CN211428976U

CN211428976U - 一种移动设备

Info

Publication number: CN211428976U
Application number: CN201922075334.6U
Authority: CN
Inventors: 汪立富; 李高明; 谭泽汉; 陈彦宇; 黎小坚; 李茹; 叶盛世; 杜洋; 周华; 孙波; 余意君
Original assignee: Gree Electric Appliances Inc of Zhuhai; Zhuhai Lianyun Technology Co Ltd
Current assignee: Gree Electric Appliances Inc of Zhuhai; Zhuhai Lianyun Technology Co Ltd
Priority date: 2019-11-26
Filing date: 2019-11-26
Publication date: 2020-09-04
Anticipated expiration: 2029-11-26

Abstract

本实用新型公开了一种移动设备，该移动设备包括：太阳能板；太阳能输出电压检测电路，其与所述太阳能板连接；可充电电池；可充电电池电量检测电路，其与所述可充电电池连接；太阳能充电和供电控制器，其与所述太阳能输出电压检测电路和所述可充电电池电量检测电路连接；供电通道开关，其与所述太阳能充电和供电控制器以及所述太阳能输出电压稳压滤波电路连接；充电通道开关，其与所述太阳能充电和供电控制器以及所述太阳能输出电压稳压滤波电路连接。本实用新型能够通过太阳能智能充电和供电技术对移动设备进行充电，实现能源的高效利用，增加电池续航时间，减少人工充电次数，避免电池耗尽的问题。

Description

一种移动设备

技术领域

本实用新型属于计算机应用技术领域，具体涉及一种移动设备。

背景技术

在室内外运动的移动设备通常通过电池提供动力，由于在室内外运动的移动设备耗电量大，电池的续航时间较短，而增大电池的容量会导致电池占用的体积和重量会变大，因此，更换电池或电池的充电频次较高，对于需要长期持续使用的移动设备来说，经常更换电池或对电池充电会降低移动设备的使用效率。另外，纯电池供电的移动设备面临电池耗尽的问题，也会降低移动设备的使用效率。

以下以室内外运动的移动设备用于室内外定位的场景举例。室内外定位技术通常有GPS定位、蓝牙定位、WiFi定位、LoRa定位，目前，市场上高精度的定位器多采用UWB定位技术，UWB是一种无需载波的无线通讯技术，通常由固定端和移动端组成的定位系统，UWB信标通常会用于室内或者室外的定位，以及用于人员定位和物资物料定位；与其他定位技术相比，具有定位精度高(10cm)、定位频率高的优点，但相比于蓝牙定位以及其他定位方式的功耗而言，UWB功耗要大得多，具体地，蓝牙信标使用两节1.5V的干电池，可以使用几年或更长时间，但UWB信标(UWB定位器)的整体功耗较大，在与蓝牙信标相同的定位频率下，使用两节1.5V的干电池，UWB信标只能续航一个月左右，而增大UWB信标中电池的容量会导致UWB信标的体积和重量会变得较大，另外，市场上的UWB信标纯电池供电方案面临电量耗尽问题，需要手动更换电池或手动充电，存在电量耗尽的问题，因此，需要解决UWB信标的功耗大和电池续航时间短的问题。

现在亟须一种移动设备。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是现有技术中由于移动设备的电池的续航时间较短以及纯电池供电的移动设备面临电池耗尽的问题，从而导致移动设备的使用效率低的问题。

针对上述问题，本实用新型提供了一种移动设备。

第一方面，本实用新型提供了一种移动设备，包括：

太阳能板；

太阳能输出电压检测电路，其与所述太阳能板连接，用于检测所述太阳能板输出电压的大小；

可充电电池；

可充电电池电量检测电路，其与所述可充电电池连接，用于检测所述可充电电池的剩余电量；

太阳能充电和供电控制器，其与所述太阳能输出电压检测电路和所述可充电电池电量检测电路连接；

供电通道开关，其设置在所述太阳能板与移动设备中的除可充电电池外的其他模块的电路连接中，其控制端连接所述太阳能充电和供电控制器的第一输出端；

充电通道开关，其设置在所述太阳能板与所述可充电电池的电路连接中，其控制端连接所述太阳能充电和供电控制器的第二输出端。

根据本实用新型的实施例，优选地，上述移动设备，还包括：

太阳能输出电压稳压滤波电路，其设置在所述太阳能输出电压检测电路与所述供电通道开关之间，以及所述太阳能输出电压检测电路与所述充电通道开关之间，用于对所述太阳能板输出电压进行滤波和稳压处理；

