CN113113962A - 光伏充电装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种光伏充电装置。基于本发明，可以采用能够在不同温度范围内正常充电的第一蓄电池和第二蓄电池的双蓄电池配置，光伏充电装置可以在当前环境温度处于第一温度范围内时优先对第一蓄电池充电、在当前环境温度超出第一温度范围之外并处于与该第一温度范围不全重叠的第二温度范围内时优先对第二蓄电池充电，以确保在不同的温度范围都能够有至少一个蓄电池被有效充电，从而有助于在环境温度大幅变化的情况下为摄像机提供基于蓄电池的可持续供电，并且可以提高光伏能量的利用率。而且，对第一蓄电池和第二蓄电池的充电可以依赖于同一个光伏充电装置和同一组光伏板阵列，因而有助于节省硬件成本并提高硬件集成度。
Description
技术领域
本发明涉及蓄电池的充电技术，特别涉及一种光伏充电装置、以及应用该光伏充电装置的一种摄像机。
背景技术
在某些不便于部署供电线缆的室外场景，需要为摄像机配备蓄电池作为电源，并且，为了利用蓄电池为摄像机提供可持续性的供电，还可以为摄像机配备光伏板阵列，以利用光伏板阵列产生的光伏能量为蓄电池充电。
然而，室外场景的环境温度会发生大幅变化，若环境温度变化至蓄电池正常充电的温度范围之外，则，利用光伏能量对蓄电池的充电容易失效，长时间处于该环境中的蓄电池无法对摄像机提供可持续性供电。
因此，如何在环境温度大幅变化的情况下为摄像机提供基于蓄电池的可持续供电，成为现有技术中有待解决的技术问题。
发明内容
本发明的实施例提供的技术方案，有助于在环境温度大幅变化的情况下为摄像机提供基于蓄电池的可持续供电。
在一个实施例中，提供了一种光伏充电装置，包括：
第一充电接口电路，用于对第一蓄电池充电，其中，所述第一蓄电池支持在第一温度范围内的正常充电；
第二充电接口电路，用于对第二蓄电池充电，其中，所述第二蓄电池支持在第二温度范围内的正常充电，所述第二温度范围与所述第一温度范围不完全重叠；
光伏能量输入电路，用于接收光伏板阵列提供的光伏能量；
充电电流发生电路，用于利用所述光伏能量产生充电电流；
充电供给选择电路，用于将所述第一充电接口电路和所述第二充电接口电路的其中之一选定为所述充电电流的供给对象；
充电驱动控制组件，用于控制所述充电供给选择电路对供给对象的选择，以在当前环境温度处于所述第一温度范围内时优先对所述第一蓄电池充电、在当前环境温度超出所述第一充温度范围之外且处于所述第二温度范围内时优先对所述第二蓄电池充电。
可选地，所述充电驱动控制组件进一步用于至少利用从所述供给对象采样得到的充电采样电流，执行对所述充电供给选择电路的控制。
可选地，所述充电驱动控制组件进一步用于利用所述充电采样电流，检测充电异常状态，其中，若检测到所述充电异常状态，则，触发所述充电供给选择电路切换所述充电电流的当前供给对象。
可选地，所述充电驱动控制组件进一步用于利用所述充电采样电流、以及从所述供给对象采样得到的充电采样电压，检测充电已满状态，其中，若检测到所述充电已满状态，则，触发所述充电供给选择电路切换所述充电电流的当前供给对象。
可选地，所述充电驱动控制组件进一步用于根据检测到的当前环境温度，执行对所述充电供给选择电路的控制。
可选地，所述充电驱动控制组件进一步用于控制所述充电电流发生电路产生跟踪最大功率点的所述充电电流。
可选地，所述充电驱动控制组件进一步用于利用从所述供给对象采样得到的充电采样电流、以及从所述供给对象采样得到的充电采样电压测试充电功率，根据测试的充电功率，驱动所述充电电流发生电路产生脉宽调制的所述充电电流，并且，根据脉宽调制产生的所述充电电流的变化，测试到最大充电功率。
可选地，所述充电驱动控制组件进一步用于在从所述光伏能量输入电路检测到的光伏电压高于当前第一蓄电池的电池电压和第二蓄电池的电池电压的其中之一时，向所述光伏能量输入电路产生使能信号，以允许所述光伏能量输入电路向所述充电电流发生电路提供光伏能量。
可选地，所述第一温度范围的温度下限高于或等于0℃；所述第二温度范围的温度上限不低于所述第一温度范围的温度下限，并且，所述第二温度范围的温度下限低于0℃；所述第一蓄电池的蓄电容量大于所述第二蓄电池的蓄电容量。
在另一个实施例中，提供了一种摄像机，包括光感成像组件、如前所述的光伏充电装置、所述光伏板阵列、以及用于为所述光感成像组件供电的所述第一蓄电池和所述第二蓄电池。
