CN211183509U - 一种便携式充电装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种便携式充电装置，包括发电模块、保护模块、充电模块、放电模块和蓄电池；所述发电模块将太阳能或机械能转换为电能后通过所述保护模块输出至所述充电模块；所述充电模块根据所述电能为所述蓄电池充电，使得所述蓄电池存储电能；所述蓄电池通过所述放电模块对外部负载放电；所述保护模块检测所述蓄电池的充电电能和放电电能，并在所述充电电能大于第一预设值时控制所述充电模块断开，在所述放电电能小于第二预设值时控制所述放电模块断开，所述第一预设值大于所述第二预设值，实现了多种电能的转换，进而拓展了充电装置的应用范围，同时提高了用电安全性。

Description

一种便携式充电装置

技术领域

本实用新型涉及充电设备技术领域，特别涉及一种便携式充电装置。

背景技术

随着人们生活水平的提高，人们对充电器的使用越来越多，对充电器的多样化越来越受发明者的关注。关于充电器的专利已有很多，例如，普通的充电器是要插入220V市电后才能对手机等设备充电。刚出炉的太阳能充电器是利用太阳能板将光能转换成电能经电路处理后对手机等设备充电，但确受天气，使用环境等限制因素无法正常使用。而手摇发电机发电充电的方式是通过导体切割磁感线产生电流通过电刷流入发电装置中输出，但仅仅使用手摇发电机发电充电的方式，其一直摇动的动作不便于人的坚持。

因而现有技术还有待改进和提高。

实用新型内容

鉴于上述现有技术的不足之处，本实用新型的目的在于提供一种便携式充电装置，既可通过太阳能蓄电也可通过手摇发电机的方式为使用者的移动设备进行供电，解决了出差，野外作业等无市电可用环境下的便携式设备用电问题。

为了达到上述目的，本实用新型采取了以下技术方案：

一种便携式充电装置，包括发电模块、保护模块、充电模块、放电模块和蓄电池；所述发电模块将太阳能或机械能转换为电能后通过所述保护模块输出至所述充电模块；所述充电模块根据所述电能为所述蓄电池充电，使得所述蓄电池存储电能；所述蓄电池通过所述放电模块对外部负载放电；所述保护模块检测所述蓄电池的充电电能和放电电能，并在所述充电电能大于第一预设值时控制所述充电模块断开，在所述放电电能小于第二预设值时控制所述放电模块断开，所述第一预设值大于所述第二预设值。

所述的便携式充电装置中，所述发电模块包括光伏发电单元和手摇发电单元；所述光伏发电单元将所述太阳能转换为所述电能输出至所述保护模块；所述手摇发电单元将所述机械能转换为所述电能输出值所述保护模块。

所述的便携式充电装置中，所述发电模块还包括稳压单元，所述稳压单元将所述光伏发电单元输出的电能和所述手摇发电单元输出的电能进行稳压处理后输出至所述保护模块。

所述的便携式充电装置中，其特征在于，所述保护模块包括控制单元和检测单元；所述检测单元根据所述放电电能输出检测信号至所述控制单元；所述控制单元根据所述检测信号确定所述放电电能小于所述第二预设值时控制所述放电模块断开，并检测出所述充电电能大于所述第一预设值时控制所述充电模块断开。

所述的便携式充电装置中，所述光伏发电单元包括第一太阳能板、第二太阳能板、第一二极管、第二二极管和USB接口；所述第一二极管的正极连接所述第一太阳能板，所述第一二极管得负极连接所述USB接口的第2脚；所述第二二极管的正极连接所述第二太阳能板，所述第二二极管的负极连接所述USB接口的第1脚。

所述的便携式充电装置中，所述手摇发电单元包括手摇杆、启动齿轮、加速齿轮和微型发电机组；所述手摇杆连接所述启动齿轮，所述启动齿轮连接所述加速齿轮，所述加速齿轮连接所述微型发电机组。

所述的便携式充电装置中，所述控制单元包括第一电阻、第一电容和控制芯片；所述第一电阻的一端连接所述蓄电池的正极，所述第一电阻的另一端和所述第一电容的一端均连接所述控制芯片的第4脚；所述第一电容的另一端连接所述蓄电池的负极和所述控制芯片的第6脚；所述控制芯片的第1脚连接所述检测单元，所述控制芯片的第7脚连接所述放电模块；所述控制芯片的第13脚连接所述充电模块。

