[實用新型]基于超級電容和太陽能電池的電源系統

無效

• 申請號: 200620119106.4
• 申請日: 2006-08-15
• 公開（公告）號: CN200987083Y
• 公開（公告）日: 2007-12-05
• 發明（設計）人: 張宗旺;鐘曉剛
• 申請（專利權）人: 中電新視界技術有限公司
• 主分類號: H02J7/35
• 分類號: H02J7/35;H02J15/00
• 代理公司: 北京潤平知識產權代理有限公司
• 代理人: 王鳳桐;周建秋

技術領域

本實用新型涉及一種便攜電子產品的電源系統，尤其是適用于手機的電源系統。

背景技術

目前，手機的電源系統采用的是基于可充電電池組方式實現的，主要包括基于鋰離子、鋰聚合物、鎳金屬氫化物和鎳鎘等類可充電的化學電池。基于化學電池的手機電源系統主要存在這樣一些問題和不足，其一是所有化學電池在生產和廢舊電池處理過程當中均會對環境造成污染，化學電池里所含有的金、水銀、鉛、鎘等重金屬成分會污染土壤及地下水，嚴重危害人體健康，成為一大污染源，已被國家明確定性為危險廢物；其二是化學電池的工作機理決定其瞬時電流輸出能力受限，無法滿足工作電流突變的需求，尤其是隨著手機愈加豐富的特性和功能的不斷增加，對于電源系統所需求能量密度和運行時間在不斷增加；其三是使用壽命有限并受溫度的限制，而且大電流的需求也會直接影響它們的使用壽命。

實用新型內容

為了克服現有手機電源系統在生產和廢舊電池處理過程中存在環境污染、瞬時電流輸出能力和使用壽命受限等方面所存在的問題和不足，本實用新型提出了基于超級電容和太陽能電池的電源系統。

本實用新型解決其面臨的技術問題所采用的技術方案是：用超級電容器組替代現有手機電源系統中的化學電池作為儲能元件，并與太陽能電池組進行優勢互補，設計了一種能夠以太陽能電池組和直流電源兩種不同充電方式充電的手機電源系統。

本實用新型提供的基于超級電容和太陽能電池的電源系統，其中，所述電源系統包括：超級電容器組、太陽能電池組、超級電容器充電控制器、DC-DC變換器以及電源管理單元，其中，太陽能電池組與超級電容器充電控制器以及電源管理單元電連接，超級電容器組與超級電容器充電控制器、電源管理單元和DC-DC變換器電連接，電源管理單元與DC-DC變換器電連接。

本實用新型采用超級電容器作為儲能元件不僅等效串聯電阻(ESR)很小，可提供和吸收非常大的電流，而且采用非化學電荷的載流子機制，具有很長并可預測的使用壽命，隨著時間的推移，其性能變化小。太陽能電池是一種能夠把光能直接轉換成電能的半導體器件。與化學電池相比具有許多優點，其最為突出的優勢在于安全可靠，無噪音，無污染，能量隨處可得，無需消耗燃料，無機械轉動部件，維護簡便，使用壽命長。但太陽能電池不具備儲能功能，僅僅是一種能量轉換器，將太陽光的能量轉換為電能。把超級電容器組和太陽能電池組的優勢進行有機組合，替代傳統電源系統的化學電池，引入太陽能電池充電這樣一種新的方式，實現了一種綠色電源系統，為手機的電源系統提出了一種全新的解決方案。

本實用新型的有益效果是避免了化學電池生產和廢舊化學電池處理過程所產生的環境污染，具有綠色環保特征。引入了環保清潔能源太陽能電池，使得這一電源系統具有節能特征。儲能元件超級電容采用非化學電荷的載流子機制，不僅能夠瞬時輸出電流大，而且具有很長可預測的使用壽命，而且隨著時間的推移，其性能變化也更小。

附圖說明

下面結合附圖對本實用新型進行進一步的說明。

圖1是本實用新型的電源系統的組成框圖；

圖2是超級電容器充電控制器的工作原理圖，其中N1為穩壓器，N2為精密電壓基準，N3為超級電容器充電狀態控制器，N4為10位快速AD轉換器，N5為多路可編程電壓基準，N6為模擬開關，N7為CMOS型電壓比較器，N8和N9為CMOS型運算放大器；

圖3是DC-DC變換器的工作原理圖，其中N10為DC-DC轉換狀態控制器，N15為可編程電壓基準，N11和N12為驅動器，D3為可編程單穩態施密特觸發器，D4為RS觸發器，N13和N14為CMOS型遲滯比較器，N16為精密電壓比較器；

圖4是本實用新型的電源系統的實施例的電路圖，其中A1為太陽能電池組，N17為電壓轉換器，N18為模擬開關，A2為電源管理單元，A3是超級電容器組。

具體實施方式

隨著便攜電子產品尤其手機產品不斷的縮小體積減輕重量，對于電源系統的性能要求更加苛刻。尤其是在保證這些便攜電子產品愈加豐富的特性和功能的前提下，就要求電源系統能夠提供越來越高的能量密度和越來越長的運行時間。