基于上述实施例，光伏充电装置可以提供第一充电接口电路和第二充电接口电路，以支持第一蓄电池和第二蓄电池的双蓄电池配置，其中，第一蓄电池支持在第一温度范围内的正常充电，第二蓄电池支持在与第一温度范围不完全重叠的第二温度范围内的正常充电，并且，光伏充电装置可以将第一充电接口电路和第二充电接口电路的其中之一选定为充电电流的供给对象，以在当前环境温度处于第一温度范围内时优先对第一蓄电池充电、在当前环境温度超出第一充温度范围之外且处于与该第一温度范围不全重叠的第二温度范围内时优先对第二蓄电池充电，因此，可以确保在不同的温度范围都能够有至少一个蓄电池被有效充电，从而有助于在环境温度大幅变化的情况下为摄像机提供基于蓄电池的可持续供电，并且可以提高光伏能量的利用率。而且，对第一蓄电池和第二蓄电池的充电可以依赖于同一个光伏充电装置和同一组光伏板阵列，因而有助于节省硬件成本并提高硬件集成度。
附图说明
以下附图仅对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围：
图1为一个实施例中的光伏充电装置的原理性结构示意图；
图2为如图1所示的光伏充电装置基于双开关互斥选择实现定向切换的扩展结构示意图；
图3为图2中示出的充电供给选择电路的实例结构示意图；
图4为如图1所示的光伏充电装置基于充电状态采样实现定向充电的扩展结构示意图；
图5为图4中示出的状态采样电路的实例结构示意图；
图6为如图1所示的光伏充电装置基于充电状态采样实现最大功率点追踪的扩展结构示意图；
图7为图6中示出的充电电流发生电路的实例结构示意图；
图8为如图1所示的光伏充电装置基于环境温度检测实现定向切换的扩展结构示意图；
图9为图8中示出的温度采样电路的实例结构示意图；
图10为如图1所示的光伏充电装置支持光伏板防反接的扩展结构示意图；
图11为图10中示出的光伏能量输入电路的实例结构示意图；
图12为如图1所示的光伏充电装置的最优结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本发明作进一步详细说明。
图1为一个实施例中的光伏充电装置的原理性结构示意图。请参见图1，在一个实施例中，光伏充电装置可以包括：第一充电接口电路31、第二充电接口电路32、光伏能量输入电路50、充电电流发生电路60、充电供给选择电路70以及充电驱动控制组件80。
第一充电接口电路31用于对第一蓄电池11充电，第二充电接口电路32用于对第二蓄电池12充电，其中，第一蓄电池11可以支持在第一温度范围内的正常充电，第二蓄电池12可以支持在第二温度范围内的正常充电，第二温度范围与第一温度范围不完全重叠。
例如，第一蓄电池11可以选用锂离子电池，能够使第一蓄电池11正常充电的第一温度范围的温度下限高于或等于0℃；第二蓄电池12可以选用钛酸锂电池，能够使第二蓄电池12正常充电的第二温度范围的温度上限不低于第一温度范围的温度下限，并且，该第二温度范围的温度下限可以低于0℃。
光伏能量输入电路50用于接收光伏板阵列20提供的光伏能量。
充电电流发生电路60用于利用光伏能量输入电路50从光伏板阵列20接收到的光伏能量，产生充电电流I_charge。例如，光伏能量输入电路50可以利用光伏板阵列20提供的光伏能量产生源电流I_source，充电电流发生电路60可以将源电流I_source转换为充电电流I_charge。
充电供给选择电路70用于将第一充电接口电路31和第二充电接口电路32的其中之一选定为充电电流发生电路60产生的充电电流I_charge的供给对象。
充电驱动控制组件80用于控制充电供给选择电路70对供给对象的选择，以在当前环境温度处于第一温度范围内时优先对第一蓄电池11充电、在当前环境温度超出第一温度范围之外且处于第二温度范围内时优先对第二蓄电池12充电。
基于上述实施例，可以采用能够在不同温度范围内正常充电的第一蓄电池11和第二蓄电池12的双蓄电池配置，并且，光伏充电装置可以在当前环境温度处于第一温度范围内时优先对第一蓄电池11充电、在当前环境温度处于第二温度范围内时优先对第二蓄电池12充电，以确保在不同的温度范围都能够有至少一个蓄电池被有效充电，从而有助于在环境温度大幅变化的情况下提供基于蓄电池的可持续供电，并且可以提高光伏能量的利用率。而且，对第一蓄电池11和第二蓄电池12的充电可以依赖于同一个光伏充电装置和同一组光伏板阵列20，因而有助于节省硬件成本并提高硬件集成度。
图2为如图1所示的光伏充电装置基于双开关互斥选择实现定向切换的扩展结构示意图。请参见图2，如图1所示的光伏充电装置的充电供给选择电路70可以具体包括连接在充电电流发生电路60和第一充电接口电路11之间的第一开关电路71、以及连接在充电电流发生电路60和第二充电接口电路12之间的第二开关电路72。并且，充电驱动控制组件80控制充电供给选择电路70对供给对象的选择，可以通过向充电供给选择电路70产生一组选通使能信号{Sel_1，Sel_2}来实现。例如，充电驱动控制组件80可以包括MCU(MicroControl Unit，微控制单元)。
