CN205051421U - 一种小型可组串太阳能充电器 - Google Patents
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Abstract
一种小型可组串太阳能充电器，由太阳能电池板(1)、测光组件(2)、电池板固定支架(3)、双轴跟踪模块(4)、主支架(5)和底座(6)构成；本实用新型的有益效果是将太阳能发电、蓄电、降压输出融为一体，创新的采用了全组件化模式，使本实用新型便于携带安装，双轴跟踪可保证太阳能电池板实时跟踪太阳，保证阳光的最大利用率，提高日发电量；创新的支持多台并联工作模式，支持太阳能电池板和锂电池组的电能直接输出，太阳能电池板，锂电池组都可进行插拔更换，使太阳能充电器的输出功率和适用范围大大拓展。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种太阳能充电器，具体来说是一种可以多台组串的双轴跟踪小型太阳能充电器。
背景技术
随着国家的大力支持和太阳能发电技术的成熟，在提倡节能减排绿色环保的大环境下，清洁能源正在逐步取代传统的化石能源，但目前的太阳能发电大多以建设大型光伏电站为主，居民楼顶的分布式光伏电站，要求用户具备自主产权的屋顶，并网也需要复杂的手续和精密的设备，面对这些这些条件限制，使许多希望学习、使用和利用太阳能发电的人望而却步。目前各种智能设备的推广，智能设备的各种充电器是家庭中不可或缺的一个部分，尤其是在户外智能设备的充电更成为一个头疼的问题，而目前出现的少量太阳能充电器，由于受太阳能电池板的尺寸限制大多功率较低，而功率稍大的又不方便携带。便于携带的太阳能充电器，目前常见的是小型可折叠太阳能电池板和薄膜发电材料，但这些方式都无法对太阳实现跟踪，且功率较小，无法支撑大功率智能设备的需求。
实用新型内容
针对上述在太阳能充电器领域存在的问题，本实用新型旨在提供一款方便携带、易于组装和扩展、效率高、功率大的太阳能充电器，本实用新型采用的技术方案如下：
一种小型可组串太阳能充电器，本实用新型特征在于，由太阳能电池板、测光组件、电池板固定支架、双轴跟踪模块、主支架和底座构成；太阳能电池板通过快接插头固定在电池板固定支架上，电池板固定支架固定在双轴跟踪模块上，双轴跟踪模块通过快接插口固定在主支架上，主支架通过快插接口固定在底座上，测光组件通过快插接口固定在太阳能电池板的边缘；
本实用新型在底座内部包含有控制电路板和锂电池组。
本实用新型控制电路板内部由MPPT模块、直流输入模块、DC-DC降压模块、USB分压模块、USB输出模块和状态显示模块6个子模块构成；太阳能电池板的直流输出到MPPT模块，MTTP模块与直流输入模块分别连接到锂电池组的充电控制模块，并经锂电池组的放电控制模块输出分别接到双轴跟踪模块和DC-DC降压模块，DC-DC降压模块通过USB分压模块输出至USB输出模块。
本实用新型锂电池组由锂电池、充电控制模块、放电控制模块、直流输出模块4个部分构成；充电控制模块和放电控制模块和锂电池电性连接，直流输出模块和放电控制模块电性连接。
本实用新型测光组件可安装在太阳能电池板的边缘任意位置，测光组件输出测光数据到双轴跟踪模块，双轴跟踪模块和放电控制模块连接获取驱动电源，双轴跟踪模块自动实现太阳跟随。
本实用新型测光组件和双轴跟踪模块可根据需要进行安装，不安装测光组件和双轴跟踪模块不影响整体功能。
本实用新型太阳能电池板、测光组件、电池板固定支架、双轴跟踪模块、主支架和底座采用分体式结构，各组件之间采用快插接口进行连接。
本实用新型状态显示模块可实现对整机工作状态的显示，包括太阳能电池板输出电压、电流；充电控制模块的充电电压、充电电流；放电控制模块的放电电压、放电电流；太阳能发电峰值功率、累计发电量进行统计显示。
本实用新型通过直流输入模块可实现多台组串的工作模式，直流输入模块可直接输出太阳能电池板所发电能，当阳光不足时，可多台组串或直接通过交流适配器为充电器充电。
本实用新型锂电池组采用可插拔结构，根据配置的不同容量要求进行选配，或同样容量的配置多块，提高蓄电容量，当采用多台组串工作模式时，锂电池组通过插拔选配外部大容量蓄电池。
本实用新型充电电流输出采用USB输出，单USB接口输出最大电流不低于2.1A，总输出功率不低于25W，能够同时支持不低于3台智能设备充电。
