專利名稱：便攜式多電壓太陽電池電源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種供蜂窩式電話、便攜式電腦、小型盒式磁帶機(jī)之類移動(dòng)裝置的蓄電池放完電或變得無法使用時(shí)使用的便攜式應(yīng)急電源，特別是涉及一種用太陽電池為多種需要不同電壓的裝置產(chǎn)生各種水平電壓的多電壓電源。
隨著電子技術(shù)的發(fā)展，蜂窩式電話、便攜式電腦、小型盒式磁帶機(jī)之類便攜式個(gè)人裝置已被普遍使用，人們常常遇到這樣的情況他們所用裝置的電池已放完電，需要時(shí)得不到電。這個(gè)供電問題要求一種可長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)使用的新型蓄電池，也要求一種可滿足裝置最小化趨勢(shì)的蓄電池。因此，滿足這兩個(gè)條件的解決辦法被提出了。
同時(shí)，美國摩托羅拉公司也試圖為移動(dòng)電話提供應(yīng)急電源，辦法是把一太陽電池板裝在移動(dòng)電話蓄電池的背后。這個(gè)辦法最終沒能商業(yè)化是因?yàn)樘栯姵匾姿?，而它又必須直接裝在蓄電池上，很容易損壞。
所以，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種使用太陽電池的多電壓電源裝置，太陽電池可避免變形和損壞。
本發(fā)明的另一目的是提供一種使用太陽電池的多電壓電源裝置，太陽電池可與使用中的裝置分開攜帶，并很容易與裝置再連接上。
本發(fā)明的再一目的是提供一種使用太陽電池的多電壓電源裝置，太陽電池只通過簡(jiǎn)單的處理便可產(chǎn)生各種水平的電壓，從而可用于一些需要互不相同電壓的移動(dòng)裝置。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，為選擇性地產(chǎn)生各種水平電壓的電源，這里提供一種便攜式多電壓電源裝置，其包括至少一個(gè)太陽電池板、一個(gè)電源選擇單元和一個(gè)便攜盒。太陽電池板用于模制多個(gè)單元模塊(molding aplurality of unit modules)，每個(gè)單元模塊包括一個(gè)第一電極、一個(gè)第二電極和許多互相串聯(lián)的太陽電池；電源選擇單元用于通過把一個(gè)單元模塊的第一電極和第二電極與另一模塊的第一電極和第二電極相并連或相串連將其結(jié)合輸出各種水平的電源；便攜盒用于容納太陽電池板和電源選擇單元。


圖1粗略表示本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的便攜式多電壓電源；圖2表示一個(gè)太陽電池板的構(gòu)成和連接；圖3到圖5表示太陽電池單元模塊的接觸點(diǎn)如何連接，以選擇各種水平的電壓；圖6表示一個(gè)操作開關(guān)選擇電壓的實(shí)施例；圖7和8表示便攜式多電壓電源裝置的不同實(shí)施例；圖9表示一個(gè)卡片式多電壓電源裝置。
圖1表示一個(gè)基于一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的便攜式多電壓電源裝置的結(jié)構(gòu)。根據(jù)這個(gè)實(shí)施例，此裝置是可開合的，就象一個(gè)皮夾子或一個(gè)電子記事薄，能與便攜裝置分開攜帶，需要時(shí)連上使用，很方便。
參照?qǐng)D1，本發(fā)明包括至少一個(gè)太陽電池板110、一個(gè)可在可供選擇的電壓中選擇一個(gè)電壓或一個(gè)以上電壓的電源選擇單元120、一個(gè)可把從選擇單元120選擇的電壓接到移動(dòng)裝置上的電源連接部分130，和一個(gè)可容納太陽電池板110、電源選擇單元120和電源連接部分130的供攜帶的便攜盒140。
