CN113629839A - 具电池唤醒充电功能的太阳能发电系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具电池唤醒充电功能的太阳能发电系统，包括：一太阳能板组、一锂电池组、一第一控制器及一第二控制器，该太阳能板组与该锂电池组之间连接有一单接点开关，该第一控制器以一第一侦测电路侦测该太阳能板组的发电电压达到电压设定值时，该第一控制器触发连通该锂电池组的单接点开关形成第一次唤醒，该第二控制器以一第二侦测电路侦测该锂电池组的电压，在第一次唤醒后侦测该锂电池组的电压未上升时，驱动该第一控制器对该单接点开关进行第二次唤醒，借以通过两段式唤醒机制克服无法顺利唤醒该锂电池组的问题点。
Description
技术领域
本发明是关于一种太阳能发电与供电装置，尤其是指一种兼具有低耗损的直接充电、高效能的调压充电与低电位自动多重唤醒功能的具电池唤醒充电功能的太阳能发电系统。
背景技术
已知的太阳能发电系统由于日照发电电压非固定值，若直接对电池进行过高电压的充电，将容易造成电池的损坏，该太阳板的输出电压必须高于电池的当前电压，如太阳能板的电压低于电池的电压将无法对该电池充电，因此已知的太阳能发电系统会选择加装有一MPPT控制器，MPPT控制器的全称是最大功率点跟踪（Maximum Power Point Tracking）太阳能控制器，MPPT控制器能够实时侦测太阳能板的发电电压，并追踪最高电压电流值(VI)，使系统以最大功率输出对蓄电池充电，但该MPPT控制器的正常作业电压需达额定DC110V以上，应用时会将太阳能板串联以将电压提升，经过MPPT控制器以最大功率发电后，再经过降压动作才能对该电池进行充电，而升、降压时会造成电力损耗，依制造质量会产生2~25%的损耗，当系统处于高照度环境下发电时，该MPPT控制器所提升的功率高于降压的损失，但系统处于低照度环境下发电时，该微量的发电于降压时将全部损失，使该MPPT控制器只能在高照度的情况下发电，若太阳能板经常处于低照度情况下，该电池不仅容易形成过放状态，也会因为电池的自放电，使该电池端自动进入低电位保护的休眠状态，此为已知技术无法有效利用低照度发电的明显缺失，再者，虽然已知技术也有低电位保护机制下的唤醒技术，但其主要是判断该太阳能板处于高日照状态时，由该太阳能板供电进行电池的唤醒，但实际上于刚唤醒时的该电池尚未充入足够的电力，且该太阳能板于唤醒时的供电也未达稳定状态，更何况太阳能板的发电电压也非固定值，是故，电池唤醒后仍有相当大的机率又进入低电位保护状态，导致已知唤醒机制误判电池已唤醒，而未正常唤醒电池将使低电位保护状态的时间延长，不仅会让电池更不易被唤醒，也会加速电池的损坏，综合上所述缺点为本发明所欲改善的技术问题点。
有鉴于此，本发明人于多年从事相关产品的制造开发与设计经验，针对上述的目标，详加设计与审慎评估后，终得一确具实用性的本发明。
发明内容
本发明所欲解决的技术问题在于针对现有技术存在的上述缺失，提供一种具电池唤醒充电功能的太阳能发电系统。
本发明提供的具电池唤醒充电功能的太阳能发电系统包括：一太阳能板组，其连接有一调压充电电路、一控制电路及一第一侦测电路；一锂电池组，其连接有一单接点开关及一第二侦测电路，该单接点开关设有一第一接点与一第二接点，且该第一接点连接至该锂电池组，该第二接点连接有一变压器，且该变压器连接至该调压充电电路，于该锂电池组电量不足时断开该第一接点与该第二接点形成低电位保护状态；一第一控制器，其连接该控制电路、该第一侦测电路及该单接点开关，该太阳能板组通过该控制电路提供该第一控制器的用电，且该第一控制器由该第一侦测电路侦测该太阳能板组的发电电压达到电压设定值时，该第一控制器触发连通该单接点开关形成该锂电池组的第一次唤醒，借此消除低电位保护状态；一第二控制器，其连接该第二侦测电路、该控制电路及该第一控制器，该太阳能板组通过该控制电路提供该第二控制器的用电，且该第二控制器由该第二侦测电路侦测该锂电池组的电压，第一次唤醒后侦测该锂电池组的电压未上升时，驱动该第一控制器对该单接点开关进行第二次唤醒。
