CN110138068A - 一种光能采集装置及系统 - Google Patents

Abstract

本申请适用于太阳能技术领域，提供了一种光能采集装置及系统，本申请实施例通过在弱光环境下将环境光转换为第一脉冲电流并存储，在强光环境下将环境光转换为第二脉冲电流并存储，在弱光和强光环境下都能进行光能采集和存储，可以有效提高光能利用率。

Description

一种光能采集装置及系统

技术领域

本申请属于太阳能技术领域，尤其涉及一种光能采集装置及系统。

背景技术

随着太阳能技术的不断发展以及对环境保护的逐渐重视，具备清洁、无害、可再生和分布广泛等诸多优点的太阳能被广泛应用于光伏发电站、路灯、户外显示屏、汽车、太阳能热水器、卫星、宇宙飞船等太阳能设备。

然而，太阳能容易受到昼夜、季节、地理纬度和海拔高度等自然条件的限制以及晴、阴、云、雨等随机因素的影响，在光强度较弱的情况下，太阳能设备的光能利用率较低。

申请内容

有鉴于此，本申请实施例提供了一种光能采集装置及系统，以解决在光强度较弱的情况下，太阳能设备的光能利用率较低的问题。

本申请实施例的第一方面提供了一种光能采集装置，包括弱光光伏板、太阳能板、控制器、电子开关模块及可充电电池；

所述弱光光伏板与所述控制器电连接，用于在弱光环境下启动工作，将环境光转换为第一脉冲电流；

所述太阳能板与所述控制器和所述电子开关模块电连接，用于在强光环境下启动工作，将环境光转换为第二脉冲电流；

所述控制器还与所述电子开关模块和所述可充电电池电连接，用于将所述第一脉冲电流输出至所述可充电电池，为所述可充电电池充电；所述控制器还用于控制所述电子开关模块导通或截止；

所述电子开关模块用于在导通时，将所述第二脉冲电流输出至所述可充电电池，为所述可充电电池充电；

所述可充电电池用于为所述控制器供电。

在一个实施例中，所述控制器和所述可充电电池还用于与负载电连接；

所述控制器还用于监测所述可充电电池的电量，在所述可充电电池的电量小于所述可充电电池的最优容量范围的下限值时，控制所述弱光光伏板或所述太阳能板启动工作；在所述可充电电池的电量大于所述可充电电池的最优容量范围的上限值时，控制所述弱光光伏板和所述太阳能板停止工作，或者，控制所述负载启动工作，所述可充电电池还用于在所述负载启动工作时为所述负载供电。