电压转换电路，其设置在所述供电通道开关与移动设备中的除可充电电池外的其他模块之间，用于对滤波和稳压处理后的太阳能板输出电压进行电压转换，以将转换后的电压输送至移动设备中的除可充电电池外的其他模块。

根据本实用新型的实施例，优选地，所述太阳能输出电压检测电路、所述可充电电池、所述太阳能充电和供电控制器、所述太阳能输出电压稳压滤波电路、所述供电通道开关、所述电压转换电路、所述充电通道开关设置于全封闭式外壳内部，所述全封闭式外壳由多个所述太阳能板构成。

根据本实用新型的实施例，优选地，所述太阳能板的表层采用单晶硅材质。

根据本实用新型的实施例，优选地，上述移动设备，所述可充电电池为可充电锂电池。

电池充电管理集成电路，其设置在所述可充电电池与所述太阳能充电和供电控制器之间。

根据本实用新型的实施例，优选地，所述电池充电管理集成电路的型号为BQ24073RGTER。

开关芯片，其设置在所述充电通道开关与所述太阳能充电和供电控制器之间，以及所述供电通道开关与所述太阳能充电和供电控制器之间。

根据本实用新型的实施例，优选地，所述开关芯片的型号为AP2111。

根据本实用新型的实施例，优选地，所述移动设备为UWB信标或蓝牙信标。

与现有技术相比，上述方案中的一个或多个实施例可以具有如下优点或有益效果：

应用本实用新型的移动设备，通过太阳能智能充电技术对移动设备进行充电，实现能源的高效利用，增加电池续航时间，减少人工充电次数，避免电池耗尽的问题，并能够根据太阳能板输出电压的大小和可充电电池的剩余电量智能调整充电通道和供电通道的开启与关闭，能够对最大限度地利用太阳能。

本实用新型的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例共同用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。

在附图中：

图1示出了本实用新型实施例一太阳能充电和供电方法的流程图；

图2示出了本实用新型实施例二太阳能充电和供电方法的流程图；

图3示出了本实用新型实施例三太阳能电源、外接USB电源、3.7V锂电池以及UWB信标电路的能源转换关系图；

图4示出了本实用新型实施例三应用于UWB信标的太阳能智能充电供电流程图；

图5示出了本实用新型实施例三UWB信标的运动状态检测和低功耗控制流程图；

图6示出了本实用新型实施例五太阳能充电和供电控制器的处理器结构示意图；

图7示出了本实用新型实施例五UWB信标的PCB电路主板结构示意图；

图8(a)示出了本实用新型实施例六UWB信标的爆炸结构示意图；

图8(b)示出了本实用新型实施例六UWB信标装配后的结构示意图。

具体实施方式

以下将结合附图及实施例来详细说明本实用新型的实施方式，借此对本实用新型如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，只要不构成冲突，本实用新型中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本实用新型的保护范围之内。

实施例一

为解决现有技术中存在的上述技术问题，本实用新型实施例提供了一种太阳能充电和供电方法。

参照图1，本实施例的太阳能充电和供电方法，应用于移动设备，所述移动设备包括太阳能板和可充电电池，包括以下步骤：

S110，判断可充电电池的剩余电量是否小于可充电电池的最大电量：

若是，则执行步骤S120；若否，则关闭太阳能板对可充电电池的充电通道；

S120，判断太阳能板输出电压的大小是否小于第一预设阈值：

若是，则关闭所述充电通道；若否，则执行S130；

S130，开启所述充电通道，并利用所述太阳能板对所述可充电电池充电；

S140，判断太阳能板输出电压的大小是否小于第二预设阈值：

若是，则关闭太阳能板对移动设备中的除可充电电池外的其他模块供电通道；若否，则执行步骤S150；

S150，开启所述供电通道，并利用所述太阳能板对移动设备中的除可充电电池外的其他模块供电。

特别地，所述第二预设阈值大于所述第一预设阈值。

实施例二

为解决现有技术中存在的上述技术问题，本实用新型实施例基于实施例一提供了太阳能充电和供电方法，其中，本实用新型实施例的太阳能充电和供电方法对实施例一中步骤S140和步骤S160进行改进。