每個(gè)太陽電池板110包括許多矩陣形排列的太陽電池101?？赡艿碾妷和ㄟ^連接呈某種組合的太陽電池101的正負(fù)極獲得。
圖2是本發(fā)明一個(gè)太陽電池板110的構(gòu)成，說明每個(gè)電池的極性連接。如圖2所示，太陽電池板110由4個(gè)單元模塊105構(gòu)成，每個(gè)模塊105包括4個(gè)互相串聯(lián)的太陽電池101。每個(gè)單元模塊的正負(fù)極都與電源選擇單元120的接觸點(diǎn)相連。
在給太陽電池101陣列布線過程中，為了便攜和包裝或造型，本發(fā)明采用一種透明耐熱的聚合材料，這可以使所發(fā)明的電源裝置更輕、更小、更堅(jiān)固，經(jīng)得起外來的物理沖擊。
太陽電池101，即一種產(chǎn)生電的半導(dǎo)體元件，在陽光照射太陽電池101的白天，可直接把太陽光能轉(zhuǎn)變成直流電能。在硅太陽電池的情況下，每個(gè)太陽電池產(chǎn)生近0.5V的電動(dòng)勢(shì)，所產(chǎn)生的電流與陽光強(qiáng)弱、電池大小和并聯(lián)電池?cái)?shù)成比例增加。因此，需要的電壓可通過把電池串聯(lián)和/或并聯(lián)獲得，如圖2所示。
在對(duì)在電池板110上的太陽電池以多種方式實(shí)施串聯(lián)和并聯(lián)時(shí)，本發(fā)明要求先把電源選擇單元120裝在一個(gè)便攜盒140內(nèi)。一個(gè)實(shí)施例及其原理將在下文敘述。
圖3到圖5說明如何在電源選擇單元120上為使用中的裝置形成所需的電源。
在電源選擇單元120上，作出與太陽電池板每個(gè)模塊之正負(fù)極相對(duì)應(yīng)的接觸點(diǎn)，示如附圖中的和□。因此，需要的電壓可通過恰當(dāng)連接電源選擇單元120接觸點(diǎn)獲得，如圖3所示。
圖3A到圖3D說明如何布線，以從太陽電池板110獲得各種工作電壓，例如，1.2-1.5V、3.0-3.6V、4.0-4.8V、6.0-7.2V。讓我們?cè)O(shè)一移動(dòng)裝置所需電壓是6V。當(dāng)我們把所有4個(gè)單元模塊串聯(lián)時(shí)，所供應(yīng)的充電電壓達(dá)6.7-7.7V，足夠移動(dòng)裝置使用，即使在考慮到反向電流保護(hù)二極管所引起的電壓降效應(yīng)時(shí)。類似地，小型盒式錄放機(jī)所需電壓一般是3V。把太陽電池板每?jī)蓚€(gè)單元模塊分別串聯(lián)、然后把這兩個(gè)單元組并聯(lián)，可獲得3.4-3.8V的電池充電電壓。在裝置使用1.5V電壓時(shí)，所需電壓可通過并聯(lián)電池板所有單元模塊獲得。
圖4A、4B、5A和5B說明在使用兩個(gè)以上太陽電池板的情況下，當(dāng)你需要得到大于6V的電壓時(shí)，如何連接每個(gè)接觸點(diǎn)。歸根到底，如圖3到圖5所示，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，電源選擇單元120的結(jié)構(gòu)允許使用者自由選擇基于每個(gè)單元模塊對(duì)應(yīng)1.5V電壓而變化的電壓。
另一方面，在太陽電池101所產(chǎn)生電壓不令人滿意時(shí)，你能通過設(shè)置圖3所示反向電流保護(hù)二極管使來自蓄電池的反向電流流入太陽電池101防止電耗損。要記住的一件事是，反向電流保護(hù)二極管150上有電壓降，因?yàn)榉聪螂娏鞅Ｗo(hù)二極管150和太陽電池101是串聯(lián)的。因此，你必須選擇一個(gè)電壓降較小的二極管，以使電耗損最小。另外，為了防止蓄電池過量充電，你可加一個(gè)附加電路。除本發(fā)明這個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中電源以1.5V的間隔變化外，實(shí)施電源以2.0V的間隔變化，即相應(yīng)于使用鉛酸蓄電池而增加串聯(lián)太陽電池?cái)?shù)，即2V、4V、6V等，也是可能的。再者，使用鎳鎘蓄電和鋰離子聚合物蓄電池時(shí)，相應(yīng)減少串聯(lián)太陽電池?cái)?shù)，還可實(shí)施電源以1.2V的間隔變化。