其中，该太阳能发电系统还包括有一双接点开关，该双接点开关设有一第三接点、一第四接点与一第五接点，该第三接点连接该单接点开关的该第二接点，且该第四接点连接该变压器，而该第五接点以一直接充电电路连接至该太阳能板组，该第一控制器连接该双接点开关而能控制该第三接点切换导通该第四接点或该第五接点，且该第一控制器连接该变压器进行变压控制。
其中，该太阳能板组的额定电压高于该锂电池组的额定电压的15%至30%之间，于该第一侦测电路侦测该太阳能板组的发电电压低于该锂电池组的额定电压达10%时，导通该双接点开关的该第三接点与该第五接点，进而让该太阳能板组的低照度发电能通过该直接充电电路对该锂电池组进行低耗损的直接充电，于该第一侦测电路侦测该太阳能板组的发电电压高于该锂电池组的额定电压达10%时，导通该双接点开关的该第三接点与该第四接点，进而让该太阳能板组的高照度发电能通过该变压器而对该锂电池组进行高效能的降压充电。
其中，该太阳能发电系统还包括有至少一直流负载与一逆变器，上述直流负载与该逆变器皆连接于该单接点开关的第二接点，该逆变器将该锂电池组的直流电转换为交流电，并由该逆变器连接有至少一交流负载，通过该锂电池组供应该交流负载的交流用电。
其中，该第二控制器利用该第二侦测电路侦测该锂电池组的实际电压，实际电压高于该锂电池组的额定电压达15%时判断为过充状态，由该第一控制器控制该双接点开关呈断开状态，借此形成该锂电池组直接对该直流负载进行供电。
其中，该双接点开关的第三接点皆未连接该第四接点及该第五接点时构成该锂电池组的高电位保护机制，此时该太阳能板组的发电仍可由该控制电路输入该第一控制器，并以该第一控制器每三十分钟执行一次该双接点开关的该第三接点与该第四接点的导通，使该锂电池组未处于过充状态时能唤醒该双接点开关。
其中，该逆变器另连接至一市电电网，当该双接点开关的该第三接点皆未连接该第四接点及该第五接点时，能由该市电电网对该锂电池组进行调压充电。
其中，该第一控制器连接有一电压设定器与一时间设定器，该电压设定器用于调整该第一控制器触发该单接点开关的电压设定值，且该时间设定器用于调整该第一控制器对该单接点开关的触发持续时间，借此依据不同的该太阳能板组与该锂电池组规格进行手动设定。
其中，该太阳能发电系统还包括有一备用电池，该备用电池连接该太阳能板组且保持满电状态，该备用电池连接至该第二控制器，该第一控制器通过计时机制于达到每日所设定时间，且该锂电池组为低电位保护状态时，让该第一控制器在未达到电压设定值时对该单接点开关形成该锂电池组的第一次唤醒，借此在低电压发电状态下消除低电位保护状态。
其中，该控制电路连接有一降压器，该太阳能板组的发电由该降压器降压至3.3V后分流至该第一控制器与该第二控制器，借此稳定的提供该第一控制器与该第二控制器的运行电力。
本发明的第一主要目的在于，该第一控制器以一第一侦测电路侦测该太阳能板组的发电电压达到电压设定值时，该第一控制器触发连通该锂电池组的单接点开关形成第一次唤醒，该第二控制器以一第二侦测电路侦测该锂电池组的电压，在第一次唤醒后侦测该锂电池组的电压未上升时，驱动该第一控制器对该单接点开关进行第二次唤醒，借以通过两段式唤醒机制克服无法顺利唤醒该锂电池组的问题点。