参照图2，本实施例的太阳能充电和供电方法，包括以下步骤：

S210，判断可充电电池的剩余电量是否小于可充电电池的最大电量：

若是，则执行步骤S220；若否，则关闭太阳能板对可充电电池的充电通道；

S220，判断太阳能板输出电压的大小是否小于第一预设阈值：

若是，则关闭所述充电通道；若否，则执行S231；

S231，开启所述充电通道；

S232，对所述太阳能板输出电压进行滤波和稳压处理；

S233，利用经过滤波和稳压处理后的太阳能板输出电压对所述可充电电池充电；

S240，判断太阳能板输出电压的大小是否小于第二预设阈值：

若是，则关闭太阳能板对移动设备中的除可充电电池外的其他模块供电通道；若否，则执行步骤S251；

S251，开启所述供电通道，

S252，对所述太阳能板输出电压进行滤波和稳压处理；

S253，对经过滤波和稳压处理后的太阳能板输出电压进行电压转换；

S254，利用转换后的电压对移动设备中的除可充电电池外的其他模块供电。

在步骤S254之后，本实施例的太阳能充电和供电方法，还包括以下步骤：

S260，判断所述充电通道和所述供电通道是否同时开启：若是，则执行步骤S280；若否，则不予响应；

S270，根据所述移动设备的运动状态控制所述移动设备休眠或启动，以调节所述太阳能输出电压对可充电电池充电的充电电压和对移动设备中的除可充电电池外的其他模块供电的供电电压。

所述步骤S270，具体包括以下步骤：

当所述移动设备处于静止状态时，控制所述述移动设备休眠，在所述太阳能输出电压不变的情况下，降低所述供电电压并升高所述充电电压升高；

在所述移动设备处于静止状态下，监测所述移动设备是否开始移动；

当检测到所述移动设备开始移动时，控制所述述移动设备启动，在所述太阳能输出电压不变的情况下，升高所述供电电压并降低所述充电电压。

在本实施例中，当所述移动设备处于静止状态时，控制所述述移动设备休眠，降低移动设备的消耗功耗，甚至移动设备几乎不消耗电量，因此，太阳能对电池的充电时间会更短、充电速度会更快。

实施例三

为解决现有技术中存在的上述技术问题，本实用新型实施例提供了一种应用于UWB信标的太阳能充电和供电方法，其中，UWB信标包括需要供电的UWB信标电路和需要充电的3.7V锂电池。

对于UWB信标电路的供电电源而言，包括太阳能电源供电、锂电池供电和外接USB电源供电三个供电通道，每一供电通道可以独立向UWB信标电路供电，也可以同时向UWB信标进行供电；

对于3.7V锂电池充电电源而言，包括太阳能电源充电通道和外接USB电源充电通道，两个通道可以同时或独立对锂电池进行充电。

其中，太阳能电源、外接USB电源、3.7V锂电池以及UWB信标电路的能源转换关系如图3所示，其中，箭头方向为能源传输方向。参见图3的能源转换关系图，根据太阳能、外置输入电源、锂电池和UWB信标之间的电源能量传输转换关系，为了达到锂电池电源和太阳能电源的综合使用效率最大化，实现电源的智能检测转换，使UWB信标电池续航时间更长，可通过智能检测太阳光强弱、锂电池电量大小和外置电源有无情况对充电和供电通道进行智能控制，其中，用于智能控制的控制芯片可以是控制器STM32L041G6U6STR。

