CN221126933U - 太阳能充电电路及光伏系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种太阳能充电电路及光伏系统。该太阳能充电电路包括：升压单元、电压比较单元及电池充电单元；升压单元对PV组件输出的第一电压进行升压，并由高压端口向电压比较单元的第二电压输入端口输出升压后的第二电压；电压比较单元的第一电压输入端口用于连接PV组件；第一电压小于预设电压值时，第二电压输入端口与输出端口之间导通，第二电压通过输出端口为电池充电单元供电；第一电压不小于预设电压值时，第一电压输入端口与输出端口之间导通，第一电压通过输出端口为电池充电单元供电。本申请在PV组件输出电压较低时，由升压单元升压后供电，阳光较弱的情况下也可满足电池充电单元的电压需求，不受阳光强度的影响，适应性更强。

Description

太阳能充电电路及光伏系统

技术领域

本实用新型涉及光伏技术领域，尤其涉及一种太阳能充电电路及光伏系统。

背景技术

随着环境污染及能源短缺等问题的凸显，太阳能光伏发电作为一种重要的新能源发电形式之一，具有绿色节能环保、有阳光就能发电等优点，得到的广泛的应用。对于一些户外设备，例如，路灯等，白天可由光伏组件为电池充电，电池晚上为路灯供电。

现有技术中，光伏组件直接通过电池充电管理电路为电池充电，当阴天阳光弱时，光伏组件输出的电压低，不满足电池充电管理电路的输入需求，会导致电池无法充电。

实用新型内容

本实用新型实施例提供了一种太阳能充电电路及光伏系统，以解决现有技术中光阳光较弱时，光伏组件通过电池管理电路为电池充电时无法充电的问题。

第一方面，本实用新型实施例提供了一种太阳能充电电路，包括：升压单元、电压比较单元及电池充电单元；

升压单元至少包括低压端口及高压端口；低压端口用于连接PV组件，其能够对PV组件输出的第一电压进行升压，并由高压端口向电压比较单元的第二电压输入端口输出升压后的第二电压；

电压比较单元至少还包括第一电压输入端口及输出端口；第一电压输入端口用于连接PV组件；当第一电压小于预设电压值时，第二电压输入端口与输出端口之间导通，第二电压通过输出端口为电池充电单元供电；当第一电压不小于预设电压值时，第一电压输入端口与输出端口之间导通，第一电压通过输出端口为电池充电单元供电；

电池充电单元用于为外部设备供电。

可选的，电压比较单元还包括：第三电压输入端口及第四电压输入端口；

第三电压输入端口用于连接PV组件，第四电压输入端口用于输入基准电压；其中，基准电压的大小等于预设电压值；

电压比较单元比较第三电压输入端口输入的第一电压与第四电压输入端口输入的基准电压的大小，控制第一电压输入端口与输出端口之间导通，或控制第二电压输入端口与输出端口之间导通。

可选的，电压比较单元包括：第一比较器、第二比较器、第一单向导通元件及第二单向导通元件；

第一比较器的正输入端与第三电压输入端口连接，第一比较器的负输入端与第四电压输入端口连接，第一比较器的输出端与第一单向导通元件的正极连接，第一单向导通元件的负极与输出端口连接；第一比较器的正电源端与第一电压输入端口连接；

第二比较器的正输入端与第四电压输入端口连接，第二比较器的负输入端与第三电压输入端口连接，第二比较器的输出端与第二单向导通元件的正极连接，第二单向导通元件的负极与输出端口连接；第二比较器的正电源端与第二电压输入端口连接；