本实用新型的有益效果，与现有的太阳能充电产品相比，本实用新型具备以下优点：
1、本实用新型产品便于拆装、携带，可根据个人需求来选配指定容量，且可根据需要自主确定是否需要采用双轴跟踪模块，取消双轴跟踪模块不影响整体功能，但日发电量会减少30％左右。
2、发电效率高，通过双轴跟踪模块可保证太阳能电池板实时朝向太阳，即便取消双轴跟踪模块，也可以手动调整电池板的方位角和倾角，保证发电能力最大化。
3、设备的标准输出是USB输出，同时支持多路输出，支持目前常见的智能设备，可支持2.1A、1.5A、1.0A、500mA等几种输出电流，最大输出功率不小于25W，同时可支持给3台智能设备充电。
4、支持多台并联的工作模式，在需要更大功率时，可将几台设备通过直流输出模块进行并联，可迅速搭建一个小型光伏电站，通过直流输出模块外接大功率逆变器，即可成为一个小型光伏电站，输出功率可轻易达到数百瓦。
综上所述，本实用新型将太阳能发电、蓄电、降压输出融为一体，创新的采用了全组件化模式，使本发明便于携带安装，双轴跟踪可保证太阳能电池板实时跟踪太阳，保证阳光的最大利用率，提高日发电量；创新的支持多台并联工作模式，支持太阳能电池板和锂电池组的电能直接输出，太阳能电池板，锂电池组都可进行插拔更换，使太阳能充电器的输出功率和适用范围大大拓展。
附图说明
附图1为一种小型可组串太阳能充电器结构示意图；图中1-太阳能电池板，2-测光组件，3-电池板固定支架，4-双轴跟踪模块，5-主支架，6-底座，7-锂电池组，8-控制电路板；
附图2为一种小型可组串太阳能充电器逻辑图；图中1-太阳能电池板，2-测光组件，4-双轴跟踪模块，7.1-锂电池，7.2-充电控制模块，7.3-放电控制模块，7.4-直流输出模块，8.1-MPPT模块，8.2-直流输入模块，8.3-DC-DC降压模块，8.4-USB分压模块，8.5-USB输出模块，8.6-状态显示模块。
具体实施方式
下面结合附图针对对本实用新型的具体实施方式进行进一步阐述，以便更好的理解本实用新型的具体实施方式和和所要保护的技术思想。
见图1，图2，一种小型可组串太阳能充电器，本实用新型特征在于，由太阳能电池板1、测光组件2、电池板固定支架3、双轴跟踪模块4、主支架5和底座6构成；太阳能电池板1通过快接插头固定在电池板固定支架3上，电池板固定支架3固定在双轴跟踪模块4上，双轴跟踪模块4通过快接插口固定在主支架5上，主支架5通过快插接口固定在底座6上，测光组件2通过快插接口固定在太阳能电池板1的边缘；
本实用新型在底座6内部包含有控制电路板8和锂电池组7。
本实用新型控制电路板8内部由MPPT模块8.1、直流输入模块8.2、DC-DC降压模块8.3、USB分压模块8.4、USB输出模块8.5和状态显示模块8.66个子模块构成；太阳能电池板1的直流输出到MPPT模块8.1，MTTP模块8.1与直流输入模块8.2分别连接到锂电池组7的充电控制模块7.2，并经锂电池组7的放电控制模块7.3输出分别接到双轴跟踪模块4和DC-DC降压模块8.3，DC-DC降压模块8.3通过USB分压模块8.4输出至USB输出模块8.5。
本实用新型锂电池组7由锂电池7.1、充电控制模块7.1、放电控制模块7.2、直流输出模块7.34个部分构成；充电控制模块7.2和放电控制模块7.3和锂电池7.1电性连接，直流输出模块7.4和放电控制模块7.3电性连接。
本实用新型测光组件2可安装在太阳能电池板的边缘任意位置，测光组件2输出测光数据到双轴跟踪模块4，双轴跟踪模块4和放电控制模块8.4连接获取驱动电源，双轴跟踪模块4自动实现太阳跟随。
本实用新型测光组件2和双轴跟踪模块4可根据需要进行安装，不安装测光组件2和双轴跟踪模块4不影响整体功能。
本实用新型太阳能电池板1、测光组件2、电池板固定支架3、双轴跟踪模块4、主支架5和底座6采用分体式结构，各组件之间采用快插接口进行连接。
本实用新型状态显示模块8.6可实现对整机工作状态的显示，包括太阳能电池板输出电压、电流；充电控制模块7.2的充电电压、充电电流；放电控制模块7.3的放电电压、放电电流；太阳能发电峰值功率、累计发电量进行统计显示。
本实用新型通过直流输入模块8.2可实现多台组串的工作模式，直流输入模块8.2可直接输出太阳能电池板所发电能，当阳光不足时，可多台组串或直接通过交流适配器为充电器充电。
