CN103795114B - 一种多功能柔性太阳能板便携充电装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种多功能柔性太阳能板便携充电装置。本发明即使光照较弱的情况下，也可以正常实现5V稳压下的大电流输出，为内部电池包及外部电子产品快速充电，较常规太阳能充电装置充电速度提高50%。在长期缺少日照的情况下，也可以市电经USB接口作为电能输入，以保证各种功能的正常使用。同时，设计采用实用锁定及自动收纳装置，来实现柔性太阳能板的展开固定及收起，使柔性太阳能板可以方便的抽出和自动卷起来，便于便携式充电使用，对手机、MP3、MP4、数码相机摄像机等电子产品的充电电池快速充电。本发明还实现了用同一开关控制报警及照明的多种工作状态，也可以作为手电筒、报警器使用，在野外露营时，作为野营照明灯使用。
Description
技术领域
本发明涉及一种太阳能充电装置，特别是涉及一种多功能柔性太阳能板便携充电装置，属于光电技术应用领域。
背景技术
现在各类电子产品大多使用充电电池，在电力不足的情况下需要及时对其充电。太阳能是一种广泛存在的清洁能源，因此，基于太阳能的充电装置得到了广泛的应用。公知的太阳能充电装置，都是以各种不同型号的太阳能板为太阳能接收装置，通过光生伏特效应，将光能转化为电能，并通过外部辅助电路输出，为电子产品提供电能补充。
专利号02243162.4的便携式太阳能充电器，其特征在于:在数个相互连接、并可进行“M”状折叠的塑料板的同一面，嵌入相同数量的太阳能电池板，各太阳能电池板之间由导线连接，组成太阳能电池组，并用带插头的导线引出，太阳能电池板边上装有小吸盘，折叠后的塑料板外层的两个凹形塑料板可将太阳能电池组置于盒内。但是，该充电器充放电电路过于简单，容易损坏电池，并且，便携性可以进一步提高。
专利号为201020613851.0的柔性太阳能充电器，至少一个太阳能电池板的电池组和通过导线与该电池组连接的充电接头，其特征在于：所述太阳能电池板设有植入部和受光区，并经该植入部植于一定位层上，且所述的受光区位于定位层的上侧，用一保护层将所述的太阳能电池板的受光区覆盖贴合在所述的定位层上，所述导线布设在所述定位层的下侧，所述的定位层下侧覆盖贴合有一遮蔽层。但是，该充电器功能单一，在长时间缺少光照的情况下，不能利用市电实现充电；且充放电电路过于简单，容易损坏；不使用时占用较大面积，需要人工展开或折叠太阳能板。
专利号为CN201120291270.4的一种多功能太阳能充电器，其特征在于: 所述主体正面设有太阳能板，该主体顶端设有照明灯，该主体右端设有USB接口，该主体左端设有充电接口，该主体后端开设有照明灯开关。但是，在长时间缺少光照的情况下，该充电器不能利用市电实现充电；太阳能板面积大小受到主体正面面积大小的限制，输出功率小，充电速度较慢；且装置在未使用时太阳能板依然暴露在外，容易造成损坏。
专利号为201220669754.2的一种便携式柔性太阳能板充电装置，其特征在于:通过自收装置外壳、螺旋弹簧、转轴组成的自收装置，使柔性太阳能板可以方便地抽出和自动卷起来，提供一种户外多功能柔性太阳能板便携充电装置。但是，该充电装置的结构设计不节约空间，影响了装置的便携性，并且，该设计的充电策略不够完善，充电电流相对较小，充电速度较慢，充电时间长，并不能完全满足户外及野外对太阳能充电装置的需求。
综上所述，在户外、野外条件下使用的现有太阳能充电装置，存在的主要问题在于：一是太阳能板的受光面积小，输出功率低；二是大多采用硬质板，体积和质量相对较大，不便于个人携带；三是充电电流小，充电速度较慢；四是功能单一，不能同时兼顾多种户外及野外实际使用需要，如充电、照明、报警等功能。本发明一种多功能柔性太阳能板便携充电装置正是基于这一背景，着力于解决输出功率与便携性之间的矛盾，并着眼于大电流快速充电。
发明内容