太阳光的强弱情况可以通过太阳能电压检测电路检测的太阳能板输出电压的大小判定的，例如，以6.8V太阳能板为例，当太阳能板输出电压在5.8-6.8V，认为太阳光充足，当太阳能板输出电压在4.5V-5.8V时候，认为太阳光较弱，当太阳能板输出电压小于4.5V时，认为无太阳光，根据UWB信标的能源转换关系、以电能高效利用为原则，为了提高UWB信标电量续航能力，太阳能智能充电供电可细分以下几种情况，其实现的具体流程如图4所示：

(1)无外接电源的情况

①当检测到太阳光充足且锂电池满电量的情况下，不能继续向锂电池充电，太阳能供电通道开关S1打开，充电通道开关S2关闭，太阳能停止给聚合物锂电池充电，而继续向UWB主板电路供电；

②当检测到太阳光充足且锂电池并非满电量的情况下，充电通道功率开关S2和供电通道开关S1均开启，太阳能向锂电池进行充电；

③当检测到太阳光较弱情况，考虑到电压稳定问题，太阳能不向UWB主板进行供电，而是使用锂电池充电通道给UWB控制电路进行供电；充电通道开关S2开启，供电通道开关S1关闭，太阳能仅向锂电池慢速充电，UWB主板电路由锂电池进行供电；

④当检测到无太阳光情况，S1和S2均关闭，停止太阳能充电供电，锂电池直接给UWB主板电路进行供电；

(2)有外接电源的情况

①当检测到锂电池满电量的情况下，不能继续向锂电池充电，外接电源停止给锂电池充电，而仅向UWB主板电路供电；

②当检测到锂电池并非满电量的情况下，外接电源直接向锂电池进行充电，同时外接电源向UWB信标进行供电，若太阳光满足充电和供电要求，则太阳能和外接电源可以同时向锂电池充电以及向UWB主板电路供电；

通过上述的逻辑判断和供电情况分析，在保持UWB信标供电情况下，智能控制太阳能供电和充电通道，一旦有太阳光照射到UWB信标且满足充电条件时，太阳能会对锂电池进行充电，实现能源存储和再次利用，延长锂电池的续航时间。

由于UWB信标不是一直处于运动状态的，可以通过陀螺仪传感器LIS3DH，来检测UWB信标的运动状态，并通过主控制器STM32L041G6U6STR芯片经由IIC协议总线读取陀螺仪传感器数据，控制UWB信标的低功耗；图5为UWB信标的运动状态检测和低功耗控制流程图，陀螺仪传感器的作用是检测信标的运动状态，以实现使UWB信标休眠以及触发唤醒UWB信标定位，当信标静止不动时，定位位置将不会发生变化，在UWB信标静止时，若继续开启UWB通讯定位功能，对定位位置的变化毫无意义，只会让UWB信标继续耗电，因此，为了更进一步控制UWB信标降低功耗，采用陀螺仪作为运动检测传感器，当陀螺仪传感器检测到UWB信标静止时，主控制器控制UWB信标进入休眠模式，同时主控制器STM32L041G6U6STR自动进入低功耗状态，同时将陀螺仪传感器设置为运动触发状态，一旦陀螺仪传感器检测到UWB信标运动，则唤醒UWB定位芯片和STM32L041G6U6STR主控芯片，重新启动UWB通讯定位功能，从而进一步降低了UWB的功耗；在UWB信标静止时，由于UWB信标和主控制器处于低功耗模式下，几乎不消耗电量，因此，当太阳能同时进行充电和供电时，所需供电电压降低，充电电压会升高，使得太阳能对锂电池的充电时间会更短、充电速度会更快。

本实施例通过太阳光强弱判断充电供电的智能控制和UWB信标运动状态的智能检测的结合，不仅大大降低UWB的使用功耗，而且在实现太阳能智能反复充电和供电的同时提高了太阳能使用效率，进而提高了UWB锂电池的续航时间，减少了人工充电次数。

与市场上大多采用锂电池供电或干电池供电的UWB信标相比，本实施例主要通过太阳能和陀螺仪传感器降低UWB信标的功耗，以实现太阳能对锂电池的智能充电补给，实现充电自动化以及提升UWB信标使用的续航时间，无需经常手工对UWB信标进行充电。