充电驱动控制组件80产生的该组选通使能信号{Sel_1，Sel_2}可以包括用于触发第一开关电路71将第一充电接口电路31选定为充电电流I_charge的供给对象的第一选通使能信号Sel_1、以及用于触发第二开关电路72将第二充电接口电路32选定为充电电流I_charge的供给对象的第二选通使能信号Sel_2，并且，第一选通使能信号Sel_1和第二选通使能信号Sel_2互斥。
图3为图2中示出的充电供给选择电路的实例结构示意图。请参见图3，第一开关电路71和第二开关电路72中的每一个都可以包括使能开关元件TRI70和供给开关元件MOS70，其中，使能开关元件TRI70的控制端接收选通使能信号Sel_i(i为1或2)，并且：
使能开关元件TRI70响应于选通使能信号Sel_i的有效电平，驱动供给开关元件MOS70的控制端，以使供给开关元件MOS70在使能开关元件TRI70的驱动下，导通第一充电接口电路31或第二充电接口电路32的正电极端子V_bat+_i接收充电电流I_charge的供电回路；
使能开关元件TRI70响应于选通使能信号Sel_i的无效电平，驱动供给开关元件MOS70的控制端，以使供给开关元件MOS70在使能开关元件TRI70的驱动下，断开第一充电接口电路31或第二充电接口电路32的正电极端子V_bat+_i接收充电电流I_charge的供电回路。
另外，使能开关元件TRI70可以选用三极管，并且其控制端可以串联有滤波电阻R71。供给开关元件MOS70可以选用MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field EffectTransistor，金属氧化物半导体场效应管)，例如，P型MOSFET，其中，供给开关元件MOS70用于接收充电电流I_charge的一端(例如P型MOSFET的漏极)可以通过滤波电容C71和C72接地，并且供给开关元件MOS70连接正电极端子V_bat+_i的另一端与控制端之间连接有与电阻R72并联的稳压管DI72。
在该实施例中，充电驱动控制组件80控制充电供给选择电路70对供给对象的选择，即，选通使能信号{Sel_1，Sel_2}的信号状态确定，可以依据实际的充电状态，或者，也可以依据环境温度。
图4为如图1所示光伏充电装置基于充电状态采样实现定向充电的扩展结构示意图。请参见图4，若以实际的充电状态控制充电供给选择电路70对供给对象的选择，例如，确定使能信号{Sel_1，Sel_2}中被择一选通的信号状态，则，该实施例中的光伏充电装置可以进一步包括连接在充电驱动控制组件80和第一充电接口电路11之间的第一监测采样电路91、以及连接在充电驱动控制组件80和第二充电接口电路12之间的第二监测采样电路92，其中：
第一监测采样电路91用于从第一充电接口电路31采样得到第一充电采样电流I_samp_1和第一充电采样电压V_samp_1；
第二监测采样电路92用于从第二充电接口电路32采样得到第二充电采样电流I_samp_2和第二充电采样电压V_samp_2。
相应地，充电驱动控制组件80可以进一步用于至少利用从当前供给对象(第一充电接口电路31或第二充电接口电路32)采样得到的充电采样电流I_samp_i，执行对充电供给选择电路70的控制。
图5为图4中示出的充电状态采样电路的实例结构示意图。请参见图5，第一监测采样电路91可以包括连接在充电驱动控制组件80和第一充电接口电路11之间的第一电流采样电路91a和第一电压采样电路91b，第二监测采样电路92可以包括连接在充电驱动控制组件80和第二充电接口电路12之间的第二电流采样电路92a和第二电压采样电路92b。
如图5所示，第一电流采样电路91a和第二电流采样电路92a中的每一个都可以包括用于通过对第一充电接口电路31或第二充电接口电路32的正电极端子V_bat+_i和负电极端子V_bat-_i分压采样得到分压电流的分压回路、以及用于通过放大分压电流得到充电采样电流I_samp_i的差分放大回路。
例如，分压回路可以包括串联在正电极端子V_bat+_i与地之间的分压电阻R91和R92、以及串联在负电极端子V_bat-_i与地之间的采样开关元件MOS90和采样电阻R93，其中，在分压电阻R91和R92之间产生的分压电压连接采样开关元件MOS90的控制端，用于控制采样开关元件MOS90将流经负电极端子V_bat-_i的充电电流I_charge通过采样电阻R93导通至地，从而，可以在采样开关元件MOS90与采样电阻R93之间的采样节点产生分压电流，优选地，上述分压节点与地之间串联有稳压管DI91。
