专利名称：便携式充电器的制作方法
技术领域：
本发明涉及便携式充电器，更具体地，涉及一种具有能够长时间地保持充电状态的备用电源组、包括可手动操作的电荷产生器、且能够为多种便携式电子装置充电的便携式充电器。
背景技术：
目前，诸如移动电话、PDA、Ipod、PSP等的许多便携式便利装置通常由电池供电(专用的除外)，并且优选地包括容纳于便携式装置内的小型、通常可再充电的电池。这样的装置的电池通常供电约一天或更短时间。因而，为了为下一天的使用做准备，通常必需通宵地对可充电电池进行再充电。通过将AC/DC变流器连接到常用的电源插座(outlet)(诸如115v AC电源插座)或连接到设置在便携式装置上的DC输入来执行再充电，AC/DC充电器将AC电源转换成DC电源和适当的电压电平(通常为大约5伏(5伏等级，order)的DC)。然而，在许多场合和情形下，这很不方便，甚至获得本地的AC电源插座是不现实或不可能的。这种情况可能发生在野营期间或者旅行时，或者在户外或远离附近的AC电源插座时。因而，需要提供一种小型、便携式、以及优选的是手持的装置，并且其能够为便携式装置提供备用电源。另外，对于从事技术的人员来说，通常要具有一个或多个这样的便携式、由电池供电的装置，并且进一步有利地提供一种便携式充电装置，其能够对简单并容易地连接至充电装置的多个不同类型的这种便携式装置提供备用电源。
发明内容
本发明的特征在于通过使用包括能够对多种不同的便携式装置提供电源的便携式电源，能够在紧急情况下，以及为便携式装置的可再充电电池充电的AC电源不可用或者不能被定位或者很不方便使用的情况下，向这样的装置供电。
该装置设置有内置的、可再充电电池，其能够为Ipod提供高达1小时的视频时间和5小时的音乐娱乐时间，以及为便携式移动电话提供超过五(5)小时的通话时间和高达二(2)天的待机时间。
完全充电的内置电池将保持全充电状态至少二(2)周。
便携式备用装置设置有USB电源输出，其被配置为与多种电源连接器端(tip)连接，以适应具有内置便携式电池的多种便携式电子装置。可以利用本发明的装置为使用可再充电电池的便携式电子装置提供备用电源，或者用作某些电子装置的5V DC电源。
在本发明的另一实施例中，便携式装置设置有可手动操作的发电机，其包括于装置的外壳内，并且具有可手动操作的曲柄(crank)，每摇动曲柄两(2)分钟就可以提供约五(5)分钟的通话时间，且在其中储备手动生成的电能用于随后的使用。可通过使用DC输入端口来将可再充电电池组再充电，该DC输入端口沿着外壳的外部设置并且连接到AC适配器(adapter)的DC输出，可再充电电池组还被配置用于容纳在汽车中使用并且通常被插入到设置在汽车或其他交通工具中的电照明器插座或其他类似的DC电源插座内的类型的适配器(adaptor)。
在又一实施例中，便携式装置可以设置有包括用作闪光灯和夜灯的至少一个发光二极管(LED)的大功率光源。便携式充电装置设置有运动检测器，其检测在大约12步范围内的运动以及为了安全目的而打开LED灯，这样就避免了必须在黑暗中寻找开关。另外，便携式充电装置可以设置有光传感器(light sensor)，以当环境光低于给定的阈值时导通LED。
所有的上述充电装置可以用于室内和室外环境中，并且由于其紧凑、轻质、和坚固的设计，其尤其适合于户外使用。另外还可以将该装置设计成防水的，从而使其十分有利于旅行时或在野营地使用，并且可以在汽车、SUV、和RV以及各种船只中使用。
该装置还提供“SOS报警”功能，能够在紧急情况下产生100dB的报警声音。
通过以下的详细描述和附图可以更好地了解本发明，其中，用相同的标号表示相同的元件，其中图1A到图1E是根据本发明的一个优选实施例的透视图，其用于结合备用可再充电电池、运动检测器、光电传感器、灯和报警器、以及具有手动操作的曲柄臂的发电机，曲柄臂当不使用时就折叠到装置外壳中，当将曲柄臂完全容纳于外壳中时有助于装置的紧凑及尺寸。