如圖6示意表示的電源選擇單元的接觸點(diǎn)600、602、604所示，在你選擇兩三個(gè)電壓時(shí)，使用圖6A所示普通接觸點(diǎn)開關(guān)650是方便的。當(dāng)你需要選擇三個(gè)以上電壓時(shí)，使用圖6B所示圓柱狀旋轉(zhuǎn)接觸點(diǎn)開關(guān)652較好。另外，通過使旋轉(zhuǎn)開關(guān)654的數(shù)量與太陽電池板605的增減比例相對(duì)應(yīng)，也可選擇不同水平的電源。
直到現(xiàn)在，已描述了為了得到不同水平的電壓，太陽電池板110和電源選擇單元120的一個(gè)實(shí)施例。
在這當(dāng)中，要把所獲得的電壓供給裝置使用，必須把電線妥善地安置在小便攜盒中。為此，你可使用半自動(dòng)旋轉(zhuǎn)線軸。由于已使和□兩個(gè)接觸點(diǎn)在導(dǎo)線的末端分開，故只通過組裝便可方便地為裝置連接不同的電極，從而使連接與隨裝置而變的電極保持一致。
為了便攜，本實(shí)施例把一個(gè)太陽電池板、一個(gè)電源選擇開關(guān)或電源選擇單元和一個(gè)半自動(dòng)旋轉(zhuǎn)線軸或電源連接部分裝在便攜盒140內(nèi)，便攜盒140可以象電子記事薄一樣開合。因此，如圖1所示，這個(gè)內(nèi)置太陽電池板的盒子可借助鉸鏈200開合，而把一終端連接部件220放在這個(gè)開合部分，這樣可使此終端連接部件220易于保管和攜帶。而且，如圖7所示，通過把另一個(gè)帶有太陽電池板的盒片裝在電子記事薄或計(jì)算器上，本發(fā)明的多電壓電源裝置可根據(jù)用途制成不同形狀。你可以把盒子制成一折的、一折加兩開的、兩折一開的、兩折加一開的等。除了前述電子記事薄狀，盒子還可以制成皮夾子、卡片等形狀。特別是，由于體積已最小化，可把卡片狀盒象信用卡一樣放在你的皮夾子中攜帶，并可把它別在帽子上、肩部或手提包上使用。
圖9表示一個(gè)卡片狀多電壓電源裝置。象皮夾子形電源裝置一樣，卡片狀電源裝置也包括一個(gè)太陽電池板910、一個(gè)電源選擇單元920、一個(gè)電源連接部分930和一個(gè)便攜盒950。過充電保護(hù)電路940在圖9中分開示出。
正如上面所說明的，本發(fā)明的便攜式多電壓電源裝置可以放在一個(gè)內(nèi)置太陽電池的很輕便攜盒中，與使用著的裝置如移動(dòng)電話的蓄電池分開攜帶。而且，由于太陽電池是用具有彈性的透明耐熱聚合材料模制的，雖然太陽電池板易碎，但不會(huì)造成移動(dòng)電話的損害。特別是，由于僅僅通過簡(jiǎn)單的處理就能得到不同水平的電壓，這種多電壓電源可用于任何需要直流電壓的裝置，如移動(dòng)電話、小型盒式磁帶機(jī)、收音機(jī)、立體聲系統(tǒng)和便攜式電腦。為了減小這種電源的體積，可把連接移動(dòng)裝置的導(dǎo)線繞在便于使用的半自動(dòng)線軸上。另外，導(dǎo)線及電極應(yīng)特別標(biāo)出伏特，以便使用者易于根據(jù)使用中的裝置調(diào)整和連接不同類型的電極。