本发明的目的就是针对背景技术所述的问题，公开一种便于户外携带使用的，能够自动收纳的多功能柔性太阳能板大电流快速充电装置。本发明利用柔性太阳能板获得的电能输入供电电路，通过选择充电策略和设计辅助电路实现整流稳压，提供5V稳压下的大电流输出，为内部电池包及外部电子产品快速充电。在日常光照条件下，本发明的充电电流可达1500-2000mA，同时为内置镍氢电池包和外部电子设备充电。系统可在4小时内将内设的7200mAh大容量镍氢电池包充满，充电速度较常规太阳能充电装置可提高50%。内置镍氢电池包也可同时作为移动电源使用，为外部电子设备补充电能。在短时光照较弱的情况下，系统也可以正常实现充电功能。在长期缺少光照的情况下，也可以市电经USB接口作为系统电能输入，为系统的内置电池包充电，以保证系统各种功能的正常使用。同时，设计采用新型锁定及自动收纳装置，来实现柔性太阳能板的展开固定及收起，方便在野外户外条件下的使用。本设计还实现了用同一开关控制多种工作状态切换，使得本装置也可以作为手电筒、野营照明灯、报警器使用。
本发明的技术方案是：
一种多功能柔性太阳能板便携充电装置，其特征在于：包括一个由外壳一和外壳二组成的具有一个空腔的本体，所述本体内设有电池筒；电池筒内设有大容量镍氢电池包；电池筒外套有一个滚筒；柔性太阳能板的一端固定于自收装置的滚筒上，另一端周向绕在滚筒外壁上与一个固定挡片连接；所述柔性太阳能板获得的电能输入充电电路，实现整流、滤波、稳压后输入大容量镍氢电池包中，所述外壳二的侧面有一狭长缝隙，所述挡片设在外壳二外壁并被狭长缝隙卡住；所述滚筒和电池筒上设有用于将拉出的柔性太阳能板卷回至滚筒上的回转装置。
在上述的一种多功能柔性太阳能板便携充电装置，所述回转装置包括一个扭转弹簧；所述扭转弹簧一端固定于滚筒内侧，一端固定于电池筒上；拉动挡片带动装置外壳内部的柔性太阳能板从狭缝处拉出并能在扭转弹簧的回转力下将柔性太阳能板卷回至滚筒上。
在上述的一种多功能柔性太阳能板便携充电装置，所述外壳一上固定有自锁开关，自锁开关底部的齿轮和滚筒前端的齿轮啮合，用于锁定柔性太阳能板拉出长度。
在上述的一种多功能柔性太阳能板便携充电装置，它还包括2个USB接口，能通过输出USB接口一为电子产品供电，或由市电通过输入USB接口二为充电装置自身充电。
在上述的一种多功能柔性太阳能板便携充电装置，在装置的外壳一、外壳二上开口处都设置有防水软胶。
在上述的一种多功能柔性太阳能板便携充电装置，在所述外壳一、外壳二尾部设置有磁铁。
在上述的一种多功能柔性太阳能板便携充电装置，在装置的外壳一、外壳二尾部设置有挂绳。
在上述的一种多功能柔性太阳能板便携充电装置，电池筒经电刷导电片、电刷支撑板、避免充电装置内部导线缠绕的电刷与大电流快速充电装置电路板。
因此，本发明具有如下优点：本发明即使在光照较弱的情况下，也可以正常实现5V稳压下的大电流输出，为内部电池包及外部电子产品快速充电，较常规太阳能充电装置充电速度提高50%。在长期缺少日照的情况下，也可以市电经USB接口作为电能输入，以保证各种功能的正常使用。同时，设计采用实用锁定及自动收纳装置，来实现柔性太阳能板的展开固定及收起，使柔性太阳能板可以方便的抽出和自动卷起来，便于便携式充电使用，对手机、MP3、MP4、iPAD、数码相机、数码摄像机等电子产品的充电电池快速充电。本发明还实现了用同一开关控制报警及照明的多种工作状态，也可以作为手电筒、报警器使用，在野外露营时，作为野营照明灯使用。
附图说明
图1是本发明实施例的外观示意图。
图2是本发明实施例的内部结构全剖示意图。
图3是本发明实施例的外部结构A向视图示意图。
图4是本发明实施例的内部结构B-B向剖视图示意图。
图5是本发明实施例的内部结构C-C向剖视图示意图。
图6是本发明实施例的内部结构D-D向剖视图示意图。
图7是本发明实施例的外部结构主视图示意图。
图8a是本发明实施例的自锁锁定柔性太阳能板收纳状态时的示意图。
图8b是本发明实施例的自锁锁定柔性太阳能板伸出部分长度时的示意图。
图9是本发明实施例的自收纳装置结构示意图。
