CN208589807U - 一种太阳能控制器及太阳能系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种太阳能控制器及太阳能系统，该太阳能控制器包括：第一输入端与锂电池的正极相连、第二输入端与锂电池的负极相连、用于将锂电池的输出电压与低压保护电压进行比较，并在锂电池的输出电压低于低压保护电压时，输出对应的关断控制信号的比较电路；第一端与比较电路的第一输入端及锂电池的正极相连、第二端与太阳能控制器内部元件相连、控制端与比较电路的输出端相连、用于当接收到关断控制信号时进行关断的可控开关。本申请公开的上述技术方案，利用比较电路将锂电池的输出电压与低压保护电压进行比较，若输出电压低于低压保护电压，则控制可控开关关断，以切断锂电池与太阳能控制器内部元件的连接，从而避免锂电池发生过放。

Description

一种太阳能控制器及太阳能系统

技术领域

本实用新型涉及太阳能系统技术领域，更具体地说，涉及一种太阳能控制器及太阳能系统。

背景技术

锂电池因具有能量密度大、电压高、体积小、重量轻等优点而广泛应用在太阳能路灯等太阳能系统中。太阳能系统中除了包括锂电池外，还包括太阳能电池板、太阳能控制器、负载等。

目前，对于未使用锂电池保护板的太阳能系统而言，为了对锂电池起到保护的作用，以防止锂电池发生过放，一般是使太阳能控制器具备锂电池保护板的低压保护功能，也就是说，当锂电池的电压过低时，通过太阳能控制器切断负载输出，从而避免锂电池电压下降过快。但是，在切断负载输出之后，太阳能控制器仍在正常工作，如果阴雨天时间较长而太阳能电池板无法发电时，锂电池就无法及时充电，而太阳能控制器自身消耗的电量则会使锂电池的电压持续降低到较低的水平，也即会使锂电池发生过放，从而会对锂电池造成损伤，并缩短锂电池的使用寿命。

综上所述，如何防止锂电池发生过放，以减少对锂电池所造成的损伤，是目前本领域技术人员亟待解决的技术问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的是提供一种太阳能控制器及太阳能系统，以防止锂电池发生过放，从而减少过放对锂电池所造成的损伤，以延长锂电池的使用寿命。

为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种太阳能控制器，包括：

第一输入端与锂电池的正极相连、第二输入端与所述锂电池的负极相连、用于将所述锂电池的输出电压与低压保护电压进行比较，并在所述锂电池的输出电压低于所述低压保护电压时，输出对应的关断控制信号的比较电路；

第一端与所述比较电路的第一输入端及所述锂电池的正极相连、第二端与太阳能控制器内部元件相连、控制端与所述比较电路的输出端相连、用于当接收到所述关断控制信号时进行关断的可控开关。

优选的，所述比较电路包括第一电阻、第二电阻、比较器：

所述第一电阻的第一端作为所述比较电路的第一输入端，所述第一电阻的第二端分别与所述第二电阻的第一端和所述比较器的正极端相连；

所述第二电阻的第二端作为所述比较电路的第二输入端；

所述比较器负极端的输入电压为与所述低压保护电压对应的基准电压，所述比较器的输出端与所述可控开关的控制端相连。

优选的，所述第一电阻和所述第二电阻均为定值电阻。

优选的，所述第一电阻和所述第二电阻均为可变电阻。

优选的，所述可控开关具体为NMOS管，所述NMOS管的栅极作为所述可控开关的控制端，所述NMOS管的漏极作为所述可控开关的第一端，所述NMOS管的源极作为所述可控开关的第二端。

优选的，所述可控开关具体为三极管，所述三极管的基极作为所述可控开关的控制端，所述三极管的集电极作为所述可控开关的第一端，所述三极管的发射极作为所述可控开关的第二端。

一种太阳能系统，包括上述任一项所述的太阳能控制器，还包括与所述太阳能控制器相连的锂电池、太阳能电池板、负载。

优选的，所述负载具体为LED灯。

本实用新型提供了一种太阳能控制器及太阳能系统，其中该太阳能控制器包括：第一输入端与锂电池的正极相连、第二输入端与锂电池的负极相连、用于将锂电池的输出电压与低压保护电压进行比较，并在锂电池的输出电压低于低压保护电压时，输出对应的关断控制信号的比较电路；第一端与比较电路的第一输入端及锂电池的正极相连、第二端与太阳能控制器内部元件相连、控制端与比较电路的输出端相连、用于当接收到关断控制信号时进行关断的可控开关。

