TWM449981U - 太陽能電池之電能輸出控制系統 - Google Patents

Description

太陽能電池之電能輸出控制系統

本創作是有關於一種太陽能電池之電能輸出控制系統，特別是有關於一種可使太陽能電池以最大功率輸出，並且在輸出電壓過低時仍可有效地對蓄電池進行充電，以及可有效控管蓄電池之充放電之太陽能電池之電能輸出控制系統。

太陽能追蹤系統(solar tracking system)是藉由調整太陽能板的軸向(axial direction)，使太陽能電池具有最佳的光源接收效果。太陽能電池接收到的能量轉換成電能之後可提供蓄電池充電或供負載使用，若要與電力系統併聯或提供一般家電使用時，則還需要使用換流器(inverter)將直流電轉換成交流電，其目前己經有許多高效率的設計。

一般來說，太陽能電池經由光源轉換所輸出之功率值，皆會隨著陽光照射的強弱而有所改變，而太陽能追蹤器亦僅能夠在同一照射條件下，獲得最大的太陽光源接收量，然而，此是無法確保這些轉換後的電力能獲得最有效率的運用。

目前，會以繼電器控制(relay-operated)之方式來進行太陽能電池輸出電能之控制，其整體電路構造雖然簡單，但是無法進行較為精確之負載阻抗調整，使該負載阻抗無法匹配太陽能電池之電源阻抗，使得太陽能電池無法輸出最大效率之電能至負載，以供負載使用。

有鑑於上述習知技藝之問題，本創作之目的就是在提供一種太陽能電池之電能輸出控制系統，以解決習知技術中，無法使太陽能電池之輸出電能有效被利用之問題。

根據本創作之目的，提出一種太陽能電池之電能輸出控制系統，其包含一太陽能電池模組、一訊號擷取模組、一升壓驅動模組及一控制模組。太陽能電池模組係接收外在光源並轉換為電能。訊號擷取模組係連接太陽能電池模組，以擷取太陽能電池模組轉換出之一電流訊號及一電壓訊號。升壓驅動模組係連接太陽能電流模組，以選擇性地提升電壓訊號。控制模組係連接訊號擷取模組及升壓驅動模組，以接收電流訊號及電壓訊號並分別轉換為一輸出電流值及一輸出電壓值。且控制模組又根據輸出電流值及輸出電壓值計算出一輸出功率值，以依據輸出功率值選擇性地變更一負載之一阻抗值，使阻抗值係匹配於太陽能電池模組之一電源阻抗。控制模組更將輸出電壓值與負載之一標稱電壓值進行比對，若輸出電壓值係小於標稱電壓值時，控制模組則控制升壓驅動模組進行電壓訊號之提升，並選擇性地控制太陽能電池模組供應電能至負載。

較佳地，控制模組係比對輸出功率值與前一次取樣所計算出之輸出功率值，若此次計算之輸出功率值小於前一次計算出之輸出功率值時，控制模組係進行負載之阻抗值之變更。

較佳地，控制模組更包含一波寬調變單元，以藉由調整脈波寬度，進而變更負載之阻抗值。

較佳地，負載可為一蓄電池，以儲存太陽能電池模組所供應之電能，並可選擇性地輸出電力至一外接裝置。

較佳地，本創作所述之太陽能電池之電能輸出控制系統，其更包含一電量監控模組，係連接蓄電池及控制模組，電量監控模組係監控蓄電池目前所儲存之電能，並將所監測到蓄電池目前之一儲電量傳送至控制模組，控制模組則根據儲電量來控制太陽能電池模組對蓄電池之充電與否，並控制蓄電池是否繼續提供電力至外接裝置。

較佳地，控制模組係對儲電量進行比對，若儲電量大於或等於一上限額定值時，控制模組係控制太陽能電池模組停止對蓄電池之充電，而儲電量小於或等於一下限額定值時，控制模組係控制蓄電池停止提供電力至外接裝置。

