CN205178617U - 体表温差充电装置和可穿戴设备 - Google Patents

Abstract

一种体表温差充电装置，包括设置于腕带环内部的温差发电模块，用于根据环境温度与人体温差的差异产生电流和电压；与所述温差发电模块连接的电流电压稳定模块，用于传输所述温差发电模块产生的电流和电压；与所述电流电压传输模块连接的升压模块，用于提升所述电流电压稳定模块输出的电压；与所述升压模块连接的控制模块，所述控制模块与电池连接，用于监测所述电池的电量并在所述电池的电量不足时控制对所述电池充电。上述体表温差充电装置可有效提升可穿戴设备中电池的续航能力。还公开一种可穿戴设备。

Description

体表温差充电装置和可穿戴设备

技术领域

本实用新型涉及可穿戴设备领域，特别是涉及一种体表温差充电装置和可穿戴设备。

背景技术

随着移动技术的快速发展，智能手表也正在迅速进入到人们的生活当中。智能手表具有类似于智能手机的信息查看和接收等多种功能，方便了人们的工作和生活。但是，随着智能手表所具备的功能的快速扩展，其功耗也随之增加，在锂电池技术发展相对迟缓的状况下，无疑会降低智能手表中电池的续航能力，从而给人们的外出使用造成很多麻烦。

为增加智能手表中电池的充电频率，传统的方法主要是采用增加锂电池的电容量。但这必然受到智能手表体积的限制，且与智能手表向更轻更薄的发展方向相违背。

为此，采用创新技术提高智能手表电池的续航能力成为日益重要的科研课题，尤其是在智能手表等可穿戴设备中融入人体发电充电技术。

实用新型内容

基于此，有必要提供一种体表温差充电装置，增加可穿戴设备中电池的续航能力。还提供一种可穿戴设备。

一种体表温差充电装置，应用于可穿戴设备上，所述可穿戴设备包括腕带环及与所述腕带环连接的外壳，所述外壳内部安装有用于供电的电池，包括：

设置于所述腕带环内部的温差发电模块，用于根据环境温度与人体温度的差异产生电流和电压；

与所述温差发电模块连接的电流电压稳定模块，用于输出稳定的电流和电压；

与所述电流电压稳定模块连接的升压模块，用于提升所述电流电压稳定模块输出的电压；

与所述升压模块连接的控制模块，所述控制模块与电池连接，用于监测所述电池的电量并在所述电池的电量不足时控制对所述电池充电。

以上所述体表温差充电装置，通过人体与环境温度之间的差异产生电能，自动对可穿戴设备中的电池充电，有效提升了可穿戴设备中电池的续航能力。

在其中一个实施例中，所述腕带环包括并联的两个以上温差发电模块。

在其中一个实施例中，所述温差发电模块包括并联的多个发电单元，所述每个发电单元包括与人体接触的恒温层和与外部环境接触的环境层，所述恒温层与所述环境层之间设置有发电导体。

在其中一个实施例中，所述发电导体包括依次连续设置的N型半导体和P型半导体，所述N型半导体和P型半导体的上端与所述环境层之间分别设置有上端导电层，所述上端导电层在依次连续设置的N型半导体和P型半导体之间依次连接、断开，所述N型半导体和P型半导体的下端与所述恒温层之间分别设置有下端导电层，所述下端导电层在依次连续设置的N型半导体和P型半导体之间与所述上端导电层相对设置的对应位置依次断开、连接。

在其中一个实施例中，所述N型半导体和P型半导体之间设置有绝热材料。

在其中一个实施例中，所述恒温层为具有热传导性的绝缘材料。

在其中一个实施例中，所述电流电压稳定模块包括用于输出稳定电流的整流单元和与所述整流单元连接用于输出稳定电压的稳压单元。

在其中一个实施例中，所述控制模块包括：

监测单元，用于监测所述电池的电量；

与所述电池连接的充电开关，用于闭合或断开对所述电池充电的充电电路；

连接于所述监测单元与所述充电开关之间的控制单元，用于在检测到所述监测单元监测的所述电池的电量低于最低值时控制充电开关闭合，，并在检测到所述监测单元监测的所述电池的电量达到最大值时控制所述充电开关断开。