再例如，差分放大回路可以包括差分放大器Amp90，其一路输入与分压采样电路的上述采样节点之间可以串联滤波电阻R94和R95，并且，滤波电阻R94和R95之间可以通过上拉电阻R96(例如连接5V的电源Vcc)稳压置位，差分放大器Amp90连接分压采样电路的上述采样节点的该路输入还通过稳压电容C91接地；差分放大器Amp90另一路输入通过另一电阻R97接地，并且与差分放大器Amp90用于产生充电采样电流I_samp_i的输出之间通过一对并联的滤波电阻R98和滤波电容C92连接；差分放大器Amp90的输出还串联一滤波电阻R90、该滤波电阻R90用于向充电驱动控制组件80输出I_samp_i的通过另一对并联的滤波电阻R99和滤波电容C93接地。
仍参见图5，第一电压采样电路91b和第二电压采样电路92b中的每一个可以包括串联在正电极端子V_bat+_i与地之间的分压电阻R31和R32，分压电阻R31和R32之间的分压节点与产生充电采样电压V_samp_i的采样节点之间串联有另一电阻R33，并且，产生充电采样电压V_samp_i的采样节点还可以通过电容C94接地。
无论是利用具有如图5所示结构的第一监测采样电路91和第二监测采样电路92获得充电采样电流I_samp_i和充电采样电压V_samp_i，还是通过其他方式获得充电采样电流I_samp_i和充电采样电压V_samp_i，充电驱动控制组件80对充电供给选择电路70的控制方式都可以是类似的。
具体地，充电驱动控制组件80可以进一步用于利用从当前供给对象采样得到的充电采样电流I_samp_i，检测充电异常状态(例如充电采样电流I_samp_i为0或者趋近于0的异常极小值)，其中，若检测到充电异常状态，则，触发充电供给选择电路70切换充电电流I_charge的当前供给对象。
例如，在充电供给选择电路70将充电电流I_charge择一地提供给第一充电接口电路31的期间内，充电驱动控制组件80可以利用从第一充电接口电路31检测到的第一充电采样电流I_samp_1和第一充电采样电压V_samp_1中的至少之一检测第一蓄电池11的异常状态，并且，在第一蓄电池11存在异常状态时控制充电供给选择电路70将充电电流I_charge切换供给至第二充电接口电路32；
类似地，在充电供给选择电路70将充电电流I_charge择一地提供给第二充电接口电路32的期间内，充电驱动控制组件80可以利用从第二充电接口电路32检测到的第二充电采样电流I_samp_2和第二充电采样电压V_samp_2中的至少之一检测第二蓄电池12的异常状态，并且，在第二蓄电池12存在异常状态时控制充电供给选择电路70将充电电流I_charge切换供给至第一充电接口电路31。
进一步地，充电驱动控制组件80可以进一步用于利用从当前供给对象(第一充电接口电路31或第二充电接口电路32)采样得到的充电采样电流I_samp_i和充电采样电压V_samp_i，检测充电已满状态，其中，若检测到充电已满状态，则，触发充电供给选择电路70切换充电电流I_charge的当前供给对象。
例如，在充电供给选择电路70将充电电流I_charge择一地提供给第一充电接口电路31的期间内，充电驱动控制组件80可以进一步用于根据第一充电采样电压V_samp_1和第一充电采样电流I_samp_1监测第一蓄电池11的充电已满状态，并且，在第一蓄电池11达到充电已满状态时控制充电供给选择电路70将充电电流I_charge切换至第二充电接口电路32。
类似地，在充电供给选择电路70将充电电流I_charge择一地提供给第二充电接口电路32的期间内，充电驱动控制组件80可以进一步用于根据第二充电采样电压V_samp_2和第一充电采样电流I_samp_2监测第二蓄电池12的充电已满状态，并且，在第二蓄电池12达到充电已满状态时控制充电供给选择电路70将充电电流I_charge切换至第一充电接口电路31。
另外，对于充电已满状态的判决，充电驱动控制组件80可以将当前供电对象的充电采样电压V_samp_i与预设的充满电压阈值进行比较、并且将当前供电对象的充电采样电流I_samp_i与预设的充满电流阈值(高于0的预设值)进行比较，其中，若检测到当前供电对象的充电采样电压V_samp_i达到充满电压阈值，并且当前供电对象的充电采样电流I_samp_i不高于充满电流阈值，则，确定当前供电对象的蓄电池(第一蓄电池11或第二蓄电池12)充电达到充电已满状态。
上述的充满电压阈值可以是预先设定的固定值。