較佳地，控制模組更將輸出電壓值與一充放電評估值進行比對，若輸出電壓值係大於充放電評估值時，控制模組則執行一充電模式，以選擇性地控制升壓驅動模組提升電壓訊號，並評估儲電量是否大於或等於上限額定值，若否，則控制太陽能電池模組充電至蓄電池。

較佳地，若輸出電壓值係小於充放電評估值時，控制模組係執行一放電模式，以評估儲電量是否小於或等於下限額定值，若否，控制模組則控制蓄電池提供電力至外接裝置。

較佳地，本創作所述之太陽能電池之電能輸出控制系統，其更包含一放電模組，係連接控制模組及蓄電池，當控制模組執行放電模式，且儲電量大於或等於下限額定值時，控制模組係開啟放電模組，使蓄電池經由放電模組提供電力至外接裝置。

承上所述，依本創作之太陽能電池之電能輸出控制系統，其可具有一或多個下述優點：

(1) 此太陽能電池之電能輸出控制系統，可利用訊號擷取模組擷取出太陽能電池模組之電流訊號及電壓訊號，並以控制模組根據電流訊號及電壓訊號計算取得一輸出功率值，且該控制模組更以波寬調變之方式，依據該輸出功率值來調整負載之阻抗值，使得該阻抗值可與太陽能電池模組之電源阻抗，可使太陽能電池模組可以最大功率輸出電能至負載，以有效地利用太陽能電池所轉換出之電能。

(2) 此太陽能電池之電能輸出控制系統，更具有一升壓驅動模組，當太陽能電池模組之輸出電壓值過低而無法與負載之標稱電壓值相對應時，可經由該升壓驅動模組來提升太陽能電池模組之電壓訊號，以使得太陽能電池模組之輸出電壓偏低時仍可提供電能予負載。

(3) 此太陽能電池之電能輸出控制系統，更具有一電量監控模組，若負載為蓄電池時，可藉由電量監控模組來監控蓄電池之儲電量狀況，以有效地藉由控制模組來控制對蓄電池之充電或放電。

為利貴審查員瞭解本創作之技術特徵、內容與優點及其所能達成之功效，茲將本創作配合附圖，並以實施例之表達形式詳細說明如下，而其中所使用之圖式，其主旨僅為示意及輔助說明書之用，未必為本創作實施後之真實比例與精準配置，故不應就所附之圖式的比例與配置關係解讀、侷限本創作於實際實施上的權利範圍，合先敘明。

請參閱第1圖，其係為本創作之太陽能電池之電能輸出控制系統之實施例之示意圖。圖中，太陽能電池之電能輸出控制系統包含有太陽能電池模組1、訊號擷取模組2、控制模組3、升壓驅動模組4、電量監控模組5及放電模組6，太陽能電池模組係連接訊號擷取模組2及升壓驅動模組4，控制模組3係連接訊號擷取模組2、升壓驅動模組4、電量監控制模組5及放電模組6。於圖中，又有一負載10與升壓驅動模組4、電量監控模組5及放電模組6連接，而更進一步有一外接裝置20連接至放電模組6。

上述中，太陽能電池模組1可以接收外在太陽能光源，並且將該太陽能光源轉換為電能。此太陽能電池模組1所使用之種類、型號可不予以限制。訊號擷取模組2可用來取樣出太陽能電池模組1所轉換出電能中之一電流訊號及一電壓訊號。升壓驅動模組4可用以接收太陽能電池模組1所傳送之電壓訊號，並選擇性地對電壓訊號進行升壓動作。控制模組3可用以選擇性地控制太陽能電池模組1供應電能至負載10。於控制模組3接收訊號擷取模組2所擷取出之電流訊號及電壓訊號後，係將電流訊號及電壓訊號分別轉換為一輸出電流值及一輸出電壓值。並且，控制模組3又將根據輸出電流值及輸出電壓值計算出一輸出功率值，讓控制模組3以依據此輸出功率值選擇性地變更負載10之阻抗值，使得負載10之阻抗值可以匹配於太陽能電池模組1之電源阻抗。其中，控制模組3更包含一波寬調變單元，當控制模組3進行此次計算出輸出功率值與前一次取樣所計算出之輸出功率值之比對，判斷出此次計算之輸出功率值小於前一次計算出之輸出功率值時，控制模組3係藉由調整脈波寬度之方式，以進行負載10之阻抗值之變更。此控制模組3可為一微控制器。經由此，可讓太陽能電池模組1可以最大功率輸出電能至負載10。

