CN104836318A - 基于温差发电的电子设备及其充电方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种电子设备及其充电方法，该电子设备具有基于温差发电的自动充电***；当其中热电转换装置的热端温度高于冷端温度时，在冷端开路设置的充电接口处具有电势差，用来为与所述充电接口电路连接的电子设备供电。当电子设备的电量低于阈值时，对电子设备的接线口上是否***有充电线进行判断：如果***有充电线，通过与充电线连通的外部电源为电子设备供电或为电子设备的电池充电；如果没有***充电线，通过自动充电***为电子设备供电或为电子设备的电池充电。本发明的结构简单，热电转换的供电充电方式快速有效。
Description
技术领域
本发明涉及充电设备领域，特别涉及一种基于温差发电的电子设备及其充电方法。
背景技术
温差发电将热能直接转化成电能，只有微小温差存在的情况下也能应用，是适用范围很广的绿色环保型能源——它甚至能利用人的体热，为各种便携式设备供电，真正做到变废为宝。1821年，德国人Seebeak发现，在两种不同金属（锑与铜）构成的回路中，如果两个接头处存在温度差，其周围会出现磁场。又通过进一步实验发现回路中存在电动势。这一效应的发现为热电转换材料的制作奠定了基础。
热电转换材料直接将热能转换成电能，是一种全固态能量转换方式，无需化学反应和流体介质，因而在发电过程中具有无噪音、无磨损、无介质泄露、体积小、重量轻、移动方便、使用寿命长等优点。基于热电转换材料，从而有了温差发电这一概念。
温差发电的原理是：将两种不同类型的热电转换材料（N型和P型热电转换材料）的一端通过金属导体连接并将其置于高温状态，另一端开路并置于低温状态时，由于高温端的热激发作用较强，空穴和电子浓度也比低温端高，在这种载离子浓度梯度的驱动下，空穴和电子向低温端扩散，从而在开路的低温端形成电势差。如果将许多对P型和N型热电转换材料连接起来组成模块，就可以得到足够高的电压，形成一个温差发电机。
现如今的社会，手机成了人们生活中必不可少的物品。但随着手机的屏幕等越做越大，手机的使用越来越频繁，手机电量的消耗也水涨船高。手机电量的储值在手机整体性能中占据重要部分。现在的手机充电绝大部分使用数据线充电或者用最新的无线充电。然而，数据线充电和无线充电都需要使用额外设备，在一些特殊场合下使用不方便。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于温差发电的电子设备及其充电方法，利用自动充电***的热电转换材料将获取的热能转换成电能，为手机等电子设备提供电量。
为了达到上述目的，本发明的一个技术方案是提供一种电子设备，其包含基于温差发电的自动充电***；
所述自动充电***，设置有进一步包含以下部件的热电转换装置：
各自具有第一端和第二端的N型热电转换材料体及P型热电转换材料体，通过金属导体将所述N型热电转换材料体的第一端与P型热电转换材料体的第一端电性连接作为热端，所述N型热电转换材料体的第二端及P型热电转换材料体的第二端分别形成开路作为冷端；
所述热电转换装置的热端的温度高于冷端的温度时，在与所述N型热电转换材料体的第二端、P型热电转换材料体的第二端对应设置的充电接口处具有电势差，为与所述充电接口电路连接的电子设备提供电量。
优选示例中，所述自动充电***包含相互串联和/或并联的多个热电转换装置，以使自动充电***获得的电压与电子设备所需电压相匹配。
优选示例中，所述自动充电***具有封装件，对内部的热电转换装置进行封装并将自动充电***固定到电子设备上。
优选示例中，所述自动充电***的封装件设置为电子设备的后盖。
优选示例中，所述电子设备设有第一电量接口与该电子设备的电池电路连接，通过电池电量为其供电；
所述电子设备还设有第二电量接口与所述自动充电***的充电接口电路连接，通过自动充电***为其供电。
优选示例中，所述电子设备的电池的触点与电子设备的接线口电路连接，并通过***接线口的充电线与外部电源导通，通过外部电源为电子设备供电或为电池充电；
或者，所述电池的触点与自动充电***的充电接口电路连接，通过自动充电***为电子设备供电或为电池充电。
优选示例中，所述电子设备进一步包含判断单元，用来对电子设备的接线口上是否***有连通外部电源的充电线进行判断；有充电线时产生驱使外部电源对电子设备供电或为电子设备的电池充电的信号，没有充电线时产生驱使自动充电***对电子设备供电或为电池充电的信号。
优选示例中，输出单元，在判断没有***充电线时在电子设备屏幕上显示一个选择框，提供使用自动充电***或者不使用自动充电***的选项；
输入单元，获取用户对所述选项进行操作的指令；指令为表示选择使用自动充电***时，通过自动充电***为电子设备供电或为电子设备电池充电；指令为表示选择不使用自动充电***时，结束后续流程。
