CN102324775A

CN102324775A - 充电装置

Info

Publication number: CN102324775A
Application number: CN201110328231A
Authority: CN
Inventors: 朱慕道; 余昱辰; 张爱莲; 陈振坤
Original assignee: Industrial Technology Research Institute ITRI
Current assignee: Industrial Technology Research Institute ITRI
Priority date: 2008-03-12
Filing date: 2008-03-12
Publication date: 2012-01-18

Abstract

一种充电装置，包括能源发送器以及能源接收器。能源发送器则用于接收第一电能并转换成光能，能源发送器包括发光装置、激光光波发射器或激光二极管。至于能源接收器是用于接收上述光能，并转换形成第二电能以为外部装置使用。前述的第一电能可利用自然能源转换模块，将自然能源形成第一电能，而传输介质为光纤、波导管或空气。

Description

充电装置

本申请是申请日为“2008.03.12.”、申请号为“200810083786.2”、名称为“充电装置”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种充电装置，且特别是涉及一种能源转换的充电装置。

背景技术

自然能源具有低污染、高再生、取得容易的特性，特别是风力及太阳能，相较于火力发电燃料资源的有限(煤炭、石油、天然瓦斯)以及产生煤灰所造成的空气污染；或者水力发电受限于地形、河流的限制，在开发风力及太阳能的应用上具有更大诱因。尤其整合多项自然能源而非仰赖单一来源，更能确保能源供应的稳定性及持续性。

近年来关于太阳能发电的开发应用日益剧增，企业大规模的设立太阳能薄膜板以降低生产所需的耗电成本也日渐风行，营造一个低污染的生产环境是企业对社会的责任，而如何更有效广泛地将自然能源转换成的电能储存以为其它应用，更是永续能源的重要课题。譬如美国专利US6,994,448披露一种使用太阳能做为能量的发光装置。

不过，由于电能为驱动电子仪器、电器使用的必需要件，而传统的充电方式，其电能是利用既有的火力、水力、核能发电来产生的，再通过变压器、电源线、插座达到充电效果。然而，既有的充电方式因为需靠接触才得以实现，除了易造成接触点氧化充电效果不佳外，也容易造成火花、触电、跳电的危险。另外，各种不同的电子、电器用品所需的电源线、充电设备也有所不同，所以使用多种电子产品会造成线路纠缠，并且因为电源来源、线路长短而限制使用的地域及活动空间。

近来也有部分关于利用无线方式进行充电的研发，例如美国专利US2007/0114967披露一种光充电装置，其中包含一个光源与一个连接到光源的传感器。当传感器检测到一个以太阳能电池为接收装置的携型电子装置接近前述光源时，传感器会让前述光源发光，使前述光源发出的光照射到上述携带型电子装置中的太阳能电池，使手提式电子装置因此开始进行充电。但美国专利US2007/0114967所提出的这种充电装置因利用太阳能电池(photovoltaic cell)做为能量传输的接收端，其光电转换效率较低，实用性尚有待改善。

发明内容

本发明提出一种自然能源驱动的充电装置，包括自然能源转换模块、能源发送器以及能源接收器。上述自然能源转换模块，用于接收一种自然能源形成第一电能，而能源发送器则用于接收第一电能并转换成光能，且能源发送器包括发光装置、激光光波发射器或激光二极管。至于能源接收器是用于接收上述光能，并转换形成第二电能以为外部装置使用。

为使本发明能更明显易懂，下文特举实施例，并结合附图详细说明如下。

附图说明

图1是依照本发明的第一实施例的一种自然能源驱动的充电装置的方块图。

图2是应用于第一实施例的太阳能发电装置的方块图。

图3是应用于第一实施例的风力发电装置的方块图。

图4是依照本发明的第二实施例的一种自然能源驱动的充电装置的方块图。

图5是依照本发明的第三实施例的一种自然能源驱动的充电装置的方块图。

图6是依照本发明的第四实施例的一种自然能源驱动的充电装置的方块图。

图7是依照本发明的第五实施例的一种电磁波充电装置的方块图。

附图符号说明

100、400、500、600：自然能源转换模块

102、700：能源发送器

104、702：能源接收器

106、406、506、606、708：外部装置

200：太阳能电池组列

202：充电电池组列

204：单一方向电流元件

206：外引线

210：太阳能芯片

212：充电电池

304、408、512、608：储电元件

402：电磁波发送器

404：电磁波接收器

502：无线电波发射器

504：无线电波接收器

508：发送天线

510：接收天线

602：发光装置

604：光检测器

704：传输介质

706：能源供应模块

具体实施方式

下文中请参考附图以更充分地了解本发明，其中附图显示本发明的各实施例。不过，本发明还可用多种不同形式来实践，且不应将其解释为限于下文所陈述的实施例。实际上，提供这些实施例只是为了使本发明被披露得更详尽且完整，同时藉此将本发明的范畴完全传达至本领域技术人员。在附图中，为明确起见可能将各层的尺寸以及相对尺寸做夸张的描绘。