所述的便携式充电装置中，所述检测单元包括第二电阻，所述第二电阻的一端连接所述控制芯片的第1脚；所述第二电阻的另一端接地。

所述的便携式充电装置中，所述充电模块包括第一MOS管；所述第一MOS管的源极接地，所述第一MOS管的漏极连接所述放电模块，所述第一MOS管的栅极连接所述控制芯片的第13脚。

所述的便携式充电装置中，所述放电模块包括第二MOS管，所述第二MOS管的源极连接所述蓄电池的负极，所述第二MOS管的漏极连接所述第一MOS管的漏极，所述第二MOS管的栅极连接所述控制芯片的第7脚。

相较于现有技术，本实用新型提供的一种便携式充电装置，包括发电模块、保护模块、充电模块、放电模块和蓄电池；所述发电模块将太阳能或机械能转换为电能后通过所述保护模块输出至所述充电模块；所述充电模块根据所述电能为所述蓄电池充电，使得所述蓄电池存储电能；所述蓄电池通过所述放电模块对外部负载放电；所述保护模块检测所述蓄电池的充电电能和放电电能，并在所述充电电能大于第一预设值时控制所述充电模块断开，在所述放电电能小于第二预设值时控制所述放电模块断开，所述第一预设值大于所述第二预设值，实现了多种电能的转换，进而拓展了充电装置的应用范围，同时提高了用电安全性。

附图说明

图1为本实用新型提供的便携式充电装置的原理框图；

图2为本实用新型提供的便携式充电装置中保护模块、充电模块、放电模块和蓄电池的电路原理图；

图3为本实用新型提供的便携式充电装置中光伏发电单元的电路原理；

图4为本实用新型提供的便携式充电装置中手摇发电单元的结构图；

图5为本实用新型提供的便携式充电装置的结构示意图。

具体实施方式

本实用新型提供一种便携式充电装置，既可通过太阳能蓄电也可通过手摇发电机的方式为使用者的移动设备进行供电，解决了出差，野外作业等无市电可用环境下的便携式设备用电问题，进而拓展了充电装置的应用范围，同时提高了用电安全性。

为使本实用新型的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本实用新型进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

请参阅图1，本实用新型提供的便携式充电装置，包括发电模块100、保护模块200、充电模块300、放电模块400和蓄电池500；所述发电模块100连接所述保护模块200，所述保护模块200连接所述充电模块300，所述充电模块300通过所述蓄电池500连接所述放电模块400，所述放电模块400还连接所述保护模块200。

其中，所述发电模块将太阳能或机械能转换为电能后通过所述保护模块200输出至所述充电模块300；所述充电模块300根据所述电能为所述蓄电池500充电，使得所述蓄电池500存储电能；所述蓄电池500通过所述放电模块400对外部负载放电；所述保护模块200检测所述蓄电池500的充电电能和放电电能，并在所述充电电能大于第一预设值时控制所述充电模块300断开，在所述放电电能小于第二预设值时控制所述放电模块400断开，所述第一预设值大于所述第二预设值，通过所述发电模块100实现多种能量的转换，实现了既可通过太阳能蓄电也可通过手摇发电机的方式为使用者的移动设备进行供电；同时，通过所述保护模块200的设置，防止蓄电池500因过充过放而损坏，进而提高了充电装置的用电安全性。

具体实施时，所述发电模块100包括光伏发电单元110、手摇发电单元120和稳压单元130，所述光伏发电单元110和所述手摇发电单元120均通过所述稳压单元130与所述保护模块200连接；所述光伏发电单元110将所述太阳能转换为所述电能输出至所述保护模块200；所述手摇发电单元120将所述机械能转换为所述电能输出值所述保护模块200，为了保证蓄电池500获取电能的稳定可靠性，在将所述电能输入至所述保护模块200之前，所述稳压单元130将所述光伏发电单元110输出的电能和所述手摇发电单元120输出的电能进行稳压处理后输出至所述保护模块200，进而完成蓄电池500的蓄电功能；本发明通过所述光伏发电单元110将太阳能转换为电能、所述手摇发电单元120实现将机械能转换为电能完成充电装置的蓄电功能，以确保既可通过太阳能蓄电也可通过手摇发电机的方式为使用者的移动设备进行供电，避免了因环境因素而使得所述充电装置无法使用，由此拓展了充电设备的应用范围；其中，本实施例中所述稳压单元130包括稳压器。