本实用新型锂电池组采用可插拔结构，根据配置的不同容量要求进行选配，或同样容量的配置多块，提高蓄电容量，当采用多台组串工作模式时，锂电池组通过插拔选配外部大容量蓄电池。
本实用新型充电电流输出采用USB输出，单USB接口最大输出电流不低于2.1A，总输出功率不低于25W，能够同时支持不低于3台智能设备充电。
太阳能电池板1采用通用的12V电池板，根据具体的充电需求可选择合适功率的太阳能电池板1，在天气情况良好的情况下，太阳能电池组件的发电效率可达到80％以上，简单计算可按每天发电量在装机容量的3倍进行计算，10W太阳能电池板日发电量平均在30W.h左右。
测光组件2采用卡扣平行安装在太阳能电池板1上，一般安装在太阳能电池板1的正上方，测光组件2的信号输出直接接入双轴跟踪模块4。
电池板固定支架3是一个可弹性伸缩的支架来适应不同尺寸的太阳能电池板1，通过夹具将太阳能电池板1固定在电池板固定支架3上，太阳能固定支架3上带有仰角调节机构，用于手动或通过双轴跟踪模块4实现太阳能电池板1的仰角调整。电池板固定支架3可固定在双轴跟踪模块4上，也可以直接固定在主支架5上，固定在双轴跟踪模块4上可实现阳光自动跟踪，固定在主支架5上可通过手动调整电池板的方位角和仰角。
双轴跟踪模块4固定在太阳能电池板支架3和主支架5之间，用于实现太阳能电池板1的方位角和仰角的自动调整，实现主动阳光跟随，使用双轴跟踪模块4可使日发电量提高30％以上，同样的蓄电容量下可大幅减小太阳能电池板1的尺寸。
主支架5将太阳能发电组件1、2、3、4和底座6连接起来，将太阳能发电组件1、2、3、4托举到合适的高度，实现太阳能发电组件1、2、3、4可绕主支架5旋转，主支架5通过快接口插在底座6上。
底座6内安装有控制电路板8和锂电池组7，控制电路板8内包含MPPT模块8.1，直流输入模块8.2，DC-DC降压模块8.3，USB分压模块8.4，USB输出模块8.5和状态显示模块8.6；锂电池组7内包含有锂电池7.1、充电保护模块7.2、放电保护模块7.3和直流输出模块7.4。其中直流输入模块直接和本机的MPPT模块输出相连接，对外可直接输出本机太阳能电池板1所发电量，通过连接器可将多台本实用新型充电器的太阳能电池板1电量并联进行输出，大大提高系统的负载能力，为了实现组串本实用新型的锂电池组7是可插拔替换的，可根据不同的组串功率选配不同容量的锂电池组7，当本实用新型工作在组串模式时，可通过直流输出模块7.4直接将太阳能组串的电能通过直流输出模块7.4进行输出，通过直流输出模块7.4输出的直流电可直接外接大功率的逆变器实现对更大功率的用电设备供电。
本实用新型的工作原理:
本实用新型利用太阳能电池板1接受阳光照射产生电能，产生的电能通过底座6中的控制电路板8的MPPT模块8.1对太阳能电池板的最大功率点进行跟踪，MPPT8.1模块输出的电能一路连接到锂电池组7中的充电保护模块7.2，实现对锂电池进行充电，一路和直流输入模块8.2相连，如果有多台设备需要并联提高功率，可通过直流输出模块7.4将多台设备进行并联，当阴雨天气太阳能发电不足或其它原因导致的锂电池电量不足时，也可以通过直流输入模块8.2使用交流适配器通过市电对太阳能从电器进行充电；锂电池通过放电控制模块对锂电池的电能进行输出，一路接入DC-DC降压模块8.3，将输出电压限定在5V后通过USB分压模块8.4对5V稳压后电源分成多路后通过USB输出模块8.5输出给智能设备充电使用；一路输出至双轴跟踪模块4，为双轴跟踪模块4供电，测光组件2将测光数据输入到双轴跟踪模块，双轴跟踪模块根据测光数据驱动电机对太阳能支架3进行方位角和倾角进行调整，保持太阳能电池板1实时正对太阳。
本实用新型是一种太阳能充电器，一种小型太阳能发电储能装置。通过对本实用新型产品的组件配置和组装不但可以使用户充分的了解太阳能发电的原理，而且可以充份利用家庭空闲的阳台能资源，实现低碳绿色生活的典型实践。针对本实用新型，从实施地点来说，本实用新型可分为室内使用型和室外使用型，下面进行分别说明：
