CN103427126A - 太阳能充电方法及其装置 - Google Patents

Abstract

本发明揭示一种太阳能充电方法及其装置。该方法包括下列步骤。初始化一指示电流值。控制一太阳能充电单元根据指示电流值以充电一电池。监控电池实际接受充电的实际电流值。持续判断实际电流值是否大于一临界值，其中实际电流值与指示电流值正相关。当实际电流值大于临界值时，以第一预设电流变化值为单位，递增指示电流值以增加实际电流值。当实际电流值等于或小于临界值时，以第二预设电流变化值为单位，递减指示电流值直到实际电流值大于该临界值，此时指示电流值为一稳定指示电流值。根据稳定指示电流值控制太阳能充电单元对电池持续进行充电。从而使得太阳能充电单元以当下最佳的输出对电池进行充电。

Description

太阳能充电方法及其装置

【技术领域】

本发明有关于一种太阳能充电方法及其装置，且特别是有关于可自动调整充电电流的一种太阳能充电方法及其装置。

【背景技术】

太阳能作为新型能源，由于其环保的特性因此一直以来被视为相当具有潜力的替代能源。而太阳能的应用也越来越广泛，例如太阳能照明装置、太阳能充电装置、由太阳能驱动的汽车等。

一般而言，太阳能的应用皆须设置一太阳能板，接受阳光的照射转化成电力。而太阳能板所能提供的电力随着目前太阳提供的照度及周遭的环境温度而有所改变。例如，从早晨到中午，太阳所能提供的照度渐渐升高，太阳能板所能提供的最高输出电压亦渐渐提升。然而，当时间接近正午时，太阳能板可能因为接收太阳光长时间的照射而造成太阳能板本体温度上升，所能提供的最高输出电压又因此逐渐下降。若是在太阳能板上增设照度计以及温度计测量当下阳光的照度，周围温度以及本体温度，即可利用这些信息计算得到目前太阳能板所能提供的最佳电压。

然而，额外的设置皆会使得成本上升，当照度计及温度计的所能提供的数据精确度越高时则需要更高的成本。因此，如何以简便的成本，更有效的利用太阳能电力输出装置，精准的在配合上述各环境条件下，以最大的能力输出电力，成为了本领域中亟需被解决的问题之一。

【发明内容】

本发明提供一种太阳能充电方法及其装置，利用监控电池实际充电电流的变化，以适时调整得到最佳的充电电流。

本发明提供一种太阳能充电方法。此太阳能充电方法包括下列步骤，初始化一指示电流值。控制一太阳能充电单元根据指示电流值以充电一电池。监控所述电池实际接受充电的一实际电流值。持续判断实际电流值是否大于一第一临界值，其中实际电流值与指示电流值正相关。当实际电流值大于第一临界值时，以一第一预设电流变化值为单位，递增指示电流值以增加实际电流值。当实际电流值等于或小于第一临界值时，以一第二预设电流变化值为单位，递减指示电流值直到实际电流值不等于小于第一临界值时，此时指示电流值为一稳定指示电流值。根据稳定指示电流值控制太阳能充电单元对所述电池持续进行充电。

本发明提供一种太阳能充电装置，此太阳能充电装置包括一电池模块、一太阳能充电单元、一微处理器以及一充电控制单元。电池模块包括电池监控单元及电池。

微处理器耦接电池单元及太阳能充电单元，并初始化一指示电流值。充电控制单元耦接处理器单元、太阳能充电单元及电池模块，充电控制单元接收微处理器的指示电流值，并根据指示电流值控制太阳能充电单元对所述电池充电。电池监控单元监控所述电池以得到一实际电流值并回传至微处理器，所述实际电流值为电池实际接受的充电电流值，当实际电流值大于一第一临界值时，微处理器以一第一预设电流变化值为单位，递增指示电流值。而当实际电流值等于或小于第一临界值时，微处理器以一第二预设电流变化值为单位，递减指示电流值直到实际电流值不为第一临界值，并且以此时的指示电流值为一稳定指示电流值，传送稳定指示电流值至充电控制单元。充电控制单元根据稳定指示电流值控制太阳能充电单元充电所述电池。

相较于现有技术，本发明所提供的太阳能充电方法及其装置可根据电池所实际接受的充电电流值来调整太阳能充电单元的输出，使得太阳能充电单元以当下最佳的输出对电池进行充电。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附图式作详细说明如下。