上述中，控制模組3更可將輸出電壓值與負載10之一標稱電壓值來進行比對，若輸出電壓值係小於負載10之標稱電壓值時，控制模組3則控制升壓驅動模組4進行電壓訊號之提升，讓太陽能電池模組1在電壓訊號偏低時仍可提供電能至負載10。

上述中，負載10可為一蓄電池，可用以儲存太陽能電池模組1所供應之電能，並可選擇性地經由放電模組6輸出電力至外接裝置20。其中，電量監控模組5可用以監控蓄電池目前所儲存之電能，並將所監測到蓄電池目前之一儲電量傳送至控制模組3。控制模組3則可根據此儲電量來控制太陽能電池模組1對蓄電池之充電與否，並控制蓄電池是否繼續提供電力至外接裝置20。進一步對儲電量進行判斷之步驟為：可藉由控制模組3對此儲電量進行比對，若儲電量大於或等於一上限額定值的時(例如達到蓄電池額定電壓的120%)，控制模組3則控制太陽能電池模組1停止對蓄電池之充電。而儲電量小於或等於一下限額定值時(例如低於蓄電池額定電壓之80%)，控制模組3係控制蓄電池停止提供電力至外接裝置20。

另外，本創作亦可經由太陽能電池模組1來感測目前環境，以判斷該目前環境係屬白天或夜晚。處於不同環境之太陽能電池模組1，其所感測輸出之電壓訊號便有所不同，而控制模組3則可將根據太陽能電池模組1輸出之電壓訊號所計算出之輸出電壓值，與一充放電評估值進行比對，若輸出電壓值大於充放電評估值時，即可判定目前環境係屬於白天，而控制模組3則將執行一充電模式。此時，控制模組3則將選擇性地控制升壓驅動模組4提升電壓訊號，並評估蓄電池之儲電量是否大於或等於上限額定值，若否，則控制太陽能電池模組1充電至蓄電池。若是，則使太陽能電池模組1處理等待充電狀況。然而，若輸出電壓值係小於充放電評估值時，即可判定目前環境係屬夜晚，控制模組3則可執行一放電模式，以評估蓄電池之儲電量是否小於或等於下限額定值，若否，控制模組3則開啟放電模組6，以控制蓄電池經由放電模組6提供電力至外接裝置20。若是，控制模組3則停止蓄電池之放電。

請參閱第2圖，其係為本創作之太陽能電池之電能輸出控制系統之控制方法之實施例之流程圖，其步驟流程為：

步驟S21：經由一太陽能電池模組接收外在光源並轉換為電能。

步驟S22：藉由一訊號擷取模組擷取太陽能電池模組轉換出之一電流訊號及一電壓訊號。

步驟S23：利用一控制模組接收電流訊號及電壓訊號並分別轉換為一輸出電流值及一輸出電壓值。

步驟S24：藉由控制模組根據輸出電流值及輸出電壓值計算出一輸出功率值，以依據輸出功率值選擇性地變更一負載之一阻抗值，使阻抗值係匹配於太陽能電池模組之一電源阻抗。

步驟S25：利用控制模組將輸出電壓值與負載之一標稱電壓值進行比對，若輸出電壓值小於標稱電壓值時，經由控制模組控制升壓驅動模組進行電壓訊號之提升，並選擇性地控制太陽能電池模組供應電能至負載。

