一种太阳能充电器的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种太阳能充电器，包括充电器本体，在所述充电器本体上设置有PV组件，所述充电器本体内设置有DC/DC变换模块，在所述充电器本体上还设置有开关选择模块和第一USB接口；所述太阳能充电器还包括至少一电池、第二USB接口、用于给所述电池充电的充电电路、用于将电池输出的电压升压至5V给用电设备供电的升压电路。本实用新型提供的太阳能充电器，主要依靠收集太阳光的能量供给用户智能手机每日正常用电的电力所需，减少或基本不需要使用市电为用户的手机进行充电，在太阳能不足时由开关选择模块切换至市电充电，节省了能源。并且在充电器本体可设置两块以上的电池，延长了太阳能充电器给USB用电设备的供电时间。
【专利说明】一种太阳能充电器
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及太阳能充电设备，特别涉及一种太阳能充电器。
【背景技术】
[0002]此前市场上能实现对手机等用电终端充电的太阳能产品多属概念性产品，对核心算法技术掌握不充分，有相当的盲目仿造成分。加之市场低价位定价冲击对成本的影响，设计的太阳电池组件面积普遍不足，而且有些产品选用的太阳电池组件转换效率低下，太阳电池的实际输出功率相当小，常见出现的情况是，若完全依靠太阳光的能量充电，太阳能充电器充电产品中的储能电池充电情况严重不足。
[0003]即使我们将市场上常见的太阳能充电器产品置于非常强烈的阳光下，需要连续一周乃至长达数周时间仍然无法将太阳能充电器中的储能电池完全充满，储能电池的工作情况较为恶劣，产品实用性不足。如果出现连续阴雨的情况，太阳电池更无法充满，无法实现其充电的功能。甚至有些设计由于电路自身的静态功耗较大，产品中的储能电池其荷电情况更为糟糕，最终使得这些产品上的太阳电池基本上成了摆设。
[0004]因而现有技术还有待改进和提高。
【发明内容】
[0005]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太阳能充电器，在合理配置下，可实现由太阳能充电器所接收的太阳光能量供给单台用电设备(如手机)每日正常用电的电力储备，减少或基本不需要使用市电为用户的用电设备进行充电。同时，也能在太阳光不充足时利用市电充电。
[0006]为了达到上述目的，本实用新型采取了以下技术方案:
[0007]一种太阳能充电器，包括充电器本体，在所述充电器本体上设置有PV组件，所述充电器本体内设置有DC/DC变换模块，在所述充电器本体上还设置有开关选择模块和第一USB 接□;
[0008]所述太阳能充电器还包括至少一电池、第二 USB接口、用于给所述电池充电的充电电路、用于将电池输出的电压升压至5V给用电设备供电的升压电路；
[0009]所述PV组件的输出端通过DC/DC变换模块连接所述开关选择模块的第一端，所述开关选择模块的第二端连接第一 USB接口，所述开关选择模块的第三端通过所述充电电路连接电池的正极，所述电池的正极还通过所述升压电路连接第二 USB接口。
[0010]所述的太阳能充电器中，在充电器本体的下部设置至少一个用于安装所述电池的电池仓。
[0011]所述的太阳能充电器中，所述DC/DC变换模块包括LM2596芯片、第一电容、第二电容、第一电感和第一二极管，所述LM2596芯片的Vin端连接所述PV组件的输出端、还通过第一电容接地，所述LM2596芯片的Vout端连接所述第一电感的一端和第一二极管的负极，所述第一电感的另一端连接所述开关选择模块的第一端和LM2596芯片的FB端、还通过第二电容接地；所述第一二极管的正极、LM2596芯片的ON/OFF端和GND端均接地。