本发明的第二主要目的在于，当该太阳能板组的实际电压低于该锂电池组的额定电压10%时，导通该双接点开关的第三接点与第四接点，进而让该太阳能板组的低照度发电能通过该直接充电电路对该锂电池组进行低耗损的直接充电，借此在低照度环境下仍能充分利用该太阳能板组进行唤醒与微量充电，当该太阳能板组的实际电压高于该锂电池组的额定电压10%时，导通该双接点开关的第三接点与第五接点，进而让该太阳能板组的高照度发电能通过该变压器而对该锂电池组进行高效能的降压充电。
其他目的、优点和本发明的新颖特性将从以下详细的描述与相关的附图更加显明。
附图说明
图1为本发明的流程方块图。
图2为本发明于调压充电模式的流程方块图。
图3为本发明进行第一次唤醒的流程方块图。
图4为本发明进行第二次唤醒的流程方块图。
图5为本发明于直接充电模式的流程方块图。
图6为本发明于高电位保护机制的流程方块图。
附图中的符号说明：
10:太阳能板组；11:调压充电电路；12:控制电路；13:第一侦测电路；14:降压器；20:锂电池组；21:单接点开关；211:第一接点；212:第二接点；22:第二侦测电路；23:变压器；24:直流负载；25:逆变器；26:交流负载；27:市电电网；30:第一控制器；31:电压设定器；32:时间设定器；40:第二控制器；41:备用电池；50:双接点开关；51:第三接点；52:第四接点；53:第五接点；54:直接充电电路。
具体实施方式
为使对本发明的目的、特征及功效能够有更进一步的了解与认识，以下请配合图式详述如后：
先请由图1连续至图4所示观之，一种具电池唤醒充电功能的太阳能发电系统，包括：一太阳能板组10、一锂电池组20、一第一控制器30及一第二控制器40，该太阳能板组10连接有一调压充电电路11、一控制电路12及一第一侦测电路13，该锂电池组20连接有一单接点开关21及一第二侦测电路22，该单接点开关21设有一第一接点211与一第二接点212，且该第一接点211连接至该锂电池组20，该第二接点212连接有一变压器23，且该变压器23连接至该调压充电电路11，于该锂电池组20电量不足时断开该第一接点211与该第二接点212形成低电位保护状态，该第一控制器30连接该控制电路12、该第一侦测电路13及该单接点开关21，该太阳能板组10通过该控制电路12提供该第一控制器30的用电，且该第一控制器30由该第一侦测电路13侦测该太阳能板组10的发电电压达到电压设定值时，该第一控制器30触发连通该单接点开关21形成该锂电池组20的第一次唤醒，借此消除低电位保护状态，另外该第一控制器30连接有一电压设定器31与一时间设定器32，该电压设定器31用于调整该第一控制器30触发该单接点开关21的电压设定值，且该时间设定器32用于调整该第一控制器30对该单接点开关21的触发持续时间，借此依据不同的该太阳能板组10与该锂电池组20规格进行手动设定，借此提高其适用性，该第二控制器40连接该第二侦测电路22、该控制电路12及该第一控制器30，该太阳能板组10通过该控制电路12提供该第二控制器40的用电，其中，该控制电路12连接有一降压器14，该太阳能板组10的发电由该降压器14降压至3.3V后分流至该第一控制器30与该第二控制器40，借此稳定的提供该第一控制器30与该第二控制器40的运行电力，该第二控制器40由该第二侦测电路22侦测该锂电池组20的电压，第一次唤醒后侦测该锂电池组20的电压未上升时，驱动该第一控制器30对该单接点开关21进行第二次唤醒，再者，本发明还包括有至少一直流负载24与一逆变器25，上述直流负载24与该逆变器25皆连接于该单接点开关21的第二接点212，该锂电池组20能提供该直流负载的直流用电，该逆变器25将该锂电池组20的直流电转换为交流电，并由该逆变器25连接有至少一交流负载26，通过该锂电池组20供应该交流负载26的交流用电。