更進一步地，上述所稱之負載係使用蓄電池，而本創作之太陽能電池之電能輸出控制系統之控制方法之實施例之另一流程圖可如第3圖所示。其方法流程步驟為：

步驟(A)：可經由太陽能電池模組接收外在光源並轉換為電能。

步驟(B)：可利用訊號擷取模組擷取太陽能電池模組轉換出之一電流訊號及一電壓訊號。

步驟(C)：接著可藉由控制模組接收電流訊號及電壓訊號並分別轉換為一輸出電流值及一輸出電壓值，並進而計算出一輸出功率值。

步驟(D)：再利用控制模組判斷輸出電壓值是否大於一充放電評估值，若是，至步驟(D1)，若否，至步驟(D2)。

步驟(D1)：經由控制模組執行一充電模式；係選擇性地控制升壓驅動模組提升電壓訊號，並根據輸出功率值選擇性地調整蓄電池之阻抗值，以使該阻抗值與太陽能電池模組之電源阻抗匹配。

步驟(D11)：藉由一電量監控模組監控蓄電池之儲電量，並由控制模組評估蓄電池之儲電量是否大於或等於一上限額定值，若是，至步驟(D111)，若否，至步驟(D112)。

步驟(D111)：使太陽能電池模組等待充電。

步驟(D112)：藉由控制模組控制太陽能電池模組充電至蓄電池。

步驟(D2)：控制模組執行一放電模式；係評估蓄電池之儲電量是否小於或等於一下限額定值。

步驟(D21)：藉由控制模組控制蓄電池停止放電至外部裝置。

步驟(D22)：利用控制模組控制蓄電池提供電力至外接裝置。

經由上述，本創作之技術，主要是使用微控制器進行控制，以利用波寬調變(pulse width modulation, PWM)的方式控制脈波的寬度大小來變化負載側的阻抗值。因此只要適度調整脈波寬度，就可改雙負載側的等效阻抗以匹配太陽能電池的內電阻，如此即可使太陽能電池獲得最大功率轉移以輸出電能。此外，經白升壓電路(booster circuits)的方式，即使在太陽能電池輸出電壓低於蓄電池電壓時，仍可進行充電作業。

為使本創作之技術特點可更為完整地呈現，在此進行更為詳細之敘明如下：

本創作之技術可以微控制晶片(microprocessor, MCU)作為核心(即本創作所述之控制模組)，經取得太陽能電池模組之電壓及電流，可利用MCU計算出太陽能電池模組此次之輸出功率，並可利用MCU控制升壓驅動模組提升太陽能電池模組之輸出電壓，使得太陽能電池模組在太陽光很微弱時依然能對蓄電池充電。本創作並可適度地監控蓄電池之電量，以對蓄電池之充放電進行控管，其運轉電路方塊圖如第1圖所示。

接著，可參閱第4圖，其係為本創作之太陽能電池模組、訊號擷取模組、升壓驅動模組及放電模組之組合電路示意圖。在第4圖中標示2之部份即為本創作使用之訊號擷取模組/電路，其中，電壓擷取是利用R₁ 與R₂ 分壓的方式，以匹配MCU中AD轉換器所適用的範圍。電流擷取則是利用電流流經R₁₀ 所產生的電壓降，經由歐姆定律換算成電流值，並利用MCU內建的反向放大器加以放大。電功率的計算則是將所量測到的電壓與電流值經AD轉換後，再經由計算，即可得到太陽能電池模組1的輸出功率。在調整PWM輸出的部分則是使用功率比較的方式，將目前所偵測到的電功率大小與上一個取樣時間的電功率相比較，經由比較結果來調整PWM的輸出對蓄電池充電，達到阻抗匹配的功能，讓輸出功率一直保持在最大值。

