CN108565946B - 一种飞行模式太阳能板结构优化防水组合电源 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种飞行模式太阳能板结构优化防水组合电源，它涉及技术领域；太阳能弱光智能转换电路与优化单元结构电性连接，所述优化单元结构由五个大的独立的大单元模块采用并联方式连接，再由每个独立的1号大单元内的五个满足电压输出而串联的小组单元，小单元的排列方式为五组，五个独立小组再并联在一起，形成一个大号单元；本发明优化了太阳能板单元排列结构，更加适应便携式产品，更加可靠稳定；提高太阳能板发电产品适应性能；更加智能有效利用弱光电量，并且使用损耗更低的电源管理方式。

Description

一种飞行模式太阳能板结构优化防水组合电源

技术领域

本发明属于便携式太阳能充电技术领域，具体涉及一种飞行模式太阳能板结构优化防水组合电源。

背景技术

现有太阳能板技术，都是针对户外屋顶大块型安装运用，对于便携太阳能产品或是手环类产品不适用；在便携式电源产品中，太阳能手表带或太阳能手环产品的表带，在人们手腕位置使用，容易被碰撞造成局部一点或多点受损，会造成太阳能表带发电功能丧失。在另一使用环境中衣袖容易遮盖太阳能板产生遮光面，以前普通太阳能板遮光一部分，相当于在串联的太阳能“单元”中加入了个无限大的电阻，即使其他串联“单元”太阳能光照良好也不能把电力输出来。

在弱光环境中，太阳能板内阻非常大输出电流非常低，无法驱动升降压模块正常工作。在专利“一种太阳能电池转换控制电路”中虽然部分解决了弱光升降压问题；但是这种高效率的升降压芯片和储能电容成本很高，电路PCB面积也偏大，整体成本高无法大量推广。

发明内容

本发明提供一种飞行模式太阳能板结构优化防水组合电源，解决了便携式电源和智能手环、手表的太阳能板在复杂使用环境下的供电稳定可靠性问题；实现了表带宽度实现更小PCB板面积和更低的成本；更智能有效利用太阳能板弱光电量，并且使用损耗更低的电源管理方式。

本发明的一种飞行模式太阳能板结构优化防水组合电源，它包括太阳能弱光智能转换电路、优化单元结构；太阳能弱光智能转换电路与优化单元结构电性连接，所述优化单元结构由五个大的独立的大单元模块采用并联方式连接，再由每个独立的1号大单元内的五个满足电压输出而串联的小组单元，小单元的排列方式为五组，其中一组为1A、1B、1C、1D、1E，二组为2A、 2B、 2C、 2D、2E，三组为3A、3B、3C、3D、 3E ，四组为4A、4B、4C、4D、4E，五组为5A、5B、5C、5D、5E，此五个独立小组再并联在一起，形成一个大号单元。

作为优选，所述太阳能弱光智能转换电路包括太阳能板、储能器件、阻抗检测器、储能状态检测器、智能控制器、太阳能板状态通讯器、3.3V/1.8V供电模块、LED灯、输出端子；太阳能板通过导线分别与阻抗检测器、储能器件连接，储能器件分别与储能状态检测器、智能控制器、阻抗检测器、3.3V/1.8V供电模块电性连接，阻抗检测器与智能控制器电连接，智能控制器分别与5V输出模块、3.3V/1.8V供电模块、太阳能板状态通讯器电连接，5V输出模块、3.3V/1.8V供电模块、太阳能板状态通讯器分别与输出端子连接，3.3V/1.8V供电模块与LED灯连接。

作为优选，所述输出端子为双线输送式。

作为优选，所述太阳能板的侧面上设置有表带透光面。

作为优选，所述太阳能板采用非晶硅类太阳能板或单晶硅、多晶硅类太阳能板。

作为优选，所述智能控制器的内部设置有升降压模块和过压、过流、短路保护模块，设定自动调整不同输出电压和电流。

作为优选，所述太阳能弱光智能转换电路分为三个模式，根据太阳能板不同光照环境下，大致分为太阳光直射、树荫下和室内阳光散射、室内灯光，根据检测采取不同的工作方式：

模式一：通过储能状态检查器检查太阳能板供电储能的电力，是否符合最佳工作要求，如不够间歇或长时间开启要求，智能控制器保持不工作，不耗电状态；此时能根据产品待机需求直接输出稳定的3.3V/1.8V供电模块供电到输出端口；

模式二：通过储能状态检查器检查太阳能板供电储能的电力，是否符合最佳工作要求，如达到开启间歇或长时间要求，智能控制器工作，通过阻抗检测器检测到储能器件和太阳能板光照下的内阻状况；然后调整合适驱动强度，5V输出供电到输出端口；如果光照环境变差，就切换到模式一；

