CN201167245Y - 太阳能充电电源以及使用该太阳能充电电源的电子产品 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开一种太阳能充电电源以及采用该太阳能充电电源的电子产品。该太阳能充电电源包括可拆卸地连接到所述电子产品的电池盒(106)和供电与充电电路。供电与充电电路包括太阳能电池板(102)、二极管和充电电池单元(107)，其中，太阳能电池板(102)安装在电池盒(106)的外壳，太阳能电池板(102)与充电电池单元(107)并联；二极管的输入端连接太阳能电池板(102)的正极，输出端连接充电电池单元(107)的正极；所述供电与充电电路可通过电池盒(106)外壳上的电触点(104)向所述电子产品供电。这种太阳能充电电源是模块化的，具有充电器不与供电单元分离、充电时不依赖交流供电电网的优点。

Description

太阳能充电电源以及使用该太阳能充电电源的电子产品
技术领域
本实用新型涉及一种太阳能充电电源以及一种电子产品，更具体地，涉及一种用于电子产品的太阳能充电电源，以及涉及使用这种太阳能充电电源的电子产品。
背景技术
现有技术中，太阳能电池永久性地(不可拆卸地)固定到电子产品如计算器、手表或者音乐播放器中。这些现有的太阳能电池通常使用晶硅片构成，也可以由最新研发的非晶体/非结晶体的硅元构成。这种基于太阳能电池的一个公认的缺陷是暴露在光照下的表面积所产生的DC(直流)电压有限。虽然可以通过增加太阳能电池的表面积来提高直流电压，但是，当电子产品需要小的体积时，增加表面积将显得笨重。因此，虽然认为太阳能电池的功效会随着技的发展而进步，但是，在快速发展的电池市场中，太阳能电池尚未成为化学电池的有力竞争者。
现有技术也涉及通常所知的可拆卸供电单元，例如用电的电子产品(例如电钻)的可拆卸的电池组。电钻等这些类型的设备需要电源的快速的高能量输出，以实现建筑行业所需要的高速电机转矩。形状适合手工工具的太阳能电池不能够有效地产生这种类型的高转矩，因此使用了化学电池(通常是可充电的；可选地，也可以是不可充电的)。
这种类型的电子产品使用可充电的化学电池组时(充电电池一般成双地与工具、充电器一起出售)，在某个电池组的电能耗完之时，该电池组被替换掉，安装在与家用AC(交流)电源连接的充电器中进行充电。这种情况下，虽然通过替换电池组可以继续使用该用电的手工工具，但是，正在充电的电池组却要依赖交流(AC)供电电网，且单独的充电器可能会丢失或者损坏。
也就是说，现有技术的一个缺陷是充电器与电池组或者电源是分开的，容易丢失或者损坏。
现有技术的另一个缺陷是快速发展的教育市场或者其他消费品市场的产品中的可拆卸供电单元不能脱离AC供电电网。
实用新型内容
一方面，针对上述的现有电子产品的可拆卸供电单元的充电器与供电单元分离、充电时依赖于交流供电电网的缺陷，提供一种充电器不与供电单元分离、充电时不依赖交流供电电网的电源。为此，本实用新型提供一种用于电子产品的太阳能充电电源，所述太阳能充电电源包括可拆卸地连接到所述电子产品的电池盒以及供电与充电电路；所述供电与充电电路包括太阳能电池板、二极管和充电电池单元；其中，太阳能电池板安装在所述电池盒的外壳，太阳能电池板与充电电池单元并联；所述二极管的输入端连接太阳能电池板的正极，输出端连接充电电池单元的正极；所述供电与充电电路可通过电池盒外壳上的电触点向所述电子产品供电。
优选地，所述供电与充电电路还包括：安装在所述电池盒内的非充电电池单元，所述非充电电池单元与所述充电电池单元并联；开关组件，所述开关组件与所述电触点连接，用于切换所述非充电电池单元与所述充电电池单元，使所述非充电电池单元或者所述充电电池单元给所述电子产品供电。
优选地，所述开关组件包括控制器，所述控制器用于根据控制参数确定切换所述非充电电池单元与所述充电电池单元的时间，所述控制参数至少包括以下至少一项：所述电子产品的电流源参数、电压源参数、功率流参数、所述充电电池单元剩下的电能估计值、非充电电池单元剩下的电能估计值。
优选地，所述控制器还用于根据所述控制参数停止所述太阳能充电电源的供电或者充电，以防止过充以损坏其他电路、充电电池或者元件。
优选地，所述太阳能电池板作为所述电池盒的顶盖，所述太阳能电池板上方设置有透明的保护罩，所述保护罩连接到所述电池盒。
