CN105388749A - 一种集成多种充电方式的智能手表 - Google Patents

Abstract

一种集成多种充电方式的智能手表，包括智能手表壳体、智能手表屏幕、功能按键、智能手表主板、供电电路和功能电路，在所述智能手表壳体内设有电池保护线路板及充电电池，其特征在于：在所述智能手表的供电电路上还设置有太阳能电池供电装置，所述太阳能电池供电装置的输出端连接于所述电池保护线路板，通过该电池保护线路板与所述充电电池连接；在太阳能电池单元、常规充电单元与电池保护线路板之间还设有辅助充电开关单元，通过智能手表内部设有的供电控制单元，对不同充电方式进行切换控制；所述供电控制单元与充电电池相连，对充电电池两端的电压进行监控，同时供电控制单元还与充电电池供电开关相连接，控制电池对功能电路的供电与断电。

Description

一种集成多种充电方式的智能手表

技术领域

本发明涉及一种智能手表，特别是涉及一种具有太阳能供电功能的、集成了多种充电方式的智能手表。

背景技术

日益火爆的穿戴式智能设备，如智能手表、智能手环，现已迅速走进了人们的生活，不仅方便随身携带，还丰富了人们的工作和生活，同时也改变着现代人的生活方式。

智能手表中内置有智能化系统，并能连接于网络，从而实现多功能，能同步智能手表中的电话、短信、邮件、照片、音乐等。智能手表能在佩戴者不方便使用智能手表的情况下，比如在骑自行车或手上拿着东西的时候，一样可以正常通话。当然，智能手表在为人们提供便利的同时，也存在许多可以改进以及功能优化的地方。

但智能手表技术强大的功能应用，使消费者需要长时间、高频率地操作，必然需要消耗较多的电量，这也对智能手表电池的续航提出了更高的要求，使智能手表待机时间短的问题越发凸现出来，虽然新的节电模式不断出现，但还是难以彻底解决问题，经常出现因为没电而影响使用的情况，其待机时间问题也一直困扰着电子厂家、研发机构，人们都在期盼着出现一种能长时间待机工作的智能手表。集成多种充电方式的智能手表，就是基于此，应运而生，有效延长了智能手表的待机时间，而近年来，太阳能电池行业的快速发展，也为太阳能电池在该领域的应用奠定了基础。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足之处，提供一种高效节能的采用太阳能供电装置，并集成多种充电方式的智能手表。

为实现该目的，本发明采用如下技术方案。

本发明公开了一种集成多种充电方式的智能手表，包括智能手表壳体、智能手表屏幕、功能按键、智能手表主板、供电电路和功能电路，在所述智能手表壳体内设有电池保护线路板及充电电池，其特征在于：在所述智能手表的供电电路上还设置有太阳能电池供电装置，所述太阳能电池供电装置至少包括：太阳能电池、防逆流装置、稳压电路，所述太阳能电池供电装置的输出端连接于所述电池保护线路板，通过该电池保护线路板与所述充电电池连接；在太阳能电池单元、常规充电单元与电池保护线路板之间还设有辅助充电开关单元，通过智能手表内部设有的供电控制单元，对不同充电方式进行切换控制；所述供电控制单元与充电电池相连，对充电电池两端的电压进行监控，同时供电控制单元还与充电电池供电开关相连接，控制电池对功能电路的供电与断电。

上述太阳能电池的输出端设有防逆流装置，通常为二极管，保证了太阳能电池产生的电流，只能由太阳能电池正向输出至充电电池，不能由充电电池反向输入；所述稳压电路保证了太阳能电池向智能手表或智能手表的充电电池供电时，能提供稳定的电压。

本发明通过在现有智能手表的供电电路上增加太阳能电池、供电控制单元等核心装置，从而在智能手表上，形成了太阳能与市电相结合的多重供电模式，该供电控制单元使集成多种充电方式的智能手表可以自由地通过普通充电器供电模式或太阳能电池为其随时随地供电，如：普通充电器仍可通过固定电源，经直流转换控制单元为智能手表电池进行充电，在外出、旅游、出差时，集成多种充电方式的智能手表也可象传统智能手表一样使用车载充电器充电或者用USB充电器为其进行供电。

本发明所用太阳能电池板为单晶硅、多晶硅、非晶硅、薄膜太阳能电池、化合物太阳能电池、高倍聚光型太阳能电池或高纯度太阳能电池，包括碲化镉、砷化镓或铜铟镓硒太阳能电池。