在一个实施例中，所述控制器还用于在所述弱光光伏板启动工作且所述太阳能板停止工作时，进入休眠状态；在所述弱光光伏板停止工作且所述太阳能板启动工作时，进入工作状态。

在一个实施例中，所述弱光光伏板的正极和负极均与所述控制器电连接；

所述太阳能板的正极与所述控制器和所述电子开关模块的输入端电连接，所述太阳能板的负极接地；

所述电子开关模块的受控端与所述控制器电连接，所述电子开关模块的输出端与所述可充电电池的正极电连接；

所述可充电电池的正极还与所述控制器电连接，所述可充电电池的负极接地。

在一个实施例中，所述电子开关模块包括分压电阻和电子开关管；

所述分压电阻的一端为所述电子开关模块的受控端，所述分压电阻的另一端与所述电子开关管的受控端电连接；

所述电子开关管的输入端为所述电子开关模块的输入端，所述电子开关管的输出端为所述电子开关模块的输出端。

本申请实施例的第二方面提供了一种光能采集系统，包括第一光能采集装置、第二光能采集装置及电源自动切换装置；

所述电源自动切换装置分别与所述第一光能采集装置和第二光能采集装置电连接，所述电源自动切换装置用于与负载箱电连接；

所述第一光能采集装置用于在弱光环境下启动工作，将环境光转换为第一脉冲电流并存储；

所述第二光能采集装置用于在强光环境下启动工作，将太阳光转换为第二脉冲电流并存储；

所述电源自动切换装置用于根据所述第一脉冲电流的大小和所述第二脉冲电流的大小，自动切换所述第一光能采集装置和所述第二光能采集装置与所述负载箱之间的电连接。

在一个实施例中，所述第一光能采集装置包括弱光光伏板、第一控制模块及第一可充电电池；

所述第一控制模块分别与所述弱光光伏板和所述第一可充电电池电连接，所述第一可充电电池与所述电源自动切换装置电连接；

所述弱光光伏板用于在弱光环境下启动工作，将环境光转换为第一脉冲电流；

所述第一控制模块用于将所述第一脉冲电流输出至所述第一可充电电池，为所述第一可充电电池充电；

所述电源自动切换装置用于根据所述第一可充电电池的电量大小接通或断开所述第一可充电电池与所述负载箱之间的电连接。

在一个实施例中，所述第一控制模块包括第一电压检测单元、第一控制单元、第一电子开关单元及第一稳压单元：

所述第一电压检测单元与所述弱光光伏板、所述第一控制单元及所述第一电子开关单元电连接，用于检测所述第一脉冲电流的大小；

所述第一控制单元还与所述第一电子开关单元、所述第一稳压单元及所述第一可充电电池电连接，用于根据所述第一脉冲电流的大小控制所述第一电子开关单元导通或截止；

所述第一电子开关单元还与所述第一可充电电池电连接，用于在导通时，将所述第一脉冲电流输出至所述第一可充电电池，为所述第一可充电电池充电；

所述第一稳压单元还与所述第一可充电电池电连接，用于将所述第一可充电电池的电能转换为所述第一控制单元的工作电压，为所述第一控制单元供电。

在一个实施例中，所述第二光能采集装置包括太阳能板、第二控制模块及第二可充电电池；

所述第二控制模块分别与所述太阳能板和所述第二可充电电池电连接，所述第二可充电电池与所述电源自动切换装置电连接；

所述太阳能板在弱光环境下启动工作，将环境光转换为第二脉冲电流；

所述第二控制模块将所述第二脉冲电流输出至所述第二可充电电池，为所述第二可充电电池充电；

所述电源自动切换装置用于根据所述第二可充电电池的电量大小接通或断开所述第二可充电电池与所述负载箱之间的电连接。

在一个实施例中，所述第二控制模块包括第二电压检测单元、第二控制单元、第二电子开关单元及第二稳压单元：

所述第二电压检测单元与所述太阳能板、所述第二控制单元及所述第二电子开关单元电连接，用于检测所述第二脉冲电流的大小；

所述第二控制单元还与所述第二电子开关单元、所述第二稳压单元及所述第二可充电电池电连接，用于根据所述第二脉冲电流的大小控制所述第二电子开关单元导通或截止；

所述第二电子开关单元还与所述第二可充电电池电连接，用于在导通时，将所述第二脉冲电流输出至所述第二可充电电池，为所述第二可充电电池充电；

所述第二稳压单元还与所述第二可充电电池电连接，用于将所述第二可充电电池的电能转换为所述第二控制单元的工作电压，为所述第二控制单元供电。

本申请实施例通过在弱光环境下将环境光转换为第一脉冲电流并存储，在强光环境下将环境光转换为第二脉冲电流并存储，在弱光和强光环境下都能进行光能采集和存储，可以有效提高光能利用率。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请实施例一提供的光能采集装置的结构示意图；

图2是本申请实施例一提供的光能采集装置的电路原理图；

图3是本申请实施例二提供的光能采集系统的结构示意图；

图4是本申请实施例二提供的光能采集系统的结构示意图；

图5是本申请实施例二提供的光能采集系统的结构示意图；

图6是本申请实施例二提供的第一光能采集装置的电路原理图；

图7是本申请实施例二提供的第二光能采集装置的电路原理图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“包括”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含一系列步骤或单元的过程、方法或系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。此外，术语“第一”、“第二”和“第三”等是用于区别不同对象，而非用于描述特定顺序。

实施例一

如图1所示，本实施例提供一种光能采集装置100，包括弱光光伏板10、太阳能板20、控制器30、电子开关模块40及可充电电池50。

在应用中，光能采集装置可以应用于光伏发电站、路灯、户外显示屏、汽车、太阳能热水器、卫星、宇宙飞船等任意的太阳能设备，

在本实施例中，弱光光伏板10与控制器30电连接，用于在弱光环境下启动工作，将环境光转换为第一脉冲电流。

在应用中，弱光环境下的光强度的取值范围可以为0lux～50lux，例如，5lux。弱光光伏板能够将极其微弱的光能转换成脉冲电流。弱光环境下的光强度与弱光光伏板的输出电压的大小和输出电流的大小正相关，当光强度较强(例如，光强度大于50lux)时，弱光光伏板无脉冲电流输出，弱光光伏板停止工作。

在应用中，弱光光伏板可以为单片式或阵列式半导体光伏电池，例如单晶硅或多晶硅光伏电池。

在本实施例中，太阳能板20与控制器30和电子开关模块40电连接，用于在强光环境下启动工作，将环境光转换为第二脉冲电流。

在应用中，强光环境下的光强度的取值范围可以为50lux～+∞。强光环境下的光强度与太阳能板的输出电压的大小和输出电流的大小正相关，当光强度较弱(例如，光强度小于50lux)时，太阳能板无脉冲电流输出，太阳能板停止工作。

