0057]玩偶移動電源的充電至少有三種選項可組合:玩偶移動電源直接站立在小屋某地的底座上即可實現(xiàn)充電(底座充電接口尺寸等可設(shè)計為企業(yè)標(biāo)準(zhǔn))，玩偶移動電源可選配無線充電模塊，同時也可用Micro USB線連接實現(xiàn)充電。
[0058]若保留小屋標(biāo)配的內(nèi)置鋰電池同時增加玩偶移動電源，則用戶相當(dāng)于擁有2個移動電源。白天若用戶在家時，優(yōu)先使用PV組件101的能量直接給手機充電。當(dāng)出現(xiàn)陰雨天，或晴天時出現(xiàn)厚云層，建筑物陰影等，光伏小屋屋頂組件直接為手機充電能量不足時，玩偶移動電源保證充足的能量的速度相同。
[0059]另外，玩偶可以設(shè)計為十二生肖外，一種最佳實施例為可選取當(dāng)?shù)刈罹叩胤教卣鞯娜宋铩⒔ㄖ髡f、圖標(biāo)、文化形態(tài)等，可專門深挖藝術(shù)化設(shè)計為高品質(zhì)旅游紀(jì)念物品的形式。當(dāng)然，還可以選擇用星座人物、京劇人物、古代人物、科學(xué)家、小車模型、典型建筑物、船、飛行器等等為通用的設(shè)計題材。
[0060]進一步的實施例中，在本實用新型的太陽能充電器上還可以設(shè)置藍牙模塊和WiFi模塊，通過免費下載的手機app軟件，由用戶個性化選擇具體的一些參數(shù)，管理多個移動電源的充電優(yōu)先級別、充電電流分配比例及放電策略等，同時可兼有遠程監(jiān)測，顯示PV組件101的輸出功率、鋰電池剩余電量、電壓等功能。
[0061]更進一步的實施例中，在本實用新型的太陽能充電器中還可設(shè)置電池剩余電量百分比的指針式電表，方便直觀觀察而有計劃地使用小屋儲存的能量，增強國民的能源消費意識。
[0062]本實用新型的太陽能充電器主要依靠收集太陽光的能量供給用戶智能手機每日正常用電的電力所需，減少或基本不需要使用市電為用戶的手機進行充電，在太陽能不足時由開關(guān)選擇模塊切換至市電充電，節(jié)省了能源。
[0063]本實用新型除了專業(yè)上的技術(shù)含義以外，還有著其更為深刻的社會效益:減少煤的燃燒(目前我國使用的電力能源的最主要來源)，降低我們對不可再生資源的依賴、減少碳排放；使可再生能源真真切切地應(yīng)用到我國更多的家庭和人員，提升國民節(jié)能環(huán)保的意識。
[0064]具體的市場分析和能源估算值如下:
[0065]目前，移動電源以其方便、可隨時隨地為手機充電的優(yōu)勢，在我國使用量已經(jīng)非常大，而且有用量越來越多的趨勢。但與直接連接適配器用市電給手機充電相比，由于經(jīng)過了更多的能量轉(zhuǎn)換過程，而每一次的能量轉(zhuǎn)換過程都不可避免是有損耗的，因此移動電源帶給我們方便的同時額外增加了能源的損耗。
[0066]當(dāng)我們用市電為移動電源的儲能電池充電時，存在電子元器件的運行損耗和移動電源內(nèi)鋰電池的化學(xué)損耗。其中，移動電源內(nèi)的電子元器件運行損耗及鋰電池充電過程的化學(xué)損耗，相比用市電直接為手機充電，這兩種損耗均是新增加的。用市電為移動電源充電之后，我們可以通過移動電源為手機進行充電，這一過程需要將移動電源鋰電池典型的
3.7V標(biāo)稱電壓升高為5V的USB輸出電壓，移動電源內(nèi)部的電氣損耗、及鋰電池放電時的化學(xué)損耗均為新增加的。
[0067]另外，移動電源儲能電池本身均存在一定程度的自放電，移動電源的電路在不起動升壓輸出工作時仍然可能存在少量的靜態(tài)工作電流。而且，還有一個因素是不可忽略的，與市電直接為手機電池充電相比較，同一個電源適配器在為移動電源充電時所需的時間明顯要長一些。就是說，最終同樣是為了給同一臺手機完整充一次電，通過移動電源的方式，市電電源適配器其自身的電子元器件運行損耗的電能要多一些。綜上所述，顯然使用移動電源為手機充電相比直接用市電為手機充電會額外消耗更多的電能。
[0068]由此，我們可通過粗略的估算以得出我國的手機用戶每年由于移動電源的使用而額外增加的能源消耗量:全國手機用戶數(shù)量11.46億臺(2013年3月底工信部的統(tǒng)計數(shù)據(jù))，以充電用量的10%使用移動電源計算，手機平均每天需要充一次電，假定移動電源充電及放電過程的綜合能量轉(zhuǎn)換效率均達到90%，手機電池容量平均值以2100mAh計算，則每年這10%的充電用量由于使用移動電源為手機充電而比直接用市電為手機充電需多消耗的電能為7.62 X 107kffh,即比直接用市電為手機充電多耗用2.75 X 104噸標(biāo)準(zhǔn)煤，多排放的二氧化碳為1.01X105噸。
[0069]移動電源由于用戶的真實需求，其市場激烈的發(fā)展和大量的使用是符合社會規(guī)律的正?，F(xiàn)象。而且，隨著市場的自然運作，越來越多更安全更可靠的高素質(zhì)移動電源品牌產(chǎn)品會涌現(xiàn)，隨著國民對移動電源產(chǎn)品信心的日益增強，其增長趨勢仍會在相當(dāng)長一段時間內(nèi)不斷的強化，10%的用量比例將會成為歷史增長過程中的一個標(biāo)志性的時間點而被不斷地刷新。以2013年3月的手機用戶數(shù)據(jù)為基準(zhǔn)，這10%的充電用量若其用戶不再使用市電而改以完全用太陽能光伏發(fā)電來提供手機充電的能源，則每年節(jié)省下的市電電量為
