一种便携式太阳能充电宝及充电方法与流程

本发明涉及太阳能充电宝领域，具体为一种便携式太阳能充电宝及充电方法。

背景技术：

充电宝，也叫“移动电源”、“外置电池”、“后备电池”、“数码充电伴侣”、“外挂电池”“移动电源”，这个概念是随着数码产品的普及和快速增长而发展起来的，其定义就是：方便易携带的随身电源，针对数码产品功能日益多样化，使用更加频繁，与我们日常生活的关联也越来越密切，如何提高数码产品的使用时间、方便人们的生活、及时补充电源、发挥其最大功用的重要性就更加刻不容缓，移动电源，就是针对并解决这一问题的最佳方案，随身携带一个移动电源，就可以随时随地为多种数码产品充电，随着太阳能技术的发展，很多充电宝产品都扩展了太阳能功能；

例如，申请号为cn201510450500.x的一种便携式充电宝提供的技术方案，包括外壳、太阳能电池板、pcb电路板和锂电池组成，所述外壳为圆柱形塑料外壳，其下方设有可拆卸的夹子，所述太阳能电池板设于外壳上方，所述pcb电路板设于外壳内部左侧，所述锂电池设于外壳内部右侧，从而利用太阳能电池板进行太阳能转化，便携太阳能充电宝不仅可以储存太阳能，供给充电设备，还提供了固定充电设备、紧急照明和接受电源供电等实用功，但太阳能电池板的面积和接收面受到其固定结构的影响，必定不会存在较大的太阳接收面积，接收固定角度的太阳光强，使得在电能转化的过程中，太阳的角度变化使得电能转化不稳定，整体结构较厚，便携性存在一定的问题；

在实际应用中，现有的充电宝还存在以下方面的问题：

(1)充电宝的结构相对固定，强调充电宝整体性的同时，太阳能电池板在充电宝上的安装方式，使得充电宝的充电时间较长，电力转化功能较弱，需要在腔太阳光照下才能完成锂电池的充电，固定结构的太阳能电池板无法完成光照强度的追踪；

(2)同时在充电的过程中，太阳能电池板的输出电压长时间处于动态变化状态，不便于锂电池的充电，也容易降低锂电池的使用寿命，并且需要将锂电池充至一定的电量，才能实现负载的电力输出。

技术实现要素：

为了克服现有技术方案的不足,本发明提供一种便携式太阳能充电宝及充电方法，能有效的解决背景技术提出的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种便携式太阳能充电宝，包括角度底座以及安装在角度底座上的面板盒，所述角度底座和面板盒连接处内部中间设置有光线追踪装置，所述面板盒包括主电池板，所述主电池板的两面均设置有无盖盒体，两个所述无盖盒体的一侧设置有翻面板，所述翻面板的顶部和底部均设置有内折导槽，所述翻面板内侧连接有太阳能折叠板，相对于翻面板的无盖盒体的侧面设置有锁定扣，所述无盖盒体的顶部设置有半开滑动槽，所述半开滑动槽中安装有接口座。

进一步地，所述角度底座包括副电池盒，所述副电池盒通过角度装置安装有转角座，所述转角座的两侧面底部设置有弧形板，且所述弧形板伸入副电池盒内部，所述光线追踪装置设置在转角座的顶部中间，所述副电池盒和转角座的同一侧面对称设置有两个竖向槽，所述竖向槽中设置有支撑脚架，且两个所述支撑脚架的顶部通过同一芯轴铰接在转角座上，所述芯轴的两端均通过直齿轮啮合在相对侧的角度装置上。

进一步地，所述光线追踪装置包括微型马达，所述微型马达的输出轴连接有行星轮，所述行星轮的两侧壁上设置有轴杆，且所述轴杆的一端伸入面板盒内部，所述行星轮上设置有半球铰，所述半球铰嵌入面板盒底部内壁中。

进一步地，所述太阳能折叠板包括若干个依次连接的尼龙布框，所述尼龙布框中间设置有太阳能电池板，所述太阳能电池板的背面和尼龙布框之间等间距阵列有导热铝条，相邻的所述尼龙布框之间设置有薄片合页，且所述导热铝条连接在薄片合页上，所述薄片合页的顶部和底部表面设置有折角槽。