进一步地，请一并参阅图2，所述保护模块200包括控制单元210和检测单元220，所述控制单元210分别连接所述蓄电池BAT、所述放电模块400、所述充电模块300和所述检测单元220；所述检测单元220根据所述放电电能输出检测信号至所述控制单元210；所述控制单元210根据所述检测信号确定所述放电电能小于所述第二预设值时控制所述放电模块400断开，并检测出所述充电电能大于所述第一预设值时控制所述充电模块300断开，通过所述控制单元210的设置可有效防止蓄电池BAT因过充过放而损坏，进而提高了充电装置的用电安全性。

具体地，请参阅图3，所述光伏发电单元110包括第一太阳能板、第二太阳能板、第一二极管D1、第二二极管D2和USB接口P1；所述第一二极管D1的正极连接所述第一太阳能板，所述第一二极管D1得负极连接所述USB接口P1的第2脚；所述第二二极管D2的正极连接所述第二太阳能板，所述第二二极管D2的负极连接所述USB接口P1的第1脚，光伏发电单元110中由两块太阳能电池板并联，中间可做成折叠式以减小不用时的面积便于携带，并联使电流增大加快蓄电池500充电速度，其中，所述第一二极管D1和所述第二二极管D2均为肖特基二极管，通过外接两个肖特基二极管后输出到USB接口P1，本实施例中，所述USB接口P1为USB5.0标配端口。

进一步地，请参参阅图4，所述手摇发电单元120包括手摇杆1、启动齿轮2、加速齿轮3和微型发电机组4；所述手摇杆1连接所述启动齿轮2，所述启动齿轮2连接所述加速齿轮3，所述加速齿轮3连接所述微型发电机组4，当转摇杆时，所述手摇杆1带动所述启动齿轮2，所述启动齿轮2与所述加速齿轮3啮合加速，所述加速齿轮3与所述微型发电机组4的小齿轮啮合，所述加速齿轮3带动微型发电机组4，进而使微型发电机感应产生电动势，输出电能到USB5.0标配端口。

本实施例中，所述USB5.0标配端口只需普通的USB线就可以连接，在出门时可以根据自身需求以及状况而携带不同的部分减轻重量。而在手机等移动设备需要紧急供电时，又可直接将太阳能发电部分或手摇发电部分接入手机消除了因充电器内部升降压而导致的能量丢失，快速充电。在移动设备不需要紧急供电的时候，又可将太阳能部分或手摇部分接入蓄电池500部分来蓄电，在手机需要电时通过蓄电池500输出。而如果在有直流电的情况下，又可直接用直流电给充电装置的蓄电池500部分充电，作为移动备用电源来使用，提高了所述充电装置的实用便捷性。

进一步地，请继续参阅图2，所述控制单元210包括第一电阻R1、第一电容C1和控制芯片U1；所述第一电阻R1的一端连接所述蓄电池BAT的正极，所述第一电阻R1的另一端和所述第一电容C1的一端均连接所述控制芯片U1的第4脚；所述第一电容C1的另一端连接所述蓄电池BAT的负极和所述控制芯片U1的第6脚；所述控制芯片U1的第1脚连接所述检测单元220，所述控制芯片U1的第7脚连接所述放电模块400；所述控制芯片U1的第13脚连接所述充电模块300，通过所述控制单元210检测所述放电电能和所述充电电能的大小，并结合第一预设值和所述第二预设值来控制所述充电模块300和放电模块400的导通或断开，可有效防止所述蓄电池BAT因过充过放而损坏；其中，本实施例中所述控制芯片U1的型号为DW01，当然在其他实施例中也可以选择具有相同功能的控制芯片U1，本实施例中对此不作限定。

进一步地，所述检测单元220包括第二电阻R2，所述第二电阻R2的一端连接所述控制芯片U1的第1脚；所述第二电阻R2的另一端接地，所述检测电阻用于实施检测所述充电模块300的放电电能，并在所述放电电能小于第二预设值时，使得所述控制芯片U1切断放电回路，实现蓄电池BAT的过放电保护。

进一步地，所述充电模块300包括第一MOS管M1；所述第一MOS管M1的源极接地，所述第一MOS管M1的漏极连接所述放电模块400，所述第一MOS管M1的栅极连接所述控制芯片U1的第13脚，通过控制所述第一MOS管M1的导通与断开可实现所述蓄电池BAT充电控制。

