CN104869195B - 一种太阳能及温差发电智能手机壳 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种太阳能及温差发电智能手机壳，包括翻盖式壳体和固定于翻盖式壳体中的太阳能电池板、太阳能充电电路、太阳能薄膜、蓄电池、放电电路、外接电源充电电路、温差发电片和与温差发电片电连接的温差充电电路，太阳能薄膜与太阳能电池板并联，蓄电池的充电端通过导线分别连接太阳能充电电路、温差充电电路和外接电源充电电路，蓄电池的放电端通过导线连接放电电路；翻盖式壳体上设有微控制器MCU、开关模块和电量检测模块，微控制器MCU通过电量检测模块连接蓄电池，微控制器MCU通过开关模块与太阳能充电电路和温差充电电路电连接；该手机壳集太阳能发电和温差发电为一体，可实现电量存储和显示，并且能量利用率高。

Description

一种太阳能及温差发电智能手机壳

技术领域

本发明涉及一种手机壳，具体涉及一种可发电的智能手机壳，属于手机配件领域。

背景技术

目前，智能手机作为人们日常工作生活中必备的通讯及娱乐设备得到广泛的应用，由于智能手机的大尺寸屏幕、WIFI、GPS、蓝牙等多功能的硬件配置导致其功耗高、待机时间短，智能手机自带的电池容量无法满足长时间供电，需要经常对自带电池充电。因此，人们在户外出行等没有市电的环境下需要一种便携式可移动充电设备，继而移动充电宝受到了人们的青睐。但是移动充电宝在使用之前需要接市电充电，然后再对智能手机充电。且其电池容量毕竟有限，在没有市电的环境下，只能起到短暂补充手机电量的作用，因此智能手机需要寻求一种可提供持续能源的环保充电方法及设备。

由于手机壳作为手机的必要的保护性配件被随身携带，中国发明专利“太阳能智能手机壳”(申请号：201310605114.4)以及实用新型专利“一种便携式太阳能手机充电器”(申请号：CN201320658370)均提出了一种具有太阳能充电功能的手机壳，手机壳与充电宝合二为一，有效解决了以环保的方式对手机进行便携充电的问题。但是，这类手机壳由于没有储能元件，无法存储电荷，这样手机电池在不需要充电或者充满电的情况下，无法存储入射到手机壳表面的光能，造成了能量的浪费。此外，太阳能受光照影响，在光照不足的条件下该种太阳能智能手机壳无法接收到足够的太阳能，以供给手机电池充电。另外，该手机壳不具备存储电量显示功能及充电管理功能，也不具有外接接口以供给其他外接设备充电。

中国发明专利“太阳能4G环保手机”(申请号：CN201110391578)公开了一种外壳带太阳能充电/控制功能的手机，该手机的外壳内置太阳能电池板，控制模块控制不同充电方式(太阳能电池充电、市电充电与移动电源充电)之间的切换，这种太阳能手机壳需要改变手机本身的结构，且不具备外接接口以供给其他手机等外设充电的功能，实用性及通用性都不强。

由于光电转换效率只有20％左右，现有利用太阳能进行发电的手机壳，其太阳能发电组件吸收的太阳能除很少一部分被反射出去，其它则转换成了热能，并且智能手机在使用过程中产热量大，如何提高太阳能的使用效率并且有效利用手机自身所产热量成为发电手机壳亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的为克服现有技术的不足，并提供一种集太阳能发电和温差发电为一体的智能手机壳，该手机壳可实现电量存储和显示，并且能量利用率高。

实现本发明目的所采用的技术方案为，一种太阳能及温差发电智能手机壳，至少包括由盖板、护套和侧面连接部构成的翻盖式壳体，以及固定于翻盖式壳体中并且通过导线依次电连接的太阳能电池板和太阳能充电电路，翻盖式壳体上设有太阳能薄膜、外接电源充电电路、蓄电池、放电电路、温差发电片和与温差发电片电连接的温差充电电路，太阳能薄膜与太阳能电池板并联构成太阳能发电组，蓄电池的充电端通过导线分别连接太阳能充电电路、温差充电电路和外接电源充电电路，蓄电池的放电端通过导线连接放电电路；翻盖式壳体上设有控制单元，控制单元包括微控制器MCU、开关模块和用于检测蓄电池电量的电量检测模块，电量检测模块连接微控制器MCU的输入接口A，微控制器MCU通过电量检测模块连接蓄电池，外接电源充电电路连接微控制器MCU的输入接口B，开关模块连接微控制器MCU的输出接口C，微控制器MCU通过开关模块与太阳能充电电路和温差充电电路电连接。