本发明所述的太阳能电池采用复合连接或固定方式设置在壳体的表面，包括智能手表壳体、充电电池壳体、表带的受光面上，所述封装层采用玻璃、环氧树脂、聚碳酸脂或环氧板材料，复合在设有所述太阳能电池片的基体外表面上，所述太阳能电池外表面覆盖有太阳能电池保护层。

本发明太阳能电池至少为一块，当所述太阳能电池由两块及两块以上太阳能电池板组成时，太阳能电池板之间采用抽插结构的方式或采用V状、W状折叠的方式连接，各太阳能电池板的边缘同相邻太阳能电池板的边缘采用折叠方式连接，形成一个折叠的整体，其中一个太阳能电池板的边缘同所述智能手表本体一个面上的一个边缘采用折叠方式连接或同该连接面采用滑动旋转方式连接，所述智能手表本体和各太阳能电池板上设置配套的卡扣机构，并与智能手表壳体或电池连接、贴合，以获得更大的受光面积和输出功率。

近年来，随着太阳能电池行业的快速发展，太阳能电池的功率、性能、体积等参数不断的优化，成本也在不断降低。其中有薄膜太阳能电池，其厚度薄、重量轻，最大的特点是可以任意弯曲、能剪裁出各种所需要的形状，并且不会损坏，适合用在智能手表充电领域，其他太阳能电池也在向着功率高、厚度薄的方向发展，如单晶硅、多晶硅、非晶硅太阳能电池。太阳能电池用在智能手表上，形成的能随时充电的特性也为智能手表增添了新的亮点，还可为其提供应急用电。

当集成多种充电方式的智能手表所用太阳能电池由可弯曲的柔性太阳能电池构成时，在平时不用的情况下，将柔性太阳能电池以类似卷尺的方式卷曲并连接在智能手表或其电池上，需要使用时再展开，以便有更大的受光面积，从而获得更高的输出功率。

为了更好地接收光照，该智能手表的后盖或太阳能电池采用可调式结构，太阳能电池可通过旋转轴的方式与智能手表壳体或充电电池连接，这样便能调节太阳能电池的受光角度；在以折叠方式与智能手表连接时，可采用向上翻盖打开或侧向翻盖打开太阳能电池，以调整到较好的角度来接收太阳光的照射，所述折叠连接方式采用轴和轴套构成的转动副、或轴和轴孔座构成的转动副、或两个直线排列的球面副、或软质材料直接连接的方式实现，所述太阳能电池同智能手表本体之间的滑动旋转方式的具体机构结构是在所述太阳能电池板的连接边缘固定设置一个轴，在所述智能手表本体的连接面左右两侧边缘处各设置一个两端滑槽，所述轴的两端各铰接一个与所述滑槽配套的滑块，所述各滑块分别插接在各自对应的滑槽中。

本发明中太阳能电池与智能手表充电电池之间，设有一隔热层，以便太阳能电池在受到强光直射或处于高温时，能有效隔离智能手表电池，使充电电池表面的温度不会升得太高，从而保证了充电电池的安全性和良好的充电性能。

一种集成多种充电方式的智能手表中所述充电电池为锂离子电池、锂聚合物电池、镍氢电池或电容，所述太阳能电池与所述充电电池连接，形成充电电池的充电电源，根据智能手表供电需要，在供电电路上可连接直流转换控制单元。

本发明主要针对智能手表应用日益增多，带来的操作频繁、耗电量增大、待机时间缩短，从而导致智能手表没电、影响智能手表正常工作及对外联系的问题，利用太阳能电池通过光电转换可以产生电流的特点，将太阳能电池技术运用到智能手表中，作为支持智能手表工作的供电系统，为智能手表提供辅助供电，形成了具有太阳能辅助供电模式的集成多种充电方式的智能手表，解决了这一问题，更好地满足了智能时代的到来，给我们的生活带来全新享受，具有独特新颖的特点，在纯待机状态下，太阳能电池所产生的电流能满足其正常的待机需求。

由于智能手表的体积一般都较大，这样，可接受光照的面积相应也比较大、太阳能电池的输出功率也较高，所以在不断采用节电模式的同时，太阳能电池供电也成了解决智能手表待机问题的一项行之有效的解决方案，具备了很好的实用价值。

一种集成多种充电方式的智能手表在有光源的情况下，随时随地进行光电转换，通过吸收光照，将光能转化为电能，通过供电控制单元后，可为智能手表直接供电或向其充电电池进行充电、储存来维持其正常工作用电的需要，需要时再通过电池的放电来给智能手表供电，提供了一套完整的供电系统，解决了智能手表需要频繁充电的问题，节能环保，将促进智能手表的普及和更好的应用。

