CN102013709A

CN102013709A - 一种可提高太阳能充电效率的控制装置及其控制方法

Info

Publication number: CN102013709A
Application number: CN2010102817396A
Authority: CN
Inventors: 曾少南
Original assignee: Zhangzhou Guolu Solar Energy Science & Technology Co Ltd
Current assignee: Xiamen Yunfu Photovoltaic Technology Co ltd
Priority date: 2010-09-14
Filing date: 2010-09-14
Publication date: 2011-04-13
Anticipated expiration: 2030-09-14
Also published as: CN102013709B

Abstract

本发明公开了一种可提高太阳能充电效率的控制装置及其控制方法，其控制装置包括太阳能板、蓄电池、二极管继电器和继电器的控制电路；二极管连接在太阳能板与蓄电池的充电回路中；继电器与二极管并联连接，控制电路连接在太阳能板与蓄电池的充电回路中，该控制电路的输出接至继电器的线圈输入端。其控制方法为控制电路实时检测充电回路中的电流信号，当电流信号大于预先设定的阈值时，使继电器将二极管短路，太阳能板直接对蓄电池进行充电；当电流信号小于预先设定的阈值时，控制电路未输出信号，则二极管重新接入充电回路中。采用该控制装置及其控制方法后，有效提高了太阳能板的充电效率，并减少了充电回路中能量的损耗。

Description

一种可提高太阳能充电效率的控制装置及其控制方法

技术领域

本发明涉及太阳能充电领域，特别是涉及一种可提高太阳能充电效率的控制装置及其控制方法。

背景技术

目前，在太阳能充电系统中，其太阳能板和蓄电池之间的充电回路一般连接有一个二极管，以利用二极管的单向导电性，避免在光线较弱时，其太阳能板的电压低于蓄电池的电压而发生蓄电池反向放电的情况。然而，当太阳能板在阳光照射下产生电流，并通过二极管充至蓄电池中时，由于二极管本身有一定的压降(一般为0.7-1.4伏)，并产生热量，使得太阳能板和蓄电池之间存在一定的电压差，这对于大电流充电而言，损失是相当大的。显然，这不仅从中影响了太阳能板的充电效率，而且与环保节能的理念相背离。此外，虽然利用二极管的单向导电性能够防止蓄电池反向放电，但这要求太阳能板的电压必须高于蓄电池电压与二极管电压的相加值才能充电，这就进一步降低了太阳能板的充电效率。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术之不足，提供一种可提高太阳能充电效率的控制装置及其控制方法，使太阳能板在充电时，自动短接去除二极管；使太阳能板电压较低时自动接入二极管，从而克服了现有技术所存在的不足之处，不仅提高了太阳能板的充电效率，还减少了热量的产生。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种可提高太阳能充电效率的控制电路，包括太阳能板、蓄电池和二极管；该二极管连接在太阳能板与蓄电池的充电回路中；还包括一继电器和一用于驱动继电器进行工作的控制电路；该继电器与二极管并联连接，该控制电路连接在太阳能板与蓄电池的充电回路中，该控制电路的输出接至继电器的线圈输入端。

所述的控制电路包括电流检测电路、电压放大电路和驱动电路；该电流检测电路连接在太阳能板与蓄电池的充电回路中，电流检测电路的输出接电压放大电路的输入，电压放大电路的输出接驱动电路的输入；驱动电路的输出接至所述继电器的线圈输入端。

所述的电流检测电路为一第五电阻。

所述的电压放大电路包括直流微电压放大器、第二电阻、第三电阻、第四电阻和第二电容；该直流微电压放大器为一控制芯片；该控制芯片的第六引脚为直流微电压放大器的输入端；该控制芯片的第七引脚为直流微电压放大器的输出端；第三电阻的一端接第五电阻的一端，第三电阻的另一端通过第二电阻与控制芯片的第六引脚相连接，该第三电阻的另一端还通过第四电阻与控制芯片的第五引脚相连接；第二电容的两端分别与控制芯片的第五引脚和第六引脚相连接；该控制芯片的第七引脚与所述驱动电路相连接，控制芯片的第八引脚与所述蓄电池的正极相连接，控制芯片的第四引脚和第五引脚分别接地并与第五电阻的另一端相连接。

所述的驱动电路包括第一三极管、第二三极管、第四电容和第一电阻；该第一三级管的基极通过第一电阻与所述控制芯片的第七引脚相连接，第一三级管的发射极接第二三极管的基极，第一三级管的集电极接第二三级管的集电极；第四电容的一端接第一三极管的基极，第四电容的另一端和第二三极管的发射极分别接地；第二三极管的集电极接所述继电器的线圈输入端，继电器的线圈的输出端接至所述蓄电池的正极。