一种便携式太阳能充电宝的充电方法，其特征在于：主控制器中6路adc通道分别测量太阳能电池板的电压、输出电流、电池组a电压、电池组b电压和负载电流，主控制器每10ms采集一次电压电流数据，并将数据存储至eeprom存储模块，并利用boost电路对太阳能电池板产生的电力进行稳压转化，主控制器通过电信号指令调用充电控制算法芯片，对转化后的电流进行电池组a和电池组b的充电，对电池组a和电池组b进行同步预充电10min，后关闭电池组b的充电线路，充电控制算法芯片电路对电池组a进行恒流充电阶段和恒压充电阶段充电，电池组a进入恒压充电阶段时，主控器打开电池组b的充电线路，同时打开电池组b和电池组a之间的连接电路。

进一步地，充电控制算法芯片在太阳能电池板进行工作时，通过器内部的max5401数字线性电位器设定值，得到太阳能电池输出电压vpv的初始值,进行电池组a和电池组b的充电初始化，主控制器对太阳能电池板的采样参数还包括初始电流变化量idle，eeprom模块中提取太阳能电池板输出电压历史最小值vlow和输出电压历史最大值vhigh，以及max5401数字线性电位器连接的震荡电路的扰动变化方向dir和次数revc。

进一步地，如果idle＝1，则判定太阳能电池板处于稳定状态，max5401数字线性电位器调整电压vs等于初始设置最小电压vmin，且所述初始设置最小电压vmin略大于已知的太阳能电池电压历史最小值vlow，如果idle＝0，则处于太阳能电池板的最大输出功率追踪阶段，此时vs＝vmax,且所述初始设置最大电压vmax略小于太阳能电池电压的历史最大值vhigh，之后主控器调用二分法算法，计算vlow和vhigh中中间值vmid,得到调整的电压范围时，设定一次max5401数字线性电位器的最大电压vmax＝vmin+vmid，主控制器采样太阳能电池电压vpv和太阳能电池电流ipv，计算当前太阳能电池板的输出功率,如果当前功率大于上次功率pmax[i]则把记录扰动方向的变量revc置零，如果当前功率小于pmax[i]，则改变扰动方向,加1,接着算法判断此时的太阳能电池电压vpv是否在利用太阳能电池模拟器,当revc变量的值递增到一定次数，系统进入稳定状态,循环执行，持续追踪太阳能电池最大功率点pmax[i]。

进一步地，主控制器上还电性连接有光线传感器，并在max5401数字线性电位器中设置直接供电的电流阈值i(o)，当光线强度传感器采集的光强对应太阳能电池板产生的输出电流i(s)大于电流阈值i(o)时，boost电路直接将负载供电，当输出电流i(s)小于电流阈值i(o)时，主控制器通过时钟电路对输出电流i(s)小于电流阈值i(o)进行计时，当计时时间在5min内，通过电池组a进行负载供电，当计时时间大于5min，则停止电池组a供电，同时关闭负载开关。

进一步地，所述6路adc通道中的太阳能电池板的电压采样电路是通向比例放大电路，输出连接到主控制器的ad引脚，电压采样电路的采样电阻由两个10毫欧高精度电阻并联成5毫欧电阻。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)本发明的充电宝由角度底座和面板盒组成，使得充电宝的整体为板形结构，便于包装和携带，整体结构紧凑，同时扩大了太阳能折叠板的接收面积和接收角度，提供手动的角度调节，由光线追踪装置进行限定角度内的光线主动追踪，避免了传统的太阳能电池板的固定接收面，增加了太阳能转化过程中稳定转化电流的持续时间；

(2)本发明在主电池板中设置电池组a，在副电池盒中设置电池组b，，并通过电池组a和电池组b组合使用，使得太阳能电池板产生的电流能够被高效的转化存储，同时优化太阳光强和太阳光弱时的负载充电算法，使得电流输出更加稳定，提高电池组a和电池组的电池使用寿命，进而保护负载上连接的电池。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的转角座结构示意图；

图3为本发明的角度装置安装板结构示意图；

图中标号：

1-角度底座；2-面板盒；3-光线追踪装置；4-太阳能折叠板；5-半开滑动槽；6-接口座；7-角度装置；

101-副电池盒；102-转角座；103-弧形板；104-竖向槽；105-支撑脚架；106-芯轴；107-直齿轮；

201-主电池板；202-无盖盒体；203-翻面板；204-内折导槽；205-锁定扣；

301-微型马达；302-行星轮；303-轴杆；304-半球铰；

401-尼龙布框；402-太阳能电池板；403-导热铝条；404-薄片合页；405-折角槽。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：