一种集成多种充电方式的智能手表就是把太阳能电池产生的相对不稳定的、电流小的电能，届时通过串、并联的方式或升压装置，产生智能手表所需的电压，来为智能手表供电、储存在电池中，在需要时给智能手表提供稳定的驱动电能。这些太阳能每一秒钟产生的电流很小，有的甚至只有几毫安，但是长时间积累下来的电量足够给智能手表供电，从而延长其待机时间，减少充电频率，避免了智能手表因为电池没电而影响使用及对外联系。由于有了太阳能电池的辅助供电，使智能手表原充电电池体积可做得更小、整体重量得以减轻，从而为人们随身携带提供了方便。

本发明所述的智能手表上，设置有存储单元和数据接口，所述数据接口为USB接口或无线数据传输接口；所述USB接口为USB2.0或USB3.0，所述无线数据传输接口为蓝牙接口或红外接口。

上述USB3.0，也被称为SuperSpeedUSB，为智能手表与电脑、手机等设备间提供了一个标准接口，能进行平稳运行、快速传输、即插即用连接，USB3.0在保持与USB2.0兼容性的同时，还极大的提高了带宽，高达5Gbps全双工，是USB2.0速率480Mbps半双工传输速度的十倍以上，并能提供5V、900mA的电流输出，基本达到了USB2.0的一倍。

上述蓝牙接口，是一种短距离无线电技术，利用“蓝牙”技术，有效地简化智能手表与掌上电脑、笔记本电脑和移动电话智能手表等移动通信终端设备之间的通信，也能够成功地简化以上这些设备与因特网Internet之间的通信，从而使这些现代通信设备之间，以及与因特网之间的数据传输变得更加迅速高效，为无线通信拓宽了道路。上述蓝牙采用了分散式网络结构以及快跳频和短包技术，支持点对点及点对多点通信，工作在全球通用的2.4GHzISM（即工业、科学、医学）频段，其数据速率为1Mbps，采用时分双工传输方案，实现全双工传输。

上述红外接口能支持智能手表与电脑以及其他数字设备间进行数据交流，红外通讯有着成本低廉、连接方便、简单易用和结构紧凑的特点，因此在小型的移动设备中获得了广泛的应用。通过红外接口，将实现智能手表和其他具有红外接口的设备之间自由的数据交换。

本发明所述的智能手表上，设置有储能装置，所述储能装置为充电电池或电容，包括超级电容等，实现了智能手表的便捷充电和电能的储存。

由上述对本发明的描述可知，与现有技术相比，本发明的集成多种充电方式的智能手表，具有如下有益效果。

本发明所述的集成多种充电方式的智能手表是普通智能手表的升级和完善，可实现辅助供电和多重供电方式的兼容，相对于同类智能手表单一锂电池的设计，新型集成多种充电方式的智能手表能进一步提高使用时间，其超长的工作时间和应急充电功能，方便了用户使用，使出门在外或者自助旅游时，省去了携带备用电池和充电器的不便，使智能手表不再有电力不足、使用中断的困扰，也避免了无充电器可用时的困扰。运用太阳能电池后，在有光的环境下，能随时随地地为智能手表补充电能，解决了现有智能手表在使用时，需频繁充电或经常更换电池的问题，以及在充电时，电源位置容易受到限制且在充电时智能手表不能随意移动的问题，同时减少了废旧电池对环境的污染、节省了能源，契合了现今流行的低能耗环保风，彰显了时尚、新颖与潮流，促进低碳生活、节能环保。

由于该集成多种充电方式的智能手表利用的是太阳能、光能作为其能源，因此在使用时不会轻易受到能量和地理位置的限制，既方便又环保，这也将促使整个智能手表行业向着绿色、环保的方向升级蜕变，也使智能手表在无交流电及充电不便的地区能广泛应用，扩展了智能手表的使用范围，在出差、旅游、开车、户外运动、户外活动时等缺乏充电环境的条件下尤其适用，进一步拓展了使用领域。

附图说明

图1为一种集成多种充电方式的智能手表的原理方框图。

图2为一种集成多种充电方式的智能手表的电路原理图。

图中：

1、太阳能电池板；2、可变电阻；

3、MOS管Ⅰ；4、电池保护线路板；

5、充电电池；6、智能手表主板；

7、MOS管Ⅱ；8、MOS管Ⅲ；

9、整流器；10、交流电源；

11、供电控制单元。

具体实施方式

以下结合附图和较佳实施例，对依据本发明提供的具体实施方式、结构、特征详述如下。

图1为一种集成多种充电方式的智能手表的原理方框图。

如图所示，本发明所述的集成多种充电方式的智能手表通过太阳能电池单元和常规充电单元进行供电，其中在太阳能电池单元、常规充电单元与充电电池之间还设有充电开关单元，充电开关单元通过智能手表内部设有的供电控制单元进行控制，用以对不同充电方式进行切换、控制，所述供电控制单元与充电电池相连，并对充电电池两端的电压进行监控，同时供电控制单元还与充电电池供电开关相连接，控制充电电池对功能电路的供电与断电。

