CN2599851Y - 太阳能脉冲式充电系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种太阳能脉冲式充电系统，其是由一太阳能板、一充电系统、一迴授稳压系统及一循环启动电路组成；充电系统与太阳能板连结，而可储存太阳能板所提供的电力源，且充电系统另连结控制器及反驰式电路，使控制器可以对充电系统进行充、放电的控制，而反驰式电路可以提供多组电源及独立的参考电位，而迥授稳压系统可以控制反驰式电路以达稳压功能；藉此，利用脉冲的充电方式取代浮充，而能让充电系统的电池在充电期间有休息的时间，以使电池提高使用寿命。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种太阳能脉冲式充电系统，特别是关于一种利用脉冲的充电方式取代浮充，而能让电池在充电期间有休息的时间，以使电池提高使用寿命的太阳能脉冲式充电系统。
背景技术
台湾地处亚热带，一年四季的阳光充足，但是由于温室效应的形成，造成天气过于炎热，用电量过大，致使电力不足，故每当夏季皆有限电措施，民众苦不堪言，而太阳能发电是最好的解决方法之一，若能善加利用，应用在学校、公园等地的路灯上，不仅可减少核电厂、火力发电厂的设置，并且能达到节约能源，响应环保的目的。
以一个乡镇市为例，每月花费在路灯的设置成本、维修费及电费的成本相当可观，若忽略维修及设备成本，每年所需耗费的电费高达数千万之多，而太阳能路灯使用年限极长，且太阳能路灯所耗费的电费极低，其效益远优于现今一般的水银式路灯。
然，一般太阳能的充电系统在电池充电接近充满状态时，仍用浮充方式对充电电压接近饱和状态时的电池持续进行充电作业至满电压，使得充电电池无充分的休息时间，而令充电电池过度充电，使得充电电池过热，进而造成充电电池损坏，且降低电池的使用寿命，况且，这种习用的太阳能充电方式，无形中会降低充电电池的蓄电量，而让供电时间大打折扣。
而本申请人鉴于习用的太阳能充电系统，在使用上仍存在的问题，进行了潜心研究，并经多次的试作与改良，终获一种可有效改善习用太阳能充电系统在使用时所产生种种缺弊的太阳能脉冲式充电系统。
发明内容
本实用新型的主要目的是提供一种无过度充、放电的问题，可避免电池过度充电所造成的损坏，相对提高电池的使用寿命的太阳能脉冲式充电系统。
本实用新型的另一目的是提供一种可提高电池寿命及电池充电效率的太阳能脉冲式充电系统。
本实用新型的再一目的是提供一种由一颗单晶片控制其周边电路动作，降低电路硬体的复杂性，更能降低生产的成本的太阳能脉冲式充电系统。
为了达到上述目的，本实用新型采取以下技术方案：一种太阳能脉冲式充电系统，其包括：
一太阳能板；
一充电系统，所述充电系统具有一电池，所述电池分别与一光敏电阻及一充电开关并联连结，所述充电系统另具有一第一电晶体开关，而所述充电系统与所述太阳能板连结，且所述充电系统可以最大效率撷取并稳定所述太阳能板所提供的电力源，并储存至所述电池中，所述充电系统另连结一控制器及一反驰式电路，所述控制器可以经由所述第一电晶体开关及所述充电开关，对所述充电系统进行充电控制，而所述反驰式电路可以提供电源，且每个电源具有各自的参考地电位；
所述控制器具有一单晶片及一第一IC，所述单晶片的接脚与所述第一IC的接脚连结，而所述第一IC可以将所述充电系统的光敏电阻所感测到的电压讯号转换成频率讯号，并将所述频率讯号回传至所述单晶片中，令所述单晶片执行程式流程；
所述反驰式电路具有若干可以供所述单晶片控制的第二电晶体开关及一供所述第二电晶体开关控制的闭合稳压开关，所述第二电晶体开关可以接受所述单晶片所提供的讯号，控制所述闭合稳压开关的启闭，且经由所述第二电晶体开关及所述闭合稳压开关对所述充电系统进行放电控制，而所述反驰式电路另连结一负载，且所述反驰式电路可以提供多组独立电源及独立的参考电位；
一迥授稳压系统，所述迥授稳压系统具有一第二IC，所述第二IC可以侦测所述负载的电压，并控制所述反驰式电路将后级的负载达到稳压状态；
一循环启动电路，所述循环启动电路可以利用所述充电系统的光敏电阻所侦测的电压讯号，经过所述第一IC转换成频率讯号，回送给所述单晶片，使所述单晶片控制所述启动电路动作，以对所述迥授稳压系统及所述反驰式电路进行启动控制。
有利的是，所述光敏电阻另串联一可变电阻，以组合成可调式光侦测开关。
其中，所述充电开关是一场效电晶体(MOSFET)。
其中，所述闭合稳压开关是一场效电晶体(MOSFET)。
其中，所述负载是由若干发光二极管所组成。
惟上述的说明是为实用新型部分特征的概述，以下所述仅为用以解释本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型做任何形式上的限制，是以，凡在相同的实用新型精神下所作有关本实用新型的任何修饰或变更，皆应包括在本实用新型保护范围内。
附图说明
图1是本实用新型的电路方框示意图
图2是本实用新型较佳实施例电路组配示意图
图3是本实用新型的控制器控制充电系统的程式流程示意图
图4是本实用新型的电池充电曲线及定电流含脉波充电曲线示意图
具体实施方式
