太陽能手機充電亭的製作方法
2023-04-30 17:55:06
專利名稱：太陽能手機充電亭的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種太陽能手機充電亭，能隨時、快捷、方便地為手機電池沒電的用戶 充電。並可以設多組USB充電接口，同時為多個手機用戶充電，即節省能源又環保，而且可 以永久使用。
背景技術：
市場調查機構3G America稱截止2008年12月底，全球手機用戶已經高達40億 戶，相當於全球已有60 %人口透過手機彼此聯絡。 中國是世界手機用戶最多的國家，2008年年中我國的手機用戶已超過6億，隨著 手機單向收費在各地陸續實施與3G牌照的發放，手機對固定電話的替代效應加劇。手機使 用人口的快速增加，與手機相關的通訊產業已逐漸取代其它傳統產業，迅速成為未來信息 社會的主導產業。蓬勃發展的中國經濟和龐大的人口基數，使中國在近期乃至未來成為了 手機相關產業的世界最大市場。手機產品的科技含量日益提高，功能不斷增多增強，無限發 展的手機功能與有限的手機電池能量之間的矛盾日顯突出。但在手機充電器方面，各手機 廠家依然停留在只提供交流電源充電器的原始狀態。對於日趨快節奏、高效率、流動性強的 "現代人"來說，如何隨時、快捷、方便地解決手機電池的充電問題，是日常工作和生活中普 遍面臨的問題。 太陽能是"取之不盡，用之不竭"的，無汙染的可再生能源，每天送到地球表面的輻 射能大約相當於2. 5億萬桶石油。在很長一段時間內，太陽能都白白地從人們身邊"溜走"了。 隨著科學技術的飛速發展，太陽能逐漸被開發利用，並已成為最有發展前景的環保能源之一。
鑑於上述如何隨時、快捷、方便地解決手機電池的充電問題，本發明人以提倡"節 能、環保"為主題，利用太陽能的光伏發電，並配合學理的運用，創設出確具實用價值的本發 明，能隨時、快捷、方便地解決手機電池的充電問題，即節省能源又環保。
發明內容
本發明的目的是利用太陽能的光伏發電，能隨時、快捷、方便地為手機電池沒電的 用戶充電。並可以設多組USB充電接口，同時為多個手機用戶充電，即節省能源又環保，而 且可以永久使用。 本發明的目的及解決其技術問題是採用以下技術方案來實現。依據本發明提出的 一種太陽能手機充電亭，包括太陽能電池組件，用於將太陽光能轉換為電能；蓄電池，用 於儲存太陽能電池組件的電能並為充電系統供電；蓄電池保護電路，用於對蓄電池的過充 電保護、過放電保護、過電流保護；蓄電池充電管理電路，用於控制太陽能電池組件為蓄電 池充電的過程管理；升壓電路，用於將蓄電池電壓升壓轉換；限流保護電路，用於限制手機 充電電流及輸出短路保護；自動關機電路，用於蓄電池電量不足時的關機保護；啟動電路， 用於手機USB充電數據線接入時的充電喚醒；LED指示燈，用於手機USB充電數據線接入時 的充電喚醒狀態指示；USB接口 ，用於手機USB充電數據線的充電連接。
根據本發明的一個方面，如圖1所示，太陽光線照射在太陽能電池組件100上，太 陽能電池組件100將接收到的光能轉換為電能加到蓄電池充電管理電路101的輸入端，經 蓄電池充電管理電路101為蓄電池102充電。蓄電池充電管理電路101將每個充電周期分 為三個模式涓流模式、恆流(CC)模式以及恆壓(CV)模式。 如圖2所示，蓄電池充電周期總是以涓流模式開始直到蓄電池電壓高於已設定的 最小快充電電壓V^ 3V，並保持15個持續的內部振蕩周期。如果蓄電池電壓在這15個周 期內降到已設定的最小快充電電壓V^以下的話，15個周期計數器則被復位，則還是處於 涓流模式。如果蓄電池電壓在這15個周期內上升到已設定的最小快充電電壓V，以上的 話，則轉入恆流模式。在蓄電池兩端電壓上升到最終的充電電壓V^ 4. 2V時，恆壓模式隨之 開始。在恆壓模式中，充電電流逐漸減小，在充電電流下降到低於充電終止電流IMIN之後，充 電終止，同時充電電流降為零。蓄電池保護電路103在充電周期會監測蓄電池兩端電壓，蓄 電池電壓在充電中超過充電檢測電壓，並且保持在過充電檢測延遲時間以上時，停止充電。
根據中華人民共和國通信行業標準YD/T 1591-2006《移動通信手持機充電器及接 口技術要求和測試方法》中所述，手持機充電接口直流輸入電壓為5V(1±5% )。
