多功能储能电源设计与研究

多功能储能电源设计与研究

作者：许佳刘丽霞

来源：《设计》2013年第12期

摘要：现如今市场上“移动电源”种类繁多，却不知哪款是最适合你？在人们可选择的多种产品中，又将如何选择让自己满意的产品？一部分消费者看好的是品牌，可在同一品牌中还有不同的产品需要选择，现在人们选择产品主要是考虑产品使用功能，一款移动电源适否适合自己使用，主要是考虑使用者所需要的功能有没有得到满足，所以产品的使用功能决定产品消费群体。

关键词：移动电源大容量功能多产品设计

随着社会的进步，科技在不断发展，人们生活水平的不断提高，追求完善已成为时尚，生活中人们对电子产品的依赖性越来越高，“断电”对现代的电子产品，尤其是信息化产品，如：智能手机、iPad、笔记本电脑等，是致命一击，各类电子产品一旦没有电能的支持只能是个无用的摆设。由于体积的限制，电子产品的电池只能限定在特定的体积内，这就限定了电子产品的续航能力。目前，市场的移动便携电源多种多样，通常移动电源只能针对一种电子产品充电，但是没有一款可以为多种小电器提供通用充电产品。并且现有充电产品容量不够大，还没有专门为笔记本电脑充电的移动电源。通过学习对专业的学习，使我掌握工业设计的相关知识，现代社会人们在对消费产品的需求不仅仅满足于基本功能的完备，更注重了产品的外观的美感及不断提高和完善的功能和使用者的心理和生理感受。

一、产品的前期调研

移动电源是一种集供电和充电于一体的便捷式充电器，可以给数码设备随时随地充电或者待机供电。它通过整流、滤波，把市电转化为电器可接受的电流，然后由电能转为化学能储存起来，当手机或其他的数码产品在使用过程中因电池电量耗尽，不需要取下电池，直接将自由充电器接上，就可以给数码产品供电，还可以同时边充电边使用，且便于携带。一般由锂电池芯或者干电池作为储电单元，区别于产品内部配备的电池。一般配备多种电源转换接头，通常具有容量大、用途多、体积小、寿命长和安全可靠等特点。

二、移动电源发展的四个阶段

第一阶段：2001-2007年，概念炒作，昙花一现。移动电源最早出现在2001年的CES展览上，那时只是在CES沙摊馆的一个地摊似的展览位上，是一个留学生用几节AA电池再带一个控制电路而拼凑起来的。当时这个不起眼的东西，因它能在任何地方给数码产品充电而引起许多参展商的关注。当时为了概念炒作，还取了一个颇具浪漫气息的名字-手机恋人，曾经有厂家请到影视明星陈建斌做产品代言人，可见当时就有厂商预见到移动电源项目的未来发展前景。因智能手机市场尚未启动，移动电源没有真正的市场需求，更多的只是一种新概念炒

作，昙花一现也就不足为怪了。第二阶段：2007年-2010年，小荷已露尖尖角，萌芽期。随着苹果手机的横空出世，引发了不少领域的革命，比如手机电池—原来可以把手机电池做到不可更换！苹果的另一个革命是将手机越做越薄，但功能却越来越多！上网、游戏、视频、聊天、照相摄影样样俱全。这其实是个悖论，按理说手机功能做得越多就越耗电，那手机电池就应该越做越大。但苹果公司恰恰相反，只要手机足够时尚、足够炫，消费者足够喜欢就行了！这就给移动电源带来了机会，开始有一部分果粉们明显感到电池不够用，对移动电源有了刚性需求。第三阶段：2011年-2012年，百花争艳，快速成长期。但这个时候，一些与移动电源产品根本无甚关联的厂家，如原来做键盘鼠标的、做手机保护套的、做塑胶五金模具的，没有深入了解移动电源，以为移动电源制作简单，纷纷上马，一时间，移动电源市场良莠不齐，一地鸡毛！在这个市场的快速成长的同时，也留下不少的隐患。第四阶段：2012年-今后3-5年：翻天覆地，巨额增长期。2012年3月，据中央人民广播电台报道，国内知名市场研究公司的数据显示，中国手机用户突破10亿大关。但智能手机只占到了8%，而发达国家占有率达到60%以上，新加坡、香港则达到了90%以上，所以，在今后3-5年，中国的智能手机用户将占到50%以上，也就是智能手机将达到5-8亿台的巨量！移动电源市场将产生翻天覆地的变化，进入真正的巨额增长期，一些真正重品质、重品牌建设、重创新的移动电源厂商、销售商将执市场牛耳，获得消费者的青睐，同时获得巨大的利益。