其中，第一比较器的输出端上拉至第一比较器的正电源端；第二比较器的输出端上拉至第二比较器的正电源端。

可选的，第一单向导通元件和第二单向导通元件均为二极管。

可选的，电压比较单元还包括：第一电阻、第二电阻、第三电阻及第四电阻；

第一比较器的正输入端通过第一电阻与第三电压输入端口连接，第一比较器的输出端通过第二电阻与第一单向导通元件的正极连接；

第二比较器的负输入端通过第三电阻与第三电压输入端口连接，第二比较器的输出端通过第四电阻与第二单向导通元件的正极连接。

可选的，升压单元为输出恒压型升压单元；太阳能充电电路还包括：基准电压产生模块；

基准电压产生模块至少包括初始电压输入端口及基准电压输出端口；

基准电压产生模块由初始电压输入端口输入第二电压，并基于第二电压产生基准电压，由基准电压输出端口输出。

可选的，基准电压产生模块包括：第五电阻和第六电阻；

第五电阻的第一端与初始电压输入端口连接，第五电阻的第二端与第六电阻的第一端及基准电压输出端口连接；

第六电阻的第二端接地。

可选的，升压单元包括：电压变换子单元及储能子单元；

电压变换子单元的输入端与低压端口连接，电压变换子单元的输出端与储能子单元的输入端连接；

储能子单元的输出端与高压端口连接。

可选的，储能子单元包括：超级电容；

超级电容的第一端分别与储能子单元的输入端及储能子单元的输出端连接，超级电容的第二端接地。

第二方面，本实用新型实施例提供了一种光伏系统，包括：PV组件、如上述第一方面提供的太阳能充电电路及蓄电池；

太阳能充电电路的电路输入端与PV组件连接，太阳能充电电路的输出端与蓄电池连接；

PV组件通过太阳能充电电路为蓄电池充电。

本实用新型实施例提供一种太阳能充电电路及光伏系统。上述太阳能充电电路包括：升压单元、电压比较单元及电池充电单元；升压单元至少包括低压端口及高压端口；低压端口用于连接PV组件，其能够对PV组件输出的第一电压进行升压，并由高压端口向电压比较单元的第二电压输入端口输出升压后的第二电压；电压比较单元至少还包括第一电压输入端口及输出端口；第一电压输入端口用于连接PV组件；当第一电压小于预设电压值时，第二电压输入端口与输出端口之间导通，第二电压通过输出端口为电池充电单元供电；当第一电压不小于预设电压值时，第一电压输入端口与输出端口之间导通，第一电压通过输出端口为电池充电单元供电。本实用新型实施例中，当PV组件的输出电压足够时，由PV组件直接为电池充电单元供电；当PV组件的输出电压较低时，升压单元对PV组件的输出电压进行升压，达到电池充电单元的输入电压需求后为电池充电单元供电；在太阳较弱PV组件输出电压低时，仍能正常为电池充电，提高了电路的适应性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，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一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例提供的种太阳能充电电路的电路结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的一种电压比较单元的端口示意图；

图3是本实用新型实施例提供的一种电压比较单元的电路原理图；

图4是本实用新型实施例提供的一种升压单元的电路原理图；

图5是本实用新型实施例提供的一种电池充电单元的电路原理图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本方案，下面将结合本方案实施例中的附图，对本方案实施例中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是本方案一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本方案中的实施例，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，都应当属于本方案保护的范围。

本方案的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“包括”以及其他任何变形，是指“包括但不限于”，意图在于覆盖不排他的包含，并不仅限于文中列举的示例。此外，术语“第一”和“第二”等是用于区别不同对象，而非用于描述特定顺序。

以下结合具体附图对本实用新型的实现进行详细的描述：

图1为本实用新型实施例提供的一种太阳能充电电路的结构示意图。参照图1，该种太阳能充电电路包括：升压单元11、电压比较单元12及电池充电单元13；

升压单元11至少包括低压端口及高压端口；低压端口用于连接PV组件，其能够对PV组件输出的第一电压(Vsloar)进行升压，并由高压端口向电压比较单元12的第二电压输入端口输出升压后的第二电压(Vin)；

电压比较单元12至少还包括第一电压输入端口及输出端口；第一电压输入端口用于连接PV组件；当第一电压小于预设电压值时，第二电压输入端口与输出端口之间导通，第二电压通过输出端口为电池充电单元13供电；当第一电压不小于预设电压值时，第一电压输入端口与输出端口之间导通，第一电压通过输出端口为电池充电单元13供电；