另一方面，针对上述的现有电子产品的可拆卸供电单元的充电器与供电单元分离、充电时依赖于交流供电电网的缺陷，提供一种充电器不与供电单元分离、充电时不依赖交流供电电网的电子产品。本实用新型的电子产品包括运行电路，所述电子产品还包括可拆卸式的太阳能充电电源，所述太阳能充电电源包括：可拆卸地连接到所述电子产品的电池盒以及供电与充电电路，所述供电与充电电路包括太阳能电池板、二极管和充电电池单元；其中，太阳能电池板安装在所述电池盒的外壳，太阳能电池板与充电电池单元并联；所述二极管的输入端连接太阳能电池板的正极，输出端连接充电电池单元的正极；所述供电与充电电路可通过电池盒外壳上的电触点向所述电子产品供电。
优选地，所述供电与充电电路还包括安装在所述电池盒内的非充电电池单元，所述非充电电池单元与所述充电电池单元并联。
优选地，所述供电与充电电路还包括开关组件，所述开关组件与所述电触点连接，用于切换所述非充电电池单元与所述充电电池单元，使所述非充电电池单元或者所述充电电池单元给所述电子产品供电。
优选地，所述开关组件包括控制器，所述控制器用于根据控制参数确定切换所述非充电电池单元与所述充电电池单元的时间，所述控制参数至少包括以下至少一项：所述电子产品的电流源参数、电压源参数、功率流参数、所述充电电池单元剩下的电能估计值、非充电电池单元剩下的电能估计值。
优选地，所述太阳能电池板作为所述电池盒的顶盖，所述太阳能电池板上方设置有透明的保护罩，所述保护罩连接到所述电池盒。
与现有技术相比，本实用新型的太阳能充电电源为可拆卸式，太阳能电池板与充电电池单元并联，太阳能电池板作为充电器利用太阳能给充电电池充电，具有充电器不与供电单元分离、充电时不依赖交流供电电网的优点。类似地，采用这种太阳能充电电源的电子产品，同样具有充电器不与供电单元分离、充电时不依赖交流供电电网的优点。
附图说明
图1是具有可拆卸的太阳能充电电源的产品的一个实施例的俯视图，图中所示的为儿童用的太阳能膝上型教育电子产品，该教育电子产品的适当位置安装有太阳能充电电源；
图2是图1所示教育电子产品卸下太阳能充电电源时的俯视图；
图3是图1所示教育电子产品在运行时的示意图；
图4和图5分别是图1所示的教育电子产品的太阳能充电电源的示意图和分解图；
图6是图4所示的太阳能充电电源的充电原理图；
图7是图4所示的太阳能充电电源的供电、充电原理图；
图8另一个实施例中太阳能充电电源的供电、充电的控制原理图；
图9是再一个采用了本实用新型的太阳能充电电源的产品的示意图，该产品是儿童用的书本状的教育电子产品；
图10是再一个采用了本实用新型的太阳能充电电源的产品的示意图，该产品是儿童用的手提式的支持键盘式字母表的教育电子产品；
图11是采用了可拆卸的太阳能充电电源的一个产品的示范电路图，该电路使得该产品能够通过开关模式控制器(K2)从普通电池和充电电池接收电能；
图12是采用了可拆卸的太阳能充电电源的另一个产品的示范电路图，该电路使得该产品能够通过开关模式控制器(K2)从普通电池和充电电池接收电能，图中所示为太阳能玩具装置；
图13是应用了可拆卸的太阳能充电电源的第三个产品的示范电路图，该电路使得该产品能够通过开关模式控制器(K2)从普通电池和充电电池接收电能；
图14是应用了可拆卸的太阳能充电电源的第四个产品的示范电路图，该电路使得该产品能够通过开关模式控制器(K2)从普通电池和充电电池接收电能；
图15是应用了可拆卸的太阳能充电电源的第五产品的示范电路图，该电路使得该产品能够通过开关模式控制器(K2)从普通电池和充电电池接收电能。
具体实施方式
下面会结合附图所示的一些实施例对本实用新型进行详细描述。附图以及对应的描述中采用相同或者相似的附图标记来表示相同或者相似的部件或者步骤。附图是简图形式，不是按照精确的比例绘制的。为了便利以及清楚，方向术语例如顶部、底部、向上、向下、上方、上面、下面等是参照附图的。这些方向性术语以及类似的用语不应该解释为以任何的形式限制本实用新型的范围。词语“连接”、“接合”以及类似术语不仅表示直接或者间接连接，也包括通过中间元件或者设备连接。
参考图1、图2和图3，图中所示为儿童用的太阳能膝上型电脑100，膝上型电脑100包括具有显示屏121的上盖120以及设置有按键131的下盖130。下盖130还设置有用于安装太阳能充电电源101的电源室103，电源室103设置有电触点105。电脑运行时，电源101安装在电源室103中，太阳能充电电源101的电触点104(参见图4)与电源室103的电触点105连接，从而给太阳能膝上型电脑100供电。