当该太阳能板组10正常发电时，如图2所示，该太阳能板组10进行高日照发电，并经由该变压器23的降压提供其充电，再由该单接点开关21向该锂电池组20进行充电，当该锂电池组20因充电量不足而形成低电位保护时，如图3所示，该单接点开关21将会自动断开该第一接点211与该第二接点212，此状态下该太阳能板组10无法对该锂电池组20进行充电，且该锂电池组20也不会对该直流负载24或交流负载26供电，即具有对该锂电池组20的低电位保护效果，该太阳能板组10以该控制电路12的该第一控制器30提供微电力，使该第一控制器30保持运行状态，同时由该第一控制器30的第一侦测电路13侦测该太阳能板组10的实际电压，于实际电压达到该第一控制器30的设定值时，即由该电压设定器31进行手动设定，例如该锂电池组20的额定电压为48V时，可将设定值设为48V，当该第一控制器30侦测该太阳能板组10的发电电压为48V时，由该第一控制器30驱动该单接点开关21形成该第一接点211与该第二接点212的导通，同时该时间设定器32能设定触发该单接点开关21的导通时间，其设定时间能为10秒、30秒或60秒，在设定时间内由该太阳能板组10对该锂电池组20进行充电，于该锂电池组20的电压升高后即可消除低电位保护状态，再配合图4所示，于该第一控制器30驱动该单接点开关21形成该锂电池组20的第一次唤醒后，该第二控制器40被启动并由该控制电路12取得运行电力，同时利用该第二侦测电路22侦测该锂电池组20的实际电压，于该第二侦测电路22侦测得知该锂电池组20的电压未上升时判断为第一次唤醒失败，由该第二控制器40下令该第一控制器30驱动该单接点开关21的第一接点211与该第二接点212的导通，借此形成该锂电池组20的第二次唤醒，借以通过两段式唤醒机制克服无法顺利唤醒该锂电池组20的问题点。
再请由图1所示，本发明另装设有一备用电池41，该备用电池41连接该太阳能板组10且保持满电状态，该备用电池41连接至该第二控制器40，该第一控制器30通过计时机制于达到每日所设定时间，且该锂电池组20为低电位保护状态时，让该第一控制器30在未达到电压设定值时对该单接点开关21形成该锂电池组20的重启唤醒，借此在低电压发电状态下消除低电位保护状态，例如该第一控制器30设定该太阳能板组10下降低于0V时启动计时，即天候不佳或夜晚时，依据设定能于指定小时后判断该锂电池组20是否处于低电位保护状态，如脱离低电位保护状态，该第一控制器30停止计时，该备用电池41无作用，若未脱离低电位保护状态，极大机率为该太阳能板组10的发电电压当日尚未超过设定值(48V)，此时该备用电池41供电给该第一控制器30与该第二控制器40，并由该第一控制器30驱动导通该单接点开关21，借此在低照度发电状态下唤醒该锂电池组20。
再请由图2与图5所示观之，本发明还包括有一双接点开关50，该双接点开关50设有一第三接点51、一第四接点52与一第五接点53，该第三接点51连接该单接点开关21的该第二接点212，且该第四接点52连接该变压器23，而该第五接点53以一直接充电电路54连接至该太阳能板组10，该第一控制器30连接该双接点开关50而能控制该第三接点51可切换导通该第四接点52或该第五接点53，且该第一控制器30连接该变压器23进行变压控制。该太阳能板组10的额定电压高于该锂电池组20的额定电压的15%至30%之间，于该第一侦测电路13侦测该太阳能板组10的发电电压低于该锂电池组20的额定电压达10%时，导通该双接点开关50的该第三接点51与该第五接点53，进而让该太阳能板组10的低照度发电能通过该直接充电电路54对该锂电池组20进行低耗损的直接充电，于第一侦测电路13侦测该太阳能板组10的发电电压高于该锂电池组20的额定电压达10%时，导通该双接点开关50的该第三接点51与该第四接点52，进而让该太阳能板组10的高照度发电能通过该变压器23而对该锂电池组20进行高效能的降压充电。