在应用中，太阳能板可以为单片式或阵列式半导体光伏电池，例如单晶硅或多晶硅光伏电池阵列。

在本实施例中，控制器30还与电子开关模块40和可充电电池50电连接，用于将第一脉冲电流输出至可充电电池50，为可充电电池50充电；控制器30还用于控制电子开关模块40导通或截止，在太阳能板20启动工作时，控制电子开关模块40导通；在太阳能板20停止工作时，控制电子开关模块40截止。

在应用中，控制器可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。

在一个实施例中，控制器为HC32L110型32位微控制器。

在一个实施例中，所述控制器和所述可充电电池还用于与负载电连接；

所述控制器还用于监测所述可充电电池的电量，在所述可充电电池的电量小于所述可充电电池的最优容量范围的下限值时，控制所述弱光光伏板或所述太阳能板启动工作；在所述可充电电池的电量大于所述可充电电池的最优容量范围的上限值时，控制所述弱光光伏板和所述太阳能板停止工作，或者，控制所述负载启动工作，所述可充电电池还用于在所述负载启动工作时为所述负载供电。

在应用中，负载为光能采集装置所应用的太阳能设备中的用电器件，负载可以是直流负载，也可以是交流负载，负载可以通过DC-DC(直流转直流)转换器或DC-AC(直流转交流)转换器与光能采集装置电连接。通过在可充电电池的电量大于可充电电池的最优容量范围的上限值时，控制弱光光伏板和太阳能板停止工作，以停止为可充电电池充电，或者，控制负载启动工作，通过负载消耗可充电电池的电量，可以将可充电电池的电量控制在最优容量范围内，从而延长可充电电池的使用寿命。

在应用中，最优容量的范围可以根据实际需要进行设置。

在一个实施例中，所述下限值为所述可充电电池的容量的40％，所述上限值为所述可充电电池的容量的80％。

在一个实施例中，所述控制器还用于在所述弱光光伏板启动工作且所述太阳能板停止工作时，进入休眠状态；在所述弱光光伏板停止工作且所述太阳能板启动工作时，进入工作状态。

在应用中，通过在弱光环境下，弱光光伏板启动工作且太阳能板停止工作时，使控制器进入休眠状态，可以减少可充电电池的电量损耗。

在本实施例中，电子开关模块40用于在导通时，将第二脉冲电流输出至可充电电池50，为可充电电池50充电。

在应用中，电子开关模块可以包括电子开关管，例如，三极管或场效应管。

在一个实施例中，所述电子开关模块包括分压电阻和电子开关管；

所述分压电阻的一端为所述电子开关模块的受控端，所述分压电阻的另一端与所述电子开关管的受控端电连接；

所述电子开关管的输入端为所述电子开关模块的输入端，所述电子开关管的输出端为所述电子开关模块的输出端。

在应用中，电子开关管可以为晶体管，例如，三极管或场效应管。

在本实施例中，可充电电池50用于为控制器30供电。

在应用中，可充电电池可以是单体电池或电池组，例如，可充电锂电池组。

在一个实施例中，所述光能采集装置还包括与所述控制器电连接的低频时钟和高频时钟；

所述低频时钟用于在所述控制器进入休眠状态时，启动工作；

所述高频时钟用于在所述控制器进入工作状态时，启动工作。

在应用中，在控制器进入休眠状态时，启动低频时钟，功耗低且可维持控制器的休眠状态。

在一个实施例中，所述光能采集装置还包括稳压模块；

所述稳压模块的输入端与所述太阳能板的正极电连接，所述稳压模块的输出端与所述电子开关模块的输入端电连接。

在应用中，所述稳压模块可以包括瞬态抑制二极管(TransientVoltageSuppressor，TVS)或稳压二极管。

在一个实施例中，所述稳压模块包括稳压二极管；

所述稳压二极管的正极为所述稳压模块的输入端，所述稳压二极管的负极为所述稳压模块的输出端。

如图2所示，在一个实施例中，控制器30为HC32L110型32位微控制器，电子开关模块40包括分压电阻R0和三极管Q0，稳压模块包括稳压二极管D0，负载包括发光二极管D1和分压电阻R1；

弱光光伏板10的正极和负极均与控制器30电连接；

太阳能板20的正极与控制器30和分压电阻R0的一端电连接，太阳能板20的负极接地；

分压电阻R0的另一端与三极管Q0的受控端电连接；

三极管Q0的受控端(基极)与控制器30电连接，三极管Q0的发射极与稳压二极管D0的负极电连接；

可充电电池50的正极还与控制器30、稳压二极管D0的正极和分压电阻R1的一端电连接，可充电电池50的负极接地；

分压电阻R1的另一端与发光二极管D1的正极电连接；

发光二极管D1的负极与控制器30电连接。

本实施例通过在弱光环境下将环境光转换为第一脉冲电流并存储，在强光环境下将环境光转换为第二脉冲电流并存储，在弱光和强光环境下都能进行光能采集和存储，可以有效提高光能利用率。

