CN201113502Y - 太阳能电力控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型是一种太阳能电力控制装置，当一光强度检测单元判断光线充足时，使一太阳能板对一电池进行充电，当光线不足时，以一开关单元切换，使该电池提供电力给一负载，如果一电源选择电路和一过放限制电路判断电池电力不足时，分别建立一外部电源与负载之间的连接以及切断电池与负载之间的连接；因此，当光线充足时对电池充电，待光线不足时，再使电池提供电力给负载，如电池电力不足，再由外部电源取代，提供电力给负载，有效率地利用由太阳能转换的电能。

Description

太阳能电力控制装置

技术领域

本实用新型涉及一种太阳能电力控制装置，尤其涉及一种自动判断光源充足时即对电池充电，光源不足时则可依据电池电力是否充足而以电池提供电力或由电源供应器提供电力的太阳能电力控制装置。

背景技术

由于石油能源逐渐枯竭，引起世人开发替代能源的迫切感，在所有替代能源中，太阳能被视为经济且符合环保概念，因此目前太阳能的运用已逐渐引起重视。太阳能最基本的运用方式，是由太阳能板收集太阳能后直接使用其热能，或转换为电力供后端使用。

然而由于太阳并非一整天都会高挂于天上，所以当太阳下山后，依赖太阳能作为电力来源的装置就无法再行运作，此情况对于一般太阳能装置的使用造成限制；以照明装置为例，由于白天时通常无需开启照明装置，而黑夜来临时则必须开启照明装置，因此该情况恰与太阳的运行相反，造成照明装置无法应用太阳能作为电力来源。

由上述可知，目前还缺乏有效的电力管理机制，使太阳能的运用可更有效率，以进一步提供更多的应用。

实用新型内容

为此，本实用新型的主要目的在提供一种太阳能电力控制装置，其可自动判断光源充足时即对电池充电，光源不足时则可依据电池电力是否充足而以电池提供电力或由电源供应器提供电力。

为达成前述目的所采取的主要技术手段是，前述太阳能电力控制装置包括：

一太阳能模块，包括一太阳能板、一直流/直流转换电路以及至少一电池，其中该太阳能板接收光能并转换成直流电输出，该直流/直流转换电路连接该太阳能板，将太阳能板输出的直流电变压，而该电池连接该直流/直流转换电路，储蓄经变压后的直流电；

一光强度检测单元，连接于该太阳能板，判断由太阳能板接收的光能是否充足；

一开关单元，连接该光强度检测单元且由其控制切换，该开关单元还包括两切换开关，其中一切换开关连接于该太阳能板和直流/直流转换电路之间，依据太阳能板接收的光能是否充足而切换太阳能板和直流/直流转换电路是否建立连接，另一切换开关连接于该电池与一负载之间，依据太阳能板接收的光能是否充足而切换是否由电池提供电力给负载；

一电源选择电路，连接该电池、一外部电源以及负载，测量电池电力是否充足以及控制是否建立外部电源与负载之间的连接；

一过放限制电路，连接于该电池以检测电池的电力是否充足，该过放限制电路还包括一限制开关，该限制开关连接于开关单元的切换开关与负载之间，依据电池电力是否充足而切换是否由电池提供电力给负载。

利用上述技术手段，可在安全有效率的状况下自动地调整使用太阳能，在阳光充足时对电池充电但不对负载供电，在天色渐暗后转由电池对负载供电，如电池电力不足，则改为由外部电源对负载供电；如电池电力充足，则自动切断外部电源，而由电池对负载供电。

附图说明

图1是本实用新型一实施例的功能方块图。

图2是本实用新型一实施例的电路图。

图3是本实用新型一实施例中一直流/直流转换电路的电路图。

图4是本实用新型一实施例中一高压点火器的电路图。

符号说明

10太阳能模块

11太阳能板

12直流/直流转换电路

13电池

20光强度检测单元

30开关单元        31激磁线圈

32第一磁感应开关  33第二磁感应开关

40电源选择电路

41功率晶体管      42变压器

50过放限制电路    51激磁线圈

52第一接点开关    53第二接点开关

60负载

61驱动电路

611、612驱动器

62高强度气体放电灯

63直流/交流转换器  64直流电源

70外部电源

具体实施方式

关于本实用新型的一较佳实施例，如图1所示，包括一太阳能模块10、一光强度检测单元20、一开关单元30、一电源选择电路40以及一过放限制电路50。

如图2所示，上述太阳能模块10包括：

一太阳能板11，供接收光能并转换成直流电输出；

一直流/直流转换电路12，连接该太阳能板11，将太阳能板输出的直流电降压；如图3所示，图3是该直流/直流转换电路12的详细电路图，其采取on-off充电法，可以达到快速充电、避免过充的目的；及

