1238583 玖、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明是有關於一種太陽能發電系統，特別是指一種 運用在路燈的太陽能發電系統。 5 【先前技術】 一傳統太陽能發電裝置，係電連接一路燈之一發光負 載單元上，以供應該發光負載單元一驅動電能，該傳統太陽 能發電裝置至少包含一可將太陽光能轉換成電能的太陽能板 、一用以儲存該太陽能板轉換之電能的蓄電池、及一電連接 10 該太陽能板與蓄電池的控制單元，該控制單元通常設有光敏 電阻則貞測電壓來判斷白天或晚上，或利用偵測太陽能板之 端電壓的方式來判斷白天或晚上，進而控制該蓄電池之充、 放電狀態。 但實際使用時，卻有人為因素或天然因素導致太陽能 15 發電裝置誤判白天或晚上而產生誤動作情形；例如在晚上， 住家高度鄰近該路燈之發光負載單元的住戶，t開啟室内照 明設備而使光線照射到設置在該路燈上之太陽能板或光敏電 阻時’而偵測到預設之電隸，進而判斷為白天，使該蓄電 池不提供（即蓄電池未放電）該路燈之發光請單元一驅動 20 電能，此即係人為因素所造成之誤動作；例如在白天，有較 厚之雲層經過而遮蔽前述之太陽能板或光敏電阻，而仙到 預設之電壓值’進㈣m為晚上，使該㈣池提供驅動電能 給該發光負載單元’此即係天然因素所造成之誤動作；藉此 ’上述誤動作不僅會造成能源損耗，於使用上，更需經常檢 1238583 查是否有誤動作產生並更正，相對具有使用不便之缺點。 重要的是，上述傳統太陽能發電裝置僅利用一顆蓄電池 作為充、放電用途，即當該蓄電池進行充電時，蓄電池内之 蓄電ϊ將一直上升，但實務上，每充電一適當比例之蓄電量 後需停止繼續充電一段時間，然後再繼續充電、停止充電等 循％動作直到充飽電為止，否則該蓄電池内之化學反應將會 導致本身有所壞損，藉此，當蓄電池停止充電的期間，將無 法接收太陽能板轉換成之電能，而有能源損耗之遺憾。 再者’一般路燈之發光負載單元是由交流電壓驅動，而 該太陽能發電裝置之太陽能板為一將太陽光能轉換成低直流 電壓（約20V)的設備，故為使該發光負載單元動作，該太陽 月b板轉換成之直流電壓需先透過DC/DC轉換器之升壓轉換 後，再透過一變流器（Inverter)以提供交流電壓給發光負載 單兀，但實際上，若DC/DC轉換器與變流器（Inverter)之效 率刀別為90〇/〇，則當太陽能板產生i 〇〇w電能時，該發光負 載單元將僅可接收到8丨w的電能w)， 故要建構更大的太陽能板轉換較多的電能以因應不佳的轉 換效率’相對具有提高建構成本之缺失。 【發明内容】 ^因此，本發明之主要目的，是在提供一種太陽能發電 系統，特別是指一種使用至少二可交錯充、放電之蓄電池， 以避免單一蓄電池停止充電所造成之能源損耗缺失的太陽能 發電系統。 再目的，係可供使用者自行控制蓄電池充、放電之 1238583 動作起始時間，以避免錯誤控制一路燈之發光負載單元之動 作的太陽能發電系統。 另一目的，是在提供一種具有較佳整體轉換效率的太 陽能發電系統，以供應該路燈之藉直流電壓驅動的發光負載 5 單元。 於是，本發明之太陽能發電系統，係電連接一路燈之 一發光負載單元，以供應該發光負載單元一驅動電能，包 含一太陽能板、一蓄電單元、一切換開關單元、一升壓電 路及一控制單元。該太陽能板，用以吸收太陽光能，並可 10 將太&光此轉換成電能。該蓄電單元，用以儲存該太陽能 板轉換之電能並可受控制而放電，包括一第一蓄電池與一 第二蓄電池。該切換開關單元，是電連接該太陽能板，並 包括一第一充電開關、一第二充電開關、一第一玫電開關 及一第二放電開關，該第一蓄電池是電連接在該第一充電 15 開關與第一放電開關之間，而第二蓄電池是電連接在該第 二充電開關與第二放電開關之間。該升壓電路，是電連接 在該蓄電單元與該路燈之發光負載單元之間，用以提升該 蓄電單元放電之電壓，並將此升壓後之電壓供應給該發光 負載單元，以使其動作。