RU2276829C2

RU2276829C2 - Portable solar battery charger

Info

Publication number: RU2276829C2
Application number: RU2003137697/09A
Authority: RU
Inventors: Олег Викторович Кузнецов (RU); Олег Викторович Кузнецов; Геннадий Викторович Андреев-Апушинский (RU); Геннадий Викторович Андреев-Апушинский; Анатолий Андреевич Азопков (RU); Анатолий Андреевич Азопков; Алексей Викторович Кузнецов (RU); Алексей Викторович Кузнецов; Александр Викторович Новиков (RU); Александр Викторович Новиков; Юрий Дмитриевич Кирсанов (RU); Юрий Дмитриевич Кирсанов; Сергей Васильевич Миронов (RU); Сергей Васильевич Миронов; Игорь Васильевич Попов (RU); Игорь Васильевич Попов
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "СОЛЭКС"
Priority date: 2003-12-29
Filing date: 2003-12-29
Publication date: 2006-05-20
Also published as: RU2003137697A

Abstract

FIELD: reusable sources of primary power supplies.

SUBSTANCE: proposed device designed for charging and trickle-charging all types of storage batteries rated at 3 to 9 V and up to 2.5 A-h has case accommodating solar batteries and adapter incorporating shell with built-in socket of motor-car cigarette lighter type. Socket shroud and terminal function as leads for connecting load through adapter. Insulating wiring board fixed on socket terminal within shell mounts isolating diode. Solar battery is connected through its one pole to socket terminal and through other one and isolating diode, to socket shroud. Proposed charger incorporates provision for conjugation with any portable device supplied with power from motor-car circuit.

EFFECT: enhanced reliability, facilitated maintenance, storage, handling, assembly, and repairs, reduced time taken to make charger serviceable.

13 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к возобновляемым источникам первичного электропитания, принцип работы которых основан на прямом преобразовании солнечной энергии в электрическую, а именно к универсальным портативным солнечным зарядным устройствам (СЗУ), предназначенным для заряда или подзаряда аккумуляторов любых типов с номинальным напряжением от 3 до 9 В с емкостью до 2,5 ампер-часов от солнечных батарей в условиях отсутствия источников электроэнергии, и может найти применение для питания и зарядки аккумуляторов различной портативной техники: МР3-плейеров, ноутбуков, цифровых фотоаппаратов, сотовых телефонов, переносных магнитофонов, миниатюрных телевизоров и другой техники, которую используют рыбаки, охотники, туристы, автомобилисты, яхтсмены, альпинисты, геологи, газовики, нефтяники, сотрудники МЧС, МВД и представители других профессий, чья деятельность протекает в отрыве от централизованных электрических сетей.The invention relates to renewable primary power sources, the principle of which is based on the direct conversion of solar energy into electrical energy, namely, universal portable solar chargers (SZU), designed to charge or recharge any type of battery with a rated voltage of 3 to 9 V with a capacity up to 2.5 ampere-hours from solar panels in the absence of sources of electricity, and can find application for powering and charging batteries of various portable equipment: P3 players, laptops, digital cameras, cell phones, portable tape recorders, miniature televisions and other equipment used by fishermen, hunters, tourists, motorists, yachtsmen, climbers, geologists, gas workers, oil workers, employees of the Ministry of Emergencies, the Ministry of Internal Affairs and representatives of other professions, whose activities take place in isolation from centralized electrical networks.

Известно портативное солнечное зарядное устройство, включающее раскладной корпус прямоугольной формы в виде футляра с застежкой и солнечной батареей (см. патент на GB №2371157, МПК H 02 J 7/35, опубл. 2002 г).A portable solar charger is known, including a folding rectangular case in the form of a case with a clasp and a solar battery (see GB patent No. 2371157, IPC H 02 J 7/35, publ. 2002).

К устройству прилагается комплект переходников. Недостаток известного СЗУ заключается в неудобстве эксплуатации из-за необходимости применения множества переходников (от 5 до 7), обеспечивающих совместимость с различной портативной аппаратурой, что усложняет хранение и замедляет установку устройства в рабочее состояние. Отсутствие опоры усложняет ориентацию его в рабочем наклонном положении.A set of adapters is included with the device. A disadvantage of the known RAM is the inconvenience of operation due to the need to use many adapters (from 5 to 7), which provide compatibility with various portable equipment, which complicates storage and slows down the installation of the device in working condition. The lack of support complicates its orientation in a working inclined position.