电池充电单元13用于为外部设备供电。

本实用新型实施例设置升压单元11，当PV组件输出的电压(第一电压)较低时，由升压单元11升压后为电池充电单元13供电；当PV组件输出的电压足够高时，则由PV组件直接为充电单元供电，从而保证了充电单元的供电电压，无论太阳光强弱，均可以为电池进行充电，延长了电池的使用寿命，避免了产品在应用过程中由于天气原因引起的一些不良情况，提高了太阳能充电电路的适应性，

电压比较单元12的第一电压输入端口连接PV组件，获取第一电压，电压比较单元12可以直接从第一电压输入端口获取第一电压，通过内部电路结构实现第一电压与预设电压的比较。

进一步的，电压比较单元12也可以从其他端口获取第一电压。参考图2，电压比较单元12还可以包括：第三电压输入端口及第四电压输入端口；

第三电压输入端口用于连接PV组件，第四电压输入端口用于输入基准电压；其中，基准电压的大小等于预设电压值；

电压比较单元12比较第三电压输入端口输入的第一电压与第四电压输入端口输入的基准电压的大小，控制第一电压输入端口与输出端口之间导通，或控制第二电压输入端口与输出端口之间导通。

本实用新型实施例中，电压比较单元12还可以设置第三电压输入端口及第四电压输入端口，电压比较单元12不从第一电压输入端口获取第一电压，而从第三电压输入端口及第四电压输入端口分别获取第一电压及基准电压进行比较，确定第一电压是否大于预设电压值。

在一种可能的实施方式中，参考图3，电压比较单元12可以包括：第一比较器U1、第二比较器U2、第一单向导通元件D1及第二单向导通元件D2；

第一比较器U1的正输入端与第三电压输入端口连接，第一比较器U1的负输入端与第四电压输入端口连接，第一比较器U1的输出端与第一单向导通元件D1的正极连接，第一单向导通元件D1的负极与输出端口连接；第一比较器U1的正电源端与第一电压输入端口连接；

第二比较器U2的正输入端与第四电压输入端口连接，第二比较器U2的负输入端与第三电压输入端口连接，第二比较器U2的输出端与第二单向导通元件D2的正极连接，第二单向导通元件D2的负极与输出端口连接；第二比较器U2的正电源端与第二电压输入端口连接；

其中，第一比较器U1的输出端上拉至第一比较器U1的正电源端；第二比较器U2的输出端上拉至第二比较器U2的正电源端。

本实用新型实施例中采用两个比较器实现第一电压与预设电压值的比较。例如，第三电压输入端口输入第一电压(Vsolar)，第四电压输入端口输入基准电压(Vref)；当第一电压大于基准电压时(Vsolar＞Vref)：第一比较器U1输出高阻抗，由于第一比较器U1的输出端上拉至第一比较器U1的正电源端，第一比较器U1的正电源端通过上拉电阻与第一比较器U1的输出端之间导通，第一比较器U1输出第一电压。而第二比较器U2输出低电平，电压比较单元12输出第一电压，相当于电压比较单元12的第一电压输入端口与电压比较单元12的输出端口之间导通；

反之，当第一电压不大于基准电压时(Vsolar≤Vref)，第一比较器U1输出低电平，第二比较器U2输出高阻抗，电压比较单元12输出第二电压，相当于电压比较单元12的第二电压输入端口与电压比较单元12的输出端口之间导通；

第一单向导通元件D1，第一比较器输出第一电压，第二比较器输出低电平时，电压比较单元12输出第一电压；同理，第二比较器输出第二电压，第一比较器输出低电平时，电压比较单元12输出第二电压，实现第一电压和第二电压的选择性输出。

本实用新型实施例中仅利用两个比较器即实现了电压的比较及选择行驶输出，电路结构简单，器件数量少，成本低。

在一种可能的实施方式中，参考图3，第一单向导通元件D1和第二单向导通元件D2均可以为二极管。

在一种可能的实施方式中，参考图3，电压比较单元12还可以包括：第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3及第四电阻R4；