如图1、图2和图3所示，本发明提供了一种便携式太阳能充电宝，包括角度底座1以及安装在角度底座1上的面板盒2，所述角度底座1和面板盒2连接处内部中间设置有光线追踪装置3，所述面板盒2包括主电池板201，所述主电池板201的两面均设置有无盖盒体202，两个所述无盖盒体202的一侧设置有翻面板203，所述翻面板203的顶部和底部均设置有内折导槽204，所述翻面板203内侧连接有太阳能折叠板4，相对于翻面板203的无盖盒体202的侧面设置有锁定扣205，所述无盖盒体202的顶部设置有半开滑动槽5，所述半开滑动槽5中安装有接口座6；

本发明中通过外力改变角度底座1的弯曲角度，可提前通过角度底座1设置面板盒2和太阳的接触角度，同时在整体结构上，太阳能折叠板4作为太阳能电力转化部件，通过折叠的方式放置在面板盒2的无盖盒体202中，从而使得整体结构占空间小，同时主电池板201的两个表面均设置太阳能折叠板4，使得太阳能的电能转化面积更大；

本发明中的翻面板203和太阳能折叠板4贴合在一起，且翻面板203通过普通的带有阻尼特性的合页连接在无盖盒体202上，使得太阳能折叠板4在绕轴转动时能够保持一定的角度，翻面板203顶部和底部设置的截面呈u形的内折导槽204提供太阳能折叠板4折叠边的两顶端的收纳。

本发明中的角度底座1包括副电池盒101，本发明中的副电池盒101中设置有电池组b，主电池板201中设置有电池组a，并通过主电池板201和副电池盒101的双组电池设置，实现两者在充电时的功能性转变，通过副电池盒101中的电池组b对主电池板201中的电池组a进行均衡充电控制和负载供电时两者的相互转换。

本发明中的副电池盒101通过角度装置7安装有转角座102，所述转角座102的两侧面底部设置有弧形板103，且所述弧形板103伸入副电池盒101内部，所述光线追踪装置3设置在转角座102的顶部中间；

进一步的，副电池盒101和转角座102的同一侧面对称设置有两个竖向槽104，所述竖向槽104中设置有支撑脚架105，且两个所述支撑脚架105的顶部通过同一芯轴106铰接在转角座102上，所述芯轴106的两端均通过直齿轮107啮合在相对侧的角度装置8上。

本发明中通过角度装置7实现转角座102和副电池盒101之间的连接转动，在转角座102和副电池盒101进行角度转动时，角度装置7的转动将通过直齿轮107的啮合传动至芯轴106，所述角度装置7包括两个相互配套锥齿轮，且两个所述锥齿轮分别轴连接在转角座102和副电池盒101上，其中一个安装在转角座102上的锥齿轮的侧表面同样设置有齿螺纹，并啮合直齿轮107，并设置锥齿轮和直齿轮107之间的转速比为1:3，当角度装置7转动时，位于转角座102上的转矩将通过直齿轮107同比的传动至芯轴106，芯轴106的转动驱动竖向槽104中的支撑脚架105的转动，而由于锥齿轮和直齿轮107之间存在齿轮差，锥齿轮的转动角度被放大，支撑脚架105的转动角度将大于转角座102的转动角度，使得支撑脚架105能够提供较大的支撑分向力，从而提高在光线追踪装置3转动时转角座102顶部的重心后的充电宝的整体的稳定性，不容易侧翻。

本发明中的光线追踪装置3包括微型马达301，所述微型马达301的输出轴连接有行星轮302，所述行星轮302的两侧壁上设置有轴杆303，且所述轴杆303的一端伸入面板盒2内部，所述行星轮302上设置有半球铰304，所述半球铰304嵌入面板盒2底部内壁中，其中行星轮302的实质相当于减速器，而通过行星轮302的减速转动，使得行星轮的外圈转动和面板盒2同步，而行星轮302的顶部和面板盒2通过半球铰304连接，使得面板盒2能够有更多的手动调节的空间，可以使得面板盒2在转角座102和副电池和101之间转动角度的前提下，提供尽可能平面的角度调节，保证面板和2上太阳能折叠板4的太阳接收角度。