在第4圖中標示4之部份即為本創作所使用之升壓驅動模組，其中包含了升壓電路及驅動電路。於驅動電路部份係利用一對BJT電晶體進行電流放大的功能，而NMOS則是當作開闢來使用。NMOS的on duty增加時，輸出到蓄電池(即負載10)的電壓下降，反之則上升。使用此驅動電路是為了增加輸出能力與改善電容的暫態效應，而其中NMOS的閘極所連接的電阻(R₁₅ )的功能是為降低雜訊干擾，維持輸出的穩定性。而升壓驅動模組4中之升壓電路是為了解決太陽能電池模組1輸出過低而無法充電的問題。假設太陽能電池模組1的輸出電壓8V，而蓄電池的標稱電壓(specific voltage)是12V，此時太陽能電池模組1將無法對蓄電池進行充電。如果要進行充電作業的話，充電電壓必須高於蓄電池的標稱電壓，因此本創作提出此升壓電路來達成此一目的，使得在陽光較微弱時，太陽能電池模組1仍可進行充電作業。在充電模式時，NMOS為截止期間，二極體D₁ 為順同偏壓，使蓄電池與電容器C₄ 充電，此時加到蓄電池兩端的電壓為太陽能電池模組1輸出電壓與電感器L₁ 電壓之和，因此具有升壓功能。經由電容器充電與放電時間之長短，即可改變電感器兩端的電壓大小，如此即可改變總輸出電壓值。而第4圖中標示6之部份，即為本創作所使用之放電模組/電路，此電路將界定蓄電池額定電壓的120%為充飽的狀態，使蓄電池不再充電；低於額定電壓的80%為停止輸出的狀態，蓄電池不再對外接裝置20供電。

請再參閱第5圖，其係為本創作所使用之控制模組之實施例之示意圖。圖中，本創作之控制模組3/電路所採用之MCU可為型號EM78P419N之單晶片，其係屬於高速度的小型中央處理單(central processing unit, CPU)，包含輸入(input)、輸出(output)、控制(control)、運算邏輯(arithmetic logic unit)和記憶單元(memory unit)。工作頻率可以達到20MHZ，使用5V的直流電源，且具備中斷(interrupt)的功能。此電路採用16mhz的震盪器(Oscillator)，每一個能令需要2個震盪週期，執行每一個指令大概需要0.125微秒的時間。這顆單晶片具有類比數位轉換(ADC)、脈波寬度調整(PWM)及反向放大器(OPA)功能，有效縮小電路的空間。ADC是用來轉換電流及電壓的數據，將類比訊號轉換成數位訊號，提供微電腦進行分析與計算，利用計算出來的功率大小去判斷下一步是要進行充電，放電，或是待機的程序。基於最大功率轉移定律進行阻抗匹配，係利用PWM調整脈波的週期，藉以達到調整系統阻抗的功能，藉以獲得該實際條件之下的最大功率轉移。而內建的OPA能夠利用外部迴授元件組成一個訊號放大電路，能夠將量測到的訊號加以放大，藉以匹配訊號擷取電路2。

請參閱第6圖，其係為本創作之電量監控模組之實施例之電路示意圖。圖中，電量監控模組5/電路中係採用三端子穩壓元件(HT-7550)進行穩壓，此穩壓電源具有的正輸出電壓，當正電壓輸出有所變動時，另一端也會隨著變動以保持對稱性。為了改善暫態反應，因比在輸入及輸出端都並聯上電容器，已達到更佳的電源穩定狀態。輸出端並加裝一個LED，便於瞭解電源電路的工作狀態。