Известно портативное солнечное зарядное устройство, включающее раскладной коробчатый корпус прямоугольной форм, солнечные батареи из аморфного кремния, расположенные с внутренней стороны корпуса, встроенный переходник в виде параллелепипеда с розеткой на торце для подключения сотового телефона, расположенный снаружи у края вдоль стороны корпуса вплотную к солнечной батарее (см. патент WO 0076051, МПК H 02 J 7/35, опубл. 2000 г - прототип).A portable solar charger is known, including a folding box-shaped case of a rectangular shape, amorphous silicon solar panels located on the inside of the case, an integrated adapter in the form of a parallelepiped with a socket on the end for connecting a cell phone, located outside the edge along the side of the case close to the solar battery (see patent WO 0076051, IPC H 02 J 7/35, publ. 2000 g - prototype).

Устройство компактно, удобно, однако предназначено преимущественно для работы с сотовым телефоном. Кроме того, расположение переходника в одной плоскости с солнечной батареей уменьшает площадь ее рабочей поверхности.The device is compact, convenient, but designed primarily for use with a cell phone. In addition, the location of the adapter in the same plane with the solar battery reduces the area of its working surface.

Изобретение решает задачу создания простого безопасного солнечного зарядного устройства с техническим результатом, заключающимся в повышении надежности, упрощении эксплуатации и хранения, возможности сопряжения с любым портативным электронным прибором, работающим от бортовой сети автомобиля, удобстве транспортировки, повышении быстродействия приведения в рабочее положение, удобстве сборки, ремонта, в снижении стоимости изготовления путем применения доступных элементов и материалов.The invention solves the problem of creating a simple safe solar charger with a technical result, which consists in increasing reliability, simplifying operation and storage, the possibility of interfacing with any portable electronic device operating from the vehicle’s on-board network, ease of transportation, increasing speed of putting it into working position, ease of assembly, repair, in reducing the cost of manufacture by using available elements and materials.

Поставленная задача достигается тем, что в портативное солнечное зарядное устройство, включающее корпус с солнечными батареями и переходник для передачи напряжения от солнечных батарей к нагрузке, включающий оболочку с встроенной розеткой для подключения нагрузки, применена розетка от разъема типа автомобильный «прикуриватель», клемма и корпус которой являются выводами в ее гнезде для подключения нагрузки через соответствующий адаптер, введен развязывающий диод, смонтированный на диэлектрической монтажной плате, указанная плата закреплена на клемме розетки внутри оболочки, при этом клемма и один из выводов развязывающего диода выполнены с возможностью подключения выводов солнечных батарей.The task is achieved in that in a portable solar charger, which includes a housing with solar panels and an adapter for transmitting voltage from solar panels to the load, including a shell with a built-in socket for connecting the load, a socket from a car cigarette lighter type connector, a terminal and a housing are used which are the conclusions in its socket for connecting the load through the corresponding adapter, an isolation diode mounted on a dielectric mounting plate is introduced, the specified payment for replay on terminal sockets within the shell, wherein the terminal and one of the terminals of the decoupling diodes are arranged to connect the solar battery terminals.

Целесообразно в переходнике оболочку выполнить трубчатой.It is advisable to make the shell tubular in the adapter.

Предпочтительно в переходнике оболочку выполнить цилиндрической радиусом не менее двадцати миллиметров.Preferably, in the adapter, the shell is made of a cylindrical radius of at least twenty millimeters.

Предпочтительно переходник соединить с корпусом непосредственно и выполнить в виде опоры для ориентации солнечных батарей в рабочем положении.It is preferable to connect the adapter to the housing directly and make it in the form of a support for orienting the solar panels in the working position.

Предпочтительно иметь две последовательно соединенные батареи, выполненные с применением монокристаллического кремния.It is preferable to have two series-connected batteries made using single-crystal silicon.

Целесообразно переходник соединить с солнечными батареями через шнур электрического питания.It is advisable to connect the adapter to solar panels through an electric power cord.