请参考图1，第一实施例的自然能源驱动的充电装置包括一个自然能源转换模块100、一个能源发送器102以及一个能源接收器104。上述自然能源转换模块100用于接收一种自然能源形成第一电能。而能源发送器102则用于接收第一电能并转换成光能，例如发光装置或无线电波发射器。举例来说，上述发光装置可以是发光二极管或白炽光；上述无线电波发射器可以是发送天线，用于将第一电能转换成电磁波，并辐射至空间。此外，可在能源发送器102上装设一个传感器(未示出)，用以检测能源接收器104的位置，当检测到能源接收器104接近时，传感器会驱使能源发送器102开始工作。至于能源接收器104用于接收上述光能，并转换形成第二电能以为外部装置106使用，其中能源接收器104譬如光检测器或无线电波接收器。举例来说，上述光检测器可以是光电半导体、检光二极管或检光敏晶体管。此外，上述能源接收器104如果是无线电波接收器，则可由接收天线构成，以接收电磁波并转换形成第二电能。此外，自然能源驱动的充电装置还可包括一个储电元件(未示出)，用以储存第二电能。上述能源发送器102与能源接收器104可为感应线圈。在图1中，能源发送器102以及能源接收器104之间是以虚线箭号表示两者间并无传统电源线的连接，即达到能量的传递。举例来说，当能源发送器102是发光装置时，则从其产生的光可用光纤传到能源接收器104；而当能源发送器102是无线电波发射器时，从其发出的电磁波可利用波导管(针对无线电波)或空气为媒介，传送至能源接收器104。

请再次参考图1，上述自然能源转换模块100可以是太阳能发电装置或风力发电装置。当自然能源转换模块100是太阳能发电装置时，可将太阳能源转换成第一电能。举例来说，上述太阳能发电装置可如图2所示，包括太阳能电池组列200、充电电池组列202、单一方向电流元件204以及外引线206。其中，太阳能电池组列200包括一个以上的太阳能芯片210，用于吸收太阳能源转换成第一电能，而充电电池组列202包括一个以上的充电电池212，用于储存第一电能。至于单一方向电流元件204位于太阳能电池组列200与充电电池组列202之间，其中单一方向电流元件204例如阻隔二极管，这个阻隔二极管用于防止电流逆流产生的电能耗损。而外引线206则用于连接太阳能电池组列200、单一方向电流元件204以及充电电池组列202。另外，当自然能源转换模块100是风力发电装置时，可将风力转换成第一电能。举例来说，上述风力发电装置可如图3所示，包括风力发电机300、数字逆变器(digital inverter)302以及另一储电元件304。其中的风力发电机300用于将风能转换成第一电能，数字逆变器302则用于转换第一电能的电压，至于储电元件304用于储存第一电能。

请参考图4，第二实施例的自然能源驱动的充电装置包括自然能源转换模块400、电磁波发送器402以及电磁波接收器404。上述自然能源转换模块400用于接收一自然能源形成第一电能。电磁波发送器402则用于接收第一电能并转换成电磁波(如：激光光波或无线电波)，其中电磁波发送器402例如激光二极管(Laser Diodes，LD)或其它可发出激光的装置。在电磁波发送器402产生激光光波后，可经过光纤传输或点对点以空气为媒介的传输，将光能传递到电磁波接收器404。此外，可在电磁波发送器402上装设一个传感器(未示出)，用以检测电磁波接收器404的位置，当检测到电磁波接收器404接近时，传感器会驱使电磁波发送器402发出电磁波。在激光光波的选择上，可为GaAs基板系列可见光或不可见光的激光，如波长介于600nm-1600nm的激光；或者，GaN基板系列可见光或深紫外光的激光，如波长介于200nm-600nm的激光。此外，上述激光光波还可以是InP基板系列，如波长介于1100nm-1800nm范围的激光。上述激光还可选择固态激光、气态激光或激光二极管(Laser Diode，LD)。