模式三：智能控制器根据计算统计，如发现模式二的间歇或连续工作偏少，不足以满足便携智能手环设备设定的一天或多天用电需求，智能控制器输出通讯信号通知到手环，手环会提醒用户，要适当晒晒，更健康。智能手环也可根据需要，强制切换三种工作模式，满足智能手环应急之需。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：优化了太阳能板单元排列结构，更加适应便携式产品，更加可靠稳定；结构上同时考虑到，正面遮盖太阳能板，太阳能板表带侧面可进光，提高太阳能板发电产品适应性能。同时改进了弱光环境电源管理，更加智能有效利用弱光电量，并且使用损耗更低的电源管理方式。同时设计考虑了防水，把“太阳能弱光智能转换电路”设计到改进“单元”结构的太阳能板，进行一体化设计。

附图说明：

为了易于说明，本发明由下述的具体实施及附图作以详细描述。

图1为本发明中太阳能弱光智能转换电路示意图；

图2为本发明中太阳能表带应用优化单元结构图；

图3为本发明中太阳能表带应用优化单元侧面结构图；

图4为本发明中智能指环太阳能板应用优化单元结构图；

图5为本发明中太阳能板移动电源应用优化单元结构图。

图中：11-太阳能弱光智能转换电路；12-表带透光面。

具体实施方式：

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图中示出的具体实施例来描述本发明。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。

如图1、图2、图3、图4、图5所示，本具体实施方式采用以下技术方案：它包括太阳能弱光智能转换电路11、优化单元结构；太阳能弱光智能转换电路11与优化单元结构电性连接，所述优化单元结构由五个大的独立的大单元模块采用并联方式连接，再由每个独立的1号大单元内的五个满足电压输出而串联的小组单元，小单元的排列方式为五组，其中一组为1A、1B、1C、1D、1E，二组为2A、 2B、 2C、 2D、2E，三组为3A、3B、3C、3D、3E ，四组为4A、4B、4C、4D、4E，五组为5A、5B、5C、5D、5E，此五个独立小组再并联在一起，形成一个大号单元。解决遮光从X方向任意遮光或遮光从Y方向任意遮光，不会影响到其他“单元”正常输出电力。并集成了“太阳能弱光智能转换电路”为一体。

具体是解决遮光从X方向任意遮光或损坏“5”单元或是中间位置的“3”位置，不会影响到其他单元正常输出电力。

进一步的，所述太阳能弱光智能转换电路11包括太阳能板、储能器件、阻抗检测器、储能状态检测器、智能控制器、太阳能板状态通讯器、3.3V/1.8V供电模块、LED灯、输出端子；太阳能板通过导线分别与阻抗检测器、储能器件连接，储能器件分别与储能状态检测器、智能控制器、阻抗检测器、3.3V/1.8V供电模块电性连接，阻抗检测器与智能控制器电连接，智能控制器分别与5V输出模块、3.3V/1.8V供电模块、太阳能板状态通讯器电连接，5V输出模块、3.3V/1.8V供电模块、太阳能板状态通讯器分别与输出端子连接，3.3V/1.8V供电模块与LED灯连接。

进一步的，所述输出端子为双线输送式。

进一步的，所述太阳能板的侧面上设置有表带透光面12。

进一步的，所述智能控制器包括升降压模块和过压、过流、短路保护模块，设定自动调整不同输出电压和电流。

进一步的，所述太阳能弱光智能转换电路11分为三个模式，根据太阳能板不同光照环境下，大致分为太阳光直射、树荫下和室内阳光散射、室内灯光，根据检测采取不同的工作方式：

模式一：通过储能状态检查器检查太阳能板供电储能的电力，是否符合最佳工作要求，如不够间歇或长时间开启要求，智能控制器保持不工作，不耗电状态；此时能根据产品待机需求直接输出稳定的3.3V/1.8V供电模块供电到输出端口；

模式二：通过储能状态检查器检查太阳能板供电储能的电力，是否符合最佳工作要求，如达到开启间歇或长时间要求，智能控制器工作，通过阻抗检测器检测到储能器件和太阳能板光照下的内阻状况；然后调整合适驱动强度，5V输出供电到输出端口；如果光照环境变差，就切换到模式一；

模式三：智能控制器根据计算统计，如发现模式二的间歇或连续工作偏少，不足以满足便携智能手环设备设定的一天或多天用电需求，智能控制器输出通讯信号通知到手环，手环会提醒用户，要适当晒晒，更健康。智能手环也可根据需要，强制切换三种工作模式，满足智能手环应急之需。

如图3所示，太阳能表带应用优化单元侧面，侧面设计为透明导光面，侧面包裹采用透明带有透镜效果的材料制造。模块化结构与太阳能板一体成型的防水设计，集成PCB到优化太阳能板结构一体。

太阳能移动电源的应用优化“单元”结构方式： 解决遮光从X方向任意遮光或遮光从Y方向任意遮光，不会影响到其他“单元”正常输出电力。并集成了“太阳能弱光智能转换电路”为一体。

智能指环太阳能电源的应用优化“单元”结构方式： 解决遮光从X方向任意遮光或遮光从Y方向任意遮光，不会影响到其他“单元”正常输出电力。并集成了“太阳能弱光智能转换电路”为一体。