[0012]所述的太阳能充电器中，所述开关选择模块为第一单刀双掷开关，所述第一单刀双掷开关的第一固定端连接所述第一电感的另一端，所述第一单刀双掷开关的第二固定端连接所述第一 USB接口的VBUS端，所述第一单刀双掷开关的选择端连接充电电路。
[0013]所述的太阳能充电器中，所述充电电路包括:充电管理芯片、第一电阻、第二电阻和第三电容，所述充电管理芯片的Prog端通过所述第一电阻接地，充电管理芯片的CHGb端通过所述第二电阻连接VCC供电端，所述充电管理芯片的VCC端连接所述VCC供电端、还通过第三电容接地，所述充电管理芯片的VBAT端连接电池的正极，充电管理芯片的GND端接地。
[0014]所述的太阳能充电器中，所述升压电路包括:升压芯片、第二电感、第二二极管、第四电容、第五电容和第六电容，所述升压芯片的Lx端连接所述第二电感的一端和第二二极管的正极，所述第二电感的另一端连接电池的正极、还通过第四电容接地；所述第二二极管的负极连接升压芯片的OUT端，所述升压芯片的OUT端连接第二 USB接口的VBUS端、也通过第四电容接地、还通过第五电容接地，所述升压芯片的VSS端接地。
[0015]所述的太阳能充电器中，所述电池为两个，分别为第一电池和第二电池。
[0016]所述的太阳能充电器中，在所述PV组件和DC/DC变换模块之间并入一组超级电容。
[0017]所述的太阳能充电器中，所述PV组件，设置于所述充电器本体的顶面上，所述顶面上设置用于调节顶面角度的调节机构。
[0018]所述的太阳能充电器，还包括可选的备用PV组件，所述备用PV组件与所述DC/DC变换模块连接。
[0019]相较于现有技术，本实用新型提供的太阳能充电器，主要依靠收集太阳光的能量供给用户智能手机每日正常用电的电力所需，减少或基本不需要使用市电为用户的手机进行充电，在太阳能不足时由开关选择模块切换至市电充电，节省了能源。并且在充电器本体可设置两块以上的电池，延长了太阳能充电器给USB用电设备的供电时间。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]图1为本实用新型提供的太阳能充电器的结构示意图。
[0021]图2为本实用新型提供的太阳能充电器的结构框图。
[0022]图3为本实用新型提供的太阳能充电器的电路原理图。
【具体实施方式】
[0023]本实用新型提供一种太阳能充电器，该太阳能充电器可设计成小屋的外形，可摆放在家庭或办公室等的南向窗台边，利用接收、转化和存储的太阳光辐射能量为智能手机的内置锂电池充电提供能源，可满足手机每日典型的正常使用所需电量。
[0024]本实用新型太阳能充电器为模块化设计，针对太阳辐射资源的具体不同情况及用户用电量的需求可做较为灵活的配置增减优化，也可由用户自行增加选购模组并非常方便地自行安装，以实现更高的实用性，同时有较好的成本控制。
[0025]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。
[0026]本实用新型提供的太阳能充电器，除了可为市面上常见的智能手机充电外，还可对USB充电接口的mp3、mp4、电子书、USB风扇、蓝牙耳机、移动电源等其他用电终端提供正常的供电。如图1、图2所示，本实用新型的太阳能充电器包括充电器本体10，所述充电器本体10设置为小屋的形状，在所述充电器本体10上设置有PV组件101、开关选择模块103和第一 USB接口 104，所述充电器本体10内设置有DC/DC变换模块102。
[0027]其中，所述太阳能充电器还包括至少一电池、第二 USB接口 105、用于给所述电池充电的充电电路106、用于将电池输出的电压升压至5V给用电设备(如智能手机、平板电脑等)供电的升压电路107。