該控制單元，包括一電連接該蓄 20 電單元、切換開關單元與升壓電路的處理器，及一電連接 該處理器的控制電路，藉該處理器與該控制電路而可控制 該切換開關單元之第一、第二充電開關達到交錯啟閉動作 ’而使第-、第二蓄電池交錯儲存太陽能板轉換成之電能 ，並控制該第-、第二放電開關達到交錯啟閉動作，而使 1238583 第一、第二蓄電池交錯放電以供應該發光負載單元之驅動 電能。 【實施方式】 有關本發明之前述及其他技術内容、特點與功效，在 5 以下配合參考圖式之二較佳實施例的詳細說明中，將可清楚 的明白。 參閱圖1、2所示，是本發明之太陽能發電系統之第一 較佳實施例，其係電連接一路燈1之一發光負載單元丨i， 以供應該發光負載單元11 一驅動電能，在本實施例中，該 1〇 發光負載皁元11為一受直流電壓驅動的發光負載元件（即 如圖2所示之Load)。該太陽能發電系統包含一太陽能板2 、一蓄電單元3、一切換開關單元4、一升壓電路（B〇ost) 5、一降壓電路（Buck ) 6、一供電單元7、一供電開關 SW8、一控制單元8、一輸入單元9與一顯示單元1〇〇。 15 該太陽能板2用以吸收太陽光能，並可將太陽光能轉 換成直流電壓。 該蓄電單元3用以儲存該太陽能板2轉換之電流電壓 並可受控制而放電，包括一第一蓄電池31 (或如圖2所示 之Vbi )與一第二蓄電池32 (或如圖2所示之VB2 )。 20 該切換開關單元4是電連接該太陽能板2，並包括一第 一充電開關SW1、一第二充電開關SW3、一第一故電開關 SW2及一第二放電開關SW4，前述第一蓄電池31是電連接 在該第一充電開關SW1與第一放電開關SW2之間，而第二 蓄電池32是電連接在該第二充電開關SW3與第二玫電開關 1238583 S W4之間，在本實施例中，上述開關s wi、、s 、 SW4皆是利用電晶體達成。 該升壓電路5是電連接該蓄電單元3與該發光負載單 =11之間，用以提升该蓄電單元3放電之電壓，並將此升 壓後之直流電壓供應給該發光負載單元丨丨，以使其動作； 在本實施例中，該升壓電路是由—升壓開目㈣、一電感 與一電容所組成；電路動作時，該升壓開關SW6需接收該 處理器81傳送之脈衝寬度調變（pWM)信號，以達成輸入， 12V與輸出50V以驅動該發光負載單元11動作，但實務_ 上因該處理器81之驅動能力不足，所以該處理器$ 1所產 生之脈衝寬度調變（PWM)信號是先經過一圖騰級電路83放 大後’再傳送給該升壓開關SW6。 該降壓電路6是電連接在該發光負載單元n，並由一 降壓開關SW9、一電感與一電容所組成。 6亥供電單元7是藉該供電開關SW8而電連接該降壓電 路6，該供電單元7是將交流市電整流成直流電，當該蓄電 單元3之儲存電能即將放電完畢時，該供電開關SW8將受_ 控制動作，使供電單元7之直流電可經過該降壓電路6降壓‘ ’並使降壓後之直流電供應給該發光負載單元11，以使其 動作。於實務上，該降壓開關SW8需接收該處理器81傳送 之脈衝寬度調變（PWM)信號，以達成輸入155V、與輸出 5〇V以驅動該發光負載單元11動作。 °亥控制單元8包括一電連接該蓄電單元3、該切換開關 單疋4、該升壓電路5、該降壓電路6、該供電開關sW8的 8 1238583 處理器81，及一電連接該處理器81的控制電路82 ;在本實 施例中，該處理器為一型號『8535』單晶片處理器，且其所 需之電源是由第二蓄電池Vb2經由一型號『78〇5』穩壓Ic 來k供。邊控制電路82藉由-*"返.¾式（flyback )電路821 5 與一型號『TLP250』1C以達到開關共地；另外，電路動作 時，該返驰式（flyback)電路821需接收該處理器μ傳送 之脈衝寬度調變（PWM)信號，才可驅動該返馳式電路821 之工作開關SW5，但實務上，因該處理器8ι之驅動能力不 足，所以，該處理器81所產生之脈衝寬度調變（pWM)信號 10 疋先心過一圖騰級電路84放大後’再傳送給該工作開關 SW5。藉該處理器81與該控制電路82之型號『TLP250』 1C之輸出信號swl〜SW4，而可控制該切換開關單元4之第 一充電開關SW1、第二充電開關SW3達到交錯啟閉動作， 且可控制該第一放電開關SW2、第二放電開關SW4達到交 15 錯啟閉動作。 ”亥輸入單元9疋可電連接該控制單元$之處理器81， 用以鍵入指令以控制該切換開關單元4之第一充電開關 SW1與第一放電開關SW2之動作起始時間；在本實施例中 ，該處理器81額外接設有一插座組（圖未示），而該輸入單 20 兀9為一可熱插拔於該插座組中的鍵盤（Keyb〇ard) 9,。 該顯示單元100是可電連接該控制單元8之處理器81 ，用以可顯示該控制單元8與該輸入單元9之狀態；在本實 施例中，而該顯示單元100為一可熱插拔於該插座紕中的液 晶顯示H (LCD) 1〇〇,；當該鍵盤9,與液晶顯示器1〇〇，使用 1238583 完畢後’可拔離於該插座組，以避免因維持 能源損耗。 “1而之 使用時，如圖2、5所示，操作者可依據該路燈】之設 置地點與配合當地之四季變化、晝夜長短，而在輸人單元9 5鍵入指令以控制該第一充電開關SW1與第-放電開關SW2 之動作起始時間，並藉該顯示單元100檢視是否有輸入錯誤 情形。 、 接著’參閱圖1、2、3、4所示，依據上述輸入之時間 (在此通吊才曰太陽東昇之時；即圖4所示之％ m夺）而 1〇 使4第—充電開關SW1動作呈，，⑽，，狀態，供該太陽能板2 轉換之直机電壓儲存在第一蓄電池3 i (或如圖2所示之 Μ1)·内’充電一段時間後，該控制單元8將切換開關動作 ，使該第二充電開關Sw3動作呈，ΌΝ”狀態（此時該第_充 電開關S W1 i 〇FF”狀態），供該太陽能板2轉換之直流電 15 壓儲存在第二蓄電池32 (或如圖2所示之VB2)内，如此 ，周而復始地切換開關以儲存電能，直到該蓄電單元3充電 飽和，才會停止動作，其不同於傳統太陽能發電裝置僅利用 一顆蓄電池充電，相對本發明之第一蓄電池31與第二蓄電 池32採用交錯式充電動作型態，將可避免單一蓄電池停止 2〇 充電所造成之能源損耗；隨後，並依據上述輸入之時間（在 此通常指太陽西落之時；即圖4所示之18 : 〇〇時）而使該 第一放電開關SW2動作呈，，0N，，狀態，供該第一蓄電池Vbi 開始放電，該放電電壓經該升壓電路5升壓後，將提供給該 發光負載單元11 (即如圖2所示之Load)之驅動電能，放 10 1238583 電一段時間後，該控制單元8將切換開關動作，使該第二放 電開關SW4動作呈，，〇N”狀態（此時該第一放電開關SW2 呈”〇FF”狀態），供該第二蓄電池32開始放電，使給該發光 負載單元11動作，如此，直到該蓄電單元3即將放電完畢 時，該控制單元8將再切換開關動作，使該該供電開關 SW8動作而成”〇N”狀態（此時該第一、第二放電開關sw2 、SW2皆呈”0FF，，狀態），間接使該供電單元7之直流電可 經過該降壓電路6降壓後，持續供應該發光負載單元u驅’ 動電能（亦即該第一、二蓄電池31、32放完電後仍不足供· ίο 15 20 "亥發光負載單元11發光至天亮時，則藉由該供電單元7加 以供應）。 值侍一提的是，當本發明之太陽能發電系統之太陽能 板2為一可轉換更多電能之太陽能板（圖未示）時，該蓄電 池單元3亦可對應擴接至少一蓄電池（圖未示）以加大蓄電 量，使該蓄電單元3内之蓄電池皆能有充分時間休息，以交 =充放電而維持蓄電池壽命，如此，在不損及各蓄電池壽 命下可兼具大蓄電量與避免能源損耗的優點。籲 再者，本發明除了可藉在上述輸入單元9鍵入指令，—
以控制該第一充電開關SW1與第-放電開關SW2之動作起 始時間；番IH 夏要的疋，更可單獨利用太陽光源之亮度使該路燈 之發光負載單S 11進行開關切換動作，而無需使用該輪 Λ. ^ 70 9 jfe as - · >、,.、員不早元100 ;其實施方式如下面第二較佳實施 例所述。 參閱圖6所示，是本發明之太陽能發電系統之第二較 11 1238583 佳實施例，其不同於第一較佳實施例的地方在於：該太陽能 發電系統未設置有輸入單元（即鍵盤9,）與顯示單元（即 液晶顯示器100，），而更包含一電連接在該太陽能板2與該 開關切換單元4之間的電流偵測單元11〇，該電流偵測單元 110包括一差動放大器電路111 ,及一可變電阻R7。該差動 放大器電路111之一輸出端Is是電連接該控制單元8之處 理器81。該處理器81可藉該輸出端IS之電流值而判斷是 否達到預設電流值，以進一步控制該開關切換單元4之動作 間接啟閉該路燈1之發光負載單元丨1。