根據本發明的一方面，蓄電池102電壓通過升壓電路105得到一個恆定的直流 5V(-1% +5% )電壓經限流保護電路106加到USB接口 107。 依據本發明提出的一種太陽能手機充電亭，手機用戶將手機USB充電數據線連接 到USB接口 107上時，啟動電路108開啟，LED指示燈109亮，太陽能手機充電亭處於充電 喚醒狀態；蓄電池102電壓經升壓電路105、限流保護電路106、USB接口 107開始為手機充 電。在這個過程中，蓄電池102電壓如果在放電中處於關機檢測電壓之下時，自動關機電路 104將關閉太陽能手機充電亭電源，禁止手機充電。蓄電池保護電路103將監測蓄電池在 放電過程中的過放電流及過放電壓值。蓄電池102電壓如果在放電中處於過放電檢測電壓 之下，並且保持這個狀態在過放電檢測延遲時間以上時，停止放電。蓄電池102在放電狀態 下，其放電電流在過電流檢測電壓以上且這個狀態持續在過電流檢測延遲時間以上的時， 停止放電。限流保護電路106其將手機最大充電電流限制為500mA和1000mA之一。手機 USB充電數據線拔出時，LED指示燈熄滅，啟動電路關閉，太陽能手機充電亭處於充電等待 狀態。
從下面結合附圖對本發明實施例的描述，本發明的上述和/或其它方面和優點將
變得清楚和更容易理解，其中 圖1是太陽能手機充電亭功能方框圖 圖2是蓄電池充電電壓與電流曲線圖 圖3是太陽能手機充電亭的電路圖 圖4A和圖4B是蓄電池保護電路圖和等效電路圖 圖5是手機充電流程圖
具體實施例方式
現在將具體參考本發明的實施例，在附圖中說明了它們的示例，在所有附圖中，相同的參考標號表示相同的參考元素。下面將參考附圖對實施例進行描述，以便解釋本發明。
如圖3所示，BT1為太陽能組件，Dl為防雷管，CI為濾波電容，Ul、 C2、 R3、 R4、 C5組成蓄電池充電管理電路；U1是單節鋰離子或鋰聚合物電池的高度集成的充電晶片，C2、C5為濾波電容，R3為涓流充電電流調節電阻，R4為恆流充電電流調節電阻，BT2為蓄電池組件，太陽光線照射在太陽能電池組件上，通過Ul為BAT2充電。U2、Ll、Ql、C3、C4、Rl、R2、C6、 R5、 D2、 R6、 R7、 C8組成升壓電路；U2為DC/DC升壓穩壓器，該升壓穩壓器根據輸入電壓信號、負載信號和電流信號來控制功率管Q1的開關，從而達到控制電路恆壓輸出的作用；R6、 R7為電壓反饋電阻，Ll為儲能電感，U2利用Ll對能量的存儲並通過其與輸入端電源共同的洩放作用從而獲得高於輸入電壓的輸出電壓，C3為輸入濾波電容，C8為輸出濾波電容，D2為整流二級管，R5為電流檢測電阻。U3為電壓比較器，當蓄電池電壓高於關機電壓值時，U3第3Pin輸出一個高電平，使Q2飽和導通，此時U4第3、4Pin為低電平，U4工作。當蓄電池電壓低於關機電壓值時，U3第3Pin輸出一個低電平，使Q2截止，U4第3、4Pin為高電平，U4關閉，從而實現自動關機功能。U4為限流保護晶片，7Pin、8Pin為輸出端，其每個Pin的通過電流為1000mA。 SW1、 SW2、 SW3、 SW4為啟動開關，當手機USB充電數據線插入時，SW1、 SW2、 SW3、 SW4閉合，手機USB充電數據線拔出時斷開。LED1、 LED2、 LED3、 LED4為充電指示燈。接口 A、B、C、D為USB接口。 圖4A為蓄電池保護電路，U5為單節鋰離子/鋰聚合物可充電池組的過充電、過放電和過電流的保護晶片。 過充電保護蓄電池電壓在充電中超過充電檢測電壓，並且保持在過充電檢測延遲時間以上時，關閉Q4，停止充電。 過放電保護蓄電池電壓如果在放電中處於過放電檢測電壓之下，並且保持這個狀態在過放電檢測延遲時間以上時，關閉Q3，停止放電。
過電流保護蓄電池在放電狀態下，其放電電流在過電流檢測電壓以上且這個狀態持續在過電流檢測延遲時間以上的時，關閉Q3，停止放電。