请继续参考图4，自然能源驱动的充电装置中的电磁波接收器404用于接收前述激光，并转换形成第二电能以为外部装置406使用。举例来说，第二实施例的电磁波接收器404包括一种光检测器，其中光检测器譬如光电半导体、检光二极管或检光敏晶体管。而且，上述光检测器的适用波段包括波长涵盖可见光或不可见光的波段。经光检测器转化出来的电能通常为电流源，可经过转换后成为电压源，或利用一个储电元件(如电池)408先将第二电能储存后，驱动后端的外部装置406，如：发光装置、移动装置、显示装置...等。举例来说，一个GaAs基板的激光发出980nm，100mW的激光光，经过光纤传输至GaAs基板的光检测器，产生40mA的电流，便足以驱动一个小灯泡。而在第二实施例中，上述电磁波发送器402与电磁波接收器404之间的传输介质可为空气或光纤。至于自然能源转换模块400则可参考第一实施例的自然能源转换模块100。

请参考图5，第三实施例的自然能源驱动的充电装置包括自然能源转换模块500、无线电波发射器502以及无线电波接收器504。上述自然能源转换模块500用于接收一自然能源形成第一电能，且自然能源转换模块500可参照第一实施例的自然能源转换模块100。而无线电波发射器502则连接至自然能源转换模块500，用于接收第一电能并转换成一无线电波。此外，可在无线电波发射器502上装设一个传感器(未示出)，用以检测无线电波接收器504的位置，当检测到无线电波接收器504接近时，传感器会驱使无线电波发射器502发出无线电波。无线电波接收器504则相对无线电波发射器502配置，用于接收前述无线电波，并转换形成第二电能以为外部装置506使用。上述无线电波发射器502包括一发送天线508，用于将第一电能转换成电磁波，并辐射至空间。至于，无线电波接收器504例如一接收天线510，以接收无线电波并转换形成第二电能。而自然能源驱动的充电装置还可包括一个储电元件512。这个储电元件512与无线电波接收器504相连，用以储存第二电能以为外部装置506所需。在第三实施例中，上述无线电波发射器502与无线电波接收器504可为感应线圈，而无线电波发射器502与无线电波接收器504之间的传输介质可为波导管或空气。

图6则是依照本发明的第四实施例的一种自然能源驱动的充电装置的方块图。

请参考图6，第四实施例的自然能源驱动的充电装置包括一自然能源转换模块600、一发光装置602和一光检测器604。其中，自然能源转换模块600用于接收一自然能源形成一第一电能，且自然能源转换模块600可参照第一实施例的自然能源转换模块100。发光装置602则连接至自然能源转换模块600，用于接收第一电能并转换成一光源，其中光源可为电磁波型态的光(如：激光光波)或者非电磁波型态的光(如：发光二极管或白炽灯泡所发出的光)。在第四实施例中，上述发光装置602例如发光二极管或白炽光。此外，可在发光装置602上装设一个传感器(未示出)，用以检测光检测器604的位置，当检测到光检测器604接近时，传感器会驱使发光装置602发光。由于本实施例利用能够对应相关波长的光检测器604，因此光电之间的转换效率较高，一般可超过60％，在能量转换上具有明显的提升。而且除光电转换效率明显高于太阳能电池之外，太阳能电池的波长吸收范围一般为0.4μm-1.1μm，本发明利用对应光源的光检测器在波长范围的选择上将更具有弹性。

请继续参考图6，光检测器604相对发光装置602配置，用于接收前述光源，并转换形成一第二电能以为外部装置606使用。其中，光检测器604例如一光电半导体、一检光二极管或一检光敏晶体管，其中检光敏晶体管通常为一检光二极管加上一转阻放大器，此转阻放大器是将检光二极管提供的电流转换为电压，使得输出为电压源。此外，在第四实施例中，上述自然能源驱动的充电装置还包括一个第一储电元件608，与光检测器604相连，用以储存第二电能。