实施例二

如图3所示，本实施例提供一种光能采集系统200，包括第一光能采集装置1、第二光能采集装置2及电源自动切换装置3；

电源自动切换装置3分别与第一光能采集装置1和第二光能采集装置2电连接，电源自动切换装置3用于与负载箱300电连接。

在应用中，光能采集系统可以是光伏发电站、路灯、户外显示屏、汽车、太阳能热水器、卫星、宇宙飞船等任意的太阳能设备中的光能采集和存储部分。

在应用中，第一光能采集装置和第二光能采集装置均可以通过光伏板、控制器件和蓄电池来实现光能采集和电能存储功能；其中，控制器件用于控制第一光能采集装置和第二光能采集启动工作或停止工作。

在应用中，负载箱可以是直流负载箱或交流负载箱，负载箱可以通过DC-DC(直流转直流)转换器或DC-AC(直流转交流)转换器与光能采集装置电连接，负载箱能够远程连接PC(personal computer，个人计算机)客户端或服务器，通过PC客户端控制负载箱的放电电流及放电功率。

在应用中，电源自动切换装置可以包括或电路(OR gate)、电子开关管、两个单刀单掷开关模拟开关或一个单刀双掷模拟开关。

在本实施例中，第一光能采集装置1用于在弱光环境下启动工作，将环境光转换为第一脉冲电流并存储。

在应用中，弱光环境下的光强度的取值范围可以为0lux～50lux，例如，5lux。第一光能采集装置能够将极其微弱的光能转换成脉冲电流。弱光环境下的光强度与第一脉冲电流的大小正相关，当光强度较强(例如，光强度大于50lux)时，第一光能采集装置停止工作。

在本实施例中，第二光能采集装置2用于在强光环境下启动工作，将太阳光转换为第二脉冲电流并存储。

在应用中，强光环境下的光强度的取值范围可以为50lux～+∞。强光环境下的光强度与第二脉冲电流的大小正相关，当光强度较弱(例如，光强度小于50lux)时，第二光能采集装置停止工作。

在本实施例中，电源自动切换装置3用于根据第一脉冲电流的大小和第二脉冲电流的大小，自动切换第一光能采集装置1和第二光能采集装置2与负载箱300之间的电连接。

在应用中，电源自动切换装置可以包括或电路、电子开关管、两个单刀单掷开关模拟开关或一个单刀双掷模拟开关等。电源自动切换装置用于在第一脉冲电流大于0且第二脉冲电流等于0时，接通第一光能采集装置与负载箱之间的电连接，在第一脉冲电流等于0且第二脉冲电流大于0时，接通第二光能采集装置与负载箱之间的电连接。

本实施例通过在弱光环境下将环境光转换为第一脉冲电流并存储，在强光环境下将环境光转换为第二脉冲电流并存储，在弱光和强光环境下都能进行光能采集和存储，可以有效提高光能利用率。

如图4所示，在一个实施例中，第一光能采集装置1包括弱光光伏板11、第一控制模块12及第一可充电电池13；

第一控制模块12分别与弱光光伏板11和第一可充电电池13电连接，第一可充电电池13与电源自动切换装置3电连接。

在本实施例中，弱光光伏板11用于在弱光环境下启动工作，将环境光转换为第一脉冲电流。

在应用中，弱光光伏板能够将极其微弱的光能转换成脉冲电流。弱光环境下的光强度与弱光光伏板的输出电压的大小和输出电流的大小正相关，当光强度较强(例如，光强度大于50lux)时，弱光光伏板无脉冲电流输出，弱光光伏板停止工作。

在应用中，弱光光伏板可以为单片式半导体光伏电池，例如单晶硅或多晶硅光伏电池。

在本实施例中，第一控制模块12用于将第一脉冲电流输出至第一可充电电池13，为第一可充电电池13充电。

在一个实施例中，所述第一控制模块还用于监测所述第一可充电电池的电量，在所述第一可充电电池的电量小于所述第一可充电电池的最优容量范围的下限值时，控制所述弱光光伏板启动工作；在所述第一可充电电池的电量大于所述第一可充电电池的最优容量范围的上限值时，控制所述弱光光伏板停止工作。

在本实施例中，电源自动切换装置3用于根据第一可充电电池13的电量大小接通或断开第一可充电电池13与负载箱300之间的电连接。

在一个实施例中，所述电源自动切换装置还用于监测所述第一可充电电池的电量，在所述第一可充电电池的电量小于所述第一可充电电池的最优容量范围的下限值时，断开所述第一可充电电池与所述负载箱之间的电连接；在所述第一可充电电池的电量大于所述第一可充电电池的最优容量范围的上限值时，接通所述第一可充电电池与所述负载箱之间的电连接。