太阳能充电电源101为可拆卸式，即可以方便地安装到电池室103，也可以方便地从电池室103中卸下，优选地，太阳能充电电源101安装到电池室103中时，太阳能充电电源101的太阳能电池板102露在上面。太阳能充电电源101还包括定位件或者咬合夹(图中未示出)，以在使用时与固定或者啮合在电池室103内，防止用户由于不小心拆卸下太阳能充电电源101。本领域的技术人员将意识到，这些定位件或者咬合夹可以是卡扣或者传统领域内的其他惯用手段，这都不脱离本实用新型的范围和实质。另外，根据需要，太阳能膝上型电脑100还可以设置扬声器等部件，但是这些改进并不脱离本实用新型的范围和实质。
图4和图5分别是图1所示的教育电子产品的太阳能充电电源101的示意图和分解图。如图4、图5所示，太阳能充电电源101包括电池盒106和供电与充电电路，电池盒106的大小与电池室103匹配，可方便地安装到电池室103中，也可以方便地从电池室103中拆卸下来。供电与充电电路包括太阳能电池板102、二极管和充电电池107，其中，太阳能电池板102安装在所述电池盒106的外壳。太阳能电池板102与充电电池107并联，而二极管的输入端连接太阳能电池板102的正极，二极管的输出端连接充电电池107的正极。这样，实现了太阳能电池板102利用太阳能给充电电池107充电，而二极管用于限制电流的流向。
电池盒106设置有电触点104，优选地，电触点104为两个，分别连接充电电池的正负极。如上所述，电池盒106安装在电源室103中之时，电池盒106的电触点104与电池室103的电触点105接触，从而形成供电回路向所述电子产品供电。
优选地，太阳能电池板102作为电池盒106的顶盖，充电电池107、二极管位于顶盖与底盖108形成的空间内，这种设计能有效地利用空间。充电电池107可以是一颗或者多颗，根据需要这多颗充电电池之间可以是串联，也可以是并联，或者混联。作为一个改进，还可以在太阳能电池板102上设置一个透明的保护罩109，保护罩109连接到电池盒106，用于防护太阳能电池板102。当然，保护罩也可以设置在电子产品中，用于保护安装到电池盒103中的太阳能充电电源101的太阳能电池板102。
电子消费品领域的技术人员将会意识到，应用该太阳能充电电源的产品可以是其他便携式的电子消费产品，这不会脱离本实用新型的范围和实质。
图6是本实用新型的太阳能电池的充电原理图。如图6所示，太阳能电池板102接收太阳光照，将光能转化为电能，产生电流，电流单向流过二极管之后给充电电池107充电。
图7是本实用新型的太阳能电池的充电与放电(供电)的原理图。其中，充电过程与图6所示的相同，此不赘述。放电/供电过程方面，充电电池107的正负极与产品(膝上型电脑100)的运行电路连接，构成供电回路，从而实现供电过程。在一个改进的方案中，当充电电池107的电脑耗尽之时，可以由太阳能电池板102直接给膝上型电脑100的运行电路供电。
作为一个改进的实施例，太阳能充电电源101中还可以包括一个或多个控制电路，或者开关电路或控制模块。例如，太阳能充电电源101包括本领域技术人员所熟知的太阳能电池控制器，以有效地进行充电、防止因为过度充电而损坏电池或者其他损害其他元件。上述的控制电路、开关电路或者控制模块集成到电路印刷版(PCB)110(参看图5)。PCB 110可用于控制电源供应，以及在充电时控制充电速度。本领域的技术人员还将意识到，太阳能充电电源101可以在安装到膝上型电脑100时进行太阳能充电，也可以脱离于膝上型电脑100进行充电。这给用户带来了很大的便利，例如，可以一边充电一边使用电子产品；或者，不需要将电子产品曝晒在太阳底下，也不需要将电子产品暴露在露天环境中从而避免了可能遭遇到的雨淋，有效地保护了电子产品。
作为一个改进方案，太阳能充电电源101还包括非充电电池，电池107可以是4.8V 600mA的AA充电电池，但是使用其他型号的充电电池也是等效的，不会脱离本实用新型的范围和实质。还应当意识到，太阳能充电电源101还可以包括一颗或多颗非充电电池，例如6V 600mA的AA普通电池。普通电池与充电电池107并联，用于在充电电池107耗尽电脑时给膝上型电脑100供电。