本申请公开的上述技术方案，在太阳能控制器中加入与锂电池相连的比较电路、与比较电路和太阳能控制器内部元件相连的可控开关。利用比较电路将锂电池的输出电压与低压保护电压进行比较，若锂电池的输出电压低于低压保护电压，则输出对应的关断控制信号至可控开关，使可控开关关断，以切断锂电池与太阳能控制器内部元件的连接，使得太阳能控制器不再消耗锂电池的电量，也即使得锂电池不再为太阳能控制器进行供电，相应地，锂电池的电压则不会进一步降低，从而可以避免锂电池发生过放，进而减少了过放对锂电池所造成的损伤，并在一定程度上延长了锂电池的使用寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，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实用新型的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的一种太阳能控制器第一具体实施例的示意图；

图2为本实用新型实施例提供的一种太阳能控制器第二具体实施例的结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的一种太阳能系统的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

请参见图1，其示出了本实用新型实施例提供的一种太阳能控制器第一具体实施例的示意图，可以包括：

第一输入端与锂电池1的正极相连、第二输入端与锂电池1的负极相连、用于将锂电池1的输出电压与低压保护电压进行比较，并在锂电池1的输出电压低于低压保护电压时，输出对应的关断控制信号的比较电路21；

第一端与比较电路21的第一输入端及锂电池1的正极相连、第二端与太阳能控制器内部元件23相连、控制端与比较电路21的输出端相连、用于当接收到关断控制信号时进行关断的可控开关22。

在具备锂电池保护板的低压保护功能的太阳能控制器中加入比较电路21和可控开关22。

比较电路21包括输入端及输出端，该输入端包括第一输入端和第二输入端，其第一输入端分别与锂电池1的正极、及可控开关22的第一端相连，第二输入端与锂电池1的负极相连，输出端与可控开关22的控制端相连。可控开关22的第一端分别与锂电池1的正极、及比较电路21的第一输入端相连，第二端与太阳能控制器内部元件23相连，控制端则与比较电路21的输出端相连。其中，这里所提及的太阳能控制器内部元件23为太阳能控制器内部所有耗电的器件，包含但不限于充放电控制电路、处理器。

比较电路21用于实时接收锂电池1的输出电压，并将锂电池1的输出电压与锂电池1所对应的低压保护电压进行比较。若锂电池1的输出电压不低于低压保护电压，则比较电路21可以通过输出端输出对应的闭合控制信号。可控开关22的控制端在接收到对应的闭合控制信号时进行闭合或者维持闭合状态，使得锂电池1可以为太阳能控制器内部元件23进行供电，以使太阳能控制器可以正常工作。

若锂电池1的输出电压低于低压保护电压，则在太阳能控制器切断负载输出的基础上，比较电路21通过输出端输出对应的关断控制信号，与比较电路21相连的可控开关22在接收到关断控制信号之后进行关断，即通过可控开关22切断锂电池1与太阳能控制器内部元件23的连接，使得锂电池1不再为太阳能控制器进行供电，也就是说，使得太阳能控制器不再继续消耗锂电池1的电量，此时，锂电池1的电压则不会进一步降低，即可以有效地避免锂电池1发生过放。

本申请公开的上述技术方案，在太阳能控制器中加入与锂电池相连的比较电路、与比较电路和太阳能控制器内部元件相连的可控开关。利用比较电路将锂电池的输出电压与低压保护电压进行比较，若锂电池的输出电压低于低压保护电压，则输出对应的关断控制信号至可控开关，使可控开关关断，以切断锂电池与太阳能控制器内部元件的连接，使得太阳能控制器不再消耗锂电池的电量，也即使得锂电池不再为太阳能控制器进行供电，相应地，锂电池的电压则不会进一步降低，从而可以避免锂电池发生过放，进而减少了过放对锂电池所造成的损伤，并在一定程度上延长了锂电池的使用寿命。

请参见图2，其示出了本实用新型实施例提供的一种太阳能控制器第二具体实施例的结构示意图。在该图中本实用新型实施例提供的一种太阳能控制器，比较电路21可以包括第一电阻R1、第二电阻R2、比较器A1：

第一电阻R1的第一端作为比较电路21的第一输入端，第一电阻R1的第二端分别与第二电阻R2的第一端和比较器A1的正极端相连；

第二电阻R2的第二端作为比较电路21的第二输入端；

比较器A1负极端的输入电压为与低压保护电压对应的基准电压，比较器A1的输出端与可控开关22的控制端相连。

上述所提及的比较电路21具体可以包括第一电阻R1、第二电阻R2和比较器A1。其中，第一电阻R1的第一端作为比较电路21的第一输入端，分别与锂电池1的正极和可控开关22的第一端相连，第一电阻R1的第二端则分别与第二电阻R2的第一端及比较器A1的正极输入端相连。第二电阻R2的第二端作为比较电路21的第二输入端，与锂电池1的负极相连。比较器A1负极端输入电压为与低压保护电压对应的基准电压，比较器A1的输出端与可控开关22的控制端相连，其中，图2中的CTRL即指可控开关22的控制端。