Предпочтительно корпус выполнить с раскладной книжной конструкцией, в том числе в форме органайзера,It is preferable to make the case with a folding book design, including in the form of an organizer,

Предпочтительно переходник закрепить снаружи корпуса вдоль его сгиба.Preferably, the adapter is secured to the outside of the housing along its fold.

Предпочтительно переходник применить в качестве ручки для переноса портативного солнечного зарядного устройства в сложенном виде.It is preferable to use the adapter as a handle for carrying the portable solar charger folded.

Предпочтительно в переходнике оболочку выполнить со съемной заглушкой и отверстием для подвода электрических проводников солнечной батареи соответственно к клемме розетки и одному из выводов развязывающего диода.Preferably, the shell in the adapter is made with a removable plug and an opening for supplying the electrical conductors of the solar battery to the socket terminal and one of the outputs of the decoupling diode, respectively.

Целесообразно съемную заглушку выполнить в виде торцевой части оболочки с резьбовым соединением.It is advisable to remove the plug in the form of an end part of the shell with a threaded connection.

Целесообразно в переходнике оболочку выполнить со сквозными окнами для защелки лапок розетки при сборно-разборном их соединении. Предпочтительно корпус выполнить из кожи или сумочной ткани.It is advisable to make the shell in the adapter with through windows for locking the legs of the socket when they are collapsible. Preferably, the housing is made of leather or purse fabric.

Проведенный анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявляемого изобретения, позволяет установить, что заявителем не обнаружены технические решения, характеризующиеся признаками, идентичными всем существенным признакам заявленного изобретения. Определение из перечня выявленных аналогов прототипа, позволило выявить совокупность существенных (по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату) отличительных признаков в заявляемом объекте, изложенных в формуле изобретения. Сведений об известности отличительных признаков в совокупностях признаков известных технических решений с достижением такого же, как у заявляемого устройства, положительного эффекта не имеется. На основании этого сделан вывод, что предлагаемое техническое решение соответствует критерию "изобретательский уровень". Следовательно, заявляемое изобретение соответствует требованию "новизна" по действующему законодательству.The analysis of the prior art, including a search by patent and scientific and technical sources of information and identification of sources containing information about analogues of the claimed invention, allows us to establish that the applicant has not found technical solutions characterized by features identical to all the essential features of the claimed invention. The definition from the list of identified analogues of the prototype made it possible to identify a set of essential (in relation to the technical result perceived by the applicant) distinctive features in the claimed object set forth in the claims. Information about the fame of the distinguishing features in the totality of the characteristics of the known technical solutions with the achievement of the same as the claimed device, there is no positive effect. Based on this, it was concluded that the proposed technical solution meets the criterion of "inventive step". Therefore, the claimed invention meets the requirement of "novelty" under applicable law.

Конструкция устройства позволяет применить сочетание простых средств (раскладного корпуса и переходника с универсальными свойствами) при оптимальном весе для ручного переноса.The design of the device allows you to use a combination of simple tools (folding case and adapter with universal properties) with optimal weight for manual transfer.

Фиг.1 изображает портативное солнечное зарядное устройство в рабочем положении; фиг.2 изображает предлагаемое устройство в сложенном виде; на фиг.3 показан переходник для портативного солнечного зарядного устройства; на фиг.4 показан вид А переходника на фиг.3; на фиг.5 показан вид Б переходника на фиг.4.Figure 1 depicts a portable solar charger in operating position; figure 2 depicts the proposed device in folded form; figure 3 shows the adapter for a portable solar charger; figure 4 shows a view of the adapter in figure 3; figure 5 shows a view B of the adapter of figure 4.