[0028]所述PV组件101的输出端通过DC/DC变换模块102连接所述开关选择模块103的第一端，所述开关选择模块103的第二端连接第一 USB接口 104，所述开关选择模块103的第三端通过所述充电电路106连接电池的正极，所述电池的正极还通过所述升压电路107连接第二 USB接口 105。
[0029]在本实用新型的太阳能充电器中，由PV组件101接收太阳光中的光辐射能量并转化为电能，由于太阳光的辐射功率随时间有一定的变化规律，同时PV组件接收到的太阳辐射可能受到云层、阴影等的影响，使太阳电池的输出功率、输出电流及输出电压均会随之有较大的波动，因此通过DC/DC变换模块102在一定程度上将PV组件101输出的能量转换为较为稳定的电压，之后经开关选择模块103和充电电路106给电池充电，将电能存储在电池中。当用户在第二 USB接口 105中接入智能手机等终端时，升压电路107自动启动(当然也可设计为通过手动按键启动或触摸启动)，将电池输出的电压(典型值为3.7V)升压到标准的USB电压(一般为5V)后，给智能手机供电，及给智能手机中的电池进行充电。
[0030]本实施例中，以PV组件101的最高转换效率为计算依据、按典型电池容量的智能手机每天需一次完全充电、充电小屋放置在室内南向的窗台且尽可能接收到最多阳光直射最理想的位置去分析，太阳辐射资源则以全国的平均值为主要依据进行分析，在一般情况下PV组件101面积的典型值不应小于0.05平方米，即A4纸面积的80%以上。当阳光较好、且PV组件101的设计合理、摆放位置理想时，该太阳能充电器可以对电池实现较为理想的稳定充电过程。为了提高PV组件101的输出功率，所述PV组件101设置于所述充电器本体10的顶面上，所述顶面上设置用于调节顶面角度的调节机构。通过调节PV组件101的角度可以提供更大的实际输出功率，在阳光相对不充裕时仍有可能维持快速稳定的充电状态。
[0031]我国疆土幅员内每一地域总体的太阳辐射资源均较为理想，但不同地域的差异还是比较大的。即使处于同一地方、不同的窗户朝向、楼层高低及楼间距、本太阳能充电器摆放离窗边的进深、特殊的阴影情况等等都会对PV组件101的实际输出能量产生相当明显的影响。而PV组件101是整个系统良好运作的首要能源保证，因此PV组件101配置在合理设计范围内是非常关键的，在需要的情况下，PV组件101的总数增加，因此本实用新型的太阳能充电器还可包括备用PV组件，所述备用PV组件与所述DC/DC变换模块连接，并且该备用PV组件与PV组件可通过防反二极管实现并联。
[0032]在实际使用时，本实用新型可标配一个PV组件101，其它的备用PV组件可由用户自己采购及扩充安装，只需在充电器本体10上预留相应的接口和安装位置即可，从而可降低本太阳能充电器的购买成本。
[0033]同样以小屋为例,所述调节机构为转动轴12,PV组件101设置于屋顶上,通过转动轴12可使屋顶两侧的PV组件101转动来调节PV组件101的角度(即调节屋顶的倾角)，使PV组件101以最佳角度接收太阳光。
[0034]优选地，该太阳能充电器中还可设置GPS模块，通过计算实现自动追踪太阳的方案，具体实施可参照申请号为201310296971.0，名称为“一种基于GPS定位的光伏追踪发电方法”，通过太阳追踪的方式可以提升组件的输出能量，以满足特定酷爱科技的高端消费人群需求。
[0035]具体实施过程中，小屋的外观可用整体透明的材料，小屋内部所有部件均为清晰可见，其中PV组件101可用超薄的太阳玻璃将太阳电池夹在中间通过EVA直接层压，边缘可用透明软胶材料保护。
