基本信息
- 项目名称：
- 可使用太阳能和市电的最优功率控制型万能充电器
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”作品
- 小类：
- 信息技术
- 大类：
- 科技发明制作B类
- 简介：
- 我设计制作的这个充电器，利用恒压跟踪系统充分利用了太阳能，同时让充电器在使用太阳能电池输入时能稳定在最大功率点附近，充分利用太阳能电池的能量，极大提高了充电效率，由于输出电流稳定，不会影响被充电电池的使用寿命。市电和太阳能电池输入能自动切换，互不影响。接口丰富，既有电池卡口，又有USB接口，可满足各类手机电池、数码相机电池、数码摄像机电池和其它常用电子产品电池的充电接口要求。
- 详细介绍：
- 一、目前市售万能充电器存在的问题 目前在市场上销售的万能充电器很多，但通过调查，存在如下问题： （1）很多万能充电器的接口不完善，有的只有电池卡口，有的只有USB接口。 （2）有的充电器只能在市电下工作，在没有市电的场合，如在户外，充电器就无法使用。 （3）有的充电器可使用太阳能，但不能在市电下工作。 （4）有的充电器能使用市电和太阳能工作，但均未解决最优功率控制问题。在利用太阳能对蓄电池充电的过程中，由于太阳能电池输出特性的非线性，太阳能电池工作点不能稳定在最大功率点附近，从而造成太阳能电池能量的浪费，充电效率很低，且会缩短被充电电池的使用寿命。 （5）市场上的太阳能充电器都是先给内置锂电池充电，然后再通过内置锂电池给充电设备充电，待充电池的容量不能比内置锂电池的容量大，如果比内置锂电池的容量大就没法充电（比如内置锂电池是2000mA，而待充电池容量是2600mA就没法充电），太阳能充电器的寿命也取决于内置锂电池的寿命，一般都是三年以内，如果内置锂电池损坏或性能降低，那么整个充电器也就没法工作了。 二、本作品所解决的问题 本设计是“一种可使用太阳能和市电的最优功率控制型万能充电器”，解决了上述市售万能充电器存在的问题，主要特点如下： （1）接口完善，既有电池卡口，又有USB接口，可满足各类手机电池、数码相机电池、数码摄像机电池和其它常用电子产品电池的充电接口要求。 （2）万能充电器既能在市电下工作，又能依靠太阳能工作，且具有自动切换功能，充电器接太阳能电池时，自动将市电回路切断，以保证设备的稳定工作。 （3）解决了太阳能电池的最优功率控制问题，使太阳能电池的工作点能稳定在最大功率点附近，充分利用太阳能电池的能量，大大提高了充电效率，不会影响被充电电池的使用寿命。太阳能电池的工作特性为非线性的，在不同光照下，太阳能电池的最大功率输出点会发生变化，但最大功率输出点处的电压值基本不变。利用这一特点，采用恒压跟踪的方式就可以实现太阳能电池的最优功率控制，使太阳能电池的输出功率最大。 （4）本设计设置了转换，在有光照的情况下使用太阳能电池输入,如果没有光照自动转换成市电输入,保证了系统工作的可靠性，且充分利用了太阳能这一新能源，实现了节能降耗。 （5）本设计不内置锂电池，直接给待充电设备充电，摆脱了内置锂电池容量的限制，基本所有的电池都能充电，大大增加了使用范围。而且充电器的使用寿命取决于太阳能电池板的寿命，而太阳能电池板的寿命一般可达10年以上，大大延长了充电器的寿命。同时不使用内置锂电池，还可以降低生产成本。
作品图片
作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- ⑴ 作品设计的目的 我设计了这个“可使用太阳能和市电的最优功率控制型万能充电器”，能够满足市电（交流220V）和太阳能电池恒压跟踪输入，并使输出接口多样化，并解决了充电器的最优功率控制问题。 ⑵ 设计的基本思路 本充电器既能在市电下工作，又能依靠太阳能工作，且具有自动切换功能，充电器接通太阳能电池时，自动将市电回路切断，以保证设备的稳定工作。 ⑶ 创新点 ① 新能源的充分利用：本充电器采用太阳能电池最优功率控制系统，通过本系统实现太阳能电池的恒压跟踪，让充电器在使用太阳能电池输入时能稳定在最大功率点附近，充分利用太阳能电池的能量。 ② 可实现市电和太阳能电池输入自动切换。 ③ 接口丰富：既有电池卡口，又有USB接口，可满足常用电子产品电池的充电接口要求。 ⑷ 技术关键 ① 太阳能电池输出功率的恒压跟踪。 ② 市电和太阳能电池输入的切换。 ③ 在充电器充各类不同负载时可根据负载性质自动调整充电电流并实现恒流充电。 ⑸主要技术指标 ①市电输入：110-240V,50-60HZ。 ②太阳能电池输入：10V，100mA。 ③万能充接口输出：4—4.2V，200±80mA。 ④USB接口输出：5V，180 ±80mA。
