ПОРТАТИВНОЕ СОЛНЕЧНОЕ ЗАРЯДНОЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 2006 года по МПК H02J7/35 

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.

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).

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.

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).

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.

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.

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.

Целесообразно в переходнике оболочку выполнить трубчатой.

Предпочтительно в переходнике оболочку выполнить цилиндрической радиусом не менее двадцати миллиметров.

Предпочтительно переходник соединить с корпусом непосредственно и выполнить в виде опоры для ориентации солнечных батарей в рабочем положении.

Предпочтительно иметь две последовательно соединенные батареи, выполненные с применением монокристаллического кремния.

Целесообразно переходник соединить с солнечными батареями через шнур электрического питания.

Предпочтительно корпус выполнить с раскладной книжной конструкцией, в том числе в форме органайзера,

Предпочтительно переходник закрепить снаружи корпуса вдоль его сгиба.

Предпочтительно переходник применить в качестве ручки для переноса портативного солнечного зарядного устройства в сложенном виде.

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.

Целесообразно съемную заглушку выполнить в виде торцевой части оболочки с резьбовым соединением.

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.

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.

Конструкция устройства позволяет применить сочетание простых средств (раскладного корпуса и переходника с универсальными свойствами) при оптимальном весе для ручного переноса.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Переходник может быть использован дополнительно в качестве ручки для переноса ОЗУ в сложенном виде.

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.

Изобретение относится к возобновляемым источникам первичного электропитания, предназначенным для заряда и подзаряда аккумуляторов любых типов с номинальным напряжением от 3 до 9 В с емкостью до 2,5 ампер-часов. Устройство содержит корпус с солнечными батареями и переходник, включающий оболочку со встроенной розеткой типа автомобильный прикуриватель. Клемма и корпус розетки являются выводами для подключения нагрузки через соответствующий адаптер. На диэлектрической монтажной плате, которая закреплена на клемме розетки внутри оболочки переходника смонтирован развязывающий диод. Солнечная батарея одним полюсом подключена к клемме розетки, а другим через развязывающий диод к корпусу розетки. Технический результат - повышение надежности, упрощение эксплуатации и хранения, возможность сопряжения с любым портативным прибором, работающим от бортовой сети автомобиля, удобство транспортировки, сборки и ремонта, повышение быстродействия приведения в рабочее положение. 12 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. 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, отличающееся тем, что в качестве розетки переходника использована розетка от разъема типа автомобильный "прикуриватель", клемма и корпус которой являются выводами для подключения нагрузки через соответствующий адаптер, введен развязывающий диод, смонтированный на диэлектрической монтажной плате, которая закреплена на клемме розетки внутри оболочки переходника, причем солнечная батарея одним полюсом подключена к клемме розетки переходника, а другим полюсом - через развязывающий диод к корпусу розетки переходника.2. Портативное солнечное зарядное устройство по п.1, отличающееся тем, что в переходнике оболочка выполнена трубчатой.3. Портативное солнечное зарядное устройство по п.2, отличающееся тем, что в переходнике оболочка выполнена цилиндрической радиусом не менее двадцати миллиметров.4. Портативное солнечное зарядное устройство по п.1, отличающееся тем, что переходник соединен с корпусом устройства непосредственно и выполнен в виде опоры для ориентации солнечных батарей в рабочем положении.5. Портативное солнечное зарядное устройство по п.1, отличающееся тем, что оно имеет две последовательно соединенные солнечные батареи, выполненные с применением монокристаллического кремния.6. Портативное солнечное зарядное устройство по п.1, отличающееся тем, что переходник соединен с солнечными батареями через шнур электрического питания.7. Портативное солнечное зарядное устройство по п.1, отличающееся тем, что корпус имеет раскладную книжную конструкцию, в том числе в форме органайзера.8. Портативное солнечное зарядное устройство по п.7, отличающееся тем, что переходник закреплен снаружи корпуса вдоль его сгиба.9. Портативное солнечное зарядное устройство по п.8, отличающееся тем, что переходник является ручкой для его переноса в сложенном виде.10. Портативное солнечное зарядное устройство по п.1, отличающееся тем, что в переходнике оболочка имеет съемную заглушку и отверстие для подвода электрических проводников солнечной батареи соответственно к клемме розетки и одному из выводов развязывающего диода.11. Портативное солнечное зарядное устройство по п.10, отличающееся тем, что съемная заглушка является торцевой частью оболочки и имеет с ней резьбовое соединение.12. Портативное солнечное зарядное устройство по п.1, отличающееся тем, что в переходнике оболочка имеет сквозные окна для защелки лапок розетки при сборно-разборном их соединении.13. Портативное солнечное зарядное устройство по п.1, отличающееся тем, что корпус выполнен из кожи или сумочной ткани.