请回看图4，光伏充电装置还可以进一步包括位于光伏能量输入电路50与充电驱动控制组件80之间的光伏电压检测电路40，用于从光伏能量输入电路50采样得到光伏板阵列20当前产生的光伏电压V_pv；
请在回看图4的同时进一步回看图3：
当光伏板阵列20当前产生的光伏电压V_pv值低于第一蓄电池11的当前电池电压(可以利用第一充电采样电压V_samp_1确定)时，选通使能信号Se1_1使能开关元件TRI70响应于选通使能信号Sel_1的无效电平，驱动供给开关元件MOS70的控制端，以使供给开关元件MOS70在使能开关元件TRI70的驱动下，断开第一充电接口电路31的正电极端子V_bat+_i接收充电电流I_charge的供电回路，避免发生从第一蓄电池11倒灌电流至所述光伏充电装置的情况；
当光伏板阵列20当前产生的光伏电压V_pv值低于第二蓄电池12的当前电池电压(可以利用第二充电采样电压V_samp_2确定)时，选通使能信号Se1_2的电平状态可以被配置为使能开关元件TRI70响应于选通使能信号Sel_2的无效电平，驱动供给开关元件MOS70的控制端，以使供给开关元件MOS70在使能开关元件TRI70的驱动下，断开第二充电接口电路32的正电极端子V_bat+_i接收充电电流I_charge的供电回路，避免发生从第二蓄电池12倒灌电流至光伏充电装置的情况。
另外，为了获得更高的光伏能量利用率，在该实施例中，充电驱动控制组件80可以采用MPPT(Maximum Power Point Tracking，最大功率点跟踪)方式驱动充电电流发生电路60产生充电电流I_charge。即，充电驱动控制组件80进一步用于控制充电电流发生电路60产生跟踪最大功率点的充电电流I_charge。
图6为如图1所示的光伏充电装置基于充电状态采样实现最大功率点追踪的扩展结构示意图。请参见图6，若充电驱动控制组件80采用MPPT方式驱动充电电流发生电路60产生充电电流I_charge，则，该实施例中的光伏充电装置可以进一步包括图4中示出的第一监测采样电路91和第二监测采样电路92，分别用于从第一充电接口电路31采样得到第一充电采样电流I_samp_1和第一充电采样电压V_samp_1、以及从第二充电接口电路32采样得到第二充电采样电流I_samp_2和第二充电采样电压V_samp_2。
相应地，充电驱动控制组件80可以进一步用于利用从当前供给对象(第一充电接口电路31或第二充电接口电路32)采样得到的充电采样电流I_samp_i和充电采样电压V_samp_i测试最大充电功率，并且根据测试的充电功率，驱动充电电流发生电路60产生PWM(Pulse Width Modulation，脉宽调制)的充电电流I_charge(PWM电流)，根据脉宽调制产生的充电电流I_charge(PWM电流)的变化，测试到最大充电功率，例如，充电驱动控制组件80可以向充电电流发生电路60产生PWM驱动信号Drv_pwm。
由此，充电电流I_charge(PWM电流)的占空比是根据测试的最大充电功率动态调整的，以使充电电流发生电路60产生的充电电流I_charge(PWM电流)能够当前光伏环境下的跟踪最大功率点。
例如，在充电供给选择电路70将充电电流I_charge择一地提供给第一充电接口电路31的期间内，充电驱动控制组件80可以进一步用于根据第一充电采样电压V_samp_1和第一充电采样电流I_samp_1测试最大充电功率，并且，根据测试的最大充电功率驱动充电电流发生电路60产生跟踪最大功率点的充电电流I_charge(PWM电流)。
类似地，在充电供给选择电路70将充电电流I_charge择一地提供给第二充电接口电路32的期间内，充电驱动控制组件80可以进一步用于根据第二充电采样电压V_samp_2和第二充电采样电流I_samp_2测试最大充电功率，并且，根据测试的最大充电功率，驱动充电电流发生电路60产生跟踪最大功率点的充电电流I_charge(PWM电流)。
在实际应用中，充电驱动控制组件80可以周期性地测试最大充电功率、并以此调整充电电流I_charge(PWM电流)的占空比。即，每当周期时刻到达时，充电驱动控制组件80可以确定在前一个周期期间内从当前供给对象(第一充电接口电路31或第二充电接口电路32)采样得到的充电采样电流I_samp_i的平均电流值，并且，通过改变PWM信号Drv_pwm的占空比使充电电流I_charge相对于平均电流值扰动，然后利用在扰动期间内从当前供给对象(第一充电接口电路31或第二充电接口电路32)采样得到的充电采样电压V_samp_i和充电采样电流I_samp_i跟踪充电功率的变化，并将充电电流I_charge(PWM电流)在当前周期的占空比，设定为促使充电功率达到该周期期间内的功率最大值的占空比值。