第一比较器U1的正输入端通过第一电阻R1与第三电压输入端口连接，第一比较器U1的输出端通过第二电阻R2与第一单向导通元件D1的正极连接；

第二比较器U2的负输入端通过第三电阻R3与第三电压输入端口连接，第二比较器U2的输出端通过第四电阻R4与第二单向导通元件D2的正极连接。

在一种可能的实施方式中，参考图3，升压单元11可以为输出恒压型升压单元11；太阳能充电电路还可以包括：基准电压产生模块14；

基准电压产生模块14至少包括初始电压输入端口及基准电压输出端口；

基准电压产生模块14由初始电压输入端口输入第二电压，并基于第二电压产生基准电压，由基准电压输出端口输出。

由于升压单元11为输出恒压型升压单元11，相对稳定，因此可以基于第一电压产生基准电压，无需通过额外的直流电源提供基准电压，减少了外部信号对电路的影响，提高了电路的稳定性，且降低了成本。

需要说明的，基准电压产生模块14可以包括两个，分别用于为第一比较器U1和第二比较器U2提供基准电压，例如，参考图3。

基准电压产生模块14也可以仅有一个，基准电压输出端口分别与第一电压比较器U1的负输入端和第二电压比较器U2的正输入端连接，减少器件数量，降低成本。

在一种可能的实施方式中，参考图3，基准电压产生模块14可以包括：第五电阻R5和第六电阻R6；

第五电阻R5的第一端与初始电压输入端口连接，第五电阻R5的第二端与第六电阻R6的第一端及基准电压输出端口连接；

第六电阻R6的第二端接地。

本实用新型实施例可以由第二电压分压得到基准电压。

在一种可能的实施方式中，参考图4，升压单元11可以包括：电压变换子单元111及储能子单元112；

电压变换子单元111的输入端与低压端口连接，电压变换子单元111的输出端与储能子单元112的输入端连接；

储能子单元112的输出端与高压端口连接。

当阴天太阳光线弱时，虽然经过电压变换子单元111升压，但输出电流很小，会导致为电池充电的电流也很小。因此，本实用新型实施例在电压变换子单元111经过储能子单元112后为后端充电，可以有效避免阴天PV组件输出电压低、电流低引起的后端充电电池充不进电或充电缓慢的问题，提高了充电效率，延长了电池的使用寿命，提高了充电电路的性能。

参考图4，电压变换子单元为DCDC，可以由三端稳压器实现，具体电路参考图4，在此不再赘述。

在一种可能的实施方式中，参考图4，储能子单元112可以包括：超级电容C1；

超级电容C1的第一端分别与储能子单元112的输入端及储能子单元112的输出端连接，超级电容C1的第二端接地。

具体的，本实用新型实施例可采用超级电容C1进行储能。晴天太阳光强时，超级电容C1储能；阴天太阳光弱时，超级电容C1释放电能，提高升压单元11的输出电流，从而保证了电池充电单元13的输出电流，可以为电池大电流充电。

电池充电单元13为充电管理电路，用于为电池充电，具体实现方式参考图5。其由充电管理芯片及外围电路实现，为电池充电。电池经过开关管为外部设备供电，具体参考图5，在此不再赘述。

第二方面，本实用新型实施例提供了一种光伏系统，包括：PV组件、如上述第一方面提供的太阳能充电电路及蓄电池；

太阳能充电电路的电路输入端与PV组件连接，太阳能充电电路的输出端与蓄电池连接；

PV组件通过太阳能充电电路为蓄电池充电。

以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种太阳能充电电路，其特征在于，包括：升压单元、电压比较单元及电池充电单元；

所述升压单元至少包括低压端口及高压端口；所述低压端口用于连接PV组件，其能够对所述PV组件输出的第一电压进行升压，并由所述高压端口向所述电压比较单元的第二电压输入端口输出升压后的第二电压；

所述电压比较单元至少还包括第一电压输入端口及输出端口；所述第一电压输入端口用于连接所述PV组件；当所述第一电压小于预设电压值时，所述第二电压输入端口与所述输出端口之间导通，所述第二电压通过所述输出端口为所述电池充电单元供电；当所述第一电压不小于所述预设电压值时，所述第一电压输入端口与所述输出端口之间导通，所述第一电压通过所述输出端口为所述电池充电单元供电；