本发明的另一个技术方案是提供一种电子设备的充电方法，
所述电子设备是上述任意一个示例所述的电子设备，具有基于温差发电的自动充电***；
当电子设备的电量低于阈值时，对电子设备的接线口上是否***有充电线进行判断：
如果判断***有充电线，通过与充电线连通的外部电源为电子设备供电或为电子设备的电池充电；
如果判断没有***充电线，通过自动充电***为电子设备供电或为电子设备的电池充电。
优选示例中，判断没有***充电线时，在电子设备的屏幕上提供使用自动充电***或者不使用自动充电***的选项；
通过获取用户对所述选项进行操作的指令，该电子设备产生驱使外部电源对电子设备供电或为电子设备的电池充电的信号，或者产生驱使自动充电***对电子设备供电或为电池充电的信号。
与现有技术相比，本发明所述的基于温差发电的电子设备及其充电方法，其优点在于：本发明利用自动充电***的热电转换材料将获取的热能转换成电能，为手机等电子设备提供电量，具有无噪音、无磨损、无介质泄露、体积小、重量轻、移动方便、使用寿命长等优点。配置自动充电***的手机等设备，可以保留传统电池供电充电的方式，而同时新增一种利用自动充电***进行供电充电的方式。将自动充电***与电子设备整合，例如成为手机的后盖，则无需使用额外的设备就可以实现持续电量供给。
附图说明
图1是本发明所述自动充电***中一个热电转换装置的结构示意图；
图2是本发明是一个实施例中自动充电***与手机相关部件的连接原理示意图；
图3是本发明是一个实施例中使用自动充电***的手机的结构示意图；
图4是本发明是一个实施例中手机选择自动充电***或电池充电的流程示意图。
具体实施方式
如图1、图2所示，本发明提供一种基于温差发电的自动充电***10，包含一种热电转换装置，其设置有N型热电转换材料体11和P型热电转换材料体12，通过金属导体13将N型热电转换材料体11的第一端与P型热电转换材料体12的第一端电性连接作为热端14，将N型热电转换材料体11的第二端及P型热电转换材料体12的第二端均开路作为冷端15。具体的示例中，所述N型热电转换材料体11由Bi2Te3基材料制成，所述P型热电转换材料体12由p.Zn4Sb3化合物制成。
例如，为热电转换装置的热端供热，而对冷端进行冷却；又例如，将该热电转换装置的热端置于高温环境，而将冷端置于低温环境。例如，使热端所在位置对应手机电池等发热部位或使阳光直射在热端处或以手摩擦热端发热等，冷端则与手机所在环境的温度一致；或者，热端可以与手机所在环境的温度一致，而冷端附有冷却散热部件等。
使得所述热电转换装置的热端具有第一温度，同时使冷端具有第二温度，且第一温度高于第二温度，从而在N型热电转换材料体11的第二端及P型热电转换材料体12的第二端之间形成电势差。
可以在同一个自动充电***中，包含多组N型热电转换材料体及P型热电转换材料体，例如使多个热电转换装置串联和/或并联，以获得足够高的电压来为手机或其他设备供电、充电。
所述自动充电***10还可以包含如下的部件：例如是用来对内部的一个或多个热电转换装置进行封装，以及用来将***固定到外部待充电设备上的封装件18；又例如，是对应连通各N型热电转换材料体11的第二端及各P型热电转换材料体12的第二端的若干充电接口16、17，等等。
以为手机充电为例，所述自动充电***可以作为手机的一个内置部件；或者，所述自动充电***可以作为独立于手机的一个外部部件。一个优选的示例中，所述自动充电***的封装件被制成为手机的后盖，以便为热端摄取热量。
如图2所示，手机20通常使用电池23供电；在低电量时，则一般使用充电线（如数据线或电源线），连通外部电源30和手机20上的对应接线口24，为手机供电以及为手机电池充电。本发明中可以为手机保留上述传统的电池充电方式，而新增一种使用自动充电***为手机供电、为手机电池充电的方式。
如图4所示，为了对使用电池还是使用自动充电***的情况进行区分，本发明中提供以下的方法：当手机电量低于阈值时，由手机设置的判断单元对手机的接线口上是否***有充电线进行判断；如果***有充电线，则产生相应的信号，以通过与充电线连通的外部电源，为手机供电或为手机电池充电；如果没有***充电线，则产生相应的信号，以直接使用自动充电***来为手机供电和/或为手机电池充电，或者在手机屏幕上弹出一个选择框，让用户选择是否使用自动充电***。
如图3所示的一个具体示例中，本发明提供的手机中配置有以下部件及配套的软件程序来实现：
判断单元25，对手机的接线口上是否***有连通外部电源的充电线进行判断；有充电线时产生驱使外部电源对手机供电或为电池充电的信号，没有充电线时产生驱使自动充电***对手机供电或为电池充电的信号。
为了实现用户选择是否使用自动充电***，可以进一步设置：