於實務上，可依鲁 照光源亮度之不同需求而調整該可變電阻之阻值，使偵 測取彳于之輸出端1s的電流值改變，使控制該路燈1之發光 負載單元11之啟閉（ΟΝ/OFF)動作。 兹將本發明太陽能發電系統之優點分述如後： L本發明之太％能發電系統之第一蓄電池與第二蓄 電池32採用交錯式充電動作型態，將可避免傳統太陽能發 包裝置之蓄電池在停止充電所造成之能源損耗，相對具有節 省能源之優點。 _ 2·本發明之太陽能發電系統，可供使用者藉輸入單元$ . 與顯示單元1〇〇自行控制該蓄電單元3之第一蓄電池31與 第一蓄電池32充、放電之動作起始時間，以避免傳統太陽 月匕I電裝置之利用光敏電阻或偵測太陽能板之端電懲而產生 之秩動作情形；且重要的是，當該太陽能板2照射到太陽光 月b %將會產生電流（當該太陽能板2照射到曰光燈…等光 源時’僅會產生電壓而沒有電流產生），此時，可藉該電流 12 1238583 偵測單元110迴授到該處理器81内之電流，供該處理器81 判斷以控制㈣關切換單元4之動作，與進_步啟閉該路燈 1之發光負載單元11的動作，其不同於傳統太陽能發電系 統係藉光敏電阻或制太陽能板之端電a的方式相對本發明 5 之太陽能發電系統不會有誤動作情形發生，而可節省能源損 耗之優點。 ' 3·再者，本發明之太陽能發電系統係在供應一直流驅動 之發光負載元件動作，即僅需將該蓄電單元3之放電電壓予 以升壓後，供給該|光負載元件動#，相胃無須使用一變流 10 器（Inverter)而可降低成本，且更重要的是，整體轉換效率 更可因無須接設整流器而可大幅提昇，相對具有較佳產業上 利用性。 4·此外，當該蓄電單元3即將放電完畢時，該控制單元 8將再切換開關動作，間接使該供電單元7之直流電可經過 15 該降壓電路6降壓後’持續供應該發光負載單元11 一驅動 電能，此舉將可因應連曰陰雨而使該蓄電單元3無法達到有 效充電之情形，間接使該路燈！之發光負載單元u怔可依 照控制指令而開啟/關閉。 惟以上所述者，僅為本發明之二較佳實施例而已，當 20 不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利 fc圍及發明說明書内容所作之簡單的等效變化與修飾，皆應 仍屬本發明專利涵蓋之範圍内。 【囷式簡單說明] 圖1是本發明之太陽能發電系統之第一較佳實施例的 13 1238583 方塊圖，說明一太陽能板、一蓄電單元、一切換開關單元 、一升壓電路、一降壓電路、一供電單元、一供電開關、一 控制單元、一輪入單元與一顯示單元的連結關係； 圖2疋该第一較佳實施例之一電路圖； 圖3是該第一較佳實施例之開關切換之一動作狀態圖， 說明SW1、SW2、SW3、SW4、SW8在白天與晚上之動作 情形； 圖4是該第一較佳實施例之開關切換之一動作時序圖， 說明 SW1、SW2、SW3、SW4、SW8、νΒ1 及 VB2 在白天與 晚上之動作情形； 圖5是該第一較佳實施例之一顯示單元與一輸入單元之 使用流程圖，說明一輸入單元與一顯示單元在鍵入控制指令 的使用流程圖；及 圖6是本發明之太陽能發電系統之第二較佳實施例的 一電路圖，說明更包含一電連接在該太陽能板與該開關切換 單元之間的電流偵測單元，該電流偵測單元包括一差動放大 器電路與一可變電阻。 14 1238583 【圖式之主要元件代表符號說明】 1 路燈 11 發光負載單元 2 太陽能板 3 蓄電單元 31 第一蓄電池 32 第二蓄電池 5 4 切換開關單元 SW1 第一充電開關 SW3 第二充電開關 SW2 第一放電開關 SW4 第二放電開關 5 升壓電路 SW6 升壓開關 6 降壓電路 SW9 降壓開關 7 供電單元 10 8 控制單元 81 處理器 82 控制電路 821 返馳式電路 83 圖騰級電路 84 圖騰級電路 SW5 工作開關 9 輸入單元 9， 鍵盤 100 顯示單元 15 100， 液晶顯不is 110 電流偵測單元 111 差動放大Is電路 R7 可變電阻 Is 輸出端
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