进一步的，还包括一第一电容，该第一电容的一端与所述继电器的线圈输入端相连接，该第一电容的另一端与所述二极管的负极相连接；所述继电器的动触点和其中一个静触点分别与所述二极管的正极和负极相连接。

进一步的，还包括一第三电容，该第三电容的两端分别与所述蓄电池的正极和负极相连接；所述蓄电池的负极接地。

所述的第五电阻采用粗铜线制作而成。

一种可提高太阳能充电效率的控制装置的控制方法，该控制装置包括一继电器和一用于驱动继电器进行工作的控制电路，该继电器与连接在太阳能板与蓄电池之间用来实现反充电作用的二极管相并联；控制电路连接在太阳能板与蓄电池的充电回路中，控制电路的输出接至继电器的线圈输入端；它包括如下控制步骤：

A.控制电路实时检测充电回路中的电流信号，并判断充电回路中的电流信号是否大于预先设定的阈值；

B.若充电回路中的电流信号大于预先设定的阈值，则控制电路对充电回路中的电流信号进行放大处理，并将放大处理后的电流信号输出给继电器；继电器在控制电路输出电流信号的驱动下，继电器的动静触点闭合，使二极管短路，太阳能板直接对蓄电池进行充电；

C.若充电回路中的电流信号小于预先设定的阈值，则控制电路不输出信号，使继电器的动静触点断开或保持断开状态，太阳能板通过二极管对蓄电池进行充电。

所述的控制电路包括电流检测电路、电压放大和驱动电路；所述的步骤A是通过电流检测电路对充电回路中的电流信号进行实时检测，若充电回路中的电流信号大于预先设定的阈值，则控制电路向继电器输出驱动信号。

本发明的一种可提高太阳能充电效率的控制装置及其控制方法，其电压放大电路包括直流微电压放大器，该直流微电压放大器具有极高的灵敏度，能对微伏极的电压直接放大。因此，当太阳能板处于充电状态时，只要电流检测电路，即第五电阻中有一定的压降(该压降很小，小于或等于10微伏)，即可使充电回路中的电流信号进入直流微电压放大器中。在电压放大电路的输出端连接继电器的驱动电路的输入端，其中，该驱动电路为采用三极管放大的电流放大电路，使得该电压放大电路既可以为驱动电路即电流放大电路提供输入电压，又可以使驱动电路即电流放大电路对流入其中的电流进行放大处理，从而产生足够大的驱动电流，进而推动继电器进行工作。当该继电器在驱动电路的驱动下，使其动静触点闭合时，二极管处于短路状态，则此时太阳能板能够直接对蓄电池进行充电。当太阳能板处在微弱的光线下时，控制电路未输出信号，则继电器的动静触点断开或保持断开状态，从而使二极管能够重新接入充电回路中，因而，此时蓄电池的电压不会对太阳能板反向放电。

本发明的有益效果是，由于包括继电器和继电器的控制电路，并将继电器与二极管并联连接，将控制电路连接在充电回路中，且控制电路的输出端与继电器的线圈输入端相连接，使得当太阳能板处于充电状态时，控制电路输出信号，并驱动继电器的动静触点闭合而将二极管短路，从而使太阳能板能够直接对蓄电池充电；当太阳能板的充电电压较低时，控制电路未输出信号，则继电器的动静触点断开或保持断开状态而使二极管重新接入充电回路中，从而避免蓄电池对太阳能板反向放电。因此，与现有技术相比，本发明能够从中大大提高太阳能板的充电效率，并大大减少充电系统中产生的热量。经实验测试，在一般情况下，本发明能够使太阳能板的充电效率提高10％以上；特别的，对应大电流低电压充电或大系统充电而言，本发明能够使太阳能板的充电效率提高20％以上。

以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明；但本发明的一种可提高太阳能充电效率的控制装置及其控制方法不局限于实施例。

附图说明

图1是本发明的原理框图；

图2是本发明的电路连接示意图。

具体实施方式

实施例，本发明的一种可提高太阳能充电效率的控制装置，其原理框图请参见图1所示，它包括太阳能板部分1、二极管部分2、蓄电池部分3、控制电路4和继电器部分5；其中，太阳能板部分1的输出端分别与二极管部分2的输入端和控制电路4的输入端相连接，二极管部分2的输出端与蓄电池部分3的输入端相连接，控制电路4的输出端与继电器部分5的输入端相连接，继电器部分5的输出与二极管部分2相连接。此即，二极管和控制电路分别连接在太阳能板和蓄电池的充电回路中，且继电器与二极管并联连接，以用于控制二极管的工作状态；该控制电路的输出端与继电器的线圈输入端相连接，以用于驱动继电器进行工作。