优选地，测试最大充电功率的周期时长，可以根据光伏板阵列20受到的光照变化规律来设定。
图7为图6中示出的充电电流发生电路的实例结构示意图。请参见图7，在该实施例中，充电电流发生电路60可以包括驱动芯片600和MOSFET半桥。
该MOSFET半桥的上桥用于接收光伏能量输入电路50利用光伏板阵列20提供的光伏能量产生的源电流I_source，并且，该MOSFET半桥的上桥中布置有上桥开关元件MOS61，例如N型MOSFET；该MOSFET半桥的下桥接地，并且，该MOSFET半桥的下桥中布置有下桥开关元件MOS62，例如N型MOSFET；另外，该MOSFET半桥的上桥与下桥之间的连接节点处设置有调制电感L60。
该驱动芯片600具有连接上桥开关元件MOS61的控制端的上桥驱动端HO、以及连接下桥开关元件MOS62的控制端的下桥驱动端LO，并且，该驱动芯片600还具有用于控制上桥驱动端HO的上桥输入端HI、以及用于控制下桥驱动端LO的下桥输入端LI。
相应地，充电驱动控制组件80产生的PWM信号Drv_pwm可以包括一组驱动信号，即，用于控制上桥驱动端HO的上桥驱动信号Drv_pwm_H、以及用于控制下桥驱动端LO的下桥驱动信号Drv_pwm_L。
从而，驱动芯片600响应于在上桥输入端HI接收到的上桥驱动信号Drv_pwm_H、以及在下桥输入端LI接收到的下桥驱动信号Drv_pwm_L，分别通过上桥驱动端HO和下桥驱动端LO控制上桥开关元件MOS61和下桥开关元件MOS62导通和关闭，以使得源电流I_source间歇性地经调制电感L60调制、或流向地，从而得到PWM的充电电流I_charge(PWM电流)。
并且，充电驱动控制组件80可以按照前文所述的方式测试最大充电功率、并根据测试的最大充电功率产生上桥驱动信号Drv_pwm_H和下桥驱动信号Drv_pwm_L，即可使充电电流I_charge(PWM电流)的占空比能够根据测试的最大充电功率动态调整的，以使充电电流发生电路60产生的充电电流I_charge(PWM电流)能够在当前光伏环境下的跟踪最大功率点。
另外，上桥开关元件MOS61的控制端与驱动芯片600的上桥驱动端HO之间可以连接有与电阻R63并联的稳压管DI63，上桥开关元件MOS61的控制端与其电流流出端(例如N型MOSFET的漏极)之间也可以连接有与电阻R64并联的稳压管DI64。同理，下桥开关元件MOS62的控制端与驱动芯片600的下桥驱动端LO之间可以连接有与电阻R65并联的稳压管DI65，下桥开关元件MOS62的控制端与其电流流出端(例如N型MOSFET的漏极)之间也可以连接有与电阻R66并联的稳压管DI66。
作为如图4所示扩展结构的一种替代方案，该实施例中的充电驱动控制组件80可以进一步用于根据检测到的当前环境温度，控制充电供给选择电路70对供电对象的选择。
图8为如图1所示的光伏充电装置基于环境温度检测实现定向切换的扩展结构示意图。请参见图8，该实施例中的光伏充电装置可以进一步包括温度采样电路93，用于检测光伏充电装置所在环境的当前环境温度，并将检测到的当前环境温度提供给充电驱动控制组件80。
从图8中可以看出，在光伏充电装置进一步包括温度采样电路93的情况下，仍可以允许该光伏充电装置仍包括第一监测采样电路91和第二监测采样电路92。此时，第一监测采样电路91和第二监测采样电路92可以仅用于支持充电驱动控制组件80采用MPPT方式驱动充电电流发生电路60产生充电电流I_charge。
图9为图8中示出的温度采样电路的实例结构示意图。请参见图9，图8中示出的温度采样电路93可以包括热敏电阻R81，例如该热敏电阻R81可以选用NTC(NegativeTemperature Coefficient，负温度系数)热敏电阻。其中，该热敏电阻R81的一端通过分压电阻R82连接电源Vcc，该热敏电阻R80与地GND之间连接有使能开关元件TRI80(例如三极管)。
充电驱动控制组件80可以向使能开关元件TRI80的控制端产生使能信号St_en，并且，充电驱动控制组件80还可以从热敏电阻R81与分压电阻R82之间的分压节点检测得到分压信号S_ntc。
当需要检测环境温度时，充电驱动控制组件80产生的使能信号St_en的电平状态有效，相应地，使能开关元件TRI80响应于使能信号St_en的有效电平，驱动电源Vcc和地GND之间导通，并且在热敏电阻R81与分压电阻R82之间的分压节点产生分压信号S_ntc，其中，随着环境温度的变化，热敏电阻R81的阻值随之改变，进而改变分压信号S_ntc的分压值；