图2为一种集成多种充电方式的智能手表的电路原理图。

如图所示，其中智能手表原电路如图2右上角的复合框。充电电池5的C（+）和D（一）两端分别连接于电池保护线路板4的E和F两端，电池保护线路板4还具有两个与智能手表主板6以及太阳能电池板1相连的两端I（+）和J（一），现有的智能手表就是通过该端口I和J来对智能手表进行充电和供电的。本发明并没有改动智能手表的基本结构，因此，充电电池5仍然可由常规充电器通过交流电进行充电而向智能手表主板6提供电能。

如图2所示，在本发明较佳实施例中，只要将太阳能电池板1的A端连接电池保护线路板4的I（+）端形成一连接线路AI，将太阳能电池板1的B（一）端连接电池保护线路板4的J（一）端形成另一连接线路BJ，就可完成本发明利用太阳能电池板1向智能手表充电电池5进行充电并作为待机电流，通过I、J端供给智能手表主板6工作用的目的。

然而，仅仅按上述这样连接，无法实现其供电方式之间的有效调节及自动切换，并且，由于太阳能电池板1提供的电压会随着光强度的改变而升高或降低，有时使用前也需要对其进行调节。因此，在上述电路的基础上，本发明在连接线路AI和BJ之间另增加了一个用于控制太阳能电池板1的太阳能辅助充电开关，本发明较佳实施例中为MOS管Ⅰ3，以及一个对太阳能电池板1输出电压进行调节的调压装置，本发明较佳实施例中为可变电阻2。其中，MOS管Ⅰ3与图中另外两个MOS管Ⅱ7和MOS管Ⅲ8配合，以实现智能手表电源几种供电方式的调节及自动切换；可变电阻2则可实现对太阳能电池板1输出电压的自动调节。

另外，由于本发明涉及到交流电供电，图2中还标出了与交流供电相关的电子元件，其中包括交流电源10、整流器9、控制交流充电的常规电源充电开关（本发明较佳实施例中为MOS管Ⅲ8）以及为控制负载接通的充电电池供电开关（本发明较佳实施例中为MOS管Ⅱ7）。交流电源10的“+”、“一”两端分别与电池保护线路板4的I、J两端相连，以实现对智能手表主板6的供（充）电。另外，图中的二极管、电阻RL起一般的整流、滤波以及分压作用，由于皆为现有技术，在此不再一一详述。

由于本发明采用多重供电（充电）方式，而且这几种供电方式需要进行配合使用，所以本发明采用了一个供电控制单元11对充电过程进行控制和管理，供电控制单元11分别通过MOS管Ⅰ3、MOS管Ⅲ8和MOS管Ⅱ7与电池保护线路板4的I、J两端相连，以实现对充电过程的控制和管理。另外，供电控制单元11还具有三个端口：端口G、端口K和端口H。其中，供电控制单元11的端口G能接收是否有交流充电器接入的信号，用于监测智能手表是否有交流充电器的接入。当端口G检测到有充电器接入，此时供电控制单元11将断开MOS管Ⅲ8，即意味着打开常规电源充电开关，并闭合MOS管I8，即意味着关闭太阳能辅助充电开关，停止太阳能电池向智能手表充电，仅采用由交流电源10对智能手表进行充电的方式。供电控制单元11的端口H能监测电池保护线路板4之端口I、J两端的电压，当该电压低于智能手表的供电门槛值时，供电控制单元11将断开MOS管Ⅱ7，即关闭充电电池5供电开关，停止对智能手表的供电。供电控制单元11的端口K用于监测太阳能电池板1之端口A、B两端的电压，当太阳能电池板1的输出电压不能满足充电需求时，该供电控制单元11将闭合MOS管Ⅰ3，从而停止A太阳能电池3向智能手表充电。