其中，这里所提及的与低压保护电压对应的基准电压为根据第一电阻R1的阻值、第二电阻R2的阻值、以及与锂电池1对应的低压保护电压计算出的电压。具体地，假设第一电阻R1的阻值为r₁，第二电阻R2的阻值为r₂，与锂电池1对应的低压保护电压为u_M，则与低压保护电压对应的基准电压u_S即为：

在比较电路21中，通过第一电阻R1和第二电阻R2与锂电池1相连，即通过第一电阻R1和第二电阻R2对锂电池1的输出电压u进行分压，并将对应的分压值u_dp作为比较器A1正极端的输入电压u_ip将比较器A1正极端的输入电压u_ip与比较器A1负极端的输入电压u_in(即与低压保护电压对应的基准电压u_S)进行比较。其中，

若比较器A1正极端的输入电压u_ip不低于比较器A1负极端的输入电压u_in，则此时比较器A1的输出端可以输出高电平(即为上述所提及的闭合控制信号)，可控开关22的控制端在接收到比较器A1输出的高电平时进行闭合或维持闭合状态，使得锂电池1为太阳能控制器内部元件23进行供电，即使得太阳能控制器可以正常工作。

若比较器A1正极端的输入电压u_ip低于比较器A1负极端的输入电压u_in，则此时比较器A1的输出端可以对应输出低电平(即为上述所提及的关断控制信号)，可控开关22的控制端在接收到比较器A1输出的低电平时进行关断，则电路处于断开状态，此时，锂电池1则不再为太阳能控制器内部元件23进行供电，从而避免锂电池1发生过放。

需要说明的是，上述所提及的与锂电池1对应的低压保护电压u_M具体可以为2V，并且与低压保护电压对应的基准电压u_S具体可以为1V。当然，与锂电池1对应的低压保护电压u_M、及与低压保护电压对应的基准电压u_S的数值可以根据实际情况进行设置，本申请对具体数值并不做限定。

本实用新型实施例提供的一种太阳能控制器，第一电阻R1和第二电阻R2均可以为定值电阻。

设置在比较电路21中的第一电阻R1和第二电阻R2均可以为定值电阻，其可以适用于具有相同性能、相同参数的锂电池1。当锂电池1对应的低压保护电压u_M、及与低压保护电压对应的基准电压u_S确定之后，则可以对应选择合适阻值的第一电阻R1和第二电阻R2，从而便于将比较器A1正极端的输入电压u_ip与比较器A1负极端的输入电压u_in进行比较。

利用定值电阻作为第一电阻R1和第二电阻R2具有电路设计方便、成本较低等特点。

本实用新型实施例提供的一种太阳能控制器，第一电阻R1和第二电阻R2均可以为可变电阻。

除了利用定值电阻作为第一电阻R1和第二电阻R2之外，还可以利用可变电阻作为比较电路21中的第一电阻R1和第二电阻R2，其阻值可以根据与锂电池1对应的低压保护电压的不同而进行对应调整，也即使其可以适用于不同类型的锂电池1，从而扩大该太阳能控制器的使用范围。

本实用新型实施例提供的一种太阳能控制器，可控开关22具体可以为NMOS管，NMOS管的栅极作为可控开关22的控制端，NMOS管的漏极作为可控开关22的第一端，NMOS管的源极作为可控开关22的第二端。

设置在太阳能控制器中的可控开关22具体可以为NMOS(N-Mental-Oxide-Semiconductor，N型金属氧化物半导体)管。

在利用NMOS管作为上述可控开关22时，NMOS管的栅极作为可控开关22的控制端，与比较电路21的输出端相连；NMOS管的漏极作为可控开关22的第一端，分别与锂电池1的正极和比较电路21的第一输入端相连，NMOS管的源极作为可控开关22的第二端，与太阳能控制器内部元件23相连。通过比较电路21比较的结果，输出对应的控制信号至NMOS管的控制端，以实现NMOS管的闭合或关断，从而防止锂电池1发生过放，以减少过放对锂电池1所造成的损伤。

NOMS管作为可控开关22具有导通电阻小、效率高等特点。

本实用新型实施例提供的一种太阳能控制器，可控开关22具体可以为三极管，三极管的基极作为可控开关22的控制端，三极管的集电极作为可控开关22的第一端，三极管的发射极作为可控开关22的第二端。