【附图说明】

图1为根据本发明一实施例所绘示太阳能充电方法的流程步骤图。

图2为根据本发明一实施例所绘示太阳能充电装置的装置方块图。

图3及图4为根据本发明一实施例所绘示太阳能充电方法的流程步骤图。

图5为根据本发明一实施例所绘示指示电流值、实际电流值以及输出电压的关系图。

【具体实施方式】

图1为根据本发明一实施例所绘示太阳能充电方法的流程步骤图。请参照图1，首先初始化一指示电流值（步骤S101），并且控制一太阳能充电单元根据指示电流值以充电一电池（步骤S102）。然后监控电池实际接受充电的一实际电流值（步骤S103）。接着，持续判断实际电流值是否大于第一临界值，其中实际电流值与该指示电流值正相关（步骤S104）。当实际电流值大于第一临界值时，以一第一预设电流变化值为单位，递增指示电流值以增加实际电流值（步骤S105）。

而当实际电流值等于或小于第一临界值时，以第二预设电流变化值为单位，递减指示电流值直到实际电流值不小于等于该第一临界值（步骤S106、S107）。此时，设定指示电流值为一稳定指示电流值（步骤S108）。然后，根据稳定指示电流值控制太阳能充电单元对电池持续进行充电（步骤S109）。

图2为根据本发明一实施例所绘示太阳能充电装置的装置方块图。请参照图2，太阳能充电装置10包括电池模块110、太阳能充电单元120、微处理器130及充电控制单元140。微处理器130则耦接电池模块110及太阳能充电单元120，初始化指示电流值IC。充电控制单元140耦接微处理器130、太阳能充电单元120及电池模块10。充电控制单元140接收微处理器的指示电流值IC，并根据指示电流值IC控制太阳能充电单元120对电池模块110中的111充电。

电池模块110包括电池111及电池监控单元112。其中，电池监控单元112监控电池111得到实际电流值AC并回传微处理器130。其中，实际电流值AC为电池111实际接受充电时的充电电流值，其中实际电流值AC正相关指示电流值IC。

当实际电流值AC大于一第一临界值，例如零时，微处理器130以第一预设电流变化值为单位，递增指示电流值IC。而当实际电流值AC等于或小于第一临界值时，微处理器以第二预设电流变化值为单位，递减指示电流值直到实际电流值AC不为该第一临界值，此时的指示电流值AC即为一稳定指示电流值SIC。微处理器130传送稳定指示电流值SIC至充电控制单元140。充电控制单元140即可根据稳定指示电流值SIC控制太阳能充电单元120持续对电池111进行充电。

图3及图4为根据本发明一实施例所绘示太阳能充电方法的流程步骤图。请参照图2及图3，在本实施例中，太阳能充电单元120包括太阳能板及附属电路（未绘示），可独立设置，并以外部连接的方式微处理器130及充电控制单元140。因此，首先微处理器130必须确认太阳能充电单元120是否已连接于微处理器130及充电控制单元140（步骤S301）。

当微处理器130确认太阳能充电单元120已连接至微处理器130及充电控制单元140后，微处理器130初始化指示电流值IC（步骤S302）。接着，微处理器130即传送指示电流值IC至充电控制单元140。充电控制单元140便能根据指示电流值IC控制太阳能充电单元130对电池111充电（步骤S303）。

由于控制太阳能充电单元120对电池111充电时，太阳能充电单元120至电池111的连结路径上可能造成许多损耗，造成实际电流值AC无法与指示电流值IC完全吻合。因此，电池监控单元112则可用以监控太阳能充电单元120对电池111充电时，电池111实际接收充电的实际电流值AC。电池监控单元112在监控得到实际电流值AC后，将实际电流值AC回传至微处理器130，作为微处理器130增减指示电流值IC的依据（步骤S304）。

微处理器130在接收到实际电流值AC后，则判断实际电流值AC是否大于第一临界值（步骤S305）。在本实施例中，第一临界值设定为零。当实际电流值AC大于第一临界值时，也就是零时，表示以目前太阳的照度及环境温度等因素而言，太阳能充电单元120有能力提供对应于目前指示电流值IC，经过路径损耗后电流值为实际电流值AC的充电电流。因此，微处理器130以第一预设电流变化值为单位，增加一单位的指示电流值IC（步骤S306），并且传送增加后的指示电流值IC至充电控制单元140。充电控制单元140根据增加后的指示电流值IC控制太阳能充电单元120对电池111进行充电（步骤S303），并且持续进行上述的判断（步骤S303、步骤S304）。