4.0lX 108kWh，節(jié)約火電標(biāo)準(zhǔn)煤達1.45X105噸，減少二氧化碳排放5.31X105噸。
[0070]可以理解的是，對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，可以根據(jù)本實用新型的技術(shù)方案及其實用新型構(gòu)思加以等同替換或改變，而所有這些改變或替換都應(yīng)屬于本實用新型所附的權(quán)利要求的保護范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種太陽能充電器，包括充電器本體，其特征在于，在所述充電器本體上設(shè)置有PV組件，所述充電器本體內(nèi)設(shè)置有DC/DC變換模塊，在所述充電器本體上還設(shè)置有開關(guān)選擇模塊和第一 USB接口 ； 所述太陽能充電器還包括至少一電池、第二 USB接口、用于給所述電池充電的充電電路、用于將電池輸出的電壓升壓至5V給用電設(shè)備供電的升壓電路； 所述PV組件的輸出端通過DC/DC變換模塊連接所述開關(guān)選擇模塊的第一端，所述開關(guān)選擇模塊的第二端連接第一 USB接口，所述開關(guān)選擇模塊的第三端通過所述充電電路連接電池的正極，所述電池的正極還通過所述升壓電路連接第二 USB接口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能充電器，其特征在于，在充電器本體的下部設(shè)置至少一個用于安裝所述電池的電池倉。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能充電器，其特征在于，所述DC/DC變換模塊包括LM2596芯片、第一電容、第二電容、第一電感和第一二極管，所述LM2596芯片的Vin端連接所述PV組件的輸出端、還通過第一電容接地，所述LM2596芯片的Vout端連接所述第一電感的一端和第一二極管的負極，所述第一電感的另一端連接所述開關(guān)選擇模塊的第一端和LM2596芯片的FB端、還通過第二電容接地；所述第一二極管的正極、LM2596芯片的0N/0FF端和GND端均接地。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的太陽能充電器，其特征在于，所述開關(guān)選擇模塊為第一單刀雙擲開關(guān)，所述第一單刀雙擲開關(guān)的第一固定端連接所述第一電感的另一端，所述第一單刀雙擲開關(guān)的第二固定端連接所述第一 USB接口的VBUS端，所述第一單刀雙擲開關(guān)的選擇端連接充電電路。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的太陽能充電器，其特征在于，所述充電電路包括:充電管理芯片、第一電阻、第二電阻和第三電容，所述充電管理芯片的Prog端通過所述第一電阻接地，充電管理芯片的CHGb端通過所述第二電阻連接VCC供電端，所述充電管理芯片的VCC端連接所述VCC供電端、還通過第三電容接地，所述充電管理芯片的VBAT端連接電池的正極，充電管理芯片的GND端接地。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的太陽能充電器，其特征在于，所述升壓電路包括:升壓芯片、第二電感、第二二極管、第四電容、第五電容和第六電容，所述升壓芯片的Lx端連接所述第二電感的一端和第二二極管的正極，所述第二電感的另一端連接電池的正極、還通過第四電容接地；所述第二二極管的負極連接升壓芯片的OUT端，所述升壓芯片的OUT端連接第二USB接口的VBUS端、也通過第四電容接地、還通過第五電容接地，所述升壓芯片的VSS端接地。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的太陽能充電器，其特征在于，所述電池為兩個，分別為第一電池和第二電池。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能充電器，其特征在于，在所述PV組件和DC/DC變換模塊之間并入一組超級電容。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能充電器，其特征在于，所述PV組件設(shè)置于所述充電器本體的頂面上，所述頂面上設(shè)置用于調(diào)節(jié)頂面角度的調(diào)節(jié)機構(gòu)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能充電器，其特征在于，還包括備用PV組件，所述備用PV組件與所述DC/DC變換模塊連接。
【文檔編號】H02J7/00GK203984045SQ201420379796
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2014年7月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月10日
【發(fā)明者】屈柏耿, 林濤, 馮源, 沈爍, 李祥志, 楊文達, 陳勝文 申請人:佛山職業(yè)技術(shù)學(xué)院