一种可穿戴设备，包括上述的体表温差充电装置。

附图说明

图1为一实施例的体表温差充电装置的结构示意图；

图2为温差发电模块的结构图；

图3为发电单元的结构图；

图4为腕带环的局部剖视图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1所示，可穿戴设备通常包括腕带环110、与腕带环110连接的外壳。外壳内部设置有电池120和显示模组，显示模组可以是AMOLED显示模组或LCD显示模组等，显示模组可以显示相应的信息，如智能手表中的时间或通信信息等。电池120可以是锂电池或其它可充电电池。

为提高可穿戴设备中电池120的续航能力，如图1至图4所示，一实施例的体表温差充电装置包括：

设置于所述腕带环110内部的温差发电模块130，用于根据环境温度与人体温度的差异产生电流和电压；

与所述温差发电模块130连接的电流电压稳定模块140，用于输出稳定的电流和电压；

与所述电流电压稳定模块140连接的升压模块150，用于提升所述电流电压稳定模块140输出的电压；

与所述升压模块150连接的控制模块160，所述控制模块160与所述电池120连接，用于监测所述电池120的电量并在所述电池120的电量不足时控制对所述电池120充电。

以上所述体表温差充电装置，通过人体与环境温度之间的差异产生电能，自动对可穿戴设备中的电池120充电，有效提升了可穿戴设备中电池120的续航能力。

本实施例中，如图1所示，电流电压稳定模块140、升压模块150和控制模块160均设置在可穿戴式设备外壳内部，可有效减小可穿戴设备的体积，保证在可穿戴设备体积不增加的同时提升电池120的续航能力。电流电压稳定模块140、升压模块150和控制模块160之间通过电压电流传输电路连接，电压电流传输电路可以是具有低耗能的铜导线或其它材质的导线。

本实施例中，温差发电模块130设置于腕带环110内部，可有效增加温差发电模块130与人体皮肤的接触面积，增加发电效率，在电池120需要充电时，快速持续为电池120充电，有效提升电池120的续航能力。如图1所示，通常腕带环110上设置有腕带扣111，腕带扣111将腕带环110分为左右两部分，为此，可以分别在左右两侧设置并联的温差发电模块130，增加温差发电模块130与人体皮肤接触的面积，提升发电的效率。温差发电模块130也可以并联多个。为保证工作期间温差发电模块130能与人体始终保持良好接触，提升发电效率，腕带扣111可调节腕带环110的长度。尤其是对于智能手表，调节腕带环110可以调节腕带环110与智能手表所形成的圆形的直径，使腕带环110紧贴手臂。

如图2所示，温差发电模块130包括并联的多个发电单元131。单个发电单元131输出的电压虽然可以满足要求，但其输出的电流较小，无法满足要求。因此，将发电单元131并联成多组，可提高输出的电流，使输出的电流满足要求，最终满足整体功率的输出要求。具体的，如图3所示，每个发电单元131包括与人体接触的恒温层1311和与外部环境接触的环境层1312，所述恒温层1311与所述环境层1312之间设置有发电导体。发电导体可以采用蒸镀方式蒸镀到柔性基板上的多晶硅材料或其它材料上。所述发电导体包括依次连续设置的N型半导体和P型半导体，所述N型半导体和P型半导体的上端与所述环境层1312之间分别设置有上端导电层170，所述上端导电层170在依次连续设置的N型半导体和P型半导体之间依次连接、断开，所述N型半导体和P型半导体的下端与所述恒温层1311之间分别设置有下端导电层180，所述下端导电层180在依次连续设置的N型半导体和P型半导体之间与所述上端导电层170相对设置的对应位置依次断开、连接。在设置N型半导体和P型半导体时，若仅采用单一的N型半导体和P型半导体，形成的两端的电压较小，因此，将多个N型半导体和P型半导体串联之后，如图3所示，可使产生的电压满足要求。为保证环境层1312和恒温层1311之间的有效温差，可以在N型半导体和P型半导体之间蒸镀热传导率较低绝热材料1313。为保证恒温层1311在与皮肤接触时具有稳定的温度，恒温层1311需要具有良好的导热性，因此，恒温层1311可采用具有高效热传导性的绝缘材料。环境层1312的温度由环境决定。