由上可知，本发明中的集成多种充电方式的智能手表，可采用太阳能电池、普通充电器、USB充电、车载充电等几种供电模式的任意一种进行供电，供电控制单元可对这几种供电模式进行自动切换、控制以向智能手表进行供电。由于普通充电器供电模式、USB充电、车载充电这几种供电模式通常是人为控制操作，且正常情况下，这几种充电模式不会同时为智能手表进行供电，因此这几种供电模式之间不会形成交叉控制、切换的形式，所以，这里所述的供电模式切换，主要是针对太阳能电池供电模式同普通充电器供电模式、USB充电、车载充电这三种供电模式中的某种模式之间进行切换和控制，通过安装一供电控制单元就可实现上述供电模式的自动切换和控制。在有其他电源接入的情况下，供电控制单元会自动停止太阳能电池的供电而接受其他电源的供电；在没有其他电源接入的情况下且太阳能电池产生的电压高于智能手表充电电池可供电电压时，则由太阳能电池为其进行供电。由于供电控制单元已为现有技术，故在此不再详述。

本发明通过电池保护电路将太阳能电池板与充电电池相连，并通过一供电控制单元对太阳能电池同普通充电器供电模式、USB充电、车载充电等不同供电模式进行自动切换，不仅达到了延长智能手表待机、工作时间的目的，而且在电流过大或电压过高的情况下也不会对充电电池造成损坏，具有较高的安全性能。

根据所配套的智能手表的不同，所述充电电池为锂离子电池、锂聚合物电池、镍氢电池或电容，上述太阳能电池为单晶硅、多晶硅、非晶硅、薄膜晶体硅、薄膜太阳能电池、化合物太阳能电池、聚光型太阳能电池或高纯度太阳能电池，包括碲化镉、砷化镓或铜铟镓硒太阳能电池。

这里所披露的实施例的变形和改变是可能的，对于那些本领域的普通技术人员来说实施例的替换和等效的各种部件是公知的。本领域技术人员应该清楚的是，在不脱离本发明的精神或本质特征的情况下，本发明可以以其他形式、结构、布置、比例，以及用其他元件、材料和部件来实现，在不脱离本发明构思的前提下，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种集成多种充电方式的智能手表，包括智能手表壳体、智能手表屏幕、功能按键、智能手表主板、供电电路和功能电路，在所述智能手表壳体内设有电池保护线路板及充电电池，其特征在于：在所述智能手表的供电电路上还设置有太阳能电池供电装置，所述太阳能电池供电装置至少包括：太阳能电池、防逆流装置、稳压电路，所述太阳能电池供电装置的输出端连接于所述电池保护线路板，通过该电池保护线路板与所述充电电池连接；在太阳能电池单元、常规充电单元与电池保护线路板之间还设有辅助充电开关单元，通过智能手表内部设有的供电控制单元，对不同充电方式进行切换控制；所述供电控制单元与充电电池相连，对充电电池两端的电压进行监控，同时供电控制单元还与充电电池供电开关相连接，控制电池对功能电路的供电与断电。

2.根据权利要求1所述的集成多种充电方式的智能手表，其特征在于：所述太阳能电池采用复合连接或固定方式设置在壳体的表面，包括智能手表壳体、充电电池壳体、表带的受光面上，所述封装层采用玻璃、环氧树脂、聚碳酸脂或环氧板材料，复合在设有所述太阳能电池片的基体外表面上。

3.根据权利要求1所述的集成多种充电方式的智能手表，其特征在于：所述太阳能电池至少为一块，当所述太阳能电池由两块及两块以上太阳能电池板组成时，太阳能电池板之间采用抽插结构的方式或采用V状、W状折叠的方式连接，各太阳能电池板的边缘同相邻太阳能电池板的边缘采用折叠方式连接，形成一个折叠的整体，其中一个太阳能电池板的边缘同所述智能手表本体一个面上的一个边缘采用折叠方式连接或同该连接面采用滑动旋转方式连接，所述智能手表本体和各太阳能电池板上设置配套的卡扣机构，并与智能手表壳体或电池连接、贴合。

4.根据权利要求1所述的集成多种充电方式的智能手表，其特征在于：所述太阳能电池通过旋转轴的方式或折叠方式与智能手表壳体或充电电池连接，所述折叠连接方式采用轴和轴套构成的转动副、或轴和轴孔座构成的转动副、或两个直线排列的球面副、或软质材料直接连接的方式实现。

5.根据权利要求1所述的集成多种充电方式的智能手表，其特征在于：所述太阳能电池为单晶硅、多晶硅、非晶硅、薄膜太阳能电池、化合物太阳能电池、聚光型太阳能电池或高纯度太阳能电池。

6.根据权利要求1所述的集成多种充电方式的智能手表，其特征在于：所述智能手表上，设置有存储单元和数据接口，所述数据接口为USB接口或无线数据传输接口。

7.根据权利要求1所述的集成多种充电方式的智能手表，其特征在于：所述USB接口为USB2.0或USB3.0，所述无线数据传输接口为蓝牙接口或红外接口。