CN108711926A - 一种太阳能充电装置、系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种太阳能充电装置、系统及方法，太阳能充电装置包括太阳能电池板以及与太阳能电池板电性连接的充电电路，所述充电电路包括电池、用于控制电池充放电的充电管理模块、第一芯片供电模块、检测电压高低的电压检测模块、第一无线通讯模块、第一控制器，所述电压检测模块、第一无线通讯模块分别与第一控制器相连接，所述第一芯片供电模块的输入端与所述充电管理模块连接，第一芯片供电模块的输出端与所述第一控制器连接，所述电池分别与充电管理模块的输出端和第一芯片供电模块的输入端相连接，所述充电管理模块的输入端与太阳能电池板连接，所述太阳能电池板吸收光能并转化为电能为充电电路供电。

Description

一种太阳能充电装置、系统及方法

技术领域

本发明涉及充电领域，更具体地说是指一种太阳能充电装置、系统及方法。

背景技术

当今节能环保成为社会的热门，太阳能设备的运用是越来越普及，比如太阳能热水器、太阳能充电器等等，但存在的是问题是太阳能受天气、季节、空间的影响很大，比如应用在房间的太阳能充电装置，是很难接收到阳光的，这样会造成装置工作不稳定。

当今流行的智能门锁应用广泛，比如运用在酒店、住宅等等，但这些智能门锁大都实现不了自动充电，没电时不能工作，给顾客或家里人带来极大的不方便，因此急需研发一种充电装置或充电系统来实现自动充电。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的缺陷，提供一种太阳能充电装置、系统及方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种太阳能充电装置，包括太阳能电池板以及与太阳能电池板电性连接的充电电路，所述充电电路包括电池、用于控制电池充放电的充电管理模块、第一芯片供电模块、检测电压高低的电压检测模块、第一无线通讯模块、第一控制器，所述电压检测模块、第一无线通讯模块分别与第一控制器相连接，所述第一芯片供电模块的输入端与所述充电管理模块连接，第一芯片供电模块的输出端与所述第一控制器连接，所述电池分别与充电管理模块的输出端和第一芯片供电模块的输入端相连接，所述充电管理模块的输入端与太阳能电池板连接，所述太阳能电池板吸收光能并转化为电能为充电电路供电。

其进一步技术方案为：还包括电源输出接口，所述的电源输出接口与第一控制器相连接。

其进一步技术方案为：还包括电池接口，电池接口连接所述电池。

其进一步技术方案为：还包括USB充电接口，所述USB充电接口与所述充电管理模块的输入端连接。

其进一步技术方案为：所述太阳能电池板与充电管理模块之间连接有一防漏电的二极管D2。

其进一步技术方案为：所述电压检测模块包括电阻R24、电阻R23和电容C19，所述电阻R24的第一端、电容C19的第一端和电阻R23的第一端连接后与电压检测模块的CHECK_VU端口连接，所述电阻R23的第二端连接电压检测模块的VBAT端口，所述电阻R24的第二端和电容C19的第二端接地，所述CHECK_VU端口与所述第一控制器相连接。

其进一步技术方案为：所述充电管理模块包括芯片U1、电容C1、电容C2、电感L1、二极管D1、电阻R1、电阻R2、电容C3和电容C4，所述芯片U1的型号为ME2159，所述电容C1的第一端、电容C2的第一端通过电感L1与芯片U1的LX端口连接；所述电容C1的第二端与电容C2的第二端与芯片U1的GND端口连接；所述电容C3的第一端、电容C4的第一端与电阻R1的第一端相连接，所述电容C3的第二端、电容C4的第二端与电阻R2的第二端相连接，所述电阻R1的第一端通过二极管D1与芯片U1的LX端口连接，电阻R1的第二端、电阻R2的第一端与芯片U1的FB端口连接。