而当实际电流值AC小于或等于第一临界值时，也就是零时，表示以目前太阳的照度及环境温度等因素而言，太阳能充电单元120无法负担提供指示电流值IC所对应的充电电流，而因此发生跳电的情形。因此，微处理器130则以第二预设电流变化值为单位减少指示电流值IC，再将减少后的指示电流值IC传送至充电控制单元140（步骤S307）。充电控制单元140根据减少后的指示电流值IC控制太阳能充电单元120对电池111充电一预设时间后，微处理器130则接收由电池监控单元112回传的实际电流值AC，读取实际电流值AC目前是否以大于第一临界值（步骤S308）。

当实际电流值AC仍维持为第一临界值或第一临界值以下，例如等于零时，表示太阳能充电单元120仍然无法提供指示电流值IC所对应的充电电流，微处理器130再以第二预设电流变化值为单位减少指示电流值IC，再将减少后的指示电流值IC传送至充电控制单元140以控制太阳能充电单元120对电池111充电，并持续接收电池监控单元112所回传的实际电流值AC（步骤S307、S308）。

当实际电流值AC大于第一临界值，例如零时，表示太阳能充电单元120可提供目前指示电流值IC所对应的充电电流，微处理器130则记录此时的指示电流值IC为稳定指示电流值SIC以及对应于稳定指示电流值SIC的稳定指示电压值SVO（步骤S309）。稳定指示电流值SIC即对应于目前太阳能充电单元120所能提供的最佳的充电电流的电流值。

值得一提的是，在本发明中设定第二预设电流变化值小于第一预设电流变化值，以期稳定指示电流值SIC可以精准的对应于目前太阳能充电单元120所能提供的最佳的充电电流的电流值。在本发明另一实施例中，则设定第二预设电流变化值相等于第一预设电流变化值，例如为64mA。当实际电流值AC小于等于第一临界值时，则微处理器130即记录目前的指定电流值IC减去一单位的第一预设电流变化值为稳定指示电流值SIC。

减去一单位第一预设电流变化值的指定电流值IC即为前一次太阳能充电单元120仍可正常对电池111充电的充电电流所对应的指定电流值IC。相较于图3所示实施例于步骤S305至步骤S309的流程而言，所述设定则可更简单快速的得到稳定指示电流值SIC。然而，第一预设电流变化值、第二预设电流变化值的设定则根据实施时的实际状况而定，本发明并不限定于上述的两种实施方式。

图4为接续图3所示实施例中步骤S309后的步骤。请继续参照图2及图4，在记录稳定指示电流值SIC后，微处理器130传送稳定指示电流值SIC后至充电控制单元140。充电控制单元140便持续根据稳定指示电流值SIC控制太阳能充电单元120对电池111充电（步骤S310）。

当目前的太阳照度以及太阳能充电单元120周遭和本身温度变化时，太阳能充电单元120所能提供的最佳充电电流及充电电压便会随着变化。而当太阳能充电单元120所能提供的最佳充电电流及对应的充电电压变化时，微处理器130即必须对应所述的变化调整稳定指示电流值SIC。当充电控制单元140持续根据稳定指示电流值SIC控制太阳能充电单元120对电池111充电时（步骤S310），微处理器130并同时从电池监控单元112接收实际电流值AC。

当太阳的照度下降、和/或太阳能充电单元120本体或周遭的温度上升时，太阳能充电单元120的输出能力亦同时下降。而当太阳能充电单元120的输出能力下降到无法提供目前的指示电流值IC，也就是稳定指示电流值SIC所对应的充电电流时，由电池监控单元112所回传实际电流值AC则会小于等于第一临界值，也就是零。当微处理器130判断得到实际电流值AC小于等于第一临界值，也就是零时，微处理器130则执行步骤S307的动作，来调整重新得到稳定指示电流值SIC（步骤S311）。