再进一步说明，该锂电池组20的额定电压为48V，且该太阳能板组10的额定电压为54.7V时，该第一控制器30能直接设定该锂电池组20的实际电压55V为充电模式切换条件，当该太阳能板组10输出的实际电压介于42V至55V之间时，由该第一控制器30控制该双接点开关50的第三接点51连接该第四接点52，使该太阳能板组10的发电由该直接充电电路54直接对该锂电池组20充电，借此在低照度环境下进行微量充电，当该太阳能板组10输出的实际电压介于55V至60V之间，由该第一控制器30控制该双接点开关50的第三接点51连接该第五接点53，使该太阳能板组10的发电流经该调压充电电路11与该变压器23而对该锂电池组20进行降压充电，借此在高照度环境下进行调压充电，据此，该第一控制器30能利用电压设定器31设定该太阳能板组10与该锂电池组20的对应规格的设定值，就能达成该双接点开关50于直接充电与调压充电的切换机制，借此兼具有简化结构、低建置成本及高适用性的实用功效。
再请由图6所示，该第二控制器40利用该第二侦测电路22侦测该锂电池组20的实际电压，实际电压高于该锂电池组20的额定电压达15%时判断为过充状态，由该第一控制器30控制该双接点开关50呈断开状态，借此形成该锂电池组20直接对该直流负载进行供电。该逆变器25另连接至一市电电网27，当该双接点开关50的该第三接点51皆未连接该第四接点52及该第五接点53时，也能由该市电电网27对该锂电池组进行调压充电，同时构成该锂电池组20的高电位保护机制，此状态下该太阳能板组10的发电仍可由该控制电路12输入该第一控制器30，并以该第一控制器30每三十分钟执行一次该双接点开关50的该第三接点51与该第四接点52的导通，使该锂电池组20未处于过充状态时能唤醒该双接点开关50。
以上所述，仅为本发明的一较佳实施例而已，当不能以此限定本发明实施的范围；即大凡依本发明申请专利范围所作的均等变化与修饰，皆应仍属本发明专利涵盖的范围内。
Claims (10)
1.一种具电池唤醒充电功能的太阳能发电系统，其特征在于，包括：
一太阳能板组，其连接有一调压充电电路、一控制电路及一第一侦测电路；
一锂电池组，其连接有一单接点开关及一第二侦测电路，该单接点开关设有一第一接点与一第二接点，且该第一接点连接至该锂电池组，该第二接点连接有一变压器，且该变压器连接至该调压充电电路，于该锂电池组电量不足时断开该第一接点与该第二接点形成低电位保护状态；
一第一控制器，其连接该控制电路、该第一侦测电路及该单接点开关，该太阳能板组通过该控制电路提供该第一控制器的用电，且该第一控制器由该第一侦测电路侦测该太阳能板组的发电电压达到电压设定值时，该第一控制器触发连通该单接点开关形成该锂电池组的第一次唤醒，借此消除低电位保护状态；以及
一第二控制器，其连接该第二侦测电路、该控制电路及该第一控制器，该太阳能板组通过该控制电路提供该第二控制器的用电，且该第二控制器由该第二侦测电路侦测该锂电池组的电压，第一次唤醒后侦测该锂电池组的电压未上升时，驱动该第一控制器对该单接点开关进行第二次唤醒。
2.根据权利要求1所述的具电池唤醒充电功能的太阳能发电系统，其特征在于，还包括有一双接点开关，该双接点开关设有一第三接点、一第四接点与一第五接点，该第三接点连接该单接点开关的该第二接点，且该第四接点连接该变压器，而该第五接点以一直接充电电路连接至该太阳能板组，该第一控制器连接该双接点开关而能够控制该第三接点切换导通该第四接点或该第五接点，且该第一控制器连接该变压器进行变压控制。