输出单元26，在判断没有***充电线时在手机屏幕上显示一个选择框，提供使用自动充电***10或不使用自动充电***10的选项；
输入单元27，获取用户对前述选项进行操作的指令：指令为表示选择使用自动充电***时，切换到该自动充电***为手机供电和/或为手机电池充电；指令为表示选择不使用自动充电***时，结束后续流程。其他手机本身的结构及功能模块，不一一赘述。
如图2所示，为了给手机供电，在一些示例中，可以在手机20内部设置获取电量的两组电量接口，第一电量接口21电路连接电池23的触点，第二电量接口22电路连接自动充电***10的充电接口。为了给手机电池充电，在另一些示例中，可以使手机电池23的触点，一方面电路连接手机充电线的接线口24，另一方面电路连接自动充电***10的充电接口16、17。这两种示例可以应用情况单独配置或在同一个手机结构中同时配置，图2中手机的传统电池充电方式的线路以虚线表示。
综上所述，本发明提供一种基于温差发电的自动充电***，利用热电转换材料将获取的热能转换成电能，为手机等各种电子设备提供电量。无需额外设备（充电线、外部电源等），也可以实现供电充电。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。
Claims (10)
1.一种电子设备，其特征在于，包含基于温差发电的自动充电***；
所述自动充电***，设置有进一步包含以下部件的热电转换装置：
各自具有第一端和第二端的N型热电转换材料体及P型热电转换材料体，通过金属导体将所述N型热电转换材料体的第一端与P型热电转换材料体的第一端电性连接作为热端，所述N型热电转换材料体的第二端及P型热电转换材料体的第二端分别形成开路作为冷端；
所述热电转换装置的热端的温度高于冷端的温度时，在与所述N型热电转换材料体的第二端、P型热电转换材料体的第二端对应设置的充电接口处具有电势差，为与所述充电接口电路连接的电子设备提供电量。
2.如权利要求1所述的电子设备，其特征在于，
所述自动充电***包含相互串联和/或并联的多个热电转换装置，以使自动充电***获得的电压与电子设备所需电压相匹配。
3.如权利要求1所述的电子设备，其特征在于，
所述自动充电***具有封装件，对内部的热电转换装置进行封装并将自动充电***固定到电子设备上。
4.如权利要求3所述的电子设备，其特征在于，
所述自动充电***的封装件设置为电子设备的后盖。
5.如权利要求1所述的电子设备，其特征在于，
所述电子设备设有第一电量接口与该电子设备的电池电路连接，通过电池电量为其供电；
所述电子设备还设有第二电量接口与所述自动充电***的充电接口电路连接，通过自动充电***为其供电。
6.如权利要求1所述的电子设备，其特征在于，
所述电子设备的电池的触点与电子设备的接线口电路连接，并通过***接线口的充电线与外部电源导通，通过外部电源为电子设备供电或为电池充电；
或者，所述电池的触点与自动充电***的充电接口电路连接，通过自动充电***为电子设备供电或为电池充电。
7.如权利要求1~6中任意一项所述的电子设备，其特征在于，
所述电子设备进一步包含判断单元，用来对电子设备的接线口上是否***有连通外部电源的充电线进行判断；有充电线时产生驱使外部电源对电子设备供电或为电子设备的电池充电的信号，没有充电线时产生驱使自动充电***对电子设备供电或为电池充电的信号。
8.如权利要求7所述的电子设备，其特征在于，所述电子设备进一步包含：
输出单元，在判断没有***充电线时在电子设备屏幕上显示一个选择框，提供使用自动充电***或者不使用自动充电***的选项；
输入单元，获取用户对所述选项进行操作的指令；指令为表示选择使用自动充电***时，通过自动充电***为电子设备供电或为电子设备电池充电；指令为表示选择不使用自动充电***时，结束后续流程。
9.一种电子设备的充电方法，其特征在于，
所述电子设备是如权利要求1~8中任意一项所述的电子设备，具有基于温差发电的自动充电***；
当电子设备的电量低于阈值时，对电子设备的接线口上是否***有充电线进行判断：
如果判断***有充电线，通过与充电线连通的外部电源为电子设备供电或为电子设备的电池充电；
如果判断没有***充电线，通过自动充电***为电子设备供电或为电子设备的电池充电。
10.如权利要求9所述电子设备的充电方法，其特征在于，
判断没有***充电线时，在电子设备的屏幕上提供使用自动充电***或者不使用自动充电***的选项；
通过获取用户对所述选项进行操作的指令，该电子设备产生驱使外部电源对电子设备供电或为电子设备的电池充电的信号，或者产生驱使自动充电***对电子设备供电或为电池充电的信号。
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