图2A示出了图1A至图1E的电源备用装置的简化框图，以及图2B是其详细示意图。
图3A至图3C是在图1A至图1E的实施例的外壳中包括的驱动机构的详细视图，图3A和图3C示出了沿着图3B的左手侧和右手侧方向看时的视图。
图4至图4E是示出本发明另一优选实施例的前面、后面、左侧面、右侧面、顶部、和底部的视图。
图4F示出了曲轴臂在操作位置时图4C中示出的侧面。
图5是在图4至图4F的实施例中设置的电子装置的示意图。
具体实施例方式
图1A至图1E示出了本发明的一个优选实施例10，其包括外壳12，外壳沿其正面具有开口12a和12b，开口12a被半透明盖窗14覆盖，用于覆盖和保护下面将详细描述并且在图2B中示出的运动传感元件RD。
透明窗16密封开口12b并且保护下面将详细描述并且同样在图2B中示出的多个LED DA至DD。
外壳12的上端设置有大致半圆形的完整把手12c，以便于装置10的处理和运输，以及使装置能够容易地安装在合适的支承物(诸如勾状物、凸出物等)上，极大的方便了装置10的使用，尤其是在户外环境中。外壳12的顶面12d设置有大致圆形的开口12e-12f，每个均分别以保护透镜18、20密封，保护透明透镜覆盖在图2B中示出并且下面将详细描述的指示器LED D4-A和D4-B以及光传感器CDS。
按钮开关SW3(同样参见图2和图2A)如下所述操作“ SOS报警”。
外壳12的右手侧设置有滑动开关SW1，其操作电源的开或关。左手开关SW-2控制灯功能。当SW1处于关位置时，SW-2自动失效。
在不使用时，USB输出端口位于盖构件22的后面，盖构件覆盖连接器(未示出)以保护连接器与元件分离。盖构件22优选地是橡胶或者类似橡胶的有弹性的、柔性的构件，其一端固定到外壳并且被配置为在US连接器端口上扣合，以保护连接器与元件分离并且使其防水。在外壳12的右手侧壁中的开口12g设置有连接器，用于接收通过合适电缆(为了简便起见未示出)与其连接的DC电源的输出。
如同下面将更全面描述的，外壳12的左手侧设置有滑动开关SW2，用于选择所有的灯功能(夜间/开/运动)。在外壳12的左手侧还设置有与保护盖22类似的弹性保护盖24，用于保护DC 9V输入连接器(为了简便起见未示出)，并且当被关闭时，用于保护连接器与元件分离以及使其防水。
手动操作的手动曲柄沿外壳12的背面安装并且包括旋转地连接至发电机的曲柄臂26，其中，发电机在图3B和图3C中示出并且在图2B的示意图中示出。
曲柄臂26在一端利用销(未示出)枢轴地安装至可旋转构件28，销贯穿曲柄26的分叉臂26a、26b中的开口以及凸出物28a中的开口延伸，凸出物28a沿着可旋转构件28的露出表面设置并且位于分叉臂26a、26b之间。枢轴销使得曲柄臂26能够从图1C中示出的其保持在浅凹槽12h内的待用(stored)位置悬吊下来，如图1E所示，浅凹槽沿外壳12的背面设置。曲柄臂26还设置有握式把手27，其通过曲柄臂26的旋转来促进发电机M的摇转。操作把手30在不使用时位于凹槽12i内。图1C示出了处于待用、非操作位置的曲柄臂26和把手27，而图1D和图1E示出了准备摇动的曲柄臂。
参照图3A至图3C，图1C中示出的可旋转构件28机械地连接至轴S1，其中，轴S1被安装为可以在安装板P上的轴承B1内自由旋转。构件28设置有凹槽(未示出)，其容纳被完整地结合到圆柱齿轮G1的一个侧面的突出物G1a、G1b。由大直径齿轮G2和完全结合到齿轮G2的小直径齿轮G3构成的第二齿轮组件被安装为围绕固定至安装板P的固定轴S2旋转。小齿轮G3与大齿轮G1啮合。齿轮G4固定地安装至轴S3，并且与齿轮G2啮合。轴S3在板P上的轴承B2内是轴颈安装的(journal)，以当被固定以及连接至齿轮G4时能够自由旋转，并且用作驱动发电机M的转子(未示出)的装置。