本实施例中，太阳能电池板102是8v 600mA的太阳能电池板，但是本领域的技术人员将意识到，太阳能电池板102其他型号的、任何适合的构造(晶体或者非晶体)太阳能电池板，这不脱离本实用新型的范围和实质。
在太阳能电池101包括充电电池和普通电池的方案中，PCB 110中的控制器(例如太阳能电池控制器)可用于切换充电电池与普通电池，例如，在充电电池耗尽电能时，使用普通电池给膝上型电脑100供电；或者在充电电池充电完毕时，使用充电电池给膝上型电脑100供电；或者在充电电池、普通电池耗尽电能时，使用太阳能电池板102给膝上型电脑100供电。优选地，PCB 110中的控制器根据控制参数确定切换普通电池与充电电池的时间，或者根据控制参数停止供电、放电或者充电所述控制参数至少包括以下至少一项：电子产品的电流源参数、电压源参数、功率流参数、充电电池剩下的电能估计值、普通电池剩下的电能估计值。这种类型的控制器可以方便地在市场上购买到。
图8是另一个实施例中的太阳能充电电源的充电、供电控制原理图。如图8所示，控制模块210(例如PCB形式的控制器)通过连接器204(例如电触电、开关等)连接电子产品200(例如上述的膝上型电脑)，并监控太阳能电池板202与充电电池207之间的电流、电压，以及监控普通电池的可用电量等等，从而确定切换普通电池与充电电池的时间，或者在某控制参数(电子产品200耗用的电能、电源的电平等等)达到预设值时开始或停止对电子产品的供电等等，以防止电子产品和其他元件受损。如上所述，本领域的技术人员已经了解到，控制模块210可以具备多个电流控制特征(图中未示出)，允许控制模块210监控电路的特征，包括但是不限于电子产品200在运行时耗费的总电能和平均电能、对应的充电电池207、普通电池208的可用电能、当前的电流、起伏保护电流、充电电池207的充电速度等，从而以最小化过度充电而受损的风险。当充电电池207、普通电池208完全耗尽时，还可以紧急启用太阳能电池板202供电，以给电子产品提供一定程度的电能。电路监控领域的技术人员还将意识到其中的其他优点。
图9是另一个采用了本实用新型的太阳能充电电源的产品。图9所示的为书本状的电子产品300，该电子产品包括两个页式组件320和330，页式组件320和330可以关于转动轴310进行相对转动，页式组件320和330上设置有显示屏以及各种功能按钮321、322等，而太阳能充电电源101可安装在页式组件330中。
图10是另一个采用了本实用新型的太阳能充电电源的产品。图10所示的是儿童用的可充电教育电子产品400。电子产品400是电子手提包式，设置有提手402，具有字母表式的键盘410。该教育电子产品400还可以设置用于提供高级教育体验的多个数字按键404、扬声器设备406、以及转盘式开关408等。类似地，太阳能充电电源101以模块化的形式安装到该电子产品中。
本领域内的技术人员将意识到，在图1、2、3、9和10所示的替换实施例中，可以电子产品的外壳上设置电源保护机构或者电源保护组件，以保护安装在电子产品中的太阳能电池中的太阳能电池板。优选地，这种保护机构或者保护组件是透明的。
图11至图15是另外五个采用本实用新型的太阳能充电电源的电子产品的示范电路图。参考图11至图15，这些图中示出了本实用新型各个实施例的电路示意图。在图11中，太阳能电池板(8V 60mA)用于吸收太阳光以及将光能转化为电能，并通过二极管IN5819将电能转移到充电电池(4.8V 600mA的AA充电电池)中。开关模块K2可选地接合到充电电池/太阳能电池板，或者通过开关模块K1接合到非充电电池(6V 600mA的AA电池)以向电子产品提供有效的600mA电能。有关领域的技术人员将意识到，图11所示电路的其他特征是满足特定实施例的要求的。图12至图15中的电路图与图11的电路图基本相同，但是相关领域的技术人员将意识到，图11至图15中的电路图用于不同的消费电子品，但是电源电路都具有上述的典型的功能，都具有可拆卸的太阳能充电电源，太阳能充电电源的充电与放电都是可控的。这些图中的附图标记、公开的内容已经足以让有关领域的技术人员理解有关电路图。因此，图11至图15的公开已经足以让本领域的普通技术人员构建可拆卸式和太阳能充电的电路图，让该电子产品基于开关模式的开关控制器的操作由非充电电源或者充电电源供电。