除了利用NMOS管作为上述可控开关22外，还可以利用三极管作为上述可控开关22。在利用三极管作为可控开关22时，三极管的基极作为可控开关22的控制端，与比较电路21的输出端相连；三极管的集电极作为可控开关22的第一端，分别与锂电池1的正极及比较电路21的第一输入端相连；三极管的发射极作为可控开关22的第二端，与太阳能控制器内部元件23相连。通过比较电路21得到比较结果，并将与比较结果对应的控制信号输出至三极管的控制端，以实现对三极管闭合或关断的控制，从而防止锂电池1发生过放，以减少过放对锂电池1造成的损伤。

三极管作为可控开关22具有抗静电性好、环境可靠性好等特点。

本实用新型实施例提供了一种太阳能系统，如图3所示，其示出了本实用新型实施例提供的一种太阳能系统的结构示意图，可以包括上述任一种太阳能控制器2，还可以包括与太阳能控制器2相连的锂电池1、太阳能电池板3、负载4。

将上述任一种太阳能控制器2应用到太阳能系统中，并且该太阳能系统中还包括与太阳能控制器2相连的太阳能电池板3、锂电池1、以及负载4。其中，太阳能电池板3在光照条件下利用太阳能进行发电，锂电池1则用于存储太阳能电池板3所发出的电能，并在太阳能电池板3无法发电或者发电量不足时释放电能，以通过太阳能控制器2为负载4供电。

在阴雨天气下或者在太阳能电池板3无法发电的情况下，太阳能控制器2依靠自身所具备的低压保护功能切断负载4的输出，从而减缓锂电池1电压下降的速度。另外，设置在太阳能控制器2内部的比较电路21则可以将锂电池1的输出电压与锂电池1对应的低压保护电压进行比较，若锂电池1的输出电压低于低压保护电压，则输出对应的关断控制信号至可控开关22。可控开关22在接收到关断控制信号之后进行关断，使锂电池1不再为太阳能控制器内部元件23进行供电，从而避免锂电池1电压的进一步降低，以有效地避免锂电池1发生过放。

当光照良好时，太阳能电池板3则可以正常发电，此时，则可以依靠太阳能电池板3的能量激活太阳能控制器2和锂电池1，使得锂电池1开始充电，从而使得太阳能系统可以再次正常工作。

本实用新型实施例提供的一种太阳能系统，负载4具体可以为LED灯。

太阳能系统中的负载4具体可以为LED(Light Emitting Diode，发光二极管)灯。即该太阳能系统可以用于路灯、广告牌、指引灯等场景中，具有安装方便、节能环保、投入资金少等特点。当然，上述负载4也可以为其他类型的负载，如电脑、移动电源等。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。另外，本实用新型实施例提供的上述技术方案中与现有技术中对应技术方案实现原理一致的部分并未详细说明，以免过多赘述。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种太阳能控制器，其特征在于，包括：

第一输入端与锂电池的正极相连、第二输入端与所述锂电池的负极相连、用于将所述锂电池的输出电压与低压保护电压进行比较，并在所述锂电池的输出电压低于所述低压保护电压时，输出对应的关断控制信号的比较电路；

第一端与所述比较电路的第一输入端及所述锂电池的正极相连、第二端与太阳能控制器内部元件相连、控制端与所述比较电路的输出端相连、用于当接收到所述关断控制信号时进行关断的可控开关。

2.根据权利要求1所述的太阳能控制器，其特征在于，所述比较电路包括第一电阻、第二电阻、比较器：

所述第一电阻的第一端作为所述比较电路的第一输入端，所述第一电阻的第二端分别与所述第二电阻的第一端和所述比较器的正极端相连；

所述第二电阻的第二端作为所述比较电路的第二输入端；

所述比较器负极端的输入电压为与所述低压保护电压对应的基准电压，所述比较器的输出端与所述可控开关的控制端相连。

3.根据权利要求2所述的太阳能控制器，其特征在于，所述第一电阻和所述第二电阻均为定值电阻。

4.根据权利要求2所述的太阳能控制器，其特征在于，所述第一电阻和所述第二电阻均为可变电阻。

5.根据权利要求1至4任一项所述的太阳能控制器，其特征在于，所述可控开关具体为NMOS管，所述NMOS管的栅极作为所述可控开关的控制端，所述NMOS管的漏极作为所述可控开关的第一端，所述NMOS管的源极作为所述可控开关的第二端。

6.根据权利要求1至4任一项所述的太阳能控制器，其特征在于，所述可控开关具体为三极管，所述三极管的基极作为所述可控开关的控制端，所述三极管的集电极作为所述可控开关的第一端，所述三极管的发射极作为所述可控开关的第二端。

7.一种太阳能系统，其特征在于，包括如权利要求1至6任一项所述的太阳能控制器，还包括与所述太阳能控制器相连的锂电池、太阳能电池板、负载。

8.根据权利要求7所述的太阳能系统，其特征在于，所述负载具体为LED灯。