Устройство (фиг.1) содержит застегивающийся раскладной корпус 1 из двух складывающихся в книжную конструкцию частей (в форме органайзера), на которых закреплены две последовательно соединенные солнечные батареи 2. На внешней поверхности раскладного корпуса 1 закреплен переходник, имеющий трубчатую оболочку 3 цилиндрической формы (радиусом не менее двадцати миллиметров) со сквозными окнами 4 и размещенную в ней розетку для подключения нагрузок через соответствующие автомобильные адаптеры, выполненную с корпусом 5 и клеммой 6 аналогично электрической розетке разъема типа автомобильный «прикуриватель». Клемма 6 и корпус 5 являются выводами переходника для подачи напряжения соответствующей полярности. Корпус 5 розетки выполнен с пружинными лапками 7 с возможностью защелки их в сквозных окнах 4 оболочки 3. При этом розетка фиксируется пружинными лапками 7 в окнах оболочки 3, образуя с ней сборно-разборное соединение.The device (Fig. 1) contains a fastened folding case 1 of two folding parts in a book design (in the form of an organizer) on which two solar panels 2 are connected in series. An adapter having a tubular shell 3 of cylindrical shape is fixed on the outer surface of the folding case 1 ( with a radius of at least twenty millimeters) with through-holes 4 and a socket located in it for connecting loads through the corresponding car adapters, made with a body 5 and terminal 6 similar to to a plug socket of a type of car cigarette lighter. Terminal 6 and housing 5 are the terminals of the adapter for supplying voltage of the corresponding polarity. The housing 5 of the socket is made with spring tabs 7 with the possibility of latching them in through holes 4 of the shell 3. In this case, the socket is fixed with spring tabs 7 in the windows of the shell 3, forming a collapsible connection with it.

В переходнике имеется развязывающий диод 8 для обеспечения надежного процесса заряда от солнечных батарей 2. Развязывающий диод 8 закреплен на стойках 9 монтажной платы 10, установленной при помощи гайки 11 на клемме 6 розетки.The adapter has a decoupling diode 8 to ensure a reliable process of charging from solar panels 2. The decoupling diode 8 is mounted on the racks 9 of the circuit board 10, mounted with a nut 11 on the terminal 6 of the socket.

Оболочка 3 имеет съемную заглушку 12, обеспечивающую возможность подвода электрических проводников от низковольтного источника электропитания соответственно к клемме 6 розетки и одному из выводов развязывающего диода 8 через отверстие 13 в оболочке 3. Съемная заглушка 12 расположена таким образом, что является узкой торцевой частью оболочки 3. Оболочка 3 и съемная заглушка 12 имеют резьбовое соединение.The shell 3 has a removable plug 12, which makes it possible to supply electrical conductors from a low-voltage power source, respectively, to the terminal 6 of the socket and one of the outputs of the decoupling diode 8 through the hole 13 in the shell 3. The removable plug 12 is located in such a way that it is a narrow end part of the shell 3. The shell 3 and the removable plug 12 have a threaded connection.

Ответная часть розетки (или штепсель) соединена с нагрузкой (или имеется в комплекте для ее подключения) и выполнена с возможностью установки в розетку переходника. Автомобильные адаптеры входят в комплекты низковольтной портативной электронной техники (телефонов, видеокамер, телевизоров, компьютеров и другой бытовой аппаратуры), содержащей аккумуляторные батареи. Соединительные провода для связи солнечных батарей 2 и переходника скрыты во внутреннем канале, выполненном в области сгиба раскладного корпуса 1.The mating part of the socket (or plug) is connected to the load (or is included in the kit for its connection) and is configured to install an adapter in the socket. Car adapters are included in the sets of low-voltage portable electronic equipment (telephones, camcorders, televisions, computers and other household equipment) containing rechargeable batteries. Connecting wires for connecting the solar panels 2 and the adapter are hidden in the internal channel, made in the bend area of the folding case 1.

Солнечные батареи 2 выполнены из множества фотоэлектрических преобразователей 14 прямоугольной конфигурации, расположенных на внутренних плоских поверхностях раскладного корпуса 1 горизонтальными рядами на небольшом расстоянии (не более 2 миллиметров) друг от друга. Для повышения эффективности и надежности работы фотоэлектрические преобразователи 14 выполнены с применением пластин из монокристаллического кремния. Внешняя поверхность солнечных батарей 2 ламинирована прозрачным влагостойким внешним пленочным покрытием. Раскладной корпус 1 может быть выполнен из различных материалов, позволяющих обеспечить защиту солнечных батарей 2 от влаги, ударов и механических повреждений, в том числе кожи, плотной сумочной ткани, и возможность соединения с переходником средствами 15 крепления.Solar panels 2 are made of a variety of rectangular photoelectric converters 14 located on the inner flat surfaces of the folding housing 1 in horizontal rows at a small distance (no more than 2 millimeters) from each other. To improve the efficiency and reliability of the photoelectric converters 14 are made using wafers made of single-crystal silicon. The outer surface of the solar panels 2 is laminated with a transparent moisture-resistant external film coating. The folding case 1 can be made of various materials, allowing to protect the solar panels 2 from moisture, shock and mechanical damage, including leather, dense handbag, and the ability to connect to the adapter by means of fastening 15.