太阳能薄膜位于翻盖式壳体的盖板中，太阳能电池板、蓄电池、放电电路、太阳能充电电路、温差充电电路和控制单元均位于翻盖式壳体的护套中。

所述温差发电片设有两片，分别为位于盖板中盖板温差发电片和位于护套中的护套温差发电片，护套温差发电片位于太阳能电池板与手机外壳之间，盖板温差发电片位于太阳能薄膜与手机屏幕之间。

翻盖式壳体的侧面连接部的外表面上设有电子墨水屏，翻盖式壳体的护套中设有显示驱动模块，显示驱动模块连接微控制器MCU的输出接口D，电子墨水屏通过显示驱动模块与微控制器MCU连接。

翻盖式壳体的盖板和护套上均设有磁性搭扣和与之匹配的磁片，盖板和护套上的磁性搭扣的位置不相同。

翻盖式壳体的端部中设有容纳槽，容纳槽中设有与手机充电接口相匹配的充电接头，充电接头通过导线与放电电路连接，容纳槽槽底设有用于走线的通孔，导线位于通孔并且可在通孔中滑动。

并且所述充电接头设有2个以上，各充电接头的规格均不同，各充电接头相互并接构成充电接头组。

翻盖式壳体的端部设有与放电电路电连接的同轴充电接口、mini USB接口和USB接口。

翻盖式壳体的端部设有与外接电源充电电路电连接的同轴电源输出接口。

所述输出接口C和开关模块均设有两个，微控制器MCU通过两个开关模块分别连接太阳能充电电路和温差充电电路。

由上述技术方案可知，本发明提供的智能手机壳集太阳能发电和温差发电为一体，不仅可以利用太阳能通过光电效应产生电能，并且通过热电效应充分利用太阳能和手机产生热量并将其转化为电能，手机壳内置蓄电池用以存储电能以供需要时使用；该手机壳通过微控制器MCU进行充电管理和驱动电量显示，三极管开关模块可导通太阳能充电电路及温差充电电路给蓄电池充电，而且在阳光不足时，也可以通过外接市电给手机壳内部的蓄电池充电，丰富了此类太阳能充电手机壳的充电方式，也扩展了其使用范围。

两片温差发电片分别位于两个太阳能发电组(太阳能电池板和太阳能薄膜)与手机之间，温差发电片与热源接触面积大；开关模块均设有两个，两个开关模块分别控制太阳能充电电路和温差充电电路的通断，可在白天利用太阳能发电组转化的热量进行发电，夜晚以及光线不足时可利用手机产生的热量进行发电。

该手机壳具有多样的外接接口和充电接头以供给其他外接设备充电，增强了本手机壳的实用性及通用性。该手机壳增加了微控制器MCU，除充电管理功能还搭配显示驱动模块及电子墨水屏，用于显示蓄电池电量信息，使用户直观的了解该智能充电手机壳内部电量信息，用以提醒用户在电量较低的情况下主动将手机壳置于阳光充足的环境，使之利用太阳能实现蓄电池充电，环保节能。手机壳结构上的翻盖设计及磁性搭扣均利于户外时挂在背包上使用；上述结构使得该手机壳具有使用便利，环保节能，通用性及实用性强的特点。

与现有技术相比，本发明提供的太阳能及温差发电智能手机壳具有以下优点：

(1)本发明提供的智能手机壳提供三种充电方式，在现有太阳能发电电路的基础上增加温差发电电路和外接电源充电电路，利用温差发电片将太阳能电池板和太阳能薄膜吸收转化的热量通过热能转化为电能，并且存储在蓄电池内部，提高光电转化效率，温差发电片同时可将手机使用时产生的热量转化为电能，因此能量利用率高，温差发电片同时起到为太阳能电池板、太阳能薄膜和手机内部的各电路模块降温的作用；