圖4B為圖4A的等效圖，即圖3中的部件BAT2。 圖5更直觀的表明圖3實施例對手機充電的過程，首先蓄電池電壓必需大於開機電壓方可充電。當蓄電池電壓大於開機電壓時，手機連接在A，B，C，D任意接口上時，相對應的LED1、 LED2、 LED3、 LED4亮，此時即為手機充電，當所接的手機設備充電電流超過1000mA時，限流保護電路即將其調整輸入電壓，使電流控制在1000mA。手機充電過程中，蓄電池電壓低於開機電壓時，充電即時結束。 圖5中，太陽能電池組件在有陽光的情況下會一直為蓄電池充電，從而收集更多的能量。 以上所述，僅是本發明的較佳實施例而已，並非對本發明作任何形式上的限制，雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然而並非用以限定本發明，任何熟悉本專業的技術人員在不脫離本發明技術方案範圍內，當可利用上述揭示的技術內容作出些許更動或修飾為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本發明技術方案的內容，依據本發明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均屬於本發明技術方案的範圍內。
權利要求
一種太陽能手機充電亭，包括太陽能電池組件，用於將太陽光能轉換為電能；蓄電池，用於儲存太陽能電池組件的電能並為充電系統供電；蓄電池保護電路，用於對蓄電池的過充電保護、過放電保護、過電流保護；蓄電池充電管理電路，用於控制太陽能電池組件為蓄電池充電的過程管理；升壓電路，用於將蓄電池電壓升壓轉換；限流保護電路，用於限制手機充電電流及輸出短路保護；自動關機電路，用於蓄電池電量不足時的關機保護；啟動電路，用於手機USB充電數據線接入時的充電喚醒；LED指示燈，用於手機USB充電數據線接入時的充電喚醒狀態指示；USB接口，用於手機USB充電數據線的充電連接。
2. 根據權利要求1所述的太陽能手機充電亭，其中所述的太陽能電池組件是用單晶矽 晶片和多晶矽晶片之一，電壓類型為4. 5V至6. 5V之間。
3. 根據權利要求1所述的太陽能手機充電亭，其蓄電池類型為4. 2V的單節鋰離子電池 和單節鋰聚合物電池之一。
4. 根據權利要求1所述的太陽能手機充電亭，其中所述的蓄電池保護電路用於權利3 所述的蓄電池的過充電保護、過放電保護、過電流保護。過充電保護，蓄電池電壓在充電中超過充電檢測電壓，並且保持在過充電檢測延遲時 間以上時，停止充電。過放電保護，蓄電池電壓如果在放電中處於過放電檢測電壓之下，並且保持這個狀態 在過放電檢測延遲時間以上時，停止放電。過電流保護，蓄電池在放電狀態下，其放電電流在過電流檢測電壓以上且這個狀態持 續在過電流檢測延遲時間以上時，停止放電。
5. 根據權利要求1所述的太陽能手機充電亭，其中所述的蓄電池充電管理電路用於控 制太陽能電池組件為蓄電池充電的過程管理，它將每個充電周期分為三個模式涓流模式、 恆流(CC)模式以及恆壓(CV)模式。
6. 根據權利要求1所述的太陽能手機充電亭，其中所述的升壓電路用於將蓄電池電壓 升至一個恆定的直流5V-1X +5%。它利用電感對能量的存儲並通過與輸入端電源共同的 洩放作用從而獲得高於輸入電壓的輸出電壓。
7. 根據權利要求1所述的太陽能手機充電亭，其中所述的限流保護電路用於將手機最 大充電電流限制為500mA和1000mA之一。
8. 根據權利要求1所述的太陽能手機充電亭，其中所述的USB接口類型為通用串行總 線接口 USB-A插座。
9. 根據權利要求1所述的太陽能手機充電亭，其中所述的啟動電路用於手機USB充電數據線接入時的開機喚醒。用戶將手機USB充電數據線插入至USB接口時，S卩時啟動電路開啟，LED指示燈亮，太 陽能手機充電亭處於充電喚醒狀態；手機USB充電數據線拔出時，LED指示燈熄滅，啟動電 路關閉，太陽能手機充電亭處於充電等待狀態。
10. 根據權利要求1所述的太陽能手機充電亭，其中所述的自動關機電路，用於蓄電池電量不足時的關機保護；蓄電池電壓如果在放電中處於關機檢測電壓之下時，太陽能手機 充電亭關機，禁止手機充電。
全文摘要
本發明公開了一種太陽能手機充電亭，包括太陽能電池組件，蓄電池，蓄電池保護電路，蓄電池充電管理電路，升壓電路，限流保護電路，自動關機電路，啟動電路，LED指示燈，USB接口。本發明的特徵是利用太陽能的光伏發電，能隨時、快捷、方便地為手機電池沒電的用戶充電。並可以設多組USB充電接口，同時為多個手機用戶充電，即節省能源又環保，而且可以永久使用。
文檔編號H01M10/44GK101777779SQ20091011481
公開日2010年7月14日 申請日期2009年1月8日 優先權日2009年1月8日
發明者謝瑩敏 申請人:謝瑩敏