一併參照第4至6圖，進一步地，本創作MCU(控制模組)控制軟體之動作流程可為：直接利用太陽能電池模組作為白天或夜晚的的感測器。當有足夠光源時即進行充電，夜晚則是單純的輸出模式。SW₂ 則可以手動決定是否要供電。當白天進行充電時會先確認電池是否已經充飽，如果已經充飽則停留在等待的狀態，不會對電池充電。充電時係以比較輸出功率的方式進行，當此時功率(P_n )大於上一次輸出功率(P_n-1) ，則進入電壓比較，若輸出電壓(V_n) 亦高於上一次電壓(V_n-1 )時，代表此時電壓輸出應該是要趨於增加的趨勢，因此會繼續提高輸出電壓；當此時功率小於上一次輸出功率時，則進入另一組比較模式，此比較模式的動作是用來進行阻抗匹配。如果在夜晚模式則會讓蓄電池執行放電輸出，此時會打開放電模組/電路，讓蓄電池能夠輸出，此時仍會經由電量監控模組監控蓄電池的輸出電壓，若低於額定電壓的80%時則會停止供電，如果偵測到白天來臨，則又會再進入白天模式進行充電。

另外，本創作使用的太陽能電池模組在AM1.5的條件之下，其額定輸出電壓與電流分別為10V及3A，蓄電池規格為12V/7Ah。為了確認控制器最大功率的性能，將以實際實驗的方式比對可變電阻所模擬出之最大功率值與控制器最大功率值之差異。

為了同時兼顧實驗的穩定性與真實性，分別使用電源供應器與太陽能板驗證本控制器使太陽能板最大輸出功率的性能。首先使用電源供應器模擬太陽能電池模組的輸出，藉由最大輸出電流的限制來模擬太陽能板在不同照光強度的最大輸出狀態。實驗的程序是先利用SW_a 將電路切換到連接可變電阻的狀態，並設定直流電源供應器不同的短路電流(I_SC )與開路電壓(V_OC )，調整可變電阻R_L 到輸出最大功率(P_O,Res .)時為止，記錄每種電流輸出條件時的最大功率值；接著利用SW_b 將電路接換成連接控制器的狀態，觀察此時的輸出功率(P_O,Con .)與利用可變電阻調整時的差異。在使用控制器進行每一種不同條件的實驗時，蓄電池均需以控制器連接20W滷素燈進行放電，直到控制器自動停止放電作業為止，以維持每次實驗相同的基準值，如第7圖所示。

為了瞭解實際使用太陽能電池模組的最大功率追蹤性能，因此將實際使用太陽電池組取代電源供應器進行相的實驗，利用不同強度的模擬光源(汞燈)來調整太陽能電池組的受光狀態，比較控制器與可變電阻進行各條件之下最大功率追蹤的差異，確認控制器在追蹤最大功率轉移時的性能。

如第8圖所示，為使用直流電源供應器模擬可變電阻與控制器在不同開路電壓與短路電流條件之下的最大功率轉移輸出。為避免在最低充電電壓設定值3V附近發生不穩定的現象，因此實驗電壓最低為4V。由圖中可以看出，開路電壓8V以上時，控制器大約可以追蹤可變電阻所模擬的理論值的72%以上，但是在低電壓時控制器的性能會急遽降低，在開路電壓4V且短路電流3A時會降到6%左右，在額定電壓10V左右有最佳的效率。各開路電壓與短路電流條件之下，控制器與可變電阻所能追蹤到的最大功率比值如第9圖所示。雖然低電壓時的最大功率轉移的效率很低，但是依然能進行充電作業。一般傳統以繼電器切換的充電電路的線路電壓低於電池電壓時即無法充電，本創作所提出的控制器則無此一缺點，在低於電池電壓時依然能對電池充電，遠低於額定電壓所發生的輸出功率低落主要是來自於升壓電路所致，為了能繼續維持連接到蓄電池端的電壓高於蓄電池自身電壓而能執行充電作業，導致功率轉移性能下降的主要原因是來自升壓元件C₄ 與L₁ 充放電延遲所致。