[0036]小屋的形状可参照连排别墅的外观设计，方便横向并排扩展，制造商可通过对用户所在地的太阳辐射资源分析、用户用电需求及使用习惯等综合因素的分析下给出最终用户的配置建议，可选择仅安装有备用PV组件的扩展小屋模块，也可选择同时再加装上电池。而且，只用最基本的配置全部不加装在功能上对系统没有过多的不良影响，是完全可以运行的。最基本配置与最佳优化的设计版本相比，用户在产品体验上的最大差别在于连续使用时对市电的依存度，用户也完全可以选择在基本配置使用的基础上自行方便地升级。这一升级的设计过程同时可助力于互联网的平台在真实用户群体的使用性能反馈及讨论信息中进一步得出更为精准的优化配置方案。
[0037]请继续参阅图2和图3，在本实用新型的太阳能充电器中，所述DC/DC变换模块102包括LM2596芯片U1、第一电容Cl、第二电容C2、第一电感LI和第一二极管D1，所述LM2596芯片Ul的Vin端连接所述PV组件101的输出端、还通过第一电容Cl接地，所述LM2596芯片Ul的Vout端连接所述第一电感LI的一端和第一二极管Dl的负极,所述第一电感LI的另一端连接所述开关选择模块103的第一端和LM2596芯片Ul的FB端、还通过第二电容C2接地；所述第一二极管Dl的正极、LM2596芯片Ul的0N/0FF端和GND端均接地。PV组件101输出的能量进入LM2596芯片Ul的Vin端，由LM2596芯片Ul进行降低输出固定值的电压(如5V具体根据设计需要定制)，经第一电感LI储能后输出至开关选择模块 103。
[0038]所述开关选择模块103为第一单刀双掷开关KWl，所述第一单刀双掷开关KWl的第一固定端(其为开关选择模块103的第一端)连接所述第一电感LI的另一端，所述第一单刀双掷开关KWl的第二固定端(其为开关选择模块103的第二端)连接所述第一 USB接口 104的VBUS端，所述第一单刀双掷开关KWl的选择端(其为开关选择模块103的第三端)连接充电电路106。本实施例中，第一单刀双掷开关KWl默认导通第一固定端(即导通DC/DC变换模块102这一路)，当第一 USB接口 104接入市电适配器时，可同时手动切换到第二固定端，使DC/DC变换模块102与充电电路106断开。
[0039]本实用新型通过开关选择模块103控制接入市电的方式，可以满足特殊的过量能量使用、或者特殊的连续长时间阴雨天时，用户可用智能手机原配充电器为本实用新型太阳能充电器补充电能。
[0040]当然，在其它实施例中，所述开关选择模块103还可设计成更为智能的方案，在第一 USB接口 104接入市电时，自动把DC/DC变换模块102与充电电路106断开，使市电的能量可以正常充入电池内，此方案可通过软件检测、或者电子开关等方式实现，由于其为现有技术，此处不作详述。
[0041]在所述的太阳能充电器中，所述电池建议选用锂聚合物电池或锂铁电池，充电电路106采用锂电池恒流限压充电电路，最大充电电流设计值为2A以上，具体设计值的选取可依据PV组件101的最大可能输出电流，同时需小于本实用新型内置锂电池的最大容许充电电流而确定。另外，电路设计时需考虑允许在用户的市电适配器的最大输出电流小于本实用新型的设计值时，自动调整适应并可正常工作。
[0042]所述充电电路包括充电管理芯片U2、第一电阻R1、第二电阻R2和第三电容C3，所述充电管理芯片U2的Prog端通过所述第一电阻Rl接地，充电管理芯片U2的CHGb端通过所述第二电阻R2连接VCC供电端，所述充电管理芯片U2的VCC端连接所述VCC供电端、还通过第三电容C3接地，所述充电管理芯片U2的VBAT端连接电池的正极，充电管理芯片U2的GND端接地。经开关选择模块103输出的电流进入充电管理芯片U2的CHGb端，经充电管理芯片U2的VBAT端输出充电电压和充电电流到电池的正极，给电池充电。