进一步地，所述放电模块400包括第二MOS管M2，所述第二MOS管M2的源极连接所述蓄电池BAT的负极，所述第二MOS管M2的漏极连接所述第一MOS管M1的漏极，所述第二MOS管M2的栅极连接所述控制芯片U1的第7脚，通过控制所述第二MOS管M2的导通或断开，可实现蓄电池BAT的放电控制。

具体来说，当蓄电池BAT在放电工作时，所述蓄电池BAT的电压在2.5V～4.3V之间时，所述控制芯片U1的第7脚和第13脚均输出高电平也即对应输出的供电电压，所述控制芯片U1的第1脚电压为0；此时，所述第一MOS管M1和所述第二MOS管M2均导通，由于MOS的导通电阻很小，相当于漏极和源极间直通，此时蓄电池BAT的负极与到地端即GND端相当于直接连通，此时电流回路为蓄电池BAT的正极到+5V信号端到负载，即Bat+→+5信号端→负载，此时所述蓄电池BAT正成放电为所述负载充电。

随着放电的继续，所述蓄电池BAT两端的电压将慢慢下降，同时，所述第二电阻R2实时监测所述蓄电池BAT两端的电压，当所述蓄电池BAT两端的电压下降至2.3V时，即下降至第二预设值时，则说明所述蓄电池BAT处于过放电状态，所述控制芯片U1的第7脚的电压变为0，所述第二MOS管M2的截止，使得所述蓄电池BAT与GND端之间处于断开状态，即所述蓄电池BAT的放电回路被切断，所述蓄电池BAT停止放电进入过放电保护状态。

当所述充电装置进入过放电保护状态之后，所述蓄电池BAT的电压会上升，若上升到所述控制芯片U1的门限电压(一般为3.3V，通常称为过放保护恢复电压)时，所述控制芯片U1的第7脚恢复输出高电平，所述第二MOS管M2再次导通。

其中，所述第一MOS管M1无论是否进入过放电保护状态，只要给+5V信号端与GND端之间加上充电电压，所述控制芯片U1经所述第二MOS管M2检测到充电电压后，所述控制芯片U1的第13脚输出高电平，使得所述第一MOS管M1导通，所述蓄电池BAT的负极通过所述控制芯片U1与GND端导通，所述蓄电池BAT进入充电状态，此时的电流回路为充电器正极→+5V信号端→Bat+→Bat-→MOS管到充电器负极。

所述蓄电池BAT充电时，所述蓄电池BAT通过外部进行正常充电，随着充电时间的增加，所述蓄电池BAT两端的电压将逐渐升高，当所述蓄电池BAT的电压升高到4.4V时，也即所述蓄电池BAT的充电电能到第一预设值时，所述控制芯片U1将判断所述蓄电池BAT进入过充电状态，便立即将第13脚的电压降为0V，所述第一MOS管M1截止，使得蓄电池BAT的负极与GND端之间处于断开状态并保持，即所述蓄电池BAT的充电回路被切断，停止充电。

当+5V信号端与GND端接上放电负载后，虽然所述第一MOS管M1截止，但其内部的寄生二极管正方向与放电回路的电流方向相同，所以仍可对负载放电。当所述蓄电池BAT两端的电压低于4.3V(通常称为过充保护恢复电压)时，所述控制芯片U1将退出过充电保护状态，第13脚重新输出高电平，所述第一MOS管M1导通，所述蓄电池BAT又能进行正常的充放电。

进一步地，所述便携式充电装置还包括指示模块600和WIFI传送模块700，所述指示模块600和所述WIFI传送模块700分别与所述保护模块200连接，所述指示模块600用于指示蓄电池BAT的剩余电量，以及充放电状态，并将所述剩余电量和所述充放电状态通过所述WIFI传送模块700传送至手机端进行显示，以便于实时了解所述充电装置的工作状态。

具体地，请参阅图5，由太阳能板或手摇发电机产生的电通过导线可插在USB标配端口5、6，经过充电管理电路7(包含了保护模块，充电模块，WiFi传送模块)向蓄电池8充电，蓄电池输出还接充电电路板10中的放电模块经处理后由USB11输出供手机等设备充电使用，上述各模块安装在保护箱12内，在箱体右侧边缘有指示模块9，用于指示剩余电量及充放电状态，并可将剩余电量通过WiFi传送模块传送到手机端显示。