图7则是依照本发明的第五实施例的一种电磁波充电装置的方块图。

请参考图7，第五实施例的电磁波充电装置包括一能源发送器700和一能源接收器702。其中，能源发送器700用于接收一第一电能并转换成电磁波(如：无线电波或激光光波)。至于能源接收器702则通过一传输介质704接收来自能源发送器700的电磁波，并转换形成一第二电能。此外，可在能源发送器700上装设一个传感器(未示出)，用以在检测到能源接收器702接近时，驱使能源发送器700开始工作。前述传输介质704可为空气或者光纤或波导管，其中光纤例如石英光纤或塑料光纤。此外，第五实施例的电磁波充电装置还可包括一能源供应模块706，用以提供上述第一电能至能源发送器700，其中能源供应模块706例如一般电源或一自然能源的转换模块；举例来说，一般电源如电池或市电、自然能源则譬如太阳能或风力。在能源发送器700收到能源供应模块706所提供的第一电能后，能源接收器702可通过传输介质704接收来自能源发送器700的电磁波，并转换形成第二电能，以供外部装置708使用。

综上所述，本发明的充电装置由于不需额外线路连接能源发送器和能源接收器，所以不受使用区域及活动空间上的诸多限制。而且，本发明的充电装置可用电能驱动的能源发送器，将电能转换为电磁波；并使用能源接收器接收电磁波，并将其转换成电能储存，因此可达到非传统电源线传递充电的效果。如此一来，不但能防止既有的接触式充电方式所导致的接触点氧化、跳电与电磁干扰等问题的出现外，还能避免使用多种电子产品所造成的线路纠缠问题。此外，本发明的充电装置还可接收自然能源来形成第一电能，并将其转换成能源。

虽然本发明已以实施例披露如上，但其并非用以限定本发明，本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的前提下，可做若干的更改与修饰，因此本发明的保护范围应以本发明的权利要求为准。

Claims

1.一种自然能源驱动的充电装置，该充电装置包括：

一自然能源转换模块，用于接收一自然能源形成一第一电能；

一能源发送器，连接至该自然能源转换模块，用于接收该第一电能并转换成一光能，该能源发送器为一发光装置或一激光光波发射器；以及

一能源接收器，相对该能源发送器配置，用于接收该光能，并转换形成一第二电能以为外部装置使用。

2.如权利要求1所述的自然能源驱动的充电装置，其中该发光装置包括一发光二极管或一白炽光。

3.如权利要求1所述的自然能源驱动的充电装置，还包括一传感器，装设于该能源发送器上，用以检测该能源接收器的位置。

4.如权利要求1所述的自然能源驱动的充电装置，其中该能源接收器包括一光检测器或一电磁波接收器。

5.如权利要求4所述的自然能源驱动的充电装置，其中该光检测器包括一光电半导体、一检光二极管或一检光敏晶体管。

6.如权利要求1所述的自然能源驱动的充电装置，其中该激光光波发射器为固态激光、气态激光或激光二极管。

7.如权利要求1所述的自然能源驱动的充电装置，其中该激光光波发射器为GaAs基板系列可见光或不可见光的激光，波长介于600nm-1600nm的激光。

8.如权利要求1所述的自然能源驱动的充电装置，其中该激光光波发射器为GaN基板系列可见光或深紫外光的激光，波长介于200nm-600nm的激光。

9.如权利要求1所述的自然能源驱动的充电装置，其中激光光波发射器为InP基板系列，波长介于1100nm-1800nm范围的激光。

10.如权利要求1所述的自然能源驱动的充电装置，其中该自然能源转换模块包括一太阳能发电装置，用以将一太阳能源转换成该第一电能。

11.如权利要求10所述的自然能源驱动的充电装置，其中该太阳能发电装置，包括：

一太阳能电池组列，包括一个以上的太阳能芯片，用于吸收该太阳能源转换成该第一电能；

一充电电池组列，包括一个以上的充电电池，用于储存该第一电能；

一单一方向电流元件，位于太阳能电池组列与充电电池组列之间；以及

一外引线，用于连接该太阳能电池组列、该单一方向电流元件以及该充电电池组列。

12.如权利要求1所述的自然能源驱动的充电装置，其中该自然能源转换模块包括一风力发电装置，用以将一风能转换成该第一电能。

13.如权利要求12所述的自然能源驱动的充电装置，其中该风力发电装置，包括：

一风力发电机，用于将该风能转换成该第一电能；

一数字逆变器，其用于转换该第一电能的电压；以及

一储电元件，用于储存该第一电能。

14.如权利要求1所述的自然能源驱动的充电装置，其中该能源接收器通过一传输介质接收来自该能源发送器的该光能，并转换形成该第二电能以为所述外部装置使用

15.如权利要求14所述的电磁波充电装置，其中该传输介质包括空气、光纤或波导管。