在应用中，最优容量的范围可以根据实际需要进行设置。通过在第一可充电电池的电量大于第一可充电电池的最优容量范围的上限值时，控制弱光光伏板停止工作，停止为第一可充电电池充电，并接通第一可充电电池与负载箱之间的电连接，通过负载消耗第一可充电电池的电量；通过在第一可充电电池的电量小于第一可充电电池的最优容量范围的下限值时，控制弱光光伏板启动工作，为第一可充电电池充电，并断开第一可充电电池与负载箱之间的电连接，不通过负载消耗第一可充电电池的电量，可以将第一可充电电池的电量控制在最优容量范围内，从而延长第一可充电电池的使用寿命。

在一个实施例中，所述下限值为所述第一可充电电池的容量的40％，所述上限值为所述第一可充电电池的容量的80％。

在应用中，第一可充电电池可以是单体电池，例如，可充电锂电池或纽扣电池。

如图4所示，在一个实施例中，第二光能采集装置2包括太阳能板21、第二控制模块22及第二可充电电池23；

第二控制模块22分别与太阳能板21和第二可充电电池23电连接，第二可充电电池23与电源自动切换装置3电连接。

在本实施例中，太阳能板21用于在弱光环境下启动工作，将环境光转换为第二脉冲电流。

在应用中，强光环境下的光强度的取值范围可以为50lux～+∞。强光环境下的光强度与太阳能板的输出电压的大小和输出电流的大小正相关，当光强度较弱(例如，光强度小于50lux)时，太阳能板无脉冲电流输出，太阳能板停止工作。

在应用中，太阳能板可以为单片式或阵列式半导体光伏电池，例如单晶硅或多晶硅光伏电池阵列。

在本实施例中，第二控制模块22用于将第二脉冲电流输出至第二可充电电池23，为第二可充电电池23充电。

在一个实施例中，所述第二控制模块还用于监测所述第二可充电电池的电量，在所述第二可充电电池的电量小于所述第二可充电电池的最优容量范围的下限值时，控制所述太阳能板启动工作；在所述第二可充电电池的电量大于所述第二可充电电池的最优容量范围的上限值时，控制所述太阳能板停止工作。

在本实施例中，电源自动切换装置3用于根据第二可充电电池23的电量大小接通或断开第二可充电电池23与负载箱300之间的电连接。

在一个实施例中，所述电源自动切换装置还用于监测所述第二可充电电池的电量，在所述第二可充电电池的电量小于所述第二可充电电池的最优容量范围的下限值时，断开所述第二可充电电池与所述负载箱之间的电连接；在所述第二可充电电池的电量大于所述第二可充电电池的最优容量范围的上限值时，接通所述第二可充电电池与所述负载箱之间的电连接。

在应用中，最优容量的范围可以根据实际需要进行设置。通过在第二可充电电池的电量大于第二可充电电池的最优容量范围的上限值时，控制太阳能板停止工作，停止为第二可充电电池充电，并接通第二可充电电池与负载箱之间的电连接，通过负载消耗第二可充电电池的电量；通过在第二可充电电池的电量小于第二可充电电池的最优容量范围的下限值时，控制太阳能板启动工作，为第二可充电电池充电，并断开第二可充电电池与负载箱之间的电连接，不通过负载消耗第二可充电电池的电量，可以将第二可充电电池的电量控制在最优容量范围内，从而延长第二可充电电池的使用寿命。

在一个实施例中，所述下限值为所述第二可充电电池的容量的40％，所述上限值为所述第二可充电电池的容量的80％。

在应用中，第二可充电电池可以是单体电池或电池组，例如，可充电锂电池组。

如图5所示，在一个实施例中，第一控制模块12包括第一电压检测单元121、第一控制单元122、第一电子开关单元123及第一稳压单元124。

在本实施例中，第一电压检测单元121与弱光光伏板11、第一控制单元122及第一电子开关单元123电连接，用于检测第一脉冲电流的大小。

在一个实施例中，所述第一电压检测单元包括高精密低电压检测器；

所述高精密低电压检测器的输入端与所述弱光光伏板和所述第一电子开关单元电连接；

所述高精密低电压检测器的输出端与所述第一控制单元电连接；

所述高精密低电压检测器的接地端接地。

在一个实施例中，所述高精密低电压检测器为BL8506型高精密低电压检测器。

在本实施例中，第一控制单元122还与第一电子开关单元123、第一稳压单元124及第一可充电电池13电连接，用于根据第一脉冲电流的大小控制第一电子开关单元123导通或截止，在弱光光伏板11启动工作时，控制第一电子开关单元123导通；在弱光光伏板11停止工作时，控制第一电子开关单元123截止。

在应用中，第一控制单元可以是中央处理单元，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器、专用集成电路、现场可编程门阵列或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。