一种太阳能充电系统，包括如上任意一项所述的太阳能充电装置，还包括补光灯电路，所述的补光灯电路包括5V稳压电源模块、与5V稳压电源模块相连的LED驱动模块、第二芯片供电模块、第二控制器以及与第二控制器相连接的第二无线通讯模块，所述第二芯片供电模块的输入端分别与LED驱动模块和5V稳压电源模块相连接，第二芯片供电模块的输出端与第二控制器相连接，所述LED驱动模块连接有一LED灯接口，所述LED灯接口连接有LED灯。

其进一步技术方案为：所述5V稳压电源模块连接有一220V电源接口。

一种太阳能充电方法，基于以上任意一项所述的一种太阳能充电系统，包括以下步骤：

电压检测模块检测电池电压；

第一控制器判断电池电压是否低于设定值；

若电池电压低于设定值，则第一无线通讯模块发出电池低电量信号给第二无线通讯模块；

第二控制器接受来自第二无线通讯模块的低电量信号并开启LED灯为太阳能电池板补光。

本发明与现有技术相比的有益效果是：本发明一种太阳能充电装置通过太阳能电池板为充电电路进行充电，电压检测模块检测电池电压的高低，并通过第一无线通讯模块发出反馈信号给外部的补光装置，实现给太阳能电池板补光；一种太阳能充电系统通过第一无线通讯模块跟第二无线通讯模块形成相互通讯，用来控制补光灯的开关，第一控制器控制太阳能电池板对电池的充电管理，当电池电量低时，第一控制器会通过第一无线通讯模块发送开信号给第二无线通讯模块，第二无线通讯模块将信号传递给第二控制器，第二控制器开启LED灯，从而实现快速充电功能，当电池电量充满时，第一控制器会通过第一无线通讯模块发送关信号给第二无线通讯模块，第二无线通讯模块将信号传递给第二控制器，第二控制器关闭LED灯，停止给太阳能电池板补光。

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步描述。

附图说明

图1为本发明一种充电电路的电路原理框图；

图2为本发明一种补光灯电路的电路原理框图；

图3为本发明一种充电管理模块的电路图；

图4为本发明一种电压检测模块的电路图；

图5为本发明一种第一控制器或第二控制器的电路图；

图6为本发明一种第一无线通讯模块或第二无线通讯模块的电路图；

图7为本发明一种补光灯控制流程；

图8为本发明一种电池低电量快速充电流程。

附图标记

10 第一控制器 11 太阳能电池板

12 充电管理模块 13 第一芯片供电模块

14 电压检测模块 15 第一无线通讯模块

16 USB充电接口 17 电池接口

18 电源输出接口 20 第二控制器

21 5V稳压电源模块 22 LED驱动模块

23 第二芯片供电模块 24 第二无线通讯模块

25 220V电源接口 26 LED灯接口

具体实施方式

为了更充分理解本发明的技术内容，下面结合具体实施例对本发明的技术方案进一步介绍和说明，但不局限于此。

如图1到图6所示，一种太阳能充电装置，包括太阳能电池板11以及与太阳能电池板11电性连接的充电电路，充电电路包括电池、用于控制电池充放电的充电管理模块12、第一芯片供电模块13、检测电压高低的电压检测模块14、第一无线通讯模块15、第一控制器10、以及与第一控制器10连接的电源输出接口18，电压检测模块14、第一无线通讯模块15分别与第一控制器10相连接，第一芯片供电模块13的输入端与充电管理模块12连接，第一芯片供电模块13的输出端与第一控制器10连接，电池分别17与充电管理模块12的输出端和第一芯片供电模块13的输入端相连接，充电管理模块12的输入端与太阳能电池板11连接，太阳能电池板11吸收光能并转化为电能为充电电路供电。其中，太阳能电池板11将光能转换为电能；充电管理模块12主要负责电池的充放电管理，太阳能发的电通过正负电源线连接至充电管理模块12；第一芯片供电模块13主要给第一控制器10提供稳定的电源电压(3.3V)，通过LDO_OUT引脚输出3.3V电压给第一控制器10VCC引脚；电压检测模块14检测电池电压的高低(电压检测模块14的MCU主控通过ADC采集，CHECK_VU引脚来检测电池电压)；第一无线通讯模块15主要跟外部补光装置上的通讯模块形成相互通讯，用来控制补光装置的开关，其内部集成一个433无线芯片；第一控制器10内部集成一个ARM32位的处理器，控制太阳能电池板11对电池的充电管理，当电池电量低时，第一控制器10会通过第一无线通讯模块15发送开信号给外部补光装置，外部补光装置对太阳能电池板11进行补光，太阳能电池板11将光能转换为电能为充电电路充电，从而实现快速充电功能，当电池电量充满时，第一控制器10会通过第一无线通讯模块15发送关信号给外部补光装置，从而关闭补光装置停止对太阳能电池板补光；电源输出接口18将电源输出至用电设备上，用电设备也可以通过第一控制器10上设有的UART1_TX、UART2_RX这两根串口通讯线，通过数据传输通讯可知道电池的电量和状态。