[0043]在智能手机需要充电插入第二 USB接口 105中时，升压电路107自动启动给手机电池充电，其中，所述升压电路107包括升压芯片U3、第二电感L2、第二二极管D2、第四电容C4、第五电容C5和第六电容C6，所述升压芯片U3的Lx端连接所述第二电感L2的一端和第二二极管D2的正极，所述第二电感L2的另一端连接电池的正极、还通过第四电容C4接地；所述第二二极管D2的负极连接升压芯片U3的OUT端，所述升压芯片U3的OUT端连接第二USB接口 105的VBUS端、也通过第四电容C4接地、还通过第五电容C5接地，所述升压芯片U3的VSS端接地。在智能手机等终端插入第二 USB接口 105时，升压芯片U3自动启动，将电池输出的电压升压至5V，给第二 USB接口 105的VBUS端给手机电池充电。
[0044]请再次参阅图1，在充电器本体10的下部设置至少一个用于安装所述电池的电池仓11，在该电池仓11中安装电池。所述电池为两块，第二块电池也可以是用户采购及自行安装的，主要针对连续阴雨天总时长较多的用户地区设计，当然，也可以用于满足用户的个性化需求。
[0045]请再次参阅图2和图3，本实用新型实施例中，两块电池分别为第一电池BATl和第二电池BAT2。如图3所示，第一电池BATl的正极连接充电管理芯片U2的VBAT端和第二电感L2的一端，第二电池BAT2的正极连接充电管理芯片U2的VBAT端和第二电感L2的一端，所述第一电池BATl的负极和第二电池BAT2的负极均接地，用户直接根据产品说明书进行相应操作，通过说明书中建议的步骤实现两个锂电池的直接并联使用。
[0046]在其它实施例中，在第一电池BATl的正极和第二电池BAT2的正极之间还可增加电子开关，或者采用芯片和模拟开关组成的电路结构取代，由芯片监测电池的电量，当某一电池的电量不足时，自动切换到另一电池供电，可进一步提高太阳能充电器的智能化程度，进一步提升用户体验效果。
[0047]为了提升用户体验效果，可在充电电路106的输出端并接一指示灯表示充电器的充电状态，并且指示灯方案及亮度改进建议:通过探测环境光感与人体感应双重因素可自动实现个性化调节，具体表现可如下例子。
[0048]例一:白天1?壳连续不变地显不，夜晚用极低壳度(深夜时最低可调至白天的1/10以下功率，取决于环境光照度动态调整)连续不变地显示。
[0049]例_:白天间歇点壳如每5秒时长只1?壳显不I秒剩余4秒媳灭，夜晚则用极低壳度(深夜时最低可调至白天的1/10以下功率，取决于环境光照度动态调整)连续不变地显
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[0050]例三:白天高亮显示、夜晚亮度调低至白天的1/5，且用户在光伏小屋附近指示灯恒亮，当人离开一定范围之外时指示灯开始进入间歇点亮(间歇时长根据小屋与人的距离变化进行动态调整，距离越远则熄灭的时间越长，而两次熄灭之间的点亮时长可以保持不变)，距离超出设定范围时指示灯完全熄灭。
[0051]为了提高用户体验效果，所述电池可以自行扩容和更换，每个小屋的电池仓11内可标配两块电池，但一般只安装一块锂电池，用户可轻松自行扩展。同时，小屋的底座还可通过选配件另外加厚扩容，增加的第三块电池的电气触点可并联接在原电池仓的底部。用户可以在说明书指引下自己顺利地成功完成锂电池的扩容操作。硬件的物理连接可以通过良好的工业设计做到相当的轻松，而真正接入的准备步骤则需按规范化流程操作:如要求用户首先将系统中的每一块锂电池分别单独地充满电，此步骤确认好之后，用户就可以将多块的锂电池真正高质量地物理连接起来。