在一个实施例中，所述第一控制单元包括单片机。

在一个实施例中，所述第一控制单元还用于监测所述第一可充电电池的电量，在所述第一可充电电池的电量小于所述第一可充电电池的最优容量范围的下限值时，控制所述弱光光伏板启动工作；在所述第一可充电电池的电量大于所述第一可充电电池的最优容量范围的上限值时，控制所述弱光光伏板停止工作。

在本实施例中，第一电子开关单元123还与第一可充电电池13电连接，用于在导通时，将第一脉冲电流输出至第一可充电电池13，为第一可充电电池充电13。

在应用中，第一电子开关单元包括电子开关管，例如，三极管或场效应管。

在一个实施例中，所述第一电子开关单元包括第一电子开关管；

所述第一电子开关管的输入端与所述所述弱光光伏板和所述第一电压检测单元电连接；

所述第一电子开关管的输出端与所述所述第一可充电电池电连接；

所述第一电子开关管的受控端与所述第一控制单元电连接。

在一个实施例中，所述第一电子开关管包括AO3401型场效应管。

在本实施例中，第一稳压单元124还与第一可充电电池13电连接，用于将第一可充电电池13的电能转换为第一控制单元122的工作电压，为第一控制单元122供电。

在应用中，第一稳压单元可以包括稳压芯片或稳压器件。

在一个实施例中，所述第一稳压单元包括ME6214型稳压芯片。

在本实施例中，第一控制模块12还包括第一晶振单元125；

第一晶振单元125与第一控制单元122电连接，用于产生时钟信号并输出至第一控制单元122。

在应用中，第一晶振单元包括晶体振荡器，例如，低频晶体振荡器。

如图5所示，在一个实施例中，第二控制模块22包括第二电压检测单元221、第二控制单元222、第二电子开关单元223及第二稳压单元224。

在本实施例中，第二电压检测单元221与太阳能板21、第二控制单元222及第二电子开关单元223电连接，用于检测第二脉冲电流的大小。

在一个实施例中，所述第二电压检测单元包括高精密高电压检测器；

所述高精密高电压检测器的输入端与所述太阳能板和所述第二电子开关单元电连接；

所述高精密高电压检测器的输出端与所述第二控制单元电连接；

所述高精密高电压检测器的接地端接地。

在本实施例中，第二控制单元222还与第二电子开关单元223、第二稳压单元224及第二可充电电池23电连接，用于根据第二脉冲电流的大小控制第二电子开关单元223导通或截止，在太阳能板21启动工作时，控制第二电子开关单元223导通；在太阳能板21停止工作时，控制第二电子开关单元223截止。

在应用中，第二控制单元可以是中央处理单元，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器、专用集成电路、现场可编程门阵列或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。

在一个实施例中，所述第二控制单元包括单片机。

在一个实施例中，所述第二控制单元还用于监测所述第二可充电电池的电量，在所述第二可充电电池的电量小于所述第二可充电电池的最优容量范围的下限值时，控制所述太阳能板启动工作；在所述第二可充电电池的电量大于所述第二可充电电池的最优容量范围的上限值时，控制所述太阳能板停止工作。

在本实施例中，第二电子开关单元223还与第二可充电电池23电连接，用于在导通时，将第二脉冲电流输出至第二可充电电池23，为第二可充电电池充电13。

在应用中，第二电子开关单元包括电子开关管，例如，三极管或场效应管。

在一个实施例中，所述第二电子开关单元包括第二电子开关管；

所述第二电子开关管的输入端与所述所述太阳能板和所述第二电压检测单元电连接；

所述第二电子开关管的输出端与所述所述第二可充电电池电连接；

所述第二电子开关管的受控端与所述第二控制单元电连接。

在一个实施例中，所述第二电子开关管包括AO3401型场效应管。

在本实施例中，第二稳压单元224还与第二可充电电池23电连接，用于将第二可充电电池23的电能转换为第二控制单元222的工作电压，为第二控制单元222供电。

在应用中，第二稳压单元可以包括稳压芯片或稳压器件。

在一个实施例中，所述第二稳压单元包括ME6214型稳压芯片。

在本实施例中，第二控制模块22还包括第二晶振单元225；

第二晶振单元225与第二控制单元222电连接，用于产生时钟信号并输出至第二控制单元222。

在应用中，第二晶振单元包括晶体振荡器，例如，高频晶体振荡器。

如图6所示，在一个实施例中，弱光光伏板11为光伏电池且外接第一瞬态抑制二极管(Transient Voltage Suppressor，TVS)D2；

第一电压检测单元121包括高精密低电压检测器U1；

第一电子开关单元123包括第一场效应管Q1和第一电阻R2；

第一控制单元122包括第一单片机U2和第二电阻R3

第一稳压单元124包括第一稳压芯片U3；

第一晶振单元125包括第一晶体振荡器E1；

第一可充电电池13为锂离子电池；

其中，弱光光伏板11的正极(SC+)与第一瞬态抑制二极管D2的正极、高精密低电压检测器U1的输入端(IN)、第一场效应管Q1的输入端和第一电阻R2的一端电连接，弱光光伏板11的负极(SC-)和第一瞬态抑制二极管D2的负极接地；