3.根据权利要求2所述的具电池唤醒充电功能的太阳能发电系统，其特征在于，该太阳能板组的额定电压高于该锂电池组的额定电压的15%至30%之间，于该第一侦测电路侦测该太阳能板组的发电电压低于该锂电池组的额定电压达10%时，导通该双接点开关的该第三接点与该第五接点，进而让该太阳能板组的低照度发电能够通过该直接充电电路对该锂电池组进行低耗损的直接充电，于该第一侦测电路侦测该太阳能板组的发电电压高于该锂电池组的额定电压达10%时，导通该双接点开关的该第三接点与该第四接点，进而让该太阳能板组的高照度发电能够通过该变压器而对该锂电池组进行降压充电。
4.根据权利要求2所述的具电池唤醒充电功能的太阳能发电系统，其特征在于，该第二控制器利用该第二侦测电路侦测该锂电池组的实际电压，实际电压高于该锂电池组的额定电压达15%时判断为过充状态，由该第一控制器控制该双接点开关呈断开状态，借此形成该锂电池组直接对该直流负载进行供电。
5.根据权利要求4所述的具电池唤醒充电功能的太阳能发电系统，其特征在于，该双接点开关的第三接点皆未连接该第四接点及该第五接点时构成该锂电池组的高电位保护机制，此时该太阳能板组的发电能够由该控制电路输入该第一控制器，并以该第一控制器每三十分钟执行一次该双接点开关的该第三接点与该第四接点的导通，使该锂电池组未处于过充状态时能够唤醒该双接点开关。
6.根据权利要求2所述的具电池唤醒充电功能的太阳能发电系统，其特征在于，还包括有至少一直流负载与一逆变器，该直流负载与该逆变器皆连接于该单接点开关的第二接点，该逆变器将该锂电池组的直流电转换为交流电，并由该逆变器连接有至少一交流负载，通过该锂电池组供应该交流负载的交流用电。
7.根据权利要求6所述的具电池唤醒充电功能的太阳能发电系统，其特征在于，该逆变器另连接至一市电电网，当该双接点开关的该第三接点皆未连接该第四接点及该第五接点时，能够由该市电电网对该锂电池组进行调压充电。
8.根据权利要求1所述的具电池唤醒充电功能的太阳能发电系统，其特征在于，该第一控制器连接有一电压设定器与一时间设定器，该电压设定器用于调整该第一控制器触发该单接点开关的电压设定值，且该时间设定器用于调整该第一控制器对该单接点开关的触发持续时间，借此依据不同的该太阳能板组与该锂电池组规格进行手动设定。
9.根据权利要求1所述的具电池唤醒充电功能的太阳能发电系统，其特征在于，还包括有一备用电池，该备用电池连接该太阳能板组且保持满电状态，该备用电池连接至该第二控制器，该第一控制器通过计时机制于达到每日所设定时间，且该锂电池组为低电位保护状态时，让该第一控制器在未达到电压设定值时对该单接点开关形成该锂电池组的第一次唤醒，借此在低电压发电状态下消除低电位保护状态。
10.根据权利要求1所述的具电池唤醒充电功能的太阳能发电系统，其特征在于，该控制电路连接有一降压器，该太阳能板组的发电由该降压器降压至3.3V后分流至该第一控制器与该第二控制器，借此稳定的提供该第一控制器与该第二控制器的运行电力。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| TWI821949B (zh) * | 2022-03-17 | 2023-11-11 | 茂達電子股份有限公司 | 電池充電器的節電系統 |
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2020
- 2020-05-06 CN CN202010371551.4A patent/CN113629839A/zh active Pending
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