[0052]当使用两个或两个以上的PV组件并联工作时，若阳光充裕，即使充电电路106的最大充电电流设计值为2A甚至更高，但仍有可能在理想的太阳辐射资源情况下出现PV组件最大输出功率的能力比充电器最大可以接收的功率还要高的情况。此时充电器会自动调整PV组件的实际输出，达到刚好与最大接收功率相等，使系统的工作仍然是非常安全的。但很显然在这种工作状态下，太阳光的能量并没有得到完全的利用。考虑到太阳辐射资源的实际情况，本实用新型通过加入合理设计的超级电容基本上可以完全避免这种情况发生，如图2和图3，在所述PV组件101和DC/DC变换模块102之间可并入一组超级电容108。更为重要的是，当太阳辐射功率不足、局部出现短时间的阴影、太阳在云层中穿插等情况时，合理设计的超级电容108加入后对系统电路充电性能的稳定性提升将会有相当理想的正面效果。
[0053]由于超级电容108为可选配件，在使用时，需要同时将DC/DC变换模块102设计为带指定的输入电压滞回比较起动功能的版本，例如，将DC/DC变换模块102的起动电压阈值设定为12.5V,若输入电压低于该值时DC/DC变换模块不起振处于休眠状态,而一旦输入电压高于此值DC/DC模块将顺利启动工作，启动后即使输入电压降低至接近第二阈值(如可设定为7V)仍然维持输出，直到输入电压低于第二阈值的瞬间DC/DC变换模块102将立即进入休眠，此后只有输入电压再次提升至第一阈值以上才会重新开始工作。该组阈值参数与超级电容108的容量值组合优化设计后，在太阳辐射资源不充裕的情况下，系统的综合性能将会得到相当有益的提升。
[0054]由于锂电池性能对气温较为敏感，夏日特别是在太阳直射下温度非常高的日子里，对锂电池的寿命影响很大，本实用新型建议电池仓11可以脱离充电器本体10(如小屋)设置，在电池仓11和充电器本体10之间可通过一条较长的USB线连接后，使锂电池放置在阳光无法直接照射、较阴凉的地方。
[0055]进一步的，所述第一电池BATl和第二电池BAT2还可选用锂铁电池，整体可做IP65防水，使本实用新型的太阳能充电器可作为户外专用版本。由于锂铁电池拥有良好的高温及低温特性，尤其是耐受高温能力比常用的锂聚合物电池强得多，可将小屋放在户外、阳台、露台上安全地接收一年四季的阳光直接照射。由于太阳辐射资源的接收情况很好，PV组件101的面积可合理地缩小到一定程度而维持原来在室内窗台边放置的总体效果不变。
[0056]更优的，除了可直接用小屋内置的锂电池(如第一电池BATl和第二电池BAT2)储能及供手机等充电外，还可另外设计如十二生肖的玩偶移动电源。锂电池与玩偶移动电源均可单独工作，用户可二选一买一个，也可两个都买，十二种生肖玩偶也可随意选配。玩偶移动电源的输出端可另配有一根micro接口的短线，插入后玩偶移动电源就像长了小尾巴。轻触玩偶的标志位置，如肚脐、眼睛、或双手等可起动输出，同时该玩偶移动电源放电的指示灯在身体内发光，如肚脐可用半透明材料，眼睛可75%透光等。指示灯可人工关闭，长按/轻触标志位置1.5秒以上指示灯熄灭，若再次长按可重新点亮，为手机充满电后，或人为拔出手机时玩偶移动电源会自动关闭输出。同时，玩偶移动电源可用约10秒时长的灯光闪烁配合音乐提示充电完成。
[0057]玩偶移动电源的充电至少有三种选项可组合:玩偶移动电源直接站立在小屋某地的底座上即可实现充电(底座充电接口尺寸等可设计为企业标准)，玩偶移动电源可选配无线充电模块，同时也可用Micro USB线连接实现充电。
[0058]若保留小屋标配的内置锂电池同时增加玩偶移动电源，则用户相当于拥有2个移动电源。白天若用户在家时，优先使用PV组件101的能量直接给手机充电。当出现阴雨天，或晴天时出现厚云层，建筑物阴影等，光伏小屋屋顶组件直接为手机充电能量不足时，玩偶移动电源保证充足的能量的速度相同。
[0059]另外，玩偶可以设计为十二生肖外，一种最佳实施例为可选取当地最具地方特征的人物、建筑、传说、图标、文化形态等，可专门深挖艺术化设计为高品质旅游纪念物品的形式。当然，还可以选择用星座人物、京剧人物、古代人物、科学家、小车模型、典型建筑物、船、飞行器等等为通用的设计题材。