如前所述，本發(fā)明之便攜式多電壓電源裝置，在人們遠(yuǎn)離家、難以得到電源時(shí)，通過白天有日光時(shí)給便攜式蓄電池充電，或在蓄電池放完電時(shí)，把它直接加在你想用的裝置上，可為移動(dòng)電話、小型盒式錄放機(jī)、立體聲系統(tǒng)、收音機(jī)和便攜式電腦提供應(yīng)急電源。特別是加在電子記事薄之類裝置上時(shí)，這種多電壓電源裝置可用作有額外功能的便攜式電源。另外，本發(fā)明的多電壓電源裝置，因?yàn)樗杀辉O(shè)計(jì)產(chǎn)生不同水平的電壓，故也可供各種需要不同電壓的裝置使用。
本發(fā)明的精神已在上述優(yōu)選實(shí)施例中被說明，但要提醒的一件事是，上述實(shí)施例不是設(shè)置限制，僅僅為了解釋。另外，本領(lǐng)域的專家通常會(huì)知道，以本發(fā)明的精神，可以得到各種各樣實(shí)施結(jié)果。
權(quán)利要求
1.一個(gè)可選擇性產(chǎn)生不同水平電源的便攜式多電壓太陽電池電源裝置，包括至少一個(gè)可模制許多單元模塊的太陽電池板，每個(gè)單元模塊包括一個(gè)第一電極、一個(gè)第二電極和許多互相串聯(lián)的太陽電池；一個(gè)電源選擇單元，用于通過把一個(gè)單元模塊的第一電極和第二電極與另一模塊的第一電極和第二電極并聯(lián)或串聯(lián)和組合輸出各種水平的電源；一個(gè)便攜盒，用于容納太陽電池板和電源選擇單元。
2.如權(quán)利要求1的便攜式多電壓太陽電池電源裝置，其中太陽電池板上的單元模塊的數(shù)量是4個(gè)。
3.如權(quán)利要求2的便攜式多電壓太陽電池電源裝置，其中電源選擇單元包括一個(gè)圓柱狀旋轉(zhuǎn)接觸開關(guān)以及與此圓柱狀旋轉(zhuǎn)接觸開關(guān)相耦聯(lián)的一個(gè)第一電源接頭和一個(gè)第二電源接頭。
4.如權(quán)利要求3的便攜式多電壓太陽電池電源裝置，其中不同水平的電源包括通過并聯(lián)4個(gè)單元模塊所得到的第一水平；通過并聯(lián)兩組單元模塊和串聯(lián)每一組中的單元模塊所得到的第二水平；通過串聯(lián)4個(gè)單元模塊所得到的第三水平；通過串聯(lián)4個(gè)單元模塊的三個(gè)所得到的第四水平。
5.如權(quán)利要求1的便攜式多電壓太陽電池電源裝置，其中每個(gè)太陽電池板用透明耐熱聚合材料模制，借此，太陽電池板變得薄而輕。
6.如權(quán)利要求1的便攜式多電壓太陽電池電源裝置，其中電源選擇單元還包括一個(gè)阻止太陽電池的輸出倒流回此太陽電池的元件。
7.如權(quán)利要求6的便攜式多電壓太陽電池電源裝置，其中阻止太陽電池的產(chǎn)出回流向此太陽電池的元件是一個(gè)二極管。
8.如權(quán)利要求1的便攜式多電壓太陽電池電源裝置，其中電源選擇單元還包括一個(gè)防止太陽電池板過量充電的保護(hù)線路。
9.如權(quán)利要求1的便攜式多電壓太陽電池電源裝置，其中便攜盒是以使其可通過鉸鏈開合來設(shè)計(jì)的。
10.如權(quán)利要求1的便攜式多電壓太陽電池電源裝置，其中便攜盒是卡片形的。
全文摘要
一種便攜式應(yīng)急電源,可供蜂窩電話、收音機(jī)、便攜式攝像放影機(jī)、便攜式電腦、小型錄放機(jī)之類移動(dòng)裝置使用。本發(fā)明在白天有日光時(shí)可為移動(dòng)電話、便攜式電腦和小型錄放機(jī)供電,可為多種需要不同電壓的裝置產(chǎn)生不同水平電壓。包括至少一太陽電池板、一電源選擇單元和一便攜盒。太陽電池板由互相連接的多個(gè)太陽電池構(gòu)成;電源選擇單元可在可能有的電壓中選擇一個(gè)電壓或多個(gè)電壓;便攜盒內(nèi)置一太陽電池板、一電源選擇單元和一電源連接部分。
文檔編號(hào)H01L31/042GK1322395SQ99811742
公開日2001年11月14日 申請(qǐng)日期1999年9月9日 優(yōu)先權(quán)日1998年9月9日
發(fā)明者李壽根, 鄭京淑 申請(qǐng)人:李壽根, 鄭京淑