所述电池充电单元用于为外部设备供电。

2.如权利要求1所述的太阳能充电电路，其特征在于，所述电压比较单元还包括：第三电压输入端口及第四电压输入端口；

所述第三电压输入端口用于连接所述PV组件，所述第四电压输入端口用于输入基准电压；其中，所述基准电压的大小等于所述预设电压值；

所述电压比较单元比较所述第三电压输入端口输入的所述第一电压与所述第四电压输入端口输入的所述基准电压的大小，控制所述第一电压输入端口与所述输出端口之间导通，或控制所述第二电压输入端口与所述输出端口之间导通。

3.如权利要求2所述的太阳能充电电路，其特征在于，所述电压比较单元包括：第一比较器、第二比较器、第一单向导通元件及第二单向导通元件；

所述第一比较器的正输入端与所述第三电压输入端口连接，所述第一比较器的负输入端与所述第四电压输入端口连接，所述第一比较器的输出端与所述第一单向导通元件的正极连接，所述第一单向导通元件的负极与所述输出端口连接；所述第一比较器的正电源端与所述第一电压输入端口连接；

所述第二比较器的正输入端与所述第四电压输入端口连接，所述第二比较器的负输入端与所述第三电压输入端口连接，所述第二比较器的输出端与所述第二单向导通元件的正极连接，所述第二单向导通元件的负极与所述输出端口连接；所述第二比较器的正电源端与所述第二电压输入端口连接；

其中，所述第一比较器的输出端上拉至所述第一比较器的正电源端；所述第二比较器的输出端上拉至所述第二比较器的正电源端。

4.如权利要求3所述的太阳能充电电路，其特征在于，所述第一单向导通元件和所述第二单向导通元件均为二极管。

5.如权利要求4所述的太阳能充电电路，其特征在于，所述电压比较单元还包括：第一电阻、第二电阻、第三电阻及第四电阻；

所述第一比较器的正输入端通过所述第一电阻与所述第三电压输入端口连接，所述第一比较器的输出端通过所述第二电阻与所述第一单向导通元件的正极连接；

所述第二比较器的负输入端通过所述第三电阻与所述第三电压输入端口连接，所述第二比较器的输出端通过所述第四电阻与所述第二单向导通元件的正极连接。

6.如权利要求2至5任一项所述的太阳能充电电路，其特征在于，所述升压单元为输出恒压型升压单元；所述太阳能充电电路还包括：基准电压产生模块；

所述基准电压产生模块至少包括初始电压输入端口及基准电压输出端口；

所述基准电压产生模块由所述初始电压输入端口输入所述第二电压，并基于所述第二电压产生所述基准电压，由所述基准电压输出端口输出。

7.如权利要求6所述的太阳能充电电路，其特征在于，所述基准电压产生模块包括：第五电阻和第六电阻；

所述第五电阻的第一端与所述初始电压输入端口连接，所述第五电阻的第二端与所述第六电阻的第一端及所述基准电压输出端口连接；

所述第六电阻的第二端接地。

8.如权利要求1所述的太阳能充电电路，其特征在于，所述升压单元包括：电压变换子单元及储能子单元；

所述电压变换子单元的输入端与所述低压端口连接，所述电压变换子单元的输出端与所述储能子单元的输入端连接；

所述储能子单元的输出端与所述高压端口连接。

9.如权利要求8所述的太阳能充电电路，其特征在于，所述储能子单元包括：超级电容；

所述超级电容的第一端分别与所述储能子单元的输入端及所述储能子单元的输出端连接，所述超级电容的第二端接地。

10.一种光伏系统，其特征在于，包括：PV组件、如权利要求1至9任一项所述的太阳能充电电路及蓄电池；

所述太阳能充电电路的电路输入端与所述PV组件连接，所述太阳能充电电路的输出端与所述蓄电池连接；

所述PV组件通过所述太阳能充电电路为所述蓄电池充电。