[0060]进一步的实施例中，在本实用新型的太阳能充电器上还可以设置蓝牙模块和WiFi模块，通过免费下载的手机app软件，由用户个性化选择具体的一些参数，管理多个移动电源的充电优先级别、充电电流分配比例及放电策略等，同时可兼有远程监测，显示PV组件101的输出功率、锂电池剩余电量、电压等功能。
[0061]更进一步的实施例中，在本实用新型的太阳能充电器中还可设置电池剩余电量百分比的指针式电表，方便直观观察而有计划地使用小屋储存的能量，增强国民的能源消费意识。
[0062]本实用新型的太阳能充电器主要依靠收集太阳光的能量供给用户智能手机每日正常用电的电力所需，减少或基本不需要使用市电为用户的手机进行充电，在太阳能不足时由开关选择模块切换至市电充电，节省了能源。
[0063]本实用新型除了专业上的技术含义以外，还有着其更为深刻的社会效益:减少煤的燃烧(目前我国使用的电力能源的最主要来源)，降低我们对不可再生资源的依赖、减少碳排放；使可再生能源真真切切地应用到我国更多的家庭和人员，提升国民节能环保的意识。
[0064]具体的市场分析和能源估算值如下:
[0065]目前，移动电源以其方便、可随时随地为手机充电的优势，在我国使用量已经非常大，而且有用量越来越多的趋势。但与直接连接适配器用市电给手机充电相比，由于经过了更多的能量转换过程，而每一次的能量转换过程都不可避免是有损耗的，因此移动电源带给我们方便的同时额外增加了能源的损耗。
[0066]当我们用市电为移动电源的储能电池充电时，存在电子元器件的运行损耗和移动电源内锂电池的化学损耗。其中，移动电源内的电子元器件运行损耗及锂电池充电过程的化学损耗，相比用市电直接为手机充电，这两种损耗均是新增加的。用市电为移动电源充电之后，我们可以通过移动电源为手机进行充电，这一过程需要将移动电源锂电池典型的
3.7V标称电压升高为5V的USB输出电压，移动电源内部的电气损耗、及锂电池放电时的化学损耗均为新增加的。
[0067]另外，移动电源储能电池本身均存在一定程度的自放电，移动电源的电路在不起动升压输出工作时仍然可能存在少量的静态工作电流。而且，还有一个因素是不可忽略的，与市电直接为手机电池充电相比较，同一个电源适配器在为移动电源充电时所需的时间明显要长一些。就是说，最终同样是为了给同一台手机完整充一次电，通过移动电源的方式，市电电源适配器其自身的电子元器件运行损耗的电能要多一些。综上所述，显然使用移动电源为手机充电相比直接用市电为手机充电会额外消耗更多的电能。
[0068]由此，我们可通过粗略的估算以得出我国的手机用户每年由于移动电源的使用而额外增加的能源消耗量:全国手机用户数量11.46亿台(2013年3月底工信部的统计数据)，以充电用量的10%使用移动电源计算，手机平均每天需要充一次电，假定移动电源充电及放电过程的综合能量转换效率均达到90%，手机电池容量平均值以2100mAh计算，则每年这10%的充电用量由于使用移动电源为手机充电而比直接用市电为手机充电需多消耗的电能为7.62 X 107kffh,即比直接用市电为手机充电多耗用2.75 X 104吨标准煤，多排放的二氧化碳为1.01X105吨。
[0069]移动电源由于用户的真实需求，其市场激烈的发展和大量的使用是符合社会规律的正常现象。而且，随着市场的自然运作，越来越多更安全更可靠的高素质移动电源品牌产品会涌现，随着国民对移动电源产品信心的日益增强，其增长趋势仍会在相当长一段时间内不断的强化，10%的用量比例将会成为历史增长过程中的一个标志性的时间点而被不断地刷新。以2013年3月的手机用户数据为基准，这10%的充电用量若其用户不再使用市电而改以完全用太阳能光伏发电来提供手机充电的能源，则每年节省下的市电电量为