如第10圖所示，為實際使用太陽能電池模組進行可變電阻在不同照光強度與電阻變化條件之下的最大功率轉移輸出實驗結果圖。由圖中可以看出，在不同照光條件之下，調整可變電阻均可獲得該照光強度之下的最大功率轉折點。接著再切換成控制器進行相同的實驗，在不同照光強度的情況下，控制器與可變電阻所能追蹤到的最大功率比較如第11圖所示。除了在較低照光功率(30W/m² )的情況之下追蹤最大功率的效率在80%以下之外，其餘均高於80%。低照光功率效果較為低落的原因是來自於太陽能電池輸出電壓較低所致，由第12圖可看出。控制器在低於蓄電池電壓時依然能進行充電。輸出功率低於可變電阻模擬值除了來自於升壓電路所造成的延遲現象之外，還有控制器的等效阻抗調整極限的限制。整個控制系統的阻抗是由控制器可調整阻抗(R_VR )加上蓄電池內阻(R_B )，因此控制系統可調整阻抗範圍是R_B ~R_VR +R_B 。當R_TH >R_VR +R_B 或R_TH <R_B 時，控制器即無法追蹤到最大功率的理論值。雖此一限制造成無法追蹤到最大功率轉移的理論值，不過均可達到限制條件之下的最大值，因此本創作所提出的控制電路能有效地提升太陽能電池供電的利用率。

綜合上述，本創作所設定之控制系統，具有良好的最大功率輸出點的追蹤控制性能，直接利用太陽能電池作為光源感測器來判斷操作模式，不需額外加裝光感測器。在太陽能電池額定電壓10V時與理論值比較，其輸出效率可達90%以上，亦能在低輸出電壓條件之下進行充電，可有效提升太陽能電池的利用率。若需要提高輸出功率或更換不同規格的太陽能電池，僅需加大功率元件規格與更換取樣電路的電阻值，即可滿足需求。此外，本控制系統的製造成本相當的低，具好非常良好的利用價值。

以上所述僅為舉例性，而非為限制性者。任何未脫離本創作之精神與範疇，而對其進行之等效修改或變更，均應包含於後附之申請專利範圍中。

1‧‧‧太陽能電池模組
2‧‧‧訊號擷取模組
3‧‧‧控制模組
4‧‧‧升壓驅動模組
5‧‧‧電量監控模組
6‧‧‧放電模組
10‧‧‧負載
20‧‧‧外接裝置
S21~S25、(A)~(D)、(D1)、(D11)、(D111)、(D112)、(D2)、(D21)、(D22)‧‧‧步驟

第1圖 係為本創作之太陽能電池之電能輸出控制系統之實施例之示意圖。
第2圖 係為本創作之太陽能電池之電能輸出控制系統之控制方法之實施例之流程圖。
第3圖 係為本創作之太陽能電池之電能輸出控制系統之控制方法之實施例之另一流程圖。
第4圖 係為本創作之太陽能電池模組、訊號擷取模組、升壓驅動模組及放電模組之組合電路示意圖。
第5圖 係為本創作所使用之控制模組之實施例之示意圖。
第6圖 係為本創作之電量監控模組之實施例之電路示意圖。
第7圖 係為本創作進行最大功率轉移實驗之示意圖。
第8圖 係為本創作藉由直流電源供應器執行最大功率轉移實驗之性能數據之示意圖。
第9圖 係為本創作藉由直流電源供應器執行實驗時之最大功率比之示意圖。
第10圖 係為本創作實際使用太陽能電池模組與可變電阻執行最大功率轉移實驗之性能數據之示意圖。
第11圖 係為本創作實際使用太陽能電池模組執行最大功率轉移實施之性能比較之示意圖。
第12圖 係為本創作在最大功率輸出點時太陽能電池模組之輸出電壓之比較示意圖。

1‧‧‧太陽能電池模組

2‧‧‧訊號擷取模組

3‧‧‧控制模組

4‧‧‧升壓驅動模組

5‧‧‧電量監控模組

6‧‧‧放電模組

10‧‧‧負載

20‧‧‧外接裝置

Claims (9)