通过齿轮比G1/G3和G2/G4获得显著的机械利益，以从发电机M提供适当的AC电源。在图3A示出的实例中，齿轮比大约是(等级为)20∶1。
参照图2A和图2B，图2A的简化框图包括无源红外PIR检测电路32，其优选地是利用模拟混合、数字设计并且因此提供高稳定PIR控制器的模型M7612集成电路控制器装置(IC1)。然而，可以使用具有相同性能的任何其他控制器。根据开关SW2和SW1的位置，每当运动检测器RD检测到运动时，控制器电路IC1-32选择性地使LED DA到DD变亮。通过SOS电路来操作报警装置34，SOS电路可以是诸如模型M3720-4的传统报警发生器集成电路(IC4)。然而，报警电源的开或关是通过按钮型SW3来控制的，按钮型SW3将电池源36直接连接至SOS电路35和SOS计时器ICS(NE 555P)。
控制器IC1-32得到来自连接至控制器IC1的管脚(pin)13的电池源36的电源。当传感器RD感测到运动时，在控制器IC1的端子11处出现给定电平的输出，当转为自动模式时，该输出通过二极管D5和开关SW2连接至晶体管Q4的集电极和基极。
当环境光在给定阈值之上时，晶体管Q4截止，从而使晶体管Q5截止。尽管电池36的正端子连接至LED D4-DD，它们仍然保持截止。
当按下开关SW3时，通过晶体管Q8将来自电池36的电源选择性地连接至报警电路M3720-4(IC-4)的VDD端，以使晶体管Q9导通，从而通过变压器BT1操作报警生成构件34。
当开关SW3被按入时，电池36通过开关S23连接至定时器电路IC3(优选地是传统定时器并且可以是例如NE555P集成电路(IC3)，其在由电阻器R17、电容器C16、和二极管D4的值确定的给定间隔内导通)的输入端7，选择性地控制其集电极连接至电池36的正端子的晶体管Q8，以使电池36连接至报警电路IC4(在由连接至定时电路IC3的前述组件R17、C16、和D4确定的给定时间内保持导通)的VDD端。应注意，SOS开关SW3先被按下然后被释放。然而，当使定时电路IC3保持导通时，晶体管Q8的发射极直接连接至报警电路IC4的VDD端。
当光传感器元件(CDS)38感测到环境光变弱时(诸如可以发生在日落、在户外时、或者可以发生在日落时的室内或者传统AC电源发生电源故障时)，可以控制LED DA-DD导通。当开关SW1处于“ON”位置而SW2处于“NIGHT”位置时，光传感器38检测到环境光的减少低于给定的阈值电平，从而使晶体管Q4和Q5导通以导通LED DA到DD。
DC电源连接器40接收来自DC适配器(即，AC/DC变流器，其输出通常为约9伏的DC)的输入电源，稳压器45将该9伏的DC输入转换成大约5伏的高度调节的DC输出，并且将调节的DC输出通过二极管D1、电阻器R13、和保护熔丝(protective fuse)F2连接至连接器44和46。另外，可再充电电池36将该通常为5伏的DC输出通过保护熔丝F2连接到USB连接器44的VDD端和DC插孔连接器46。稳压器45的输出共同连接到电阻器R13和二极管D1，以为可再充电电池36充电。与电阻器R13(具有大约10欧姆的阻抗和0.5瓦的额定功率)一起工作的稳压器，优选的是7806 IC稳压器，其确保可再充电电池的“缓慢充电”，以有效的延长电池的有效工作寿命。
如上所述，备用能量装置10还包括发电机M，用于通过操纵手动曲柄26来产生AC电源。发电机M的输出通过包括二极管D7至D12的二极管电桥连接。二极管D8、D10、和D12的电极都共同连接至电阻器R13的一端和二极管D1的阳极。滤波电容器C11和C12并联在电阻器R13和地之间。发电机M通过二极管D1和熔断器F2为USB输出连接器44和DC插孔连接器46供电。