Для упрощения изготовления устройства солнечные батареи 2 присоединяют к внутренним плоским поверхностям раскладного корпуса 1 клеевым соединением. Выполнение раскладного корпуса 1 из кожи или плотной сумочной ткани обеспечивает достаточную ударостойкость и влагозащиту структуры устройства, при этом каждая солнечная батарея 2 имеет обрамление 16, обеспечивающее влагозащиту ее торцов и исключающее трение поверхностей солнечных батарей 2 при складывании-раскладывании частей раскладного корпуса 1. Обрамление 16 выполнено из материала корпуса (из кожи), что позволяет обеспечить тонкий зазор между солнечными батареями 2 при складывании для исключения механических повреждений их поверхностей.To simplify the manufacture of the device, the solar panels 2 are attached to the inner flat surfaces of the folding housing 1 by an adhesive joint. The implementation of the folding case 1 of leather or dense handbag provides sufficient shock resistance and moisture protection of the structure of the device, with each solar battery 2 has a frame 16, which provides moisture protection for its ends and eliminates friction of the surfaces of the solar panels 2 when folding parts of the folding case 1. Folding 16 made of housing material (leather), which allows for a thin gap between the solar panels 2 when folding to prevent mechanical damage to their surfaces stey.

Для подключения нагрузки, например солнечного зарядного устройства, подсоединяют вилку автомобильного адаптера к электрическому гнезду розетки переходника, а также подключают выходной разъем указанного адаптера к соответствующему входному разъему заряжаемой аппаратуры (например, сотового телефона). Ориентируют раскрытые солнечные батареи 2 лицевой стороной на солнечный или искусственный свет, при этом переходник может быть использован при необходимости в качестве опоры для наклонного рабочего положения солнечных батарей 2 (фиг.1). Солнечные батареи 2 преобразуют световую энергию в электрическую и подают ее на переходник. При этом на адаптере должен загореться светодиодный индикатор, что подтверждает наличие напряжения на выходе адаптера. На выходе формируется напряжение около 14В при силе тока 240 мА·ч.To connect a load, for example, a solar charger, connect the plug of the car adapter to the electrical socket of the adapter socket, and also connect the output connector of the specified adapter to the corresponding input connector of the charging equipment (for example, a cell phone). The open solar panels 2 are oriented with their front side to sunlight or artificial light, while the adapter can be used, if necessary, as a support for the tilted working position of the solar panels 2 (Fig. 1). Solar panels 2 convert light energy into electrical energy and feed it to the adapter. At the same time, the LED indicator on the adapter should light up, which confirms the presence of voltage at the output of the adapter. A voltage of about 14V is formed at the output with a current strength of 240 mAh.

Напряжение и ток заряда от солнечных батарей 2, пройдя через развязывающий диод 8 переходника, поступает на устройство заряда аккумуляторной батареи сотового телефона и непосредственно на аккумуляторную батарею. Развязывающий диод 8 необходим для предотвращения разряда аккумуляторной батареи на солнечную батарею 2.The voltage and charge current from the solar panels 2, passing through the decoupling diode 8 of the adapter, is fed to the battery charger of the cell phone and directly to the battery. The decoupling diode 8 is necessary to prevent the discharge of the battery to the solar battery 2.