本具体实施方式的工作原理为：采用小面积多并联为主，小面积串联排列方式，解决局部太阳能板损坏或局部从X方向和Y方向遮光，对整体太阳能板发电无大的影响并能正常工作，在弱光下和室外遮阳环境下也能汇集电力。加入合理电源管理高效的利用电力；能根据产品设备需要，本电路用三种模式供电，满足设备待机状态下的低电流消耗完全不消耗产品设备内置电池电量，真正实现蓝牙类智能手环和手表产品，弱光环境下的待机状态和计步功能电力消耗实现无限待机，不需要外接充电器。从而大大延长产品待机时间和使用时间，智能手环60mA电池容量正常使用7天，使用后可以延长到15天左右的效果。例如：7天充电时间假设太阳能表带强光下电流为10mA小时，弱光下假设为平均1mA小时，充满60ma，需要60小时，后面1天10mA电量计算为效率损耗，平均每天在弱光环境下10小时即可达到延长待机7天的效果。如果是长时间在户外活动人员，即可实现户外无需充电，长时间使用。

太阳能板飞行模式是指升降压模块不工作状态下，太阳能板通过储能电容后，再经过电路稳定电压，输出3.3V直接给蓝牙芯片使用。蓝牙的工作峰值电流约为20mA左右，蓝牙的休眠电流一般为30μA(不同的蓝牙芯片功耗略有区别)且此时蓝牙类型的智能手表和手环，如果单独打开记步功能，静态工作电流在150-160μA。由于升降压芯片工作就会有效率损耗问题，而且升降压芯片本身也会最少消耗100uA工作电流。细算之下在弱光供电环境下，其实这些转换电力损耗，就已经完全可供应蓝牙芯片的计步功能150-160μA使用。

Claims (5)

1.一种飞行模式太阳能板结构优化防水组合电源，其特征在于：它包括太阳能弱光智能转换电路、优化单元结构；太阳能弱光智能转换电路与优化单元结构电性连接，所述优化单元结构由五个大的独立的大单元模块采用并联方式连接，再由每个独立的1号大单元内的五个满足电压输出而串联的小组单元，小单元的排列方式为五组，其中一组为1A、1B、1C、1D、1E，二组为2A、2B、2C、2D、2E，三组为3A、3B、3C、3D、3E，四组为4A、4B、4C、4D、4E，五组为5A、5B、5C、5D、5E，此五个独立小组再并联在一起，形成一个大号单元；所述太阳能弱光智能转换电路包括太阳能板、储能器件、阻抗检测器、储能状态检测器、智能控制器、太阳能板状态通讯器、3.3V/1.8V供电模块、LED灯、输出端子；太阳能板通过导线分别与阻抗检测器、储能器件连接，储能器件分别与储能状态检测器、智能控制器、阻抗检测器、3.3V/1.8V供电模块电性连接，阻抗检测器与智能控制器电连接，智能控制器分别与5V输出模块、3.3V/1.8V供电模块、太阳能板状态通讯器电连接，5V输出模块、3.3V/1.8V供电模块、太阳能板状态通讯器分别与输出端子连接，3.3V/1.8V供电模块与LED灯连接；所述太阳能弱光智能转换电路分为三个模式，根据太阳能板不同光照环境下，根据检测采取不同的工作方式：

模式一：通过储能状态检查器检查太阳能板供电储能的电力，是否符合最佳工作要求，如不够间歇或长时间开启要求，智能控制器保持不工作，不耗电状态；此时能根据产品待机需求直接输出稳定的3.3V/1.8V供电模块供电到输出端口；

模式二：通过储能状态检查器检查太阳能板供电储能的电力，是否符合最佳工作要求，如达到开启间歇或长时间要求，智能控制器工作，通过阻抗检测器检测到储能器件和太阳能板光照下的内阻状况；然后调整合适驱动强度，5V输出供电到输出端口；如果光照环境变差，就切换到模式一；

模式三：智能控制器根据计算统计，如发现模式二的间歇或连续工作偏少，不足以满足便携智能手环设备设定的一天或多天用电需求，智能控制器输出通讯信号通知到手环，手环会提醒用户。

2.根据权利要求1所述的一种飞行模式太阳能板结构优化防水组合电源，其特征在于：所述输出端子为双线输送式。

3.根据权利要求1所述的一种飞行模式太阳能板结构优化防水组合电源，其特征在于：所述太阳能板的侧面上设置有表带透光面。

4.根据权利要求1所述的一种飞行模式太阳能板结构优化防水组合电源，其特征在于：所述太阳能板采用非晶硅类太阳能板或单晶硅、多晶硅类太阳能板。

5.根据权利要求1所述的一种飞行模式太阳能板结构优化防水组合电源，其特征在于：所述智能控制器的内部设置有升降模块和过压、过流、短路保护模块，设定自动调整不同输出电压和电流。

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