总结第一实施例10的操作，当需要提供电子设备的备用电源时，参照图2A和图2B，该电子设备可以是移动电话、PDA、Blackberry、ipod、PSP等，其通过合适的传统连接电缆(未示出)连接至电源输出44或46中的一个。主要包括LED D4-A和D4-B以及晶体管Q1、Q2、和Q3的再充电和LED指示电路48用于使LED D4-A变亮，以指示正在进行充电操作。LED D4-B可以通过图1A中的观看窗18观察。当电池36完全充电时，晶体管Q1导通，使得晶体管Q2导通以使LED D4-A变亮，从而指示电池被完全充电。另外，晶体管Q2将地电势通过二极管D3连接到晶体管Q3的集电极以使LED D4-B截止，以指示电池电压约为5.2V DC。即使充电指示器变为绿色，为了确保电池完全充电，充电操作也应当优选地持续大约12小时的时间。
当在输入电源插孔40处供电时，通过稳压器45的输出为再充电LED指示电路48供电，稳压器45的输出直接连接至LED D4-A和D4-B的阳极以及通过电阻器R14连接至晶体管Q1的基极。
在再充电电池36由于存储于其中的能量损耗而不能再为电子设备供电的情况下，通过旋转曲柄臂26使发电机M产生AC电源。通过包括二极管D7至D12的二极管电桥(其输出通过二极管D1和熔丝F2连接到输出连接器44和46)将AC电源转换为DC。由发电机产生的能量存储在可再充电电池36中。该能量还可以用于LED DA到DD，从而为闪光灯LED DA-DD应急供电，同时也为控制器IC1供电。摇动曲柄二(2)分钟提供至少六(6)分钟的移动电话通话时间或30分钟的LED灯的照明时间，还能够直接对移动电话电池进行充电。当被完全充电时，可再充电电池36保持其充电状态至少二(2)周。这是通过使用二极管D1而获得的。
当SW1位于“ON”位置以及开关SW2位于“MOTION”位置，而某个人或某个物体靠近该装置时，运动检测器RD和PIR检测电路32能够触发LED DA-DD。SOS电路35提供SOS信号，以在按入按钮开关SW3时启动报警器34。当SW1处于“ON”位置以及SW2处于“NIGHT”位置时，在环境光减弱到给定电平之下时，环境光传感器38自动导通闪光灯LED DA-DD，其中，给定电平是由环境光检测器38的阻抗值(对于一种典型的硫化镉光电管来说，通常在大约103欧姆到大约0.7×106欧姆的范围内变化)和电阻器R9的阻抗值确定的可调节值，环境光传感器38和电阻器R9串联在晶体管Q4的集电极和地之间。电阻器R9和光传感器38的公共端子连接至晶体管Q4的基极。
图4至图4F示出本发明的另一优选实施例60，其包括外壳62，沿外壳的顶面有开口62A并且还装配有透明透镜64，用于从LED闪光灯发射光。设置开口62b用于USB输出连接器66。通过沿外壳62的顶面的开口62c可以看到充电指示器LED 68。操作LED闪光灯滑动开关70穿过靠近外壳前端顶部的加长开口62d突出。AC适配器输入72可以通过靠近外壳62的前端底部的开口62e来到达。外壳的背面设置有曲柄臂74，其具有旋转地连接至曲柄臂74的自由端的操作把手76。曲柄臂74的另一端被枢轴地连接至可旋转构件76，可旋转构件被设置为沿外壳62的后壁在圆形开口62f内旋转。曲柄臂74以与图1A至图1E中示出的方式类似的方式来操作。当曲柄臂不使用时，操作把手76被置于沿外壳62底端的凹槽62g内。
构件76通过曲柄臂74旋转，以操作发电机。机械利益来源于包括齿轮G1-G4的齿轮组件，它们在设计上和功能上与图3A-3C中示出的用于驱动发电机M的驱动齿轮基本上相同。图4F中以虚线形式示出的外壳62中的可再充电电池源优选地是可再充电电池36’。
图5是设置在电源库(power bank)中的电子装置的示意图，其中，参照图2B中示出的示意图，用相同的标号来表示相同的元件。
当曲柄臂74旋转时，发电机M提供AC输出，当开关70闭合时，包括二极管D7-D12的二极管电桥用于将电发电机的AC输出转换为DC以及通过二极管D1和电阻器R26将DC输出连接至LEDDB。来自二极管电桥的DC输出也被连接至可再充电电池36’，并且还通过二极管D1和熔丝F2直接连接至USB输出电源连接器44。