具体地，有太阳光照射太阳能电池板11就可以实现自动充电，检验太阳光强弱可以通过检测太阳能电池板11两端的电压来实现的。

具体地，只要有光源照射太阳能电池板11，太阳能电池板11就能将光能转换为电能，对充电电路进行供电。

具体地，如图1所示，还包括电池接口17，电池接口17连接电池。

具体地，如图1所示，还包括USB充电接口16，USB充电接口16与充电管理模块12的输入端连接，当电池电压过低时，可以通过USB充电接口16对电池进行充电。

具体地，如图1所示，太阳能电池板11与充电管理模块12之间连接有一防漏电的二极管D2。

具体地，如图4所示，电压检测模块14包括电阻R24、电阻R23和电容C19，电阻R24的第一端、电容C19的第一端和电阻R23的第一端连接后与电压检测模块的CHECK_VU端口连接，电阻R23的第二端连接电压检测模块的VBAT端口，电阻R24的第二端和电容C19的第二端接地，CHECK_VU端口与第一控制器10相连接。

具体地，如图3所示，充电管理模块12包括芯片U1、电容C1、电容C2、电感L1、二极管D1、电阻R1、电阻R2、电容C3和电容C4，芯片U1的型号为ME2159，电容C1的第一端、电容C2的第一端通过电感L1与芯片U1的LX端口连接；电容C1的第二端与电容C2的第二端与芯片U1的GND端口连接；电容C3的第一端、电容C4的第一端与电阻R1的第一端相连接，电容C3的第二端、电容C4的第二端与电阻R2的第二端相连接，电阻R1的第一端通过二极管D1与芯片U1的LX端口连接，电阻R1的第二端、电阻R2的第一端与芯片U1的FB端口连接。

如图1到图8所示，一种太阳能充电系统，包括如上任意一项太阳能充电装置，还包括补光灯电路，补光灯电路包括5V稳压电源模块21、与5V稳压电源模块21相连的LED驱动模块22、第二芯片供电模块23、第二控制器20以及与第二控制器20相连接的第二无线通讯模块24，第二芯片供电模块23的输入端分别与LED驱动模块22和5V稳压电源模块21相连接，第二芯片供电模块23的输出端与第二控制器20相连接，LED驱动模块22连接有一LED灯接口26，LED灯接口26连接有LED灯，当检测到电池电量低时，第二无线通讯模块24接受来自第一无线通讯模块15的低电量信号并通过第二控制器20开启LED灯为太阳能电池板11充电。其中，5V稳压电源模块21把220V交流电转换成直流5V电压，提供给LED驱动模块22和第二芯片供电模块23；LED驱动模块22主要负责LED的恒流驱动，防止LED因电压过高或灯过亮而损坏LED灯头；第二芯片供电模块23主要给第二控制器20提供稳定的电源电压(3.3V)，通过LDO_OUT引脚输出3.3V电源给第二控制器20VCC引脚；第二无线通讯模块24主要跟第一无线通讯模块15形成相互通讯，用来接收充电管理模块12发送过来的开关信息，进行对LED灯的开启和关闭；第二控制器20内部集成一个ARM32位的处理器，用来控制LED灯的开启和关闭，当接收到充电管理电路发送开的无线信号时，则会开启LED灯，当接收到充电管理电路发送关的无线信号时，则会关闭LED灯。