科学性、先进性
- ① 虽然现在太阳能充电器也很多，但是由于太阳能电池工作的非线性，所以市售太阳能充电器均不能工作在太阳能电池的最大功率点附近，从而造成太阳电池能量的浪费，充电效率很低。本设计利用电流脉宽控制芯片TL494，采用恒压跟踪的方式实现对太阳能电池的最大功率跟踪，提高了太阳能电池的工作效率，进而大大改善了充电器在使用太阳能电池时的工作性能。 ② 同时支持市电和太阳能电池输入,且有自动切换功能,保证了系统工作的可靠性。 ③ 市电输入时，采用开关电源充电，对电网电压及频率的变化适应性强，输入电压范围宽。 ④ 市场上的太阳能充电器都是先给内置锂电池充电，然后再通过内置锂电池给充电设备充电，这就限制了待充电池的容量不能比内置锂电池的容量大，如果比内置锂电池的容量大就没法充电。而且在给内置锂电池充电的时候不能对其他的用电设备充电，使用起来很不方便。本设计不内置锂电池，直接给待充电设备充电，摆脱了内置锂电池容量的限制，增加了使用范围。
获奖情况及鉴定结果
- 在我校2011年学生科技作品竞赛中荣获“特等奖”。 于2011年5月在云南省“青春彩云南•动感地带杯”第六屆云南高校青年学术科技节中荣获二等奖。
作品所处阶段
- 已经成功使用并正在申请专利
技术转让方式
- 可进行专利转让或合作生产
作品可展示的形式
- 实物产品，现场演示
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 我设计制作的这个充电器，利用恒压跟踪系统充分利用了太阳能，同时让充电器在使用太阳能电池输入时能稳定在最大功率点附近，充分利用太阳能电池的能量，极大提高了充电效率，由于输出电流稳定，不会影响被充电电池的使用寿命。市电和太阳能电池输入能自动切换，互不影响。接口丰富，既有电池卡口，又有USB接口，可满足各类手机电池、数码相机电池、数码摄像机电池和其它常用电子产品电池的充电接口要求。所以我设计的这个充电器经济实用，只需要有电或者太阳光就可以使用。若能批量生产，价格有望控制在60元以内。 该系统经过调试，工作可靠、稳定。不仅可以在家里用，还可以用于野外，只要有阳光都可以充电。如果有这样一个充电器，那么你以后出门无论到哪里再也不会受到电池没电的影响，具有较强的实用性和推广价值。
同类课题研究水平概述
- 一、目前在市场上销售的万能充电器很多，但通过调查，存在如下问题： （1）很多万能充电器的接口不完善，有的只有电池卡口，有的只有USB接口。 （2）有的充电器只能在市电下工作，在没有市电的场合，如在户外，充电器就无法使用。 （3）有的充电器可使用太阳能，但不能在市电下工作。 （4）有的充电器能使用市电和太阳能工作，但均未解决最优功率控制问题。在利用太阳能对蓄电池充电的过程中，由于太阳能电池输出特性的非线性，太阳能电池工作点不能稳定在最大功率点附近，从而造成太阳能电池能量的浪费，充电效率很低，且会缩短被充电电池的使用寿命。 （5）市场上的太阳能充电器都是先给内置锂电池充电，然后再通过内置锂电池给充电设备充电，待充电池的容量不能比内置锂电池的容量大，如果比内置锂电池的容量大就没法充电（比如内置锂电池是2000mA，而待充电池容量是2600mA就没法充电），太阳能充电器的寿命也取决于内置锂电池的寿命，一般都是三年以内，如果内置锂电池损坏或性能降低，那么整个充电器也就没法工作了。 二、本设计是“一种可使用太阳能和市电的最优功率控制型万能充电器”，解决了上述市售万能充电器存在的问题，主要特点如下： （1）接口完善，既有电池卡口，又有USB接口，可满足各类常用电子产品电池的充电接口要求。 （2）万能充电器既能在市电下工作，又能依靠太阳能工作，且具有自动切换功能，充电器接太阳能电池时，自动将市电回路切断，以保证设备的稳定工作。 （3）解决了太阳能电池的最优功率控制问题，使太阳能电池的工作点能稳定在最大功率点附近，充分利用太阳能电池的能量，大大提高了充电效率，不会影响被充电电池的使用寿命。 （4）本设计设置了转换，在有光照的情况下使用太阳能电池输入,如果没有光照自动转换成市电输入,保证了系统工作的可靠性，且充分利用了太阳能这一新能源，实现了节能降耗。 （5）本设计不内置锂电池，直接给待充电设备充电，摆脱了内置锂电池容量的限制，基本所有的电池都能充电，大大增加了使用范围。而且充电器的使用寿命取决于太阳能电池板的寿命，而太阳能电池板的寿命一般可达10年以上，大大延长了充电器的寿命。同时不使用内置锂电池，还可以降低生产成本。