本说明书中以及权利要求中，方法类或者步骤加功能的描述用于覆盖本说明书公开或者建议的结构，不仅包括相同的结构，还包括等效的结构。因此，例如，钉子、螺丝钉、螺栓在结构上不相同，钉子依靠木头与钉子圆柱表面之间的摩擦力，螺丝钉依靠与木头紧密咬合的螺旋表面，而螺栓的主体与螺帽在相对的两侧压着木头，但是，在固定木头的应用中，有关领域的技术人员将钉子、螺丝钉和螺栓理解为相同的结构。
以上所述的本实用新型实施方式，并不构成对本实用新型保护范围的限定。任何在本实用新型的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的权利要求保护范围之内。

Claims (10)

1、一种用于电子产品的太阳能充电电源，其特征在于，所述太阳能充电电源包括：
可拆卸地连接到所述电子产品的电池盒(106)；
供电与充电电路，所述供电与充电电路包括太阳能电池板(102)、二极管和充电电池单元(107)；其中，太阳能电池板(102)安装在所述电池盒(106)的外壳，太阳能电池板(102)与充电电池单元(107)并联；所述二极管的输入端连接太阳能电池板(102)的正极，输出端连接充电电池单元(107)的正极；所述供电与充电电路可通过电池盒(106)外壳上的电触点(104)向所述电子产品供电。
2、根据权利要求1所述的用于电子产品的太阳能充电电源，其特征在于，所述供电与充电电路还包括：
安装在所述电池盒(106)内的非充电电池单元，所述非充电电池单元与所述充电电池单元(107)并联；
开关组件，所述开关组件与所述电触点(104)连接，用于切换所述非充电电池单元与所述充电电池单元(107)，使所述非充电电池单元或者所述充电电池单元(107)给所述电子产品供电。
3、根据权利要求2所述的用于电子产品的太阳能充电电源，其特征在于，所述开关组件包括控制器，所述控制器用于根据控制参数确定切换所述非充电电池单元与所述充电电池单元(107)的时间，所述控制参数至少包括以下至少一项：所述电子产品的电流源参数、电压源参数、功率流参数、所述充电电池单元剩下的电能估计值、非充电电池单元剩下的电能估计值。
4、根据权利要求3所述的用于电子产品的太阳能充电电源，其特征在于，所述控制器还用于根据所述控制参数停止所述太阳能充电电源的供电或者充电。
5、根据权利要求1至4中任意一项所述的用于电子产品的太阳能充电电源，其特征在于，所述太阳能电池板(102)作为所述电池盒(106)的顶盖，所述太阳能电池板(102)上方设置有透明的保护罩，所述保护罩连接到所述电池盒(106)。
6、一种电子产品，包括运行电路，其特征在于，所述电子产品还包括可拆卸式的太阳能充电电源，所述太阳能充电电源包括：
可拆卸地连接到所述电子产品的电池盒(106)；
供电与充电电路，所述供电与充电电路包括太阳能电池板(102)、二极管和充电电池单元(107)；其中，太阳能电池板(102)安装在所述电池盒(106)的外壳，太阳能电池板(102)与充电电池单元(107)并联；所述二极管的输入端连接太阳能电池板(102)的正极，输出端连接充电电池单元(107)的正极；所述供电与充电电路可通过电池盒(106)外壳上的电触点(104)向所述电子产品供电。
7、根据权利要求6所述的电子产品，其特征在于，所述供电与充电电路还包括安装在所述电池盒(106)内的非充电电池单元，所述非充电电池单元与所述充电电池单元(107)并联。
8、根据权利要求7所述的电子产品，其特征在于，所述供电与充电电路还包括开关组件，所述开关组件与所述电触点(104)连接，用于切换所述非充电电池单元与所述充电电池单元(107)，使所述非充电电池单元或者所述充电电池单元(107)给所述电子产品供电。
9、根据权利要求8所述的电子产品，其特征在于，所述开关组件包括控制器，所述控制器用于根据控制参数确定切换所述非充电电池单元与所述充电电池单元(107)的时间，所述控制参数至少包括以下至少一项：所述电子产品的电流源参数、电压源参数、功率流参数、所述充电电池单元剩下的电能估计值、非充电电池单元剩下的电能估计值。
10、根据权利要求6至9中任意一项所述的电子产品，其特征在于，所述太阳能电池板(102)作为所述电池盒(106)的顶盖，所述太阳能电池板(102)上方设置有透明的保护罩，所述保护罩连接到所述电池盒(106)。
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