如图4所示，发电单元131均设置于腕带环110的内部。其中的恒温层1311与人体良好接触，环境层1312与外界环境接触。

由于温差发电模块130输出的电流及电压的方向和大小均由环境温度和体表温度的温差的正负及温差的大小决定。因此，温差发电模块130输出的电流及电压的大小和方向均不恒定，需要在其输出端连接电流电压稳定模块140。电流电压稳定模块140包括用于输出稳定电流的整流单元和与所述整流单元连接用于输出稳定电压的稳压单元，不稳定的电压和电流经电流电压稳定模块140输出后，所形成的电压和电流为稳定的电压和电流。

通常由电流电压稳定模块140输出的电压较低，无法满足对电池120充电的需要，因此，需要设置升压模块150将电流电压稳定模块140输出的电压升高，使升高后的电压可以满足对电池120进行充电。

为了减小锂电池的充放电次数，延长锂电池使用寿命，如图1所示，控制模块160可以监测电池120的电量。具体的，控制模块160包括：

监测单元，用于监测所述电池120的电量；

与所述电池120连接的充电开关，用于闭合或断开对所述电池120充电的充电电路；

连接于所述监测单元与所述充电开关之间的控制单元，用于在检测到所述监测单元监测的所述电池120的电量低于最低值时控制充电开关闭合，并在检测到所述监测单元监测的所述电池的电量达到最大值时控制所述充电开关断开。

控制模块160可以接收可穿戴设备主板反馈的电池电量信号，当电池120电量不足或者低于设定值时，其内部充电开关打开，对锂电池进行充电，直到锂电池充满或达到设定值，并反馈相关信息到可穿戴设备的主控芯片。控制模块160在电池电量完全耗尽前可有效对电池120充电，从而降低电池120的充电频率，有效提升电池120的寿命。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种体表温差充电装置，应用于可穿戴设备上，所述可穿戴设备包括腕带环及与所述腕带环连接的外壳，所述外壳内部安装有用于供电的电池，其特征在于，包括：

设置于所述腕带环内部的温差发电模块，用于根据环境温度与人体温度的差异产生电流和电压；

与所述温差发电模块连接的电流电压稳定模块，用于输出稳定的电流和电压；

与所述电流电压稳定模块连接的升压模块，用于提升所述电流电压稳定模块输出的电压；

与所述升压模块连接的控制模块，所述控制模块与电池连接，用于监测所述电池的电量并在所述电池的电量不足时控制对所述电池充电。

2.根据权利要求1所述的体表温差充电装置，其特征在于，所述腕带环包括并联的两个以上温差发电模块。

3.根据权利要求1所述的体表温差充电装置，其特征在于，所述温差发电模块包括并联的多个发电单元，所述每个发电单元包括与人体接触的恒温层和与外部环境接触的环境层，所述恒温层与所述环境层之间设置有发电导体。

4.根据权利要求3所述的体表温差充电装置，其特征在于，所述发电导体包括依次连续设置的N型半导体和P型半导体，所述N型半导体和P型半导体的上端与所述环境层之间分别设置有上端导电层，所述上端导电层在依次连续设置的N型半导体和P型半导体之间依次连接、断开，所述N型半导体和P型半导体的下端与所述恒温层之间分别设置有下端导电层，所述下端导电层在依次连续设置的N型半导体和P型半导体之间与所述上端导电层相对设置的对应位置依次断开、连接。

5.根据权利要求4所述的体表温差充电装置，其特征在于，所述N型半导体和P型半导体之间设置有绝热材料。

6.根据权利要求3所述的体表温差充电装置，其特征在于，所述恒温层为具有热传导性的绝缘材料。

7.根据权利要求1所述的体表温差充电装置，其特征在于，所述电流电压稳定模块包括用于输出稳定电流的整流单元和与所述整流单元连接用于输出稳定电压的稳压单元。

8.根据权利要求1所述的体表温差充电装置，其特征在于，所述控制模块包括：

监测单元，用于监测所述电池的电量；

与所述电池连接的充电开关，用于闭合或断开对所述电池充电的充电电路；

连接于所述监测单元与所述充电开关之间的控制单元，用于在检测到所述监测单元监测的所述电池的电量低于最低值时控制充电开关闭合，并在检测到所述监测单元监测的所述电池的电量达到最大值时控制所述充电开关断开。

9.一种可穿戴设备，其特征在于，包括根据权利要求1～8任一项所述的体表温差充电装置。