其中，所述的控制电路4包括电流检测电路41、电压放大电路42和驱动电路43；该电流检测电路41连接在太阳能板与蓄电池的充电回路中，电流检测电路41的输出接电压放大电路42的输入，电压放大电路42的输出接驱动电路43的输入；驱动电路43的输出接至所述继电器的线圈输入端。

请参见图2所示，为本发明的电路连接示意图：作为一种优选，所述的电流检测电路41为一第五电阻R5，该第五电阻R5由粗铜线制作而成，其电阻非常接近0，因而其压降非常小，通常小于或等于10微伏，也因此，基本上不会损耗太阳能板的充电电压；

所述的电压放大电路42包括直流微电压放大器、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4和第二电容C2；该直流微电压放大器为一控制芯片IC1；该控制芯片IC1的第六引脚为直流微电压放大器的输入端；该控制芯片IC1的第七引脚为直流微电压放大器的输出端；第三电阻R3的一端接所述第五电阻R5的一端，第三电阻R3的另一端通过第二电阻R2与控制芯片IC1的第六引脚相连接，该第三电阻R3的另一端还通过第四电阻R4与控制芯片IC1的第五引脚相连接；第二电容C2的两端分别与控制芯片IC1的第五引脚和第六引脚相连接；该控制芯片IC1的第七引脚与所述驱动电路43的一端相连接，控制芯片IC1的第八引脚与所述蓄电池的正极相连接，控制芯片IC1的第四引脚和第五引脚分别接地并与所述第五电阻R5的另一端相连接；这里，第三电阻R3和第四电阻R4可用于调节控制芯片IC1的灵敏度；

所述的驱动电路43包括第一三极管Q1、第二三极管Q2、第四电容C4和第一电阻R1；该第一三级管Q1的基极通过第一电阻R1与所述控制芯片IC1的第七引脚相连接，第一三级管Q1的发射极接第二三极管Q2的基极，第一三级管Q1的集电极接第二三级管Q2的集电极；第四电容C4的一端接第一三极管Q1的基极，第四电容C4的另一端和第二三极管Q2的发射极分别接地；第二三极管Q2的集电极接所述继电器JK的线圈输入端；继电器JK的线圈输出端接至所述蓄电池的正极；

进一步的，还包括一第一电容C1，该第一电容C1的一端与所述继电器JK的线圈输入端相连接，该第一电容C1的另一端与所述二极管D1的负极相连接；所述继电器JK的动触点和其中一个静触点分别与所述二极管D1的正极和负极相连接；

进一步的，还包括一第三电容C3，该第三电容C3的两端分别与所述蓄电池的正极和负极相连接；所述蓄电池的负极接地。

本发明的一种可提高太阳能充电效率的控制装置的控制方法，它包括如下控制步骤：

S1.电流检测电路41实时检测充电回路中的电流信号，若第五电阻R5中产生压降，则通过第三电阻R3和第四电阻R4调节灵敏度，使充电回路中的电流信号大于控制芯片IC1预先设定的阈值，最后该电流信号通过第二电阻R2从控制芯片IC1的第六引脚进入控制芯片IC1中；

S2.控制芯片IC1接受流入其中的电流信号，并产生压降，再将该压降进行放大处理，并通过其第七引脚输出给驱动电路43；

S3.驱动电路43中的第一三极管Q1和第二三极管Q2的型号分别为5551和D882，该第一三级管Q1和第二三极管Q2在控制芯片IC1的输出电压的作用下，分别对流入其中的电流进行放大处理，并将该放大电流信号输出给继电器JK；

S4.继电器JK在放大电流信号的驱动下，使其动静触点闭合，从而将使二极管D1短路，则太阳能板直接对蓄电池进行充电；

S5.若第五电阻R5中未产生压降，且通过第三电阻R3和第四电阻R4调节灵敏度后，充电回路中的电流信号仍小于控制芯片IC1预先设定的阈值，则整个控制电路4未输出信号，从而使继电器JK的动静触点断开或保持断开状态，则此时，二极管D1重新接入充电回路中，太阳能板通过二极管D1对蓄电池进行充电。

本发明的一种可提高太阳能充电效率的控制装置及其控制方法，其直流微电压放大器具有极高的灵敏度，能对微伏极的电压直接放大。因此，当太阳能板处于充电状态时，只要电流检测电路，即第五电阻中有一定的压降(该压降很小，小于或等于10微伏)，即可使充电回路中的电流信号进入直流微电压放大器中。在电压放大电路的输出端连接继电器的驱动电路的输入端，其中，该驱动电路为采用三极管放大的电流放大电路，使得该电压放大电路既可以为驱动电路即电流放大电路提供输入电压，又可以使驱动电路即电流放大电路对流入其中的电流进行放大处理，从而产生足够大的驱动电流，进而推动继电器进行工作。当该继电器在驱动电路的驱动下，使其动静触点闭合时，二极管处于短路状态，则此时太阳能板能够直接对蓄电池进行充电。当太阳能板处在微弱的光线下时，控制电路未输出信号，则继电器的动静触点断开或保持断开状态，从而使二极管能够重新接入充电回路中，因而，此时蓄电池的电压不会对太阳能板反向放电。