具体地，如图1到图6所示，第一无线通讯模块15跟第二无线通讯模块24形成相互通讯，用来控制补光灯的开关，第一控制器10控制太阳能电池板11对电池的充电管理，当电池电量低时，第一控制器10会通过第一无线通讯模块15发送开信号给第二无线通讯模块24，第二无线通讯模块24将信号传递给第二控制器20，第二控制器20开启LED灯，从而实现快速充电功能，当电池电量充满时，第一控制器10会通过第一无线通讯模块15发送关信号给第二无线通讯模块24，第二无线通讯模块24将信号传递给第二控制器20，第二控制器20关闭LED灯，停止给太阳能电池板11补光。

具体地，如图2所示，5V稳压电源模块21连接有一220V电源接口25，5V稳压电源模块21将220V交流电转换成直流5V电压，提供给LED驱动模块22和第二芯片供电模块23。

一种太阳能充电方法，基于以上任意一项所述的一种太阳能充电系统，包括以下步骤：

电压检测模块14检测电池电压；

第一控制器10判断电池电压是否低于设定值；

若低于电池电压低于设定值，则第一无线通讯模块15发出电池低电量信号给第二无线通讯模块24；

第二控制器20接受来自第二无线通讯模块24的低电量信号并开启LED灯为太阳能电池板11补光。

具体地，电池充电流程为：太阳光照射太阳能电池板11，太阳能电池板11将光能转换为电能传递给充电管理模块12，充电管理模块12对电池进行充电。

具体地，如图8所示，电池低电量快速充电流程为：当电池电量低时，通过第一无线通讯模块15发送无线信号给补光灯电路从而控制补光灯开启，当电池充满时无线控制关闭补光灯，如电池未充满，则继续开启补光灯快速充电。

具体地，如图7所示，补光灯控制流程为：第二无线通讯模块24接收来自第一无线通讯模块15的无线信号，当电池电量低时，第二无线通讯模块24接收开启灯光信号，进而开启灯光进行照射；当电池电量充满时，第二无线通讯模块24接收关闭灯光信号，进而关闭灯光。

具体地，此太阳能充电系统可运用于多个场合，比如住宅、酒店行业的智能门锁上等等，平常的门锁由于不能实现自动充电，在门锁的电量耗尽时就打不开了，会给顾客增添麻烦，运用此系统可对智能门锁实现自动充电，当有太阳光照射门锁时，太阳能电池板11对智能门锁进行充电，但由于季节原因或酒店房间内大多没有太阳光照射到智能门锁，此系统设有的补光灯电路可以接收来自门锁上的第一无线通讯模块15发出的电池电量信号，并根据发出的信号做出相对应的动作，比如电池电量低于设定的某个值，此时第二控制器20会开启补光灯对智能门锁进行照射，太阳能电池板11接收补光灯的光源对充电电路进行充电，实现智能门锁的自动快速充电，而且补光灯电路体积小，安放容易。

综上所述，本发明一种太阳能充电装置通过太阳能电池板为充电电路进行充电，电压检测模块检测电池电压的高低，并通过第一无线通讯模块发出反馈信号给外部的补光装置，实现给太阳能电池板补光；一种太阳能充电系统通过第一无线通讯模块跟第二无线通讯模块形成相互通讯，用来控制补光灯的开关，第一控制器控制太阳能电池板对电池的充电管理，当电池电量低时，第一控制器会通过第一无线通讯模块发送开信号给第二无线通讯模块，第二无线通讯模块将信号传递给第二控制器，第二控制器开启LED灯，从而实现快速充电功能，当电池电量充满时，第一控制器会通过第一无线通讯模块发送关信号给第二无线通讯模块，第二无线通讯模块将信号传递给第二控制器，第二控制器关闭LED灯，停止给太阳能电池板补光。