当不需要检测环境温度时，充电驱动控制组件80产生的使能信号St_en的电平状态无效，相应地，使能开关元件TRI80响应于使能信号St_en的无效电平，断开电源Vcc和地GND之间的回路，有利于所述光伏充电装置实现更低功耗，此时，热敏电阻R81与分压电阻R82之间的分压节点无分压信号S_ntc产生。
另外，温度采样电路93还可以包括串联在电源Vcc和地GND之间的滤波电阻R83和滤波电容C81。
相应地，充电驱动控制组件80可以进一步用于根据环境温度采样组件采样得到的当前环境采样温度，控制充电供给选择电路70在当前环境采样温度落入在第一温度范围内时将第一充电接口电路31锁定为供电对象、在当前环境采样温度超出第一充温度范围内时且落入在第二温度范围内时将第二充电接口电路32锁定为供电对象。
图10为如图1所示的光伏充电装置支持光伏板防反接的扩展结构示意图。请参见图10，该实施例中的光伏充电装置还可以包括在图4中示出的光伏电压检测电路40，用于从光伏能量输入电路50采样得到光伏板阵列20当前产生的光伏电压V_pv；并且，充电驱动控制组件80可以进一步用于在从光伏能量输入电路50检测到的光伏电压V_pv高于当前第一蓄电池11的电池电压(可以利用第一充电采样电压V_samp_1确定)和第二蓄电池12的电池电压(可以利用第二充电采样电压V_samp_2确定)的其中之一时，向光伏能量输入电路产生具有有效电平的校验使能信号Rsp_en，以允许光伏能量输入电路50向充电电流发生电路60提供光伏能量(源电流I_source)。
若从光伏能量输入电路50采样得到的光伏电压V_pv异常，则有可能是因为发生了光伏板阵列20与光伏能量输入电路50的反接，此时，向光伏能量输入电路产生校验使能信号Rsp_en的电平状态为无效，以避免光伏能量输入电路50向充电电流发生电路60提供异常的能量输出。
图11为图10中示出的光伏能量输入电路的实例结构示意图。请参见图11，该实施例的光伏充电装置中的光伏能量输入电路50可以包括使能开关元件TRI50和供给开关元件MOS50，其中，使能开关元件TRI50的控制端接收校验使能信号Rsp_en，并且：
使能开关元件TRI50响应于校验使能信号Rsp_en的有效电平，驱动供给开关元件MOS50的控制端，以使供给开关元件MOS50在使能开关元件TRI50的驱动下，导通阵列接口JP50向充电电流发生电路60提供光伏能量(源电流I_source)的供电回路；
使能开关元件TRI50响应于校验使能信号Rsp_en的无效电平，驱动供给开关元件MOS50的控制端，以使供给开关元件MOS50在使能开关元件TRI50的驱动下，断开阵列接口JP50向充电电流发生电路60提供光伏能量(源电流I_source)的供电回路。
阵列接口JP50与供给开关元件MOS50之间还可以设置采样节点，光伏电压检测电路40可以从该采样节点采样得到光伏电压V_pv。其中，若光伏板阵列20与阵列接口JP50的正负极正确连接，则光伏电压检测电路40采样得到的光伏电压V_pv会在预设的正常电压范围内，此时，充电驱动控制组件80产生的校验使能信号Rsp_en的电平状态为有效；反之，若光伏板阵列20与阵列接口JP50正负极反接，则光伏电压检测电路40采样得到的光伏电压V_pv会在预设的正常电压范围外，此时，充电驱动控制组件80产生的校验使能信号Rsp_en的电平状态为无效。
另外，使能开关元件TRI50可以选用三极管，并且其控制端可以串联有滤波电阻R71，并且使能开关元件TRI50与供给开关元件MOS50的控制端之间可以串联电阻R53。供给开关元件MOS50可以选用MOSFET(例如P型MOSFET)，其中，供给开关元件MOS50连接阵列接口JP50的一端(例如P型MOSFET的漏极)可以通过稳压元件DI51接地，该稳压元件可以选用TVS(Transient Voltage Suppressor，瞬态二极管)；供给开关元件MOS50用于输出光伏能量(源电流I_source)的另一端与控制端之间连接有与电阻R52并联的稳压管DI52，并且可以通过电容C50接地。
图12为如图1所示的光伏充电装置的最优结构示意图。请参见图12，在一个最优实施例中，光伏充电装置可以集成如图2所示的基于双开关互斥选择实现定向切换功能、如图4所示的基于充电状态采样实现定向充电功能、如图6所示的基于充电状态采样实现最大功率点追踪功能、以及如图10所示的光伏板防反接功能。并且，若基于环境温度检测实现定向切换，则，如图12所示的最优实施例还可以允许进一步引入图8中示出的温度采样电路93。