实施例四

为解决现有技术中存在的上述技术问题，本实用新型实施例还提供了一种存储介质。

本实施例的存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述实施例中太阳能充电和供电方法的步骤。

实施例五

为解决现有技术中存在的上述技术问题，本实用新型实施例还提供了一种太阳能充电和供电控制器。

本实施例的太阳能充电和供电控制器，其包括存储介质和处理器，该存储器上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述方法的步骤。

实施例六

为解决现有技术中存在的上述技术问题，本实用新型实施例还提供了一种移动设备。

参见图6，本实施例提供的移动设备，包括：

太阳能板；

太阳能输出电压检测电路，其与所述太阳能板连接，用于检测太阳能板输出电压的大小；

可充电电池；

根据实施例五所述的太阳能充电和供电控制器，其与所述太阳能输出电压检测电路和所述可充电电池电量检测电路连接；

充电通道开关，其设置在所述太阳能板与所述可充电电池的电路连接中，其控制端连接所述太阳能充电和供电控制器的第二输出端；

太阳能输出电压稳压滤波电路，其与所述太阳能输出电压检测电路、所述供电通道开关和所述充电通道开关连接，用于对所述太阳能板输出电压进行滤波和稳压处理；

电压转换电路，其与所述供电通道开关连接，对滤波和稳压处理后的太阳能板输出电压进行电压转换，以将供电所需电压输送至移动设备中的除可充电电池外的其他模块。

特别地，所述太阳能输出电压检测电路、所述可充电电池、所述太阳能充电和供电控制器、所述太阳能输出电压稳压滤波电路、所述供电通道开关、所述电压转换电路、所述充电通道开关设置于全封闭式外壳内部，所述全封闭式外壳由多个所述太阳能板构成。

在实际应用中，本实施例移动设备可以是UWB信标，具体是UWB信标的PCB电路主板，其中，PCB电路主板包括太阳能电压检测电路、太阳能前置稳压滤波电路、供电通道和充电通道开关选择电路、主控制器低功耗芯片STM32L041G6U6STR、UWB通讯电路DW1000以及锂电池充电管理电路BQ24073RGTER组成，可充电电池电量检测电路设置在主控制器低功耗芯片STM32L041G6U6STR中，其具体连接电路组成如图7所示，其中，太阳能供电通道和充电通道均采用可控功率开关芯片AP2111，其芯片引脚的使能脚通过主控制器STM32L041G6U6STR的使能信号进行独立控制，从而方便控制太阳能供电通道和充电通道的开和关，通过控制功率开关S1和S2，实现供电和充电效率最大化，提升UWB信标续航能力。

参见图7，当太阳光照射在UWB信标的太阳能板表面时，通过太阳能电压检测电路检测太阳板输出的电压来判断太阳光的强弱，主控制器低功耗芯片STM32L041G6U6STR根据太阳光的强弱控制太阳能供电通道开关S1和太阳能充电通道开关S2的开启与关闭，当开启太阳能供电通道开关S1或太阳能充电通道开关S2时，由于太阳能板输出的电压不稳定，再通过太阳能前置稳压滤波电路得到稳定的电压，然后通过智能控制充电通道和供电通道，实现太阳能向UWB信标供电以及太阳能向UWB信标的锂电池充电，同时，PCB电路主板上还采用USB接口设计，可利用5V外接电源对UWB信标供电以及对UWB信标的锂电池充电；其中，PCB电路主板上还设置了LDO稳压电路以及锂电池充电管理电路芯片BQ24073RGTER，LDO稳压电路的设置是因为主控制器低功耗芯片STM32L041G6U6STR所需供电电压是3.3V，太阳能稳压的电压(5V-9V)以及3.7V锂电池的电压较大不能直接给主控制器低功耗芯片STM32L041G6U6STR供电，需要采用LDO稳压电路降压到3.3V；锂电池充电管理电路芯片是BQ24073RGTER的设置是因为在充电电源对锂电池充电时需要根据锂电池的剩余电量控制充电电流，例如，当锂电池的剩余电量较少时，充电电流较大，随着锂电池的剩余电量的增加，缓慢降低充电电流，直到锂电池的电量充满。主控制器低功耗芯片STM32L041G6U6STR还与陀螺仪传感器电路LIS3DH连接，使得当陀螺仪传感器检测到UWB信标静止时，主控制器控制UWB信标进入休眠模式，同时主控制器STM32L041G6U6STR自动进入低功耗状态，同时将陀螺仪传感器设置为运动触发状态，一旦陀螺仪传感器检测到UWB信标运动，则唤醒UWB通讯电路DW1000和STM32L041G6U6STR主控芯片，控制UWB天线启动工作，从而降低了UWB信标的功耗。