Напряжение одной полярности от солнечной батареи 2 поступает на клемму 6 переходника. Напряжение другой полярности от солнечной батареи 2 поступает через развязывающий диод 8 на другой вывод переходника - корпус 5 розетки. Далее действуют согласно инструкции на заряжаемую аппаратуру. При этом имеется возможность проконтролировать наличие процесса заряда по индикатору аппаратуры. В процессе эксплуатации необходимо оберегать лицевую сторону солнечной батареи 2 от загрязнений и повреждений. После завершения работы солнечные батареи 2 складывают, отсоединяют выходной разъем адаптера от входа аппаратуры, отсоединяют входной разъем адаптера от солнечного зарядного устройства.The voltage of one polarity from the solar battery 2 is supplied to terminal 6 of the adapter. The voltage of a different polarity from the solar battery 2 is supplied through a decoupling diode 8 to another terminal of the adapter - the housing 5 of the socket. Further, they act according to the instructions for rechargeable equipment. At the same time, it is possible to monitor the presence of the charge process by the indicator of the equipment. During operation, it is necessary to protect the front side of the solar battery 2 from contamination and damage. After completion of work, the solar panels 2 are folded, the adapter output connector is disconnected from the equipment input, the adapter input connector is disconnected from the solar charger.

Переходник может быть использован дополнительно в качестве ручки для переноса ОЗУ в сложенном виде.The adapter can be used additionally as a handle for transferring RAM when folded.

Таким образом, портативное солнечное зарядное устройство универсально осуществляет передачу напряжения, вырабатываемого солнечной батареей на стандартные зарядные устройства, работающие от бортовой сети автомобиля, имеет простую конструкцию, позволяет применять стандартные узлы и доступные средства для его изготовления. При этом уменьшенная длина связи между переходником и солнечными батареями повышает надежность устройства. Крепление развязывающего диода на конструктивном элементе розетки переходника позволяет значительно упростить его изготовление и обеспечивает простоту подсоединения различной аппаратуры. Другое важное преимущество предложенного СЗУ в удобстве и быстроте приведения в его рабочее состояние.Thus, the portable solar charger universally transmits the voltage generated by the solar battery to standard chargers operating from the vehicle’s on-board network, has a simple design, allows the use of standard components and available means for its manufacture. At the same time, the reduced connection length between the adapter and solar panels increases the reliability of the device. The fastening of the decoupling diode on the structural element of the adapter socket allows to significantly simplify its manufacture and provides ease of connection of various equipment. Another important advantage of the proposed RAM in the convenience and speed of bringing it into working condition.

Claims

1. A portable solar charger, including a housing with solar panels and an adapter for transmitting voltage from solar panels to the load, including a shell with an integrated outlet for connecting the load, characterized in that the outlet from the car-lighter type connector is used as an adapter outlet, a terminal and a housing of which are terminals for connecting the load through the corresponding adapter, an isolation diode is installed, mounted on a dielectric mounting plate, which secured on at terminal adapter sockets within the shell, wherein the solar battery is connected to one pole terminal adapter sockets, and the other pole - in a decoupling diode to the housing outlet adapter.

2. Portable solar charger according to claim 1, characterized in that in the adapter the shell is made tubular.

3. Portable solar charger according to claim 2, characterized in that in the adapter the shell is made of a cylindrical radius of at least twenty millimeters.

4. The portable solar charger according to claim 1, characterized in that the adapter is connected directly to the device body and is made in the form of a support for orienting the solar panels in the operating position.

5. The portable solar charger according to claim 1, characterized in that it has two solar cells connected in series, made using single-crystal silicon.

6. The portable solar charger according to claim 1, characterized in that the adapter is connected to the solar panels through an electric power cord.

7. Portable solar charger according to claim 1, characterized in that the housing has a folding book design, including in the form of an organizer.

8. Portable solar charger according to claim 7, characterized in that the adapter is fixed outside the housing along its bend.

9. Portable solar charger according to claim 8, characterized in that the adapter is a handle for carrying it when folded.

10. The portable solar charger according to claim 1, characterized in that in the adapter the shell has a removable plug and an opening for supplying the electrical conductors of the solar battery, respectively, to the socket terminal and one of the outputs of the decoupling diode.

11. Portable solar charger according to claim 10, characterized in that the removable plug is the end part of the shell and has a threaded connection with it.

12. The portable solar charger according to claim 1, characterized in that in the adapter, the shell has through windows for latching the legs of the socket when they are dismountable.

13. The portable solar charger according to claim 1, characterized in that the housing is made of leather or purse fabric.