1. 一種太陽能電池之電能輸出控制系統，其包含：
   一太陽能電池模組，係接收外在光源並轉換為電能；
   一訊號擷取模組，係連接該太陽能電池模組，以擷取該太陽能電池模組轉換出之一電流訊號及一電壓訊號；
   一升壓驅動模組，係連接該太陽能電流模組，以選擇性地提升該電壓訊號；以及
   一控制模組，係連接該訊號擷取模組及該升壓驅動模組，以接收該電流訊號及該電壓訊號並分別轉換為一輸出電流值及一輸出電壓值，且該控制模組又根據該輸出電流值及該輸出電壓值計算出一輸出功率值，以依據該輸出功率值選擇性地變更一負載之一阻抗值，使該阻抗值係匹配於該太陽能電池模組之一電源阻抗，該控制模組更將該輸出電壓值與該負載之一標稱電壓值進行比對，若該輸出電壓值係小於該標稱電壓值時，該控制模組則控制該升壓驅動模組進行該電壓訊號之提升，並選擇性地控制該太陽能電池模組供應電能至該負載。
2. 如申請專利範圍第1項所述之太陽能電池之電能輸出控制系統，其中該控制模組係比對該輸出功率值與前一次取樣所計算出之該輸出功率值，若此次計算之該輸出功率值小於前一次計算出之該輸出功率值時，該控制模組係進行該負載之該阻抗值之變更。
3. 如申請專利範圍第2項所述之太陽能電池之電能輸出控制系統，其中該控制模組更包含一波寬調變單元，以藉由調整脈波寬度，進而變更該負載之該阻抗值。
4. 如申請專利範圍第2項所述之太陽能電池之電能輸出控制系統，其中該負載係為一蓄電池，以儲存該太陽能電池模組所供應之電能，並可選擇性地輸出電力至一外接裝置。
5. 如申請專利範圍第4項所述之太陽能電池之電能輸出控制系統，其更包含一電量監控模組，係連接該蓄電池及該控制模組，該電量監控模組係監控該蓄電池目前所儲存之電能，並將所監測到該蓄電池目前之一儲電量傳送至該控制模組，該控制模組則根據該儲電量來控制該太陽能電池模組對該蓄電池之充電與否，並控制該蓄電池是否繼續提供電力至該外接裝置。
6. 如申請專利範圍第5項所述之太陽能電池之電能輸出控制系統，其中該控制模組係對該儲電量進行比對，若該儲電量大於或等於一上限額定值時，該控制模組係控制該太陽能電池模組停止對該蓄電池之充電，而該儲電量小於或等於一下限額定值時，該控制模組係控制該蓄電池停止提供電力至該外接裝置。
7. 如申請專利範圍第6項所述之太陽能電池之電能輸出控制系統，其中該控制模組更將該輸出電壓值與一充放電評估值進行比對，若該輸出電壓值係大於該充放電評估值時，該控制模組則執行一充電模式，以選擇性地控制該升壓驅動模組提升該電壓訊號，並評估該儲電量是否大於或等於該上限額定值，若否，則控制該太陽能電池模組充電至該蓄電池。
8. 如申請專利範圍第7項所述之太陽能電池之電能輸出控制系統，其中若該輸出電壓值係小於該充放電評估值時，該控制模組係執行一放電模式，以評估該儲電量是否小於或等於該下限額定值，若否，該控制模組則控制該蓄電池提供電力至該外接裝置。
9. 如申請專利範圍第8項所述之太陽能電池之電能輸出控制系統，其更包含一放電模組，係連接該控制模組及該蓄電池，當該控制模組執行該放電模式，且該儲電量大於或等於該下限額定值時，該控制模組係開啟該放電模組，使該蓄電池經由該放電模組提供電力至該外接裝置。