上述仅以实施例来进一步说明本发明的技术内容，以便于读者更容易理解，但不代表本发明的实施方式仅限于此，任何依本发明所做的技术延伸或再创造，均受本发明的保护。本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims (10)

1.一种太阳能充电装置，其特征在于，包括太阳能电池板以及与太阳能电池板电性连接的充电电路，所述充电电路包括电池、用于控制电池充放电的充电管理模块、第一芯片供电模块、检测电压高低的电压检测模块、第一无线通讯模块、第一控制器，所述电压检测模块、第一无线通讯模块分别与第一控制器相连接，所述第一芯片供电模块的输入端与所述充电管理模块连接，第一芯片供电模块的输出端与所述第一控制器连接，所述电池分别与充电管理模块的输出端和第一芯片供电模块的输入端相连接，所述充电管理模块的输入端与太阳能电池板连接，所述太阳能电池板吸收光能并转化为电能为充电电路供电。

2.根据权利要求1所述的一种太阳能充电装置，其特征在于，还包括电源输出接口，所述的电源输出接口与第一控制器相连接。

3.根据权利要求1所述的一种太阳能充电装置，其特征在于，还包括电池接口，电池接口连接所述电池。

4.根据权利要求1所述的一种太阳能充电装置，其特征在于，还包括USB充电接口，所述USB充电接口与所述充电管理模块的输入端连接。

5.根据权利要求1所述的一种太阳能充电装置，其特征在于，所述太阳能电池板与充电管理模块之间连接有一防漏电的二极管D2。

6.根据权利要求1所述的一种太阳能充电装置，其特征在于，所述电压检测模块包括电阻R24、电阻R23和电容C19，所述电阻R24的第一端、电容C19的第一端和电阻R23的第一端连接后与电压检测模块的CHECK_VU端口连接，所述电阻R23的第二端连接电压检测模块的VBAT端口，所述电阻R24的第二端和电容C19的第二端接地，所述CHECK_VU端口与所述第一控制器相连接。

7.根据权利要求1所述的一种太阳能充电装置，其特征在于，所述充电管理模块包括芯片U1、电容C1、电容C2、电感L1、二极管D1、电阻R1、电阻R2、电容C3和电容C4，所述芯片U1的型号为ME2159，所述电容C1的第一端、电容C2的第一端通过电感L1与芯片U1的LX端口连接；所述电容C1的第二端与电容C2的第二端与芯片U1的GND端口连接；所述电容C3的第一端、电容C4的第一端与电阻R1的第一端相连接，所述电容C3的第二端、电容C4的第二端与电阻R2的第二端相连接，所述电阻R1的第一端通过二极管D1与芯片U1的LX端口连接，电阻R1的第二端、电阻R2的第一端与芯片U1的FB端口连接。

8.一种太阳能充电系统，其特征在于，包括如权利要求1-7任意一项所述的太阳能充电装置，还包括补光灯电路，所述的补光灯电路包括5V稳压电源模块、与5V稳压电源模块相连的LED驱动模块、第二芯片供电模块、第二控制器以及与第二控制器相连接的第二无线通讯模块，所述第二芯片供电模块的输入端分别与LED驱动模块和5V稳压电源模块相连接，第二芯片供电模块的输出端与第二控制器相连接，所述LED驱动模块连接有一LED灯接口，所述LED灯接口连接有LED灯。

9.根据权利要求8所述的一种太阳能自动充电系统，其特征在于，所述5V稳压电源模块连接有一220V电源接口。

10.一种太阳能充电方法，其特征在于，基于权利要求8-9任意一项所述的一种太阳能充电系统，包括以下步骤：

电压检测模块检测电池电压；

第一控制器判断电池电压是否低于设定值；

若电池电压低于设定值，则第一无线通讯模块发出电池低电量信号给第二无线通讯模块；

第二控制器接受来自第二无线通讯模块的低电量信号并开启LED灯为太阳能电池板补光。