综上所述，本实用新型提供的一种便携式充电装置，包括发电模块、保护模块、充电模块、放电模块和蓄电池；所述发电模块将太阳能或机械能转换为电能后通过所述保护模块输出至所述充电模块；所述充电模块根据所述电能为所述蓄电池充电，使得所述蓄电池存储电能；所述蓄电池通过所述放电模块对外部负载放电；所述保护模块检测所述蓄电池的充电电能和放电电能，并在所述充电电能大于第一预设值时控制所述充电模块断开，在所述放电电能小于第二预设值时控制所述放电模块断开，所述第一预设值大于所述第二预设值，实现了既可通过太阳能蓄电也可通过手摇发电机的方式为使用者的移动设备进行供电，进而拓展了充电装置的应用范围，同时提高了用电安全性。

可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种便携式充电装置，其特征在于，包括发电模块、保护模块、充电模块、放电模块和蓄电池；所述发电模块将太阳能或机械能转换为电能后通过所述保护模块输出至所述充电模块；所述充电模块根据所述电能为所述蓄电池充电，使得所述蓄电池存储电能；所述蓄电池通过所述放电模块对外部负载放电；所述保护模块检测所述蓄电池的充电电能和放电电能，并在所述充电电能大于第一预设值时控制所述充电模块断开，在所述放电电能小于第二预设值时控制所述放电模块断开，所述第一预设值大于所述第二预设值。

2.根据权利要求1所述的便携式充电装置，其特征在于，所述发电模块包括光伏发电单元和手摇发电单元；所述光伏发电单元将所述太阳能转换为所述电能输出至所述保护模块；所述手摇发电单元将所述机械能转换为所述电能输出值所述保护模块。

3.根据权利要求2所述的便携式充电装置，其特征在于，所述发电模块还包括稳压单元，所述稳压单元将所述光伏发电单元输出的电能和所述手摇发电单元输出的电能进行稳压处理后输出至所述保护模块。

4.根据权利要求1所述的便携式充电装置，其特征在于，所述保护模块包括控制单元和检测单元；所述检测单元根据所述放电电能输出检测信号至所述控制单元；所述控制单元根据所述检测信号确定所述放电电能小于所述第二预设值时控制所述放电模块断开，并检测出所述充电电能大于所述第一预设值时控制所述充电模块断开。

5.根据权利要求2所述的便携式充电装置，其特征在于，所述光伏发电单元包括第一太阳能板、第二太阳能板、第一二极管、第二二极管和USB接口；所述第一二极管的正极连接所述第一太阳能板，所述第一二极管得负极连接所述USB接口的第2脚；所述第二二极管的正极连接所述第二太阳能板，所述第二二极管的负极连接所述USB接口的第1脚。

6.根据权利要求2所述的便携式充电装置，其特征在于，所述手摇发电单元包括手摇杆、启动齿轮、加速齿轮和微型发电机组；所述手摇杆连接所述启动齿轮，所述启动齿轮连接所述加速齿轮，所述加速齿轮连接所述微型发电机组。

7.根据权利要求4所述的便携式充电装置，其特征在于，所述控制单元包括第一电阻、第一电容和控制芯片；所述第一电阻的一端连接所述蓄电池的正极，所述第一电阻的另一端和所述第一电容的一端均连接所述控制芯片的第4脚；所述第一电容的另一端连接所述蓄电池的负极和所述控制芯片的第6脚；所述控制芯片的第1脚连接所述检测单元，所述控制芯片的第7脚连接所述放电模块；所述控制芯片的第13脚连接所述充电模块。

8.根据权利要求7所述的便携式充电装置，其特征在于，所述检测单元包括第二电阻，所述第二电阻的一端连接所述控制芯片的第1脚；所述第二电阻的另一端接地。

9.根据权利要求7所述的便携式充电装置，其特征在于，所述充电模块包括第一MOS管；所述第一MOS管的源极接地，所述第一MOS管的漏极连接所述放电模块，所述第一MOS管的栅极连接所述控制芯片的第13脚。

10.根据权利要求9所述的便携式充电装置，其特征在于，所述放电模块包括第二MOS管，所述第二MOS管的源极连接所述蓄电池的负极，所述第二MOS管的漏极连接所述第一MOS管的漏极，所述第二MOS管的栅极连接所述控制芯片的第7脚。

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