本发明的一种提高太阳能充电效率的控制装置及其控制方法，与现有技术相比，能够从中大大提高太阳能板的充电效率，并大大减少充电系统中产生的热量。经实验测试，在一般情况下，本发明能够使太阳能板的充电效率提高10％以上；特别的，对于大电流低电压充电或大系统充电而言，本发明能够使太阳能板的充电效率提高20％以上。

上述实施例仅用来进一步说明本发明的一种可提高太阳能充电效率的控制装置及其控制方法，但本发明并不局限于实施例，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均落入本发明技术方案的保护范围内。

Claims

1.一种可提高太阳能充电效率的控制装置，包括太阳能板、蓄电池和二极管；该二极管连接在太阳能板与蓄电池的充电回路中；其特征在于：还包括一继电器和一用于驱动继电器进行工作的控制电路；该继电器与二极管并联连接，该控制电路连接在太阳能板与蓄电池的充电回路中，该控制电路的输出接至继电器的线圈输入端。

2.根据权利要求1所述的可提高太阳能充电效率的控制装置，其特征在于：所述的控制电路包括电流检测电路、电压放大电路和驱动电路；该电流检测电路连接在太阳能板与蓄电池的充电回路中，电流检测电路的输出接电压放大电路的输入，电压放大电路的输出接驱动电路的输入；驱动电路的输出接至所述继电器的线圈输入端。

3.根据权利要求2所述的可提高太阳能充电效率的控制装置，其特征在于：所述的电流检测电路为一第五电阻。

4.根据权利要求3所述的可提高太阳能充电效率的控制装置，其特征在于：所述的电压放大电路包括直流微电压放大器、第二电阻、第三电阻、第四电阻和第二电容；该直流微电压放大器为一控制芯片；该控制芯片的第六引脚为直流微电压放大器的输入端；该控制芯片的第七引脚为直流微电压放大器的输出端；第三电阻的一端接第五电阻的一端，第三电阻的另一端通过第二电阻与控制芯片的第六引脚相连接，该第三电阻的另一端还通过第四电阻与控制芯片的第五引脚相连接；第二电容的两端分别与控制芯片的第五引脚和第六引脚相连接；该控制芯片的第七引脚与所述驱动电路相连接，控制芯片的第八引脚与所述蓄电池的正极相连接，控制芯片的第四引脚和第五引脚分别接地并与第五电阻的另一端相连接。

5.根据权利要求4所述的可提高太阳能充电效率的控制装置，其特征在于：所述的驱动电路包括第一三极管、第二三极管、第四电容和第一电阻；该第一三级管的基极通过第一电阻与所述控制芯片的第七引脚相连接，第一三级管的发射极接第二三极管的基极，第一三级管的集电极接第二三级管的集电极；第四电容的一端接第一三极管的基极，第四电容的另一端和第二三极管的发射极分别接地；第二三极管的集电极接所述继电器的线圈输入端，继电器的线圈的输出端接至所述蓄电池的正极。

6.根据权利要求5所述的可提高太阳能充电效率的控制装置，其特征在于：进一步的，还包括一第一电容，该第一电容的一端与所述继电器的线圈输入端相连接，该第一电容的另一端与所述二极管的负极相连接；所述继电器的动触点和其中一个静触点分别与所述二极管的正极和负极相连接。

7.根据权利要求1所述的可提高太阳能充电效率的控制装置，其特征在于：进一步的，还包括一第三电容，该第三电容的两端分别与所述蓄电池的正极和负极相连接；所述蓄电池的负极接地。

8.根据权利要求3所述的可提高太阳能充电效率的控制装置，其特征在于：所述的第五电阻采用粗铜线制作而成。

9.一种可提高太阳能充电效率的控制装置的控制方法，其特征在于：该控制装置包括一继电器和一用于驱动继电器进行工作的控制电路，该继电器与连接在太阳能板与蓄电池之间用来实现反充电作用的二极管相并联；控制电路连接在太阳能板与蓄电池的充电回路中，控制电路的输出接至继电器的线圈输入端；它包括如下控制步骤：

10.根据权利要求9所述的可提高太阳能充电效率的控制装置的控制方法，其特征在于：所述的控制电路包括电流检测电路、电压放大和驱动电路；所述的步骤A是通过电流检测电路对充电回路中的电流信号进行实时检测，若充电回路中的电流信号大于预先设定的阈值，则控制电路向继电器输出驱动信号。