三、激动电源组成

现如今市场上的移动电源大体分为三部分：1、单口输出：一次只能为一种电子产品充电；2、双口输出：一次允许同时给两种电子产品充电，限定电流一般为1A和2A输出口；3、单出口或双出口配备LED强光手电或配备其他功能的：在充电工具外加入方便出行的强光手电或配备其他功能方便出行。

目前市面上出现的移动电源种类繁多，一般都是给小型数码产品提供充电功能，但是能够给笔记本电脑充电的寥寥无几，市面上的一款给笔记本充电的移动电源USB输出接口为

5V2.5A（MAX）由于不同的笔记本需要的充电电压不同设有三个电压的调节按钮分别为

19V、16V、12V。此款移动电源给出的标语是“支持99%笔记本电脑充电”并且配备的多款笔记本充电的插头，在目前笔记本品牌繁多的时代同款的笔记本电脑电池要求的充电电压各不相同，多种的品牌就需要一款可调节的电压控制器来满足不同电脑电池的要求，这样的电压控制器不紧使移动电源可以满足电脑电池的续航也可以保证笔记本电脑的电池使用寿命不会因电压过高或者过低充电造成折损。

四、移动电源的发展趋势

1.大容量：随着时代的发展，电子产品功能越来越多，对电量的消耗也越来越大，所以对移动电源的容量要求也越来越高，所以大容量移动电源是一大趋势。

2.多功能：电子产品的种类繁多，各种接口不一而足，所以移动电源必须要具备能给更多设备充电的能力，尤其是电脑。

3.自充电：如果移动电源能够带有自充电的功能，会赢得更多远行者的青睐。

4.个性化：在满足移动电源实用性的同时，还要重点考虑到它独有的外形魅力，为枯燥的一天增添色彩。

5.安全性：移动电源的安全也是个重要课题，不仅要保证数码设备的安全性，最主要的是人身的安全。

五、移动电源设计与分析研究

产品的涵盖功能：需求决定生产，人们对产品的功能要求越来越高，目前对移动电源最稀缺的功能是：1、自充电：配备太阳能电池板，让你的移动电源不断电；2，、多接口：多孔USB接口，实现资源共享；3、笔记本电脑充电：为出差旅行人的工作消遣不断电；4、小工具：安装灯，为出去旅行的旅游宿舍学习的学生照明；5、收纳盒：数码产品种类繁多需要的数据线时常互相缠绕，使用起来特别不方便，需要配备一个数据线收纳盒，让数据线的使用及整理更加的便捷。

设计中遇到的问题及解决方案：1、大容量：需要支持大容量移动电源为内部材料问题，钴酸锂为目前常用的移动电源内部材料，技术成熟且应用范围广泛若给笔记本充电的大容量移动电源体积就会显得很笨拙，应对人们大容量且体积轻的电源就需要寻找新兴材料代替，材料磷酸铁锂可以达到这个标准，且有循环使用次数达2000次使用寿命大大增强、体积轻便、大电流放电、内阻小发热少、安全环保、无毒等优点。使用磷酸铁锂材料可以解决大容量轻便的问题。2、给笔记本电脑充电：通常用来充电的移动电源电压为5V1A或者5V2A规格的，若直接将移动电源与插线板结合起来，将涉及到电压过量的升高及交流电与直流电转换问题，会使电能大量流失。采取解决方案：用直流电流直接给笔记本充电较为可行，目前市面上的笔记本电池的直流充电电压从14.5V～20V，这样做一个外置的可调节的升压装置即可满足给笔记本充电的需求且装置可调控使充电电压更精准，方便使用。3、多接口：目前移动电源佩戴接口最多为三个，两个为USB输出接口一个为移动电源的充电接口，在移动电源上多配备共享的USB接口不紧影响美观性也会对移动电源内芯的体积有一定的影响，接口配备多了会导致移动电源的体积过大影响携带的方便，于是单配备一个共享多接口的小装置放在收纳盒里，这样不紧解决了共享的问题也使移动电源的本身不会有负担。4、收纳盒：配备数据线的种类繁多，盒子大小就需要进行推敲，在设计数据线时可以把平时使用的大插头进行精简制作，在配备插头转换器，这样平时使用的几种数据线及转换插头就可以方便的放入收纳盒中了，收纳盒的体积也得到了有效的收缩，这样与移动电源一体的可拆卸的收纳盒就可以方便携带了。

结论

一件新产品的产生是由于现有产品功能不足而引发的改进设计理念与方案，所做的改进不能只停留在表面，想要完全改进一件产品就要深入从产品的材料入手，材料是产品内部的核心，它决定产品的质量、大小及能力。产品的附属品的品质也是值得重视的关键点，以方便消费者为出发点进行设计改良，在所有的步骤进行完善的基础上在进行外观的设计，产品的硬件良好还要给予产品一个夺人眼球的外观，这样的产品才能在市场上提高销售数量。

北京联合大学“启明星”大学生科技创新项目编号：201311417SJ042