而当太阳的照度上升、和/或太阳能充电单元120本体或周遭的温度下降时，太阳能充电单元120的输出能力亦同时上升。而在这样的情况下，持续输出对应于稳定指定电流值SIC的充电电流的太阳能充电单元120的输出电压则会上升。当微处理器130从太阳能充电单元120得到的输出电压值VO与稳定指示电压值SVO之间的差值大于第三临界值时，表示太阳能充电单元120的输出能力已上升，微处理器130则重新执行自步骤S305的动作执行，来重新调整得到稳定指示电流值SIC（步骤S312）。

另一方面，电池监控单元112亦监控电池111目前的电量BU，并将电池111的电量BU传送至微处理器130。由于持续的使用上述电流充电的方式对电池111充电可能会因为充电停止点不明确而造成电池损坏。因此，侦测电池111的电量BU超过第二临界值(步骤S313)。当电池111的电量BU超过第二临界值，例如电池111总电量的90％时，微处理器130则传送稳定充电电压的电压值SCV至充电控制单元140，使充电控制单元140控制太阳能充电单元120以稳定充电电压的电压值SCV对电池111充电（步骤S314）。一般而言，稳定充电电压的电压值SCV的大小设定与电池的输出电压相同。而当电池111的电量BU未超过第二临界值时，微处理器则执行步骤S310的动作，令太阳能充电单元120持续根据稳定指示电流值SIC对电池111充电。

值得一提的是，步骤S311及312所述，也就是判断目前太阳能充电单元120的输出能力是否产生变化的动作，以及步骤S313～314所述，也就是利用目前电池的电量判断是否切换至电压充电模式的动作的实施时间点并不限定于此。也就是说步骤S311～S312与步骤S313～S314的步骤亦可对调，本发明并不限定上述例如图4所述的实行顺序。

图5为根据本发明一实施例所绘示指示电流值、实际电流值以及输出电压的关系图，其中输出电压为太阳能充电单元（图2太阳能充电单元120）的输出电压，对应于实际电流值。指示电流值、实际电流值以及输出电压的变化关系分别以实线、虚线以及点线绘示。

请参照图2及图5，在本实施例中，指定电流值的初始值为128毫安（mA），第一预设电流变化值以及第二预设电流变化值则设定相同为64mA。另外，太阳能充电单元120的最高输出电压VO为18伏特（V），随着输出的充电电流（对应于从电池监控单元112回传的实际电流值AC）逐渐增加而下降。在时间区间P1中，微处理器130在实际电流值AC大于零的情况下，逐渐提升指示电流值IC。同时，实际电流值AC随着指示电流值IC而增加，太阳能充电单元120的输出电压VO则是对应的下降。

当指示电流值IC从512mA增加到576mA之间，实际电流值AC突骤降至0mA，太阳能充电单元120的输出电压VO亦突然跳回初始的18V。这样的情况表示目前太阳的照度等其它条件无法让太阳能充电单元120输出对应于指示电流值IC等于576mA的充电电流，因此，微处理器130将指示电流值IC减回512mA，此时的稳定指示电流值SIC即为512mA。实际电流值AC指示电流值IC减回512mA后，渐渐从0mA回复至对应于指示电流值IC的508mA。此时对应于实际电流值AC为508mA的太阳能充电单元120的输出电压为13.5V，即为稳定指示电压值SVO。

在时间区间P1中，微处理器130记录了稳定指示电流值SIC为512mA，以及稳定指示电压值SVO为13.5V。在时间区间P2中则持续以上述的数值控制太阳能充电单元120对电池111充电。在经过一段时间后，太阳的照度上升或太阳能充电单元120的温度下降等因素，使得太阳能充电单元120的输出电压VO上升，与上述的稳定指示电压值SVO，也就是13.5V相距已超过所述的第三临界值，例如在本实施例中第三临界值为0.5V。此时，微处理器130则会依循如图3所示实施例中步骤S305的动作重新取得稳定指示电流值SIC以及稳定指示电压值SVO。

另一方面，若在时间区间P3时，太阳的照度下降或太阳能充电单元120的温度上升等因素发生时，使得太阳能充电单元120的输出能力下降时，微处理器120则根据实际电流值AC是否已骤降至0mA来决定是否要重新取得稳定指示电流值SIC以及稳定指示电压值SVO。