9伏的DC输入40通过稳压器45连接至USB输出电源连接器44，当开关70闭合时，稳压器的输出通过R13、D1、和F2被共同连接至USB输出电源连接器44以及通过电阻器R13、二极管D1、和电阻器R26连接到LED DB，同时还为充电指示器LED D4-A和D4-B供电。
实施例60的电子电路的操作基本上与实施例10中的电子电路的操作相同，其中，可以通过电源输入连接器40对可再充电电池36进行充电，电源输入连接器从DC适配器(即，AC/DC变流器)接收大约9伏的DC电源或者从诸如点烟器插座的汽车电源插座接收DC电源，接下来通过稳压器45将其转换为经过高度调节的大约5伏的DC，以向电池36、以及USB电源输出连接器44和闪光灯LED DB提供5伏的DC。
当电池36中的能量很低或被耗尽，以及电池36正被充电时，晶体管Q1截止，从而使LED B4-A截止以及使LED B4-B导通，以指示可再充电电池36正被充电。当电池被完全充电时，晶体管Q1导通，使得晶体管Q2能够被导通以使LED D4-A变亮，从而使晶体管Q3截止以关闭D4-B。
使用USB连接器44，很多种适配器都可以用来为各种不同的便携式、可充电电子装置充电。
因而，本发明的实施例提供了一种用于便携式电子装置的新颖、便携式的电源备用装置，其能够存储能量用于随后向便携式电子装置供电，还能够通过使用全包括的可手动操作的发电机(其可以存储其产生的电能或者直接向与其连接的便携式电子装置供电)来产生能量。
权利要求
1.一种便携式装置，用于为以dc电源操作的便携式装置供电，包括外壳，包括可再充电电池；发电机，用于产生AC输出；整流器，用于将所述AC输出转换为DC输出；USB电源输出连接器；以及稳压器集成电路(IC)，连接在用于提供DC电源的DC输入电源连接器和所述输出电源连接器之间；通过所述发电机和稳压器之一来选择性地对所述电池进行再充电。
2.根据权利要求1所述的装置，还包括可手动操作的曲柄组件，用于驱动所述发电机。
3.根据权利要求2所述的装置，其中，所述曲柄组件包括曲柄臂，被手动地连接至当旋转所述臂时驱动所述发电机的可旋转构件。
4.根据权利要求3所述的装置，其中，所述曲柄臂的活动端设置有安装的把手；所述把手和臂可在用于摇转的操作位置和保持在沿所述外壳的外部布置的凹槽中的待用位置之间移动，所述待用位置用于分别容纳所述曲柄臂和把手中的至少一个，以提供紧凑单元，以便于所述单元的操作和存放。
5.根据权利要求1所述的装置，所述外壳的一端具有完整的、弓形把手，以便于所述装置的操作和支承。
6.根据权利要求5所述的装置，还包括运动传感器装置；开关，可从所述外壳的外表面触及，并且可在用于停用所述传感装置的第一位置和用于启用所述传感装置的第二位置之间移动；当所述传感装置被启用以及响应于运动的检测时，所述传感装置使光源变亮。
7.根据权利要求6所述的装置，其中，所述光源包括至少一个发光二极管(LED)。
8.根据权利要求5所述的装置，还包括光传感装置；开关，可在用于停用所述光传感装置的第一位置和用于启用所述光传感装置的第二位置之间移动，当所述传感装置被启用以及响应于环境光减弱到低于给定电平时，所述传感装置使光源变亮。
9.根据权利要求5所述的装置，还包括开关，可在停用SOS报警装置的第一位置和启用所述报警装置的第二位置之间移动；当所述报警装置被启用时，生成音响报警。
10.根据权利要求9所述的装置，包括定时器，当所述开关处于所述第二位置时被启用，以控制所述音响报警在给定时间间隔内保持启用状态。
11.根据权利要求9所述的装置，所述开关可移动到用于启用闪光灯的第二位置。
12.根据权利要求11所述的装置，其中，所述灯包括至少一个发光二极管(LED)。
13.根据权利要求1所述的装置，还包括弹性盖，用于可去除地覆盖所述输入连接器和输出连接器，以防止异物进入。