高精密低电压检测器U1的输出端(OUT)与第一单片机U2的信号输入端(IN_DECT)和第二电阻R3的一端电连接，高精密低电压检测器U1的接地端(GND)接地；

第一场效应管Q1的输出端与第一可充电电池13的正极(BAT+)、第一稳压芯片U3的输入端(Vin)、第一单片机U2的电量监测端和电源自动切换装置3电连接，第一场效应管Q1的受控端与第一电阻R2的另一端和第一单片机U2的太阳能开启端(SOLAR_ON)电连接；

第一单片机U2的正数字电源电压端(DVCC)与第一晶体振荡器E1的正极和第一稳压芯片U3的输出端(Vout)电连接；

第一晶体振荡器E1的负极接地；

第二电阻R3的另一端与第一单片机U2的控制信号(CHK PORT)电连接。

第一稳压芯片U3的接地端(Vss)接地；

第一可充电电池13的负极(BAT-)接地。

在一个实施例中，第一单片机还可以外接若干LED灯，用于指示第一光能采集装置的工作状态，例如，当弱光光伏板启动工作第一可充电电池充电时，控制LED点亮。

如图7所示，在本实施例中，太阳能板21为光伏电池且外接第二瞬态抑制二极管D3；

第二电压检测单元221包括高精密高电压检测器U4；

第二电子开关单元223包括第二场效应管Q2和第三电阻R4；

第二控制单元222包括第二单片机U5和第四电阻R5；

第二稳压单元224包括第二稳压芯片U6；

第二晶振单元225包括第二晶体振荡器E2；

第二可充电电池13为锂离子电池；

其中，太阳能板21的正极(SC+)与第二瞬态抑制二极管D3的正极、高精密高电压检测器U4的输入端(IN)、第二场效应管Q2的输入端和第三电阻R4的一端电连接，太阳能板21的负极(SC-)和第二瞬态抑制二极管D3的负极接地；

高精密高电压检测器U4的输出端(OUT)与第二单片机U5的信号输入端(IN_DECT)和第四电阻R5的一端电连接，高精密高电压检测器U4的接地端(GND)接地；

第二场效应管Q2的输出端与第二可充电电池23的正极(BAT+)、第二稳压芯片U5的输入端(Vin)、第二单片机U5的电量监测端和电源自动切换装置3电连接，第二场效应管Q2的受控端与第三电阻R4的另一端和第二单片机U5的太阳能开启端(SOLAR_ON)电连接；

第二单片机U5的正数字电源电压端(DVCC)与第二晶体振荡器E2的正极和第二稳压芯片U6的输出端(Vout)电连接；

第二晶体振荡器E2的负极接地；

第四电阻R5的另一端与第二单片机U5的控制信号(CHK PORT)电连接。

第二稳压芯片U6的接地端(Vss)接地；

第二可充电电池23的负极(BAT-)接地。

在二个实施例中，第二单片机还可以外接若干LED灯，用于指示第二光能采集装置的工作状态，例如，当太阳能板启动工作为第二可充电电池充电时，控制LED点亮。

以上所述实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种光能采集装置，其特征在于，包括弱光光伏板、太阳能板、控制器、电子开关模块及可充电电池；

所述弱光光伏板与所述控制器电连接，用于在弱光环境下启动工作，将环境光转换为第一脉冲电流；

所述太阳能板与所述控制器和所述电子开关模块电连接，用于在强光环境下启动工作，将环境光转换为第二脉冲电流；

所述控制器还与所述电子开关模块和所述可充电电池电连接，用于将所述第一脉冲电流输出至所述可充电电池，为所述可充电电池充电；所述控制器还用于控制所述电子开关模块导通或截止；

所述电子开关模块用于在导通时，将所述第二脉冲电流输出至所述可充电电池，为所述可充电电池充电；

所述可充电电池用于为所述控制器供电。

2.如权利要求1所述的光能采集装置，其特征在于，所述控制器和所述可充电电池还用于与负载电连接；

所述控制器还用于监测所述可充电电池的电量，在所述可充电电池的电量小于所述可充电电池的最优容量范围的下限值时，控制所述弱光光伏板或所述太阳能板启动工作；在所述可充电电池的电量大于所述可充电电池的最优容量范围的上限值时，控制所述弱光光伏板和所述太阳能板停止工作，或者，控制所述负载启动工作，所述可充电电池还用于在所述负载启动工作时为所述负载供电。