综上所述，本发明实施例所提供的太阳能充电方法及其装置可利用监控电池实际接受充电的实际电流值以及太阳能充电单元的输出电压的变化，来取得接近于太阳能充电单元所能提供的最大充电电流的稳定指示电流值，并控制太阳能充电单元持续以稳定指示电流值对电池充电。当在太阳能充电单元的输出改变时，例如输出电压或输出电流因外在环境变化而改变时，则重新取得接近于此时的太阳能充电单元的最大充电电流的指示电流值，再以此指示电流值作为新的稳定指示电流值以控制太阳能充电单元以新的稳定指示电流值对电池充电。

如此一来，在不需要增设任何照度计或温度计的情况下，太阳能充电单元对电池充电的能力可随当下的环境情况改变，随时以最高的输出能力对电池充电。另外，本发明一实施例中亦具备当电量超过一定程度时，充电模式从电流充电模式切换至电压充电模式的能力，使得电池不因过度充电而有造成损坏。

Claims (12)

1.一种太阳能充电方法，其特征在于，包括：

a.初始化一指示电流值；

b.控制一太阳能充电单元根据该指示电流值以充电一电池；

c.监控该电池实际接受充电的一实际电流值；

d.持续判断该实际电流值是否大于一第一临界值，其中该实际电流值与该指示电流值正相关；

当该实际电流值大于该第一临界值时，以一第一预设电流变化值为单位，递增该指示电流值以增加实际电流值；以及

当该实际电流值等于或小于该第一临界值时，以一第二预设电流变化值为单位，递减该指示电流值直到该实际电流值不小于等于该第一临界值时，此时该指示电流值为一稳定指示电流值；以及

e.根据该稳定指示电流值控制该太阳能充电单元对该电池持续进行充电。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤a之前还包括：

外部连接该太阳能充电单元。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，当该电池的电量已达一第二临界值时，控制该太阳能充电单元输出一稳定充电电压以对该电池充电。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，每当该实际电流值所对应的一输出电压或该稳定充电电压变化时，重复执行上述步骤d及步骤e。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤d还包括同时记录对应于该稳定指示电流值的一稳定指示电压值；以及

当该输出电压与该稳定指示电压值之间的差小于一第三临界值时，重新执行步骤d及步骤e。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤d包括：

当该实际电流值小于等于该第一临界值时，将该指示电流值降低一次该第二预设电流变化值，而得到该稳定指示电流值，其中该第二预设电流变化值与该第一预设电流变化值的大小相同。

7.一种太阳能充电装置，其特征在于，包括：

一电池模块，其中该电池模块包括一电池监控单元及一电池；

一太阳能充电单元；

一微处理器，耦接该电池模块及该太阳能充电单元，初始化一指示电流值；

一充电控制单元，耦接该微处理器、该太阳能充电单元及该电池模块，该充电控制单元接收该微处理器的该指示电流值，并根据该指示电流值控制该太阳能充电单元对该电池充电；

该电池监控单元监控该电池得到一实际电流值并回传该微处理器，该实际 电流值为该电池实际接受的充电电流值，当该实际电流值大于一第一临界值时，该微处理器以一第一预设电流变化值为单位，递增该指示电流值；以及

而当该实际电流值等于或小于该第一临界值时，该微处理器以一第二预设电流变化值为单位，递减该指示电流值直到该实际电流值不为该第一临界值，并且以此时的该指示电流值为一稳定指示电流值，传送该稳定指示电流值至该充电控制单元，该充电控制单元根据该稳定指示电流值控制该太阳能充电单元充电该电池。

8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，该微处理器及该充电控制单元外部连接该太阳能充电单元。

9.如权利要求7所述的装置，其特征在于，当该电池的电量已达一第二临界值时，该微处理器控制该充电控制单元以输出一稳定充电电压对该电池充电。

10.如权利要求9所述的装置，其特征在于，当微处理器侦测到该实际电流值所对应的一输出电压或该稳定充电电压发生变化时，则重新判断得到该稳定指示电流值以控制该实际电流值。

11.如权利要求10所述的装置，其特征在于，该微处理器于得到该稳定指示电流值时，同时记录对应于该稳定指示电流值的一稳定指示电压值，当该输出电压与该稳定指示电压值之间的差大于一第三临界值时，该微处理器重新判断得到该稳定指示电流值以控制该实际电流值。

12.如权利要求7所述的装置，其特征在于，当该实际电流值小于等于该第一临界值时，该微处理器将该指示电流值降低一次该第二预设电流变化值以得到该稳定指示电流值，其中该第二预设电流变化值与该第一预设电流变化值的大小相同。 

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