14.根据权利要求13所述的装置，其中，所述弹性盖在一端接合至所述盖，并且所述弹性盖可在覆盖其相关连接器的第一位置和没有覆盖其相关连接器的第二位置之间移动。
15.根据权利要求14所述的装置，其中，当所述弹性盖处于所述覆盖位置时，其与所述外壳扣合。
16.根据权利要求1所述的装置，还包括可旋转曲柄组件，用于手动地旋转设置在所述发电机中的转子；多齿轮组件，设置在所述曲柄组件和所述转子之间，用于提供机械利益，以将所述转子单位时间的旋转数增加到所述可手动操作的曲柄组件单位时间的旋转的给定倍数。
17.根据权利要求16所述的装置，所述齿轮组件包括安装板；第一圆形齿轮，固定到可旋转地安装在轴承中的第一轴，所述轴承安装在所述板上；第二和第三圆形齿轮，可旋转地安装在第二轴上，所述第二齿轮的直径小于所述第一齿轮和第三齿轮的直径，并且其轮齿与所述第一齿轮的轮齿相啮合；第四齿轮，固定至可旋转地安装在所述板上的第二轴承中的第三轴；所述发电机安装在所述齿轮对面的所述板的一侧；所述第三轴被连接以驱动所述转子；所述第四齿轮的直径小于所述第二齿轮的直径，并且其轮齿与所述第三齿轮的轮齿相啮合。
18.根据权利要求16所述的装置，其中，所述齿轮组件的所述齿轮被配置为提供20∶1等级的齿轮比。
19.根据权利要求16所述的装置，其中，所述第一齿轮和第三齿轮部分地彼此重叠，以提供紧凑的齿轮组件，从而提供更加紧凑的装置。
20.根据权利要求1所述的装置，其中，通过使用所述稳压器来慢速执行所述可再充电电池的充电，所述稳压器被配置为提供所述可再充电电池的额定电压等级的调节输出。
21.根据权利要求20所述的装置，还包括设置有电阻器，所述电阻器连接在所述稳压器的所述输出和所述可再充电电池之间，并且具有10欧姆等级的阻抗。
22.根据权利要求1所述的装置，还包括设置有二极管，所述二极管在所述可再充电电池的正极端子和地电势之间，并且被电极化，以使所述电池能够在增加的时间周期内保持充电。
23.一种便携式装置，用于为以dc电源操作的便携式装置供电，包括外壳，包括可再充电电池；发电机，用于手动产生AC输出；整流器，用于将所述AC输出转换为DC输出；USB电源输出连接器；以及稳压器集成电路(IC)，连接在用于提供DC电源的DC输入电源连接器和所述输出电源连接器之间；通过所述发电机和DC 9V输入端口之一来选择性地对所述可再充电电池进行充电。
24.根据权利要求23所述的装置，其中，所述电池连接至所述USB输出连接器，用于为连接至所述USB输出连接器的便携式装置的电池充电。
25.一种便携式装置，用于为以dc电源操作的便携式装置供电，包括外壳，包括可再充电电池；输入端口，用于连接至9伏DC等级的电源；可手动操作的发电机，用于产生AC输出；整流器，用于将所述AC输出转换为DC输出；以及USB电源输出连接器；通过所述发电机和连接至所述输入端口的电源之一来选择性地对所述可再充电电池进行充电。
26.根据权利要求25所述的装置，其中，所述电池连接至所述USB输出连接器，用于为连接至所述USB输出连接器的便携式装置的电池充电。
全文摘要
一种便携式电能存储装置，用于为电子装置，尤其是那些被配置为从9伏DC适配器电源接收电源并且被配置为通过完全自备的、可手动操作的发电机来产生其自身电源的电子装置供电。还设置了利用LED的开关控制的闪光灯。可以通过经由各个输入连接器连接至装置的发电机或DC电源对内置可再充电电池进行再充电。指示器提供备用电源的充电状态。在另一实施例中，闪光灯被配置为响应于运动传感器而打开，还被配置为在环境光传感器的控制下打开。也可以利用音频和视频报警。SOS模式被设置为生成被设定为在给定时间间隔操作的SOS警报。
文档编号F03G5/00GK101090208SQ20061015239
公开日2007年12月19日 申请日期2006年9月28日 优先权日2006年6月12日
发明者野口黎梅, 李明俊 申请人:德利达公司