4.0lX 108kWh，节约火电标准煤达1.45X105吨，减少二氧化碳排放5.31X105吨。
[0070]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。
【权利要求】
1.一种太阳能充电器，包括充电器本体，其特征在于，在所述充电器本体上设置有PV组件，所述充电器本体内设置有DC/DC变换模块，在所述充电器本体上还设置有开关选择模块和第一 USB接口 ； 所述太阳能充电器还包括至少一电池、第二 USB接口、用于给所述电池充电的充电电路、用于将电池输出的电压升压至5V给用电设备供电的升压电路； 所述PV组件的输出端通过DC/DC变换模块连接所述开关选择模块的第一端，所述开关选择模块的第二端连接第一 USB接口，所述开关选择模块的第三端通过所述充电电路连接电池的正极，所述电池的正极还通过所述升压电路连接第二 USB接口。
2.根据权利要求1所述的太阳能充电器，其特征在于，在充电器本体的下部设置至少一个用于安装所述电池的电池仓。
3.根据权利要求1所述的太阳能充电器，其特征在于，所述DC/DC变换模块包括LM2596芯片、第一电容、第二电容、第一电感和第一二极管，所述LM2596芯片的Vin端连接所述PV组件的输出端、还通过第一电容接地，所述LM2596芯片的Vout端连接所述第一电感的一端和第一二极管的负极，所述第一电感的另一端连接所述开关选择模块的第一端和LM2596芯片的FB端、还通过第二电容接地；所述第一二极管的正极、LM2596芯片的0N/0FF端和GND端均接地。
4.根据权利要求3所述的太阳能充电器，其特征在于，所述开关选择模块为第一单刀双掷开关，所述第一单刀双掷开关的第一固定端连接所述第一电感的另一端，所述第一单刀双掷开关的第二固定端连接所述第一 USB接口的VBUS端，所述第一单刀双掷开关的选择端连接充电电路。
5.根据权利要求4所述的太阳能充电器，其特征在于，所述充电电路包括:充电管理芯片、第一电阻、第二电阻和第三电容，所述充电管理芯片的Prog端通过所述第一电阻接地，充电管理芯片的CHGb端通过所述第二电阻连接VCC供电端，所述充电管理芯片的VCC端连接所述VCC供电端、还通过第三电容接地，所述充电管理芯片的VBAT端连接电池的正极，充电管理芯片的GND端接地。
6.根据权利要求5所述的太阳能充电器，其特征在于，所述升压电路包括:升压芯片、第二电感、第二二极管、第四电容、第五电容和第六电容，所述升压芯片的Lx端连接所述第二电感的一端和第二二极管的正极，所述第二电感的另一端连接电池的正极、还通过第四电容接地；所述第二二极管的负极连接升压芯片的OUT端，所述升压芯片的OUT端连接第二USB接口的VBUS端、也通过第四电容接地、还通过第五电容接地，所述升压芯片的VSS端接地。
7.根据权利要求5所述的太阳能充电器，其特征在于，所述电池为两个，分别为第一电池和第二电池。
8.根据权利要求1所述的太阳能充电器，其特征在于，在所述PV组件和DC/DC变换模块之间并入一组超级电容。
9.根据权利要求1所述的太阳能充电器，其特征在于，所述PV组件设置于所述充电器本体的顶面上，所述顶面上设置用于调节顶面角度的调节机构。
10.根据权利要求1所述的太阳能充电器，其特征在于，还包括备用PV组件，所述备用PV组件与所述DC/DC变换模块连接。
【文档编号】H02J7/00GK203984045SQ201420379796
【公开日】2014年12月3日 申请日期:2014年7月10日 优先权日:2014年7月10日
【发明者】屈柏耿, 林涛, 冯源, 沈烁, 李祥志, 杨文达, 陈胜文 申请人:佛山职业技术学院