至少一电池13，连接该直流/直流转换电路12，以储蓄经降压后的直流电。

上述光强度检测单元20连接该太阳能板11；如图2所示，在本实施例中，该光强度检测单元20通过检测该太阳能板11所输出的直流电电压是否大于一电压值(例如6.2V)，判断由太阳能板11接收的光能是否充足，且该光强度检测单元20包括：

一第一齐纳二极管ZD1，其正极连接该太阳能板11；

一第一晶体管Q1，其基极连接该第一齐纳二极管ZD1的负极；及

一第二晶体管Q2，其基极连接该第一晶体管Q1的发射极，集电极则连接该第一晶体管Q1的集电极；

如果室外光线充足，该第一齐纳二极管ZD1导通，从而使第一晶体管Q1和第二晶体管Q2导通。

上述开关单元30连接该光强度检测单元20且由其控制切换；如图1和图2所示，该开关单元30是一继电器，其包括：

一激磁线圈31，连接该光强度检测单元20的第二晶体管Q2的集电极；

一第一磁感应开关32，连接该于该太阳能模块10中的太阳能板11和直流/直流转换电路12之间，其中该第一磁感应开关32的共同节点连接该直流/直流转换电路12，而第一磁感应开关32的常开节点则连接该太阳能板11；

一第二磁感应开关33，连接该电池13，其中该第二磁感应开关33的共同节点连接该电池13，而该第二磁感应开关33的常闭节点则连接一负载60，在本实施例中，该负载60包含一驱动电路61和一高强度气体放电(High-intensity discharge，简称HID)灯62；

如果该第二晶体管Q2导通，将使该激磁线圈31激磁，使两磁感应开关32、33由常闭节点切换至常开节点，使太阳能板11和直流/直流转换电路12连接，因此该太阳能板11输出的直流电将输入该直流/直流转换电路12，进而对该电池13充电；

当第二晶体管Q2不导通时，该激磁线圈31不再激磁，因此该两磁感应开关32、33从常开节点切换至常闭节点，切断该太阳能板11和直流/直流转换电路12之间的连接，并使电池13与负载60连接。

上述电源选择电路40连接该电池13、一外部电源70及负载60，测量电池13的电力是否充足，并控制是否建立外部电源70与负载60之间的连接；在本实施例中，该电源选择电路40包括：

一电阻R1，其一端连接该太阳能模块10的电池13一端；

一第二齐纳二极管ZD2，其正极连接该电阻R1的另一端，负极连接该电池13的另一端，因此该第二齐纳二极管ZD2与该电阻R1跨接于该电池13的两端；

一功率晶体管41，其栅极连接该电阻R1和第二齐纳二极管ZD2的连接节点；

一变压器42，其一次侧连接于该功率晶体管41的漏极；及

一电子开关，在本实施例中是一硅控整流器(Silicon-ControlledRectifier，简称SCR)S1，其阳极连接该外部电源70，阴极连接该负载60，栅极则连接该变压器42的二次侧；如果电池13的电压够高(例如高于12V)，则该第二齐纳二极管ZD2导通，该功率晶体管41截止，使该硅控整流器S1也截止；反之如果电池13的电压并未高于一电压值(例如12V)时，则该第二齐纳二极管ZD2不导通，该功率晶体管41导通，因而通过该变压器42给该硅控整流器S1的栅极一触发电压而使其导通，此时该外部电源70开始提供电力给负载60；

因此当该开关单元30的第二磁感应开关33切换至常闭节点使电池13与负载60连接时，如果电池13电力不足，则该电源选择电路40将会检测到并切换由外部电源70提供电力给负载60。

上述过放限制电路50连接该电池13以检测电池13的电力是否充足；如图2所示，在本实施例中，该过放限制电路50包括：

一第三齐纳二极管ZD3，其正极连接该开关单元30的第二磁感应开关33的常闭节点；

一第三晶体管Q3，其基极连接该第三齐纳二极管ZD3的负极；

一第四晶体管Q4，其基极连接该第三晶体管Q3的发射极，集电极则连接该第三晶体管Q3的集电极；

一限制开关，在本实施例中是一继电器，其包括一激磁线圈51、一第一接点开关52以及一第二接点开关53，其中该激磁线圈51连接于该第三与第四晶体管Q3、Q4的集电极，另该第一接点开关52连接于该开关单元30的第二磁感应开关33的常闭节点和负载60之间，而该第二接点开关53连接于该电池3)与一外部供电输出端Vout之间，该外部供电输出端Vout可直接提供一12V的直流电源64或通过一直流/交流转换器(DC-AC)63提供一交流电源；

当电池13放电时，如果电池13的放电电压正常，则该第三齐纳二极管ZD3会导通，且该限制开关的激磁线圈51激磁，使该两接点开关52、53呈闭路，使电池13可正常供电给负载60与直流/交流转换器(DC-AC)63，以及提供直流电源64；反之则第三齐纳二极管ZD3不导通，使该限制开关的激磁线圈51不再激磁，使该两接点开关52、53呈开路，故电池13将停止放电。