进一步的，本发明中的太阳能折叠板4包括若干个依次连接的尼龙布框401，所述尼龙布框401中间设置有太阳能电池板402，所述太阳能电池板402的背面和尼龙布框401之间等间距阵列有导热铝条403，相邻的所述尼龙布框401之间设置有薄片合页404，且所述导热铝条403连接在薄片合页404上，所述薄片合页404的顶部和底部表面设置有折角槽405；

通过尼龙布框401和导热铝条403增加太阳能电池板402的散热性，且每个导热铝条的厚度在0.3mm～0.4mm之间，并连接在薄片合页404上，增加导热散热。

实施例2：

一种便携式太阳能充电宝的充电方法，主控制器中6路adc通道分别测量太阳能电池板的电压、输出电流、电池组a电压、电池组b电压和负载电流，主控制器每10ms采集一次电压电流数据，并将数据存储至eeprom存储模块，并利用boost电路对太阳能电池板产生的电力进行稳压转化，主控制器通过电信号指令调用充电控制算法芯片，对转化后的电流进行电池组a和电池组b的充电，对电池组a和电池组b进行同步预充电10min，后关闭电池组b的充电线路，充电控制算法芯片电路对电池组a进行恒流充电阶段和恒压充电阶段充电，电池组a进入恒压充电阶段时，主控器打开电池组b的充电线路，同时打开电池组b和电池组a之间的连接电路。

其中电池组a和电池组b之间的开关电路使用的是irfb4115mos管，使得电池组a和电池组b两者的电路再进行开关时的反应速度快，驱动结构小且简单，使得放电迅速。

充电控制算法芯片在太阳能电池板进行工作时，通过器内部的max5401数字线性电位器设定值，得到太阳能电池输出电压vpv的初始值,进行电池组a和电池组b的充电初始化，主控制器对太阳能电池板的采样参数还包括初始电流变化量idle，eeprom模块中提取太阳能电池板输出电压历史最小值vlow和输出电压历史最大值vhigh，以及max5401数字线性电位器连接的震荡电路的扰动变化方向dir和次数revc。

如果idle＝1，则判定太阳能电池板处于稳定状态，max5401数字线性电位器调整电压vs等于初始设置最小电压vmin，且所述初始设置最小电压vmin略大于已知的太阳能电池电压历史最小值vlow，如果idle＝0，则处于太阳能电池板的最大输出功率追踪阶段，此时vs＝vmax,且所述初始设置最大电压vmax略小于太阳能电池电压的历史最大值vhigh，之后主控器调用二分法算法，计算vlow和vhigh中中间值vmid,得到调整的电压范围时，设定一次max5401数字线性电位器的最大电压vmax＝vmin+vmid，主控制器采样太阳能电池电压vpv和太阳能电池电流ipv，计算当前太阳能电池板的输出功率,如果当前功率大于上次功率pmax[i]则把记录扰动方向的变量revc置零，如果当前功率小于pmax[i]，则改变扰动方向,加1,接着算法判断此时的太阳能电池电压vpv是否在利用太阳能电池模拟器,当revc变量的值递增到一定次数，系统进入稳定状态,循环执行，持续追踪太阳能电池最大功率点pmax[i]。

主控制器上还电性连接有光线传感器，并在max5401数字线性电位器中设置直接供电的电流阈值i(o)，当光线强度传感器采集的光强对应太阳能电池板产生的输出电流i(s)大于电流阈值i(o)时，boost电路直接将负载供电，当输出电流i(s)小于电流阈值i(o)时，主控制器通过时钟电路对输出电流i(s)小于电流阈值i(o)进行计时，当计时时间在5min内，通过电池组a进行负载供电，当计时时间大于5min，则停止电池组a供电，同时关闭负载开关；

boost电路能够使得负载输入连续电流，对电源的电磁干扰相对较小，从而不影响震荡电路的revc计数，同时开关晶体发射极接地，使得boost驱动电路较为简单。

进一步的，所述6路adc通道中的太阳能电池板的电压采样电路是通向比例放大电路，输出连接到主控制器的ad引脚，电压采样电路的采样电阻由两个10毫欧高精度电阻并联成5毫欧电阻，采样电路输出连接到单片机的ad引脚。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。