图10是本发明实施例的锁定装置结构示意图。
图11是本发明实施例的市电输入部分装置示意图。
图12是本发明实施例的电路原理框图示意图。
具体实施方式
以下结合附图，对本发明做进一步的说明。图中，电池筒1、电池正电极2、第一尾部轴衬3、第二尾部轴衬4、大容量镍氢电池包5、柔性太阳能板6、扭转弹簧7、电池负电极8、第一头部轴衬9、第二头部轴衬10、电刷导电片11、电刷支撑板12、大电流充电装置电路板13、灯头玻璃片14、聚光杯15、侧灯灯环16、侧灯17、电刷18、市电输入USB接口19、充电输出USB接口20、照明灯21、红光报警灯22、滚筒23、尾部磁铁24、后盖25、尾部挂绳26、外壳一27、外壳二28、挡片29、锁定开关30、按动开关31、充电指示灯32、市电输入装置33。
为了达到上述目的，本发明的一种便携式自收纳多功能柔性太阳能板大电流快速充电装置，包括电池筒、大容量镍氢电池包、USB输入/输出接口、市电充电指示灯、电路板、灯盖、聚光杯、灯头白光LED、红光LED、侧面白光LED、按动式开关、电刷、自锁开关、自收装置、柔性太阳能板、挡片、外壳一、市电充电器、挂绳、内置式磁铁；自收装置包括滚筒、电池筒、扭转弹簧。
USB输入/输出接口、充电指示灯、电池筒、电路板、灯盖、聚光杯、灯头白光LED、红光LED、侧面白光LED、按动式开关、电刷、锁定开关和装置外壳相对固定。
如图2、图3、图4、图5、图6、图7所示，一种便携式自收纳多功能柔性太阳能板大电流快速充电装置，包括大容量镍氢电池包5，柔性太阳能板，自收装置和挡片；外壳二的侧面有一狭长缝隙，柔性太阳能板6收入装置外壳内部时，柔性太阳能板6一端装有的挡片29被狭长缝隙卡住；使用时拉动挡片29，带动装置外壳内部的柔性太阳能板6从狭缝处拉出。
为了提高系统的防水性能，在外壳一27、外壳二28的开口处都设置有防水软胶，外壳一27、外壳二28尾部设置有内置式磁铁24和挂绳26。
自收装置的滚筒23、扭转弹簧7、电池筒1组成自收装置。扭转弹簧7一端固定于滚筒23内侧，一端固定于电池筒1上。柔性太阳能板6的一端固定于自收装置的滚筒23上，一端装有挡片29。拉动挡片29，带动装置外壳内部的柔性太阳能板6从狭缝处拉出，柔性太阳能板6带动滚筒23旋转，扭转扭簧。当柔性太阳能板6面积达到所需面积后，前推固定于装置外壳上的自锁开关，自锁开关底部的齿轮和滚筒23前端的齿轮啮合，锁定柔性太阳能板6拉出长度。充电完成后，回推自锁开关，自锁开关底部的齿轮和滚筒23前端的齿轮不再啮合，扭簧自动带动滚筒23旋转，一端固定于滚筒23的柔性太阳能板6自动卷入装置外壳内侧。
如上所述的多功能柔性太阳能板便携充电装置，电池筒1经电刷导电片11、电刷支撑板12、电刷18与大电流充电装置电路板13。滚筒23旋转过程中为保证电路导通，滚筒23顶端固定电刷18，保证旋转过程中电路接通，同时，电刷18可避免充电装置内部导线缠绕。
使用时，拉动装置狭缝开口处的固定挡片，带动装置外壳内部的柔性太阳能板从狭缝处拉出。当柔性太阳能板抽出时，自收纳装置的扭转弹簧被同时带动，并随着柔性太阳能板抽出长度而不断积累弹性势能。当使用完成时，在自收纳装置的扭转弹簧积累势能的作用下，柔性太阳能板将会被弹簧自动收纳入其有益效果：由于增加的锁定装置，可以使柔性太阳能板的伸出长度，方便的适应外部电子设备充电的实际要求。由于增加的自收纳装置，使柔性太阳能板可以自动收纳进装置内部，可以有效地保护柔性太阳能板，同时，便于户外便携式充电使用。
本发明大电流快速充电的原理是：由于太阳光强弱处于不断变化的状态，经柔性太阳能板输出的电压电流均处于不断波动的状态。为避免对内部电磁包及电子产品的充电电池造成损坏，本发明通过CH6215及CH1003将外来的电能转化为平稳的5V输出。即使在光照较弱，太阳能转化输出电压较低的情况下，本电路也能够实现正常充电功能。大电流快速充电电路部分由状态指示、恒流恒压、PWM控制和锂电池充电由芯片CH6215及其配套电路完成，DC/DC稳压电路由CH1003芯片及配套电路完成。