(2)本发明提供的智能手机壳内置蓄电池用于存储电量，避免阴雨天或太阳光线不足时手机壳使用受限；

(3)该智能手机壳的盖板和护套中均设有温差发电片和太阳能发电组(太阳能电池板和太阳能薄膜)，通过增大光照面积的方法增大太阳能发电组转化的电功率；

(4)该智能手机壳的壳体保持市售手机壳外形不变，因此不影响使用的美观性，壳体上设置双排磁性搭扣，便于壳体的固定，使用方便。

附图说明

图1为本发明提供的太阳能及温差发电智能手机壳的结构示意图。

图2为护套的俯视图。

图3为微控制器MCU的控制流程图。

图4为太阳能及温差发电智能手机壳的电路框图。

图5为实施例1的太阳能及温差发电智能手机壳的电路示意图。

图6为实施例2的太阳能及温差发电智能手机壳的电路示意图。

其中，1-盖板，2-护套，3-太阳能电池板，4-太阳能薄膜，5-微控制器MCU，6-充电接头组，7-盖板温差发电片，8-容纳槽，9-磁性搭扣，10-电子墨水屏，11-护套温差发电片，12-蓄电池，13-mini USB接口，14-USB接口，15-同轴电源输出接口，16-同轴充电接口，17-太阳能充电电路，18-温差充电电路，19-电量检测模块，20-显示驱动模块，21-外接电源充电电路，22-开关模块，23-开关模块A，24-开关模块B。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细具体说明，本发明的内容不局限于以下实施例。

实施例1：本发明提供的太阳能及温差发电智能手机壳，其结构如图1和图2所示，包括由盖板1、护套2和侧面连接部组成的翻盖式壳体，盖板和护套上均设有磁性搭扣9和与之匹配的磁片，盖板和护套上的磁性搭扣的位置不相同，翻盖式壳体上设有太阳能电池板3、太阳能充电电路17、太阳能薄膜4、控制单元、蓄电池12、用于为蓄电池充电的外接电源充电电路21、电子墨水屏10、放电电路、两片温差发电片和与温差发电片电连接的温差充电电路18，电子墨水屏10安装于侧面连接部中，用于显示当前蓄电池电量；翻盖式壳体的顶端设有与放电电路电连接的同轴充电接口16、mini USB接口13和USB接口14，以及与外接电源充电电路电连接的同轴电源输出接口15；翻盖式壳体的底端中设有容纳槽8，容纳槽中设有与手机充电接口相匹配的2个以上充电接头，各充电接头的规格均不同，各充电接头相互并接构成充电接头组6，充电接头组6通过导线与放电电路连接，容纳槽槽底设有用于走线的通孔，导线位于通孔并且可在通孔中滑动；

太阳能电池板3安装于护套2的外表面，太阳能薄膜4安装于盖板1的外表面，上述两个太阳能发电组用于将太阳光或灯光转化为电能，太阳能电池板3与太阳能薄膜4并联构成太阳能发电组，太阳能发电组连接太阳能充电电路17；

两片温差发电片分别为盖板温差发电片7和护套温差发电片11，盖板温差发电片7安装于盖板中并且位于太阳能薄膜与手机屏幕之间，护套温差发电片11安装于护套中并且位于太阳能电池板与手机外壳之间，两片温差发电片将太阳能组件吸收转化的热量以及手机使用时自身产生的热量转化为电流，两片温差发电片并联后连接温差充电电路18；

太阳能充电电路17和温差充电电路18均安装于护套2中，分别用于将太阳能电池板转化得到的电能和温差发电片转化得到的电能供给蓄电池12，蓄电池12安装于护套2中，用于存储两个太阳能发电组和两片温差发电片转化的电量并向手机/外设小型用电设备供电，蓄电池的充电端通过导线分别连接太阳能充电电路、温差充电电路和外接电源充电电路，蓄电池的放电端通过导线连接放电电路；