室内使用，可将本实用新型放置在阳光充足的阳台，室内使用型一般选择10W左右的太阳能电池板，以降低本实用新型的体积，锂电池组选择容量30W.h左右，以保证即便不采用双轴跟踪模块也可以在一天内充满电池，室内使用型在底座上可安装真空吸附装置，便于将其固定在阳台等光滑平整的地面，对于采用双轴跟踪组件的，将底座面向正南方向固定即可，双轴跟踪模块会自动跟踪太阳，调整太阳能电池板的方位角和仰角，保证最大的发电效率；对于不采用双轴跟踪组件的，应将底座向正南方向安装，太阳能电池板朝向正南方，仰角与当地维度一致即可。
室外使用，在室外使用本实用新型，由于没有空间限制，可根据自己的需要选配相应容量的太阳能电池板和锂电池组，为避免太阳能电池板过重及考虑风吹等因素，太阳能电池板容量不易选择过大，一般可在50W之内，底座使用长脚钉固定在地面，保持牢固，锂电池组按照太阳能电池板峰值功率的3倍进行选择，当需要给笔记本电脑，小型冰箱等进行供电时，可通过将多台本实用新型组串来实现更大功率的输出，组串可以采用两种模式，一种模式是通过直流输入模块直接将各个太阳能电池板所发电量进行汇流，汇流后使用外置的大容量锂电池组，通过外置的大功率逆变器实现220V电源输出；一种是通过直流输出模块进行汇流，不再使用外置锂电池组，通过直流输出模块将多台设备的锂电池组输出进行汇流，汇流后外接大功率逆变器实现220V电源输出。
Claims (7)
1.一种小型可组串太阳能充电器，其特征在于，由太阳能电池板(1)、测光组件(2)、电池板固定支架(3)、双轴跟踪模块(4)、主支架(5)和底座(6)构成；太阳能电池板(1)通过快接插头固定在电池板固定支架(3)上，电池板固定支架(3)固定在双轴跟踪模块(4)上，双轴跟踪模块(4)通过快接插口固定在主支架(5)上，主支架(5)通过快插接口固定在底座(6)上，测光组件(2)通过快插接口固定在太阳能电池板(1)的边缘。
2.如权利要求书1所述的一种小型可组串太阳能充电器，其特征在于，在底座(6)内部包含有控制电路板(8)和锂电池组(7)。
3.如权利要求书2所述的一种小型可组串太阳能充电器，，其特征在于，控制电路板(8)内部由MPPT模块(8.1)、直流输入模块(8.2)、DC-DC降压模块(8.3)、USB分压模块(8.4)、USB输出模块(8.5)和状态显示模块(8.6)6个子模块构成；太阳能电池板(1)的直流输出到MPPT模块(8.1)，MTTP模块(8.1)与直流输入模块(8.2)分别连接到锂电池组(7)的充电控制模块(7.2)，并经锂电池组(7)的放电控制模块(7.3)输出分别接到双轴跟踪模块(4)和DC-DC降压模块(8.3)，DC-DC降压模块(8.3)通过USB分压模块(8.4)输出至USB输出模块(8.5)。
4.如权利要求书2所述的一种小型可组串太阳能充电器，其特征在于，锂电池组(7)由锂电池(7.1)、充电控制模块(7.1)、放电控制模块(7.2)、直流输出模块(7.3)4个部分构成；充电控制模块(7.2)和放电控制模块(7.3)和锂电池(7.1)电性连接，直流输出模块(7.4)和放电控制模块(7.3)电性连接。
5.如权利要求书1所述的小型太阳能家用充电器，其特征在于，太阳能电池板(1)、测光组件(2)、电池板固定支架(3)、双轴跟踪模块(4)、主支架(5)和底座(6)采用分体式结构，各组件之间采用快插接口进行连接。
6.如权利要求2所述的一种小型可组串太阳能充电器，其特征在于，锂电池组采用可插拔结构，根据配置的不同容量要求进行选配，或同样容量的配置多块，提高蓄电容量；当采用多台组串工作模式时，锂电池组通过插拔选配外部大容量蓄电池。
7.如权利要求1所述的一种小型可组串太阳能充电器，其特征在于，充电电流输出采用USB输出，最大充电电流不低于2.1A，总输出功率不低于25W，能够同时支持不低于3台智能设备充电。
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN106877805A (zh) * | 2017-04-05 | 2017-06-20 | 深圳市奈士迪技术研发有限公司 | 一种可调节角度的光伏板支架 |
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2015
- 2015-10-29 CN CN201520848452.5U patent/CN205051421U/zh active Active
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