通过太阳能电压检测电路检测太阳板输出的电压来判断太阳光的强弱，太阳光越强，太阳能板输出的电压越大，如图2所示，太阳光的强弱是通过检测太阳能板输出电压得到的，通过电压信号输入到控制器STM32L041G6U6STR，由STM32L041G6U6STR内部的12位ADC进行电压信号采样，然后再将电源电压的模拟信号转为数学信号，实现阳光强弱的智能检测。

本实施例中，在UWB信标表面设置太阳能板，可全面地吸收太阳能光，UWB信标表面的太阳能板吸收太阳光后可将太阳能转为电能，再通过稳压和滤波后给UWB信标电池补给充电和UWB电路供电，并利用螺旋仪传感器对UWB信标状态的检测，解决了UWB信标功耗较大、电池续航时间较短的问题。

在实际应用中，当移动设备为UWB信标时，UWB信标主要由表层为单晶硅材质的外壳、3.7V聚合物锂电池包和PCB电路主板组成，UWB信标组成结构如图8(a)和图8(b)所示，图8(a)表示UWB信标结构，主要由UWB信标底座、PCB电路板、3.7V锂电池和由太阳能单晶硅材质设计而成的外壳等组成，图8(b)表示装配后的完整的UWB信标，其A表面(前后左右两个侧面和顶面)均采用单晶硅太阳能设计。

在图8(a)中，601表示UWB信标的底座件；602表示3.7V锂电池；603表示PCB电路板；604表示带太阳能单晶硅材料的外壳。

在图8(b)中，A表示带太阳能单晶硅的表面，5个表面均采用太阳能单晶硅设计。

在本实施例中，UWB信标的外壳表层采用单硅晶设计，通过太阳光照射到UWB信标的表层单晶硅上产生电能，将产生的电能通过稳压后给UWB信标的电池进行补给充电，或给UWB信标电路进行供电，同时根据电能检测、UWB运动状态检测、阳光强弱、信标耗电大小等综合情况，智能自动选择太阳能供电通道和充电通道，实现太阳能智能充电和UWB信标智能放电，降低电路总功耗、增加太阳能的高效转换和UWB信标低耗能性，减少人工手动充电频次。

虽然本实用新型所公开的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本实用新型而采用的实施方式，并非用以限定本实用新型。任何本实用新型所属技术领域内的技术人员，在不脱离本实用新型所公开的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本实用新型的保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims

1.一种移动设备，其特征在于，包括：

太阳能板；

可充电电池；

2.根据权利要求1所述的移动设备，其特征在于，还包括：

3.根据权利要求2所述的移动设备，其特征在于，

所述太阳能输出电压检测电路、所述可充电电池、所述太阳能充电和供电控制器、所述太阳能输出电压稳压滤波电路、所述供电通道开关、所述电压转换电路、所述充电通道开关设置于全封闭式外壳内部，所述全封闭式外壳由多个所述太阳能板构成。

4.根据权利要求1所述的移动设备，其特征在于，所述太阳能板的表层采用单晶硅材质。

5.根据权利要求1所述的移动设备，其特征在于，所述可充电电池为可充电锂电池。

6.根据权利要求1所述的移动设备，其特征在于，还包括：

7.根据权利要求6所述的移动设备，其特征在于，所述电池充电管理集成电路的型号为BQ24073RGTER。

8.根据权利要求1所述的移动设备，其特征在于，还包括：

9.根据权利要求8所述的移动设备，其特征在于，

所述开关芯片的型号为AP2111。

10.根据权利要求1至9任一项所述的移动设备，其特征在于，所述移动设备为UWB信标或蓝牙信标。