控制单元安装于护套2中，用于蓄电池充/放电管理，包括微控制器MCU5、开关模块22、用于检测蓄电池电量的电量检测模块19和显示驱动模块20，该太阳能及温差发电智能手机壳的内部电路如图4和图5所示，电量检测模块连接微控制器MCU的输入接口A，微控制器MCU通过电量检测模块连接蓄电池，外接电源充电电路连接微控制器MCU的输入接口B，开关模块连接微控制器MCU的输出接口C，微控制器MCU通过开关模块与太阳能充电电路和温差充电电路电连接，三极管开关模块控制太阳能充电电路和温差充电电路同时通断，显示驱动模块连接微控制器MCU的输出接口D。

实施例2：本发明提供的太阳能及温差发电智能手机壳，其结构如图1和图2所示，包括由盖板1、护套2和侧面连接部组成的翻盖式壳体，盖板和护套上均设有磁性搭扣9和与之匹配的磁片，盖板和护套上的磁性搭扣的位置不相同，翻盖式壳体上设有太阳能电池板3、太阳能充电电路17、太阳能薄膜4、控制单元、蓄电池12、用于为蓄电池充电的外接电源充电电路21、电子墨水屏10、放电电路、两片温差发电片和与温差发电片电连接的温差充电电路18，电子墨水屏10安装于侧面连接部中，用于显示当前蓄电池电量；翻盖式壳体的顶端设有与放电电路电连接的同轴充电接口16、mini USB接口13和USB接口14，以及与外接电源充电电路电连接的同轴电源输出接口15；翻盖式壳体的底端中设有容纳槽8，容纳槽中设有与手机充电接口相匹配的2个以上充电接头，各充电接头的规格均不同，各充电接头相互并接构成充电接头组6，充电接头组6通过导线与放电电路连接，容纳槽槽底设有用于走线的通孔，导线位于通孔并且可在通孔中滑动；

太阳能电池板3安装于护套2的外表面，太阳能薄膜4安装于盖板1的外表面，上述两个太阳能发电组用于将太阳光或灯光转化为电能，太阳能电池板3与太阳能薄膜4并联构成太阳能发电组，太阳能发电组连接太阳能充电电路17；

两片温差发电片分别为盖板温差发电片7和护套温差发电片11，盖板温差发电片7安装于盖板中并且位于太阳能薄膜与手机屏幕之间，护套温差发电片11安装于护套中并且位于太阳能电池板与手机外壳之间，两片温差发电片将太阳能组件吸收转化的热量以及手机使用时自身产生的热量转化为电流，两片温差发电片并联后连接温差充电电路18；

太阳能充电电路17和温差充电电路18均安装于护套2中，分别用于将太阳能电池板转化得到的电能和温差发电片转化得到的电能供给蓄电池12，蓄电池12安装于护套2中，用于存储两个太阳能发电组和两片温差发电片转化的电量并向手机/外设小型用电设备供电，蓄电池的充电端通过导线分别连接太阳能充电电路、温差充电电路和外接电源充电电路，蓄电池的放电端通过导线连接放电电路；

控制单元安装于护套2中，用于蓄电池充/放电管理，包括微控制器MCU5、开关模块A23、开关模块B24、用于检测蓄电池电量的电量检测模块19和显示驱动模块20，该太阳能及温差发电智能手机壳的内部电路如图4和图6所示，电量检测模块连接微控制器MCU的输入接口A，微控制器MCU通过电量检测模块连接蓄电池，外接电源充电电路连接微控制器MCU的输入接口B，开关模块A23和开关模块B24分别连接微控制器MCU的输出接口C1和输出接口C2，两个三极管开关模块分别控制太阳能充电电路和温差充电电路的通断，微控制器MCU通过两个开关模块分别与太阳能充电电路和温差充电电路电连接，显示驱动模块连接微控制器MCU的输出接口D。