本发明用同一开关控制各种功能的正常使用，依次实现手电筒、报警器、野营照明灯和“关闭”功能。
本发明的USB接口，能利用USB供电或充电。
本发明在有太阳光照的情况下，可利用柔性太阳能板6获得的电能输入充电电路，经过整流、滤波、稳压后，得到稳压直流电，并通过USB接口提供电能；同时，也可以通过内部电路给大容量镍氢电池包5充电，以便在野外无光照条件下驱动电路，使用照明功能或者报警功能；也可以利用柔性太阳能板6获得的电能输入充电电路，实现整流、滤波、稳压，输入充电电池中，在没有太阳光的情况下也能利用大容量镍氢电池包5通过USB输出接口实现给手机、MP3、MP4、iPAD、数码相机、数码摄像机等电子产品充电和使用手电筒功能。
本发明实施例的电路原理框图示意图如图12所示。设置大电流充电装置电路板13，可以1500-2000mA的大电流为内部大容量镍氢电池包5，或者通过USB接口为外部电子设备快速充电。
本发明的一种便携式自收纳多功能柔性太阳能板大电流快速充电装置，太阳能装换为电能存储于大容量镍氢电池包5内，大容量镍氢电池包5安放于电池筒内侧；电池筒通过充电电路和USB输出接口相连；既可利用USB输出接口给手机、MP3、数码相机、数码摄像机等电子产品充电，也可取出大容量镍氢电池包5直接使用。
多功能柔性太阳能板便携充电装置在长时间缺乏太阳光照射的情况下，可使用外部充电器，如图11所示，利用市电充电器对本装置充电，从而保证照明及报警功能能够正常使用，同时，本装置可通过大容量镍氢电池包5或USB输出接口向其他电子产品提供电能。
如图3、图6所示，多功能柔性太阳能板便携充电装置，其灯头前端红光LED闪烁可以实现报警功能，灯头前端白光LED可以实现照明功能，侧面白光LED实现野营照明灯功能，三种功能通过按动式开关31触发。
在实际使用时，只使用柔性太阳能板6时，太阳能充电装置同时为大容量镍氢电池包5和USB输出口供电；若同时使用柔性太阳能板6和市电时，则两者之间电压高的为大容量镍氢电池包5和USB输出口同时供电；若无供电输入，可以使用大容量镍氢电池包5对USB输出口作短时应急供电。
当大容量镍氢电池包5充满电量时，若单独使用灯头前端白光高亮LED照明功能，灯头前端1个白光高亮LED灯头可以照明72小时；若单独使用灯头前端红光LED实现闪烁报警器功能，灯头前端3个红光LED可以连续闪烁24小时；若单独使用侧面白光LED实现露营灯照明功能，侧面6个白光LED可以照明12小时以上。
本发明的一种便携式自收纳多功能柔性太阳能板大电流快速充电装置，可利用太阳能或电能为电子产品安全快速充电，充电速度快、效率高，且具有良好的便携性和易操作性，也可以作为手电筒、报警器使用，在野外露营时，也可以作为野营照明灯使用，照明时间长，占用体积小，收纳方便，且在没有阳光的情况下也可由市电支持使用。它的推广应用，对方便人们使用太阳能充电装置有着积极意义。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
Claims (1)
1.一种多功能柔性太阳能板便携充电装置，其特征在于：包括一个由外壳一(27)和外壳二(28)组成的具有一个空腔的本体，所述本体内设有电池筒(1)；电池筒(1)内设有大容量镍氢电池包(5)；电池筒(1)外套有一个滚筒(23)；柔性太阳能板(6)的一端固定于自收装置的滚筒(23)上，另一端周向绕在滚筒(23)外壁上与一个固定挡片连接(29)；所述柔性太阳能板(6)获得的电能输入充电电路，实现整流、滤波、稳压后输入大容量镍氢电池包(5)中，所述外壳二(28)的侧面有一狭长缝隙，所述挡片(29)设在外壳二(28)外壁并被狭长缝隙卡住；所述滚筒(23)和电池筒(1)上设有用于将拉出的柔性太阳能板(6)卷回至滚筒(23)上的回转装置；