3.如权利要求1或2所述的光能采集装置，其特征在于，所述控制器还用于在所述弱光光伏板启动工作且所述太阳能板停止工作时，进入休眠状态；在所述弱光光伏板停止工作且所述太阳能板启动工作时，进入工作状态。

4.如权利要求1所述的光能采集装置，其特征在于，所述弱光光伏板的正极和负极均与所述控制器电连接；

所述太阳能板的正极与所述控制器和所述电子开关模块的输入端电连接，所述太阳能板的负极接地；

所述电子开关模块的受控端与所述控制器电连接，所述电子开关模块的输出端与所述可充电电池的正极电连接；

所述可充电电池的正极还与所述控制器电连接，所述可充电电池的负极接地。

5.如权利要求4所述的光能采集装置，其特征在于，所述电子开关模块包括分压电阻和电子开关管；

所述分压电阻的一端为所述电子开关模块的受控端，所述分压电阻的另一端与所述电子开关管的受控端电连接；

所述电子开关管的输入端为所述电子开关模块的输入端，所述电子开关管的输出端为所述电子开关模块的输出端。

6.一种光能采集系统，其特征在于，包括第一光能采集装置、第二光能采集装置及电源自动切换装置；

所述电源自动切换装置分别与所述第一光能采集装置和第二光能采集装置电连接，所述电源自动切换装置用于与负载箱电连接；

所述第一光能采集装置用于在弱光环境下启动工作，将环境光转换为第一脉冲电流并存储；

所述第二光能采集装置用于在强光环境下启动工作，将太阳光转换为第二脉冲电流并存储；

所述电源自动切换装置用于根据所述第一脉冲电流的大小和所述第二脉冲电流的大小，自动切换所述第一光能采集装置和所述第二光能采集装置与所述负载箱之间的电连接。

7.如权利要求6所述的光能采集系统，其特征在于，所述第一光能采集装置包括弱光光伏板、第一控制模块及第一可充电电池；

所述第一控制模块分别与所述弱光光伏板和所述第一可充电电池电连接，所述第一可充电电池与所述电源自动切换装置电连接；

所述弱光光伏板用于在弱光环境下启动工作，将环境光转换为第一脉冲电流；

所述第一控制模块用于将所述第一脉冲电流输出至所述第一可充电电池，为所述第一可充电电池充电；

所述电源自动切换装置用于根据所述第一可充电电池的电量大小接通或断开所述第一可充电电池与所述负载箱之间的电连接。

8.如权利要求7所述的光能采集系统，其特征在于，所述第一控制模块包括第一电压检测单元、第一控制单元、第一电子开关单元及第一稳压单元：

所述第一电压检测单元与所述弱光光伏板、所述第一控制单元及所述第一电子开关单元电连接，用于检测所述第一脉冲电流的大小；

所述第一控制单元还与所述第一电子开关单元、所述第一稳压单元及所述第一可充电电池电连接，用于根据所述第一脉冲电流的大小控制所述第一电子开关单元导通或截止；

所述第一电子开关单元还与所述第一可充电电池电连接，用于在导通时，将所述第一脉冲电流输出至所述第一可充电电池，为所述第一可充电电池充电；

所述第一稳压单元还与所述第一可充电电池电连接，用于将所述第一可充电电池的电能转换为所述第一控制单元的工作电压，为所述第一控制单元供电。

9.如权利要求6～8任一项所述的光能采集系统，其特征在于，所述第二光能采集装置包括太阳能板、第二控制模块及第二可充电电池；

所述第二控制模块分别与所述太阳能板和所述第二可充电电池电连接，所述第二可充电电池与所述电源自动切换装置电连接；

所述太阳能板在弱光环境下启动工作，将环境光转换为第二脉冲电流；

所述第二控制模块将所述第二脉冲电流输出至所述第二可充电电池，为所述第二可充电电池充电；

所述电源自动切换装置用于根据所述第二可充电电池的电量大小接通或断开所述第二可充电电池与所述负载箱之间的电连接。

10.如权利要求9所述的光能采集系统，其特征在于，所述第二控制模块包括第二电压检测单元、第二控制单元、第二电子开关单元及第二稳压单元：

所述第二电压检测单元与所述太阳能板、所述第二控制单元及所述第二电子开关单元电连接，用于检测所述第二脉冲电流的大小；

所述第二控制单元还与所述第二电子开关单元、所述第二稳压单元及所述第二可充电电池电连接，用于根据所述第二脉冲电流的大小控制所述第二电子开关单元导通或截止；

所述第二电子开关单元还与所述第二可充电电池电连接，用于在导通时，将所述第二脉冲电流输出至所述第二可充电电池，为所述第二可充电电池充电；

所述第二稳压单元还与所述第二可充电电池电连接，用于将所述第二可充电电池的电能转换为所述第二控制单元的工作电压，为所述第二控制单元供电。