此外，如图1所示的光伏充电装置可以用于为摄像机供电，此时，该光伏充电装置还可以进一步包括用于第一蓄电池11和第二蓄电池12输出合路的电路模块，例如，该电路模块可采用二极管合路或理想二极管模块，以便于为摄像机提供基于蓄电池的可持续供电。
在另一个实施例中，提供了一种摄像机，该摄像机可以包括光感成像组件、前述实施例中的光伏充电装置、光伏板阵列20、以及用于为光感成像组件供电的第一蓄电池11和第二蓄电池12。
其中，光感成像组件可以包括镜头和图像传感器，其中，图像传感器可以是例如CCD(Charge Coupled Device，电荷耦合器件)或CMOS(Complementary Metal OxideSemiconductor，互补金属氧化物半导体)等感光元件，并且，图像传感器的感光面可以位于镜头的视野内。
并且，如前文所述，第一蓄电池11可以选用锂离子电池，能够使第一蓄电池11正常充电的第一温度范围的温度下限高于或等于0℃；第二蓄电池12可以选用钛酸锂电池，能够使第二蓄电池12正常充电的第二温度范围的温度上限不低于第一温度范围的温度下限，并且，该第二温度范围的温度下限可以低于0℃。
由于等容量的第二蓄电池12的成本要高于第一蓄电池11的成本，因此，为了节省摄像机的成本，选用的第一蓄电池11的蓄电容量可以大于第二蓄电池12的蓄电容量。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。
Claims (10)
1.一种光伏充电装置，其特征在于，包括：
第一充电接口电路，用于对第一蓄电池充电，其中，所述第一蓄电池支持在第一温度范围内的正常充电；
第二充电接口电路，用于对第二蓄电池充电，其中，所述第二蓄电池支持在第二温度范围内的正常充电，所述第二温度范围与所述第一温度范围不完全重叠；
光伏能量输入电路，用于接收光伏板阵列提供的光伏能量；
充电电流发生电路，用于利用所述光伏能量产生充电电流；
充电供给选择电路，用于将所述第一充电接口电路和所述第二充电接口电路的其中之一选定为所述充电电流的供给对象；
充电驱动控制组件，用于控制所述充电供给选择电路对供给对象的选择，以在当前环境温度处于所述第一温度范围内时优先对所述第一蓄电池充电、在当前环境温度超出所述第一充温度范围之外且处于所述第二温度范围内时优先对所述第二蓄电池充电。
2.根据权利要求1所述的光伏充电装置，其特征在于，所述充电驱动控制组件进一步用于至少利用从所述供给对象采样得到的充电采样电流，执行对所述充电供给选择电路的控制。
3.根据权利要求2所述的光伏充电装置，其特征在于，所述充电驱动控制组件进一步用于利用所述充电采样电流，检测充电异常状态，其中，若检测到所述充电异常状态，则，触发所述充电供给选择电路切换所述充电电流的当前供给对象。
4.根据权利要求2所述的光伏充电装置，其特征在于，所述充电驱动控制组件进一步用于利用所述充电采样电流、以及从所述供给对象采样得到的充电采样电压，检测充电已满状态，其中，若检测到所述充电已满状态，则，触发所述充电供给选择电路切换所述充电电流的当前供给对象。
5.根据权利要求1所述的光伏充电装置，其特征在于，所述充电驱动控制组件进一步用于根据检测到的当前环境温度，执行对所述充电供给选择电路的控制。
6.根据权利要求1所述的光伏充电装置，其特征在于，所述充电驱动控制组件进一步用于控制所述充电电流发生电路产生跟踪最大功率点的所述充电电流。
7.根据权利要求6所述的光伏充电装置，其特征在于，所述充电驱动控制组件进一步用于利用从所述供给对象采样得到的充电采样电流、以及从所述供给对象采样得到的充电采样电压测试充电功率，根据测试的充电功率，驱动所述充电电流发生电路产生脉宽调制的所述充电电流，并且，根据脉宽调制产生的所述充电电流的变化，测试到最大充电功率。
8.根据权利要求1所述的光伏充电装置，其特征在于，所述充电驱动控制组件进一步用于在从所述光伏能量输入电路检测到的光伏电压高于当前第一蓄电池的电池电压和第二蓄电池的电池电压的其中之一时，向所述光伏能量输入电路产生使能信号，以允许所述光伏能量输入电路向所述充电电流发生电路提供光伏能量。
9.根据权利要求1所述的光伏充电装置，其特征在于，
所述第一温度范围的温度下限高于或等于0℃；
所述第二温度范围的温度上限不低于所述第一温度范围的温度下限，并且，所述第二温度范围的温度下限低于0℃；
所述第一蓄电池的蓄电容量大于所述第二蓄电池的蓄电容量。
10.一种摄像机，其特征在于，包括光感成像组件、如权利要求1至9中任一项所述的光伏充电装置、所述光伏板阵列、以及用于为所述光感成像组件供电的所述第一蓄电池和所述第二蓄电池。
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