所述回转装置包括一个扭转弹簧(7)；所述扭转弹簧(7)一端固定于滚筒(23)内侧，一端固定于电池筒(1)上；拉动挡片(29)带动装置外壳内部的柔性太阳能板(6)从狭缝处拉出并能在扭转弹簧(7)的回转力下将柔性太阳能板(6)卷回至滚筒(23)上；
所述外壳一(27)上固定有自锁开关，自锁开关底部的齿轮和滚筒(23)前端的齿轮啮合，用于锁定柔性太阳能板(6)拉出长度；
还包括2个USB接口，分别为USB接口一和USB接口二；能通过输出USB接口一为电子产品供电，或由市电通过输入USB接口二为充电装置自身充电；
在装置的外壳一(27)、外壳二(28)上开口处都设置有防水软胶；
在所述外壳一(27)、外壳二(28)尾部设置有磁铁(24)；
在装置的外壳一(27)、外壳二(28)尾部设置有挂绳(26)；
电池筒(1)经电刷导电片(11)、电刷支撑板(12)、避免充电装置内 部导线缠绕的电刷(18)与大电流快速充电装置电路板(13)相连接；
使用时，拉动装置狭缝开口处的固定挡片，带动装置外壳内部的柔性太阳能板从狭缝处拉出；当柔性太阳能板抽出时，自收纳装置的扭转弹簧被同时带动，并随着柔性太阳能板抽出长度而不断积累弹性势能；当使用完成时，在自收纳装置的扭转弹簧积累势能的作用下，柔性太阳能板将会被弹簧自动收纳入其有益效果：由于增加的锁定装置，可以使柔性太阳能板的伸出长度，方便的适应外部电子设备充电的实际要求；由于增加的自收纳装置，使柔性太阳能板可以自动收纳进装置内部，可以有效地保护柔性太阳能板，同时，便于户外便携式充电使用；
在有太阳光照的情况下，利用柔性太阳能板(6)获得的电能输入充电电路，经过整流、滤波、稳压后，得到稳压直流电，并通过USB接口提供电能；同时，也可以通过内部电路给大容量镍氢电池包(5)充电，以便在野外无光照条件下驱动电路，使用照明功能或者报警功能；也可以利用柔性太阳能板(6)获得的电能输入充电电路，实现整流、滤波、稳压，输入充电电池中，在没有太阳光的情况下也能利用大容量镍氢电池包(5)通过USB输出接口实现给手机、MP3、MP4、iPAD、数码相机、数码摄像机等电子产品充电和使用手电筒功能；
大电流快速充电的原理是：由于太阳光强弱处于不断变化的状态，经柔性太阳能板输出的电压电流均处于不断波动的状态；为避免对内部电磁包及电子产品的充电电池造成损坏，本发明通过CH6215及CH1003将外来的电能转化为平稳的5V输出；即使在光照较弱，太阳能转化输出电压较低的情况下，本电路也能够实现正常充电功能；大电流快速充电电路部分由状态指示、恒流恒压、PWM控制和锂电池充电由芯片CH6215及其配套电路完成，DC/DC稳压电路由CH1003芯片及配套电路完成。
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| CN201887520U (zh) * | 2010-12-29 | 2011-06-29 | 陆建益 | 便携式太阳能供电装置 |
| EP2434070A1 (fr) * | 2010-09-28 | 2012-03-28 | Dickson Constant | Dispositif de protection solaire de type store muni d'un système de production d'énergie électrique |
| CN202712934U (zh) * | 2012-08-22 | 2013-01-30 | 尤怀恩 | 一种组合式便携太阳能电源 |
| CN203014426U (zh) * | 2012-12-07 | 2013-06-19 | 湖北工业大学 | 一种便携式柔性太阳能板充电装置 |
-
2014
- 2014-01-24 CN CN201410035529.7A patent/CN103795114B/zh active Active
Patent Citations (4)
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