为配合驱动该HID灯62，该驱动电路61是一高压点火器，用以将该电池13输出的电压转换成特定的高电压(例如23,000伏特)以驱动该HID灯管62；如图4所示，在本实施例中，该高压点火器主要利用两组驱动器611、612驱动四组场效晶体管Q9～Q12，以转换产生高电压。由于该高压点火器为已知装置，在此不详述其工作原理。

由上述可知，当光线充足时由太阳能板对电池充电，在光线不足时，再使电池提供电力给负载，如果电池电力不足，再由外部电源取代提供电力给负载，有效率地利用由太阳能转换的电能。

综上所述，本实用新型是一极具进步性与实用性的佳作，且未见于刊物或公开使用，符合新型专利的申请要件，依法提出申请。

Claims (9)

1. 一种太阳能电力控制装置，其特征在于包括：

一太阳能模块，包括一太阳能板、一直流/直流转换电路以及至少一电池，其中该太阳能板接收光能并转换成直流电输出，该直流/直流转换电路连接该太阳能板，将太阳能板输出的直流电变压，而该电池连接该直流/直流转换电路，储蓄经变压后的直流电；

一光强度检测单元，连接于该太阳能板，判断由太阳能板接收的光能是否充足；

一开关单元，连接该光强度检测单元且由其控制切换，该开关单元还包括两切换开关，其中一切换开关连接于该太阳能板和直流/直流转换电路之间，依据太阳能板接收的光能是否充足而切换太阳能板和直流/直流转换电路是否建立连接，另一切换开关连接于该电池与一负载之间，依据太阳能板接收的光能是否充足而切换是否由电池提供电力给负载；

一电源选择电路，连接该电池、一外部电源以及负载，测量电池电力是否充足以及控制是否建立外部电源与负载之间的连接；

一过放限制电路，连接于该电池以检测电池的电力是否充足，该过放限制电路还包括一限制开关，该限制开关连接于开关单元的切换开关与负载之间，依据电池电力是否充足而切换是否由电池提供电力给负载。

2. 根据权利要求1所述的太阳能电力控制装置，其特征在于该光强度检测单元包括：

一第一齐纳二极管，其正极连接于该太阳能板；

一第一晶体管，其基极连接该第一齐纳二极管的负极；

一第二晶体管，其基极连接该第一晶体管的发射极，集电极则连接该第一晶体管的集电极。

3. 根据权利要求2所述的太阳能电力控制装置，其特征在于该开关单元是一继电器，其包括：

一激磁线圈，连接该光强度检测单元的第二晶体管的集电极；

一第一磁感应开关，连接于该太阳能模块中的太阳能板和直流/直流转换电路之间，其中该第一磁感应开关的共同节点连接该直流/直流转换电路，而第一磁感应开关的常开节点则连接该太阳能板；

一第二磁感应开关，连接该电池，其中该第二磁感应开关的共同节点连接该电池，而该第二磁感应开关的常闭节点则连接一负载。

4. 根据权利要求1所述的太阳能电力控制装置，其特征在于该电源选择电路包括：

一电阻，其一端连接该太阳能模块的电池一端；

一第二齐纳二极管，其正极连接该电阻的另一端，负极连接该电池的另一端；

一功率晶体管，其栅极连接该电阻和第二齐纳二极管的连接节点；

一变压器，其一次侧连接该功率晶体管的漏极；及

一电子开关，连接于外部电源及负载之间，依据电池的电力充足与否而改变外部电源及负载的连接与否。

5. 根据权利要求4所述的太阳能电力控制装置，其特征在于该电子开关是一硅控整流器，其阳极连接该外部电源，阴极连接该负载，栅极则连接该变压器的二次侧。

6. 根据权利要求1所述的太阳能电力控制装置，其特征在于该过放限制电路进一步包括：

一第三齐纳二极管，其正极连接该开关单元和该限制开关；

一第三晶体管，其基极连接该第三齐纳二极管的负极，集电极连接该限制开关；及

一第四晶体管，其基极连接该第三晶体管的发射极，集电极则连接该第三晶体管的集电极和该限制开关。

7. 根据权利要求6所述的太阳能电力控制装置，其特征在于该限制开关包括：

一激磁线圈，连接该第三与第四晶体管的集电极；

一第一接点开关，连接于该开关单元和负载之间；及

一第二接点开关，连接于该电池与一外部供电输出端之间。

8. 根据权利要求1至7中任一项所述的太阳能电力控制装置，其特征在于该负载是一高强度气体放电灯。

9. 根据权利要求8所述的太阳能电力控制装置，其特征在于该负载进一步包括一驱动电路，该驱动电路是一高压点火器。

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