本发明提供的太阳能及温差发电智能手机壳中，选用微控制器MCU进行蓄电池充/放电管理，采用两路I/O端口，即模拟输入端口A和数字输入端口B，用于分别检测蓄电池的电压状态及外接电源充电电路的导通或断开状态，以实施例1为例，控制流程如图3所示，在微控制器MCU运行的主程序里启动一个电源管理线程循环检测模拟端口A口获取到的蓄电池模拟电压数据，经过模数转化判断如果蓄电池的电量低于最大电量的20％且满足端口B处于高电平状态(外接充电电路断路状态)，通过置高数字输出端口C，使后端的由的三极管组成开关模块导通，从而使太阳能充电电路以及温差充电电路导通，蓄电池进入充电状态。如果外接电源充电电路处于导通状态，数字输入端口B置低；如果外接电源充电电路处于断路状态，数字输入端口B置高，在电源管理线程里同时检测端口B的电平状态，如果判断外接电源充电电路处于导通状态则拉低数字端口C，使后端的由的三极管组成的充电电路控制电路截止，从而使太阳能充电电路以及温差充电电路断开。

Claims (9)

1.一种太阳能及温差发电智能手机壳，至少包括由盖板、护套和侧面连接部构成的翻盖式壳体，以及固定于翻盖式壳体中并且通过导线连接的太阳能电池板和太阳能充电电路，其特征在于：翻盖式壳体上设有太阳能薄膜、外接电源充电电路、蓄电池、放电电路、温差发电片和与温差发电片电连接的温差充电电路，太阳能薄膜与太阳能电池板并联构成太阳能发电组，蓄电池的充电端通过导线分别连接太阳能充电电路、温差充电电路和外接电源充电电路，蓄电池的放电端通过导线连接放电电路，太阳能薄膜位于翻盖式壳体的盖板中，太阳能电池板、蓄电池、放电电路、太阳能充电电路、温差充电电路和控制单元均位于翻盖式壳体的护套中；翻盖式壳体上设有控制单元，控制单元包括微控制器MCU、开关模块和用于检测蓄电池电量的电量检测模块，电量检测模块连接微控制器MCU的输入接口A，微控制器MCU通过电量检测模块连接蓄电池，外接电源充电电路连接微控制器MCU的输入接口B，开关模块连接微控制器MCU的输出接口C，微控制器MCU通过开关模块与太阳能充电电路和温差充电电路电连接。

2.根据权利要求1所述的太阳能及温差发电智能手机壳，其特征在于：所述温差发电片设有两片，分别为位于盖板中盖板温差发电片和位于护套中的护套温差发电片，护套温差发电片位于太阳能电池板与手机外壳之间，盖板温差发电片位于太阳能薄膜与手机屏幕之间。

3.根据权利要求1所述的太阳能及温差发电智能手机壳，其特征在于：翻盖式壳体的侧面连接部的外表面上设有电子墨水屏，翻盖式壳体的护套中设有显示驱动模块，显示驱动模块连接微控制器MCU的输出接口D，电子墨水屏通过显示驱动模块与微控制器MCU连接。

4.根据权利要求1所述的太阳能及温差发电智能手机壳，其特征在于：翻盖式壳体的盖板和护套上均设有磁性搭扣和与之匹配的磁片，盖板和护套上的磁性搭扣的位置不相同。

5.根据权利要求1所述的太阳能及温差发电智能手机壳，其特征在于：翻盖式壳体的端部中设有容纳槽，容纳槽中设有与手机充电接口相匹配的充电接头，充电接头通过导线与放电电路连接，容纳槽槽底设有用于走线的通孔，导线位于通孔并且可在通孔中滑动。

6.根据权利要求5所述的太阳能及温差发电智能手机壳，其特征在于：并且所述充电接头设有2个以上，各充电接头的规格均不同，各充电接头相互并接构成充电接头组。

7.根据权利要求1所述的太阳能及温差发电智能手机壳，其特征在于：翻盖式壳体的端部设有与放电电路电连接的同轴充电接口、mini USB接口和USB接口。

8.根据权利要求1所述的太阳能及温差发电智能手机壳，其特征在于：翻盖式壳体的端部设有与外接电源充电电路电连接的同轴电源输出接口。

9.根据权利要求1所述的太阳能及温差发电智能手机壳，其特征在于：所述输出接口C和开关模块均设有两个，微控制器MCU通过两个开关模块分别连接太阳能充电电路和温差充电电路。