如图1～4所示，本实用新型为一种太阳能脉搏冲式充电系统，其包括：
一太阳能板10，作为系统的电力源。
一充电系统20，充电系统20具有一电池21，电池21分别与一光敏电阻22及一充电开头23并联连结，光敏电阻22另与一可变电阻24串联，而充电系统20另具有一第一电晶体开关25，充电系统20与太阳能板10连结，充电系统20可以最大效率撷取并稳定太阳能板10所提供的电力源程序，并储存至电池21中，且充电系统20另连结一控制器30及一反驰式电路40，控制器30可以经由第一电晶体开关25及充电开关23对充电系统20进行充电的控制，而反驰式电路40可以提供电源，且每个电源具有各自的参考地电位。
控制器30具有一单晶片31及一第一IC32，单晶片31的接脚与第一IC32的接脚连结，而第一IC32可以将充电系统20的光敏电阻22所感测到的电压讯号转换成频率讯号，并将频率讯号回传至单晶片31中，令单晶片31执行程式流程。
反驰式电路40具有可借助控制器30的单晶片31控制的若干第二电晶体开关41及一供第二电晶体开关41控制的闭合稳压开关42，第二电晶体开关41可以接受单晶片31所提供的讯号，控制闭合稳压开关42，以达到关闭闭合稳压开关42的攻效，且经由第二电晶体开关41及闭合稳压开关42对充电系统20进行放电控制，而反驰式电路40另连结一可为发光二极体的负载70，且反驰式电路40可以提供多组独立电源及独立的的参考电位。
一迥授稳压系统50，迥授稳压系统50具有一第二IC51，第二IC51可以侦测负载70的电压，并控制反驰式电路40将后级的负载70达到稳压状态。
一循环启动电路60，循环启动电路60可以利用充电系统20的光敏电阻22所侦测的电压讯号，经过第一IC32转换成频率讯号，回送给予控制器30的单晶片31，使单晶片31控制循环启动电路60动作，以对迥授稳压系统50及反驰式电路40进行启动控制。
如图3所示所示，控制器30所使用的程式是先分别定义记忆体，暂存器，并启动计数器，而等待计数器归零时，使之溢位中断，并判断是否为侦测A/D光藕合器程式中断，如果是，则先进行判断白天进入晚上，否则再进行判断是否晚上进入白天。
若是白天进入晚上时，首先充电系统20的光敏电阻22会感到测光度是否达到启动电路的标准暗度，若有，则控制器30的第一IC32可以将光敏电阻22的电压讯号，转换为频率讯号，并将电压讯号传送至控制器30的单晶片31中，而利用单晶片31的程式控制电路的动作流程，驱动循环启动电路60触发，使循环启动电路60内的电容储能，驱使第二IC51启动，使之对反驰式电路40送出维持3秒的脉宽调变(Pulse Width Modulation简称PWM)波形，令闭合稳压开关42开启，此可对迥授稳压系统50及反驰式电路40进行启动控制，此时，负载70则同时被启动，同时充电系统20将停止动作，而当电池21供给反驰式电路40再供给负载70的电压下降时，迥授稳压系统50的第二IC51因侦测出负载电压的不足，可以对反驰式电路40进行迥授稳压动作，令反驰式电路40内部的线圈增加储能，使之升压，以持续对负载70供给稳定的电压源。另，当充电系统20的电池21的电压源不足11V时，则控制器30的单晶片31对反驰式电路40的第二电晶体开关41送出一个高电压ON信号，以致令闭合稳压开关42关闭，使主电路不再供给负载70电压源，而仅持续供给控制器30的单晶片31，使得控制器30不会有断电之虞，以确保系统的正常操作。
若是晚上进入白天时，则控制器30的单晶片31会对反驰式电路40的第二电晶体开关41送出一个高电压ON信号，以致闭合稳压开关42关闭，不再供给负载70的电压源，且充电系统20将自动启动，并且停止负载70的供电。
另外，若判断非为侦测A/D光耦合器程式中断，而是A/D电池电压中断时，则直接对充电系统20的电池21进行电压值的判断：
其中当充电系统20的电池21的电压值小于11V时，则令控制器30的单晶片31对反驰式电路40的第二电晶体开关41送出一个高电压ON信号，以致闭合稳压开关42关闭，使负载70的电压源中断，以避免系统过度放电。
若充电系统20的电池21的电压值大于14V时，则令控制器30的单晶片31对充电系统20的充电开关23送出一个高电压High信号，以致令充电开关23导通，使太阳能板10的主线路短路，以致充电系统20的电池21停止充电，以避免系统过度充电。
若充电系统20的电池21的电压值界于12.7V至14V的间时，则单晶片31会使电池21经由第一电晶体开关25间隔接受High、Low电位去控制充电开关23间隔导通，自动进行脉冲(PULSE)充电。此为保护过充电的动作，否则电池21的充电方式仍为定电流的充电形态，此方式可延长电池21的使用寿命。
如图1～4所示，本实用新型的充电系统并不需另外增加任何的供电设备，即可长期提供一定亮度的照明，并可利用控制器30的单晶片31自行作系统状态的判断，而本实用新型所有的动作皆是由单晶片31控制，有效地降低了电路硬体的复杂性，更能降低生产的成本，同时，能自行对充电系统20的电池21进行有效的充电与保护动作，倘若在长期阴天或雨天时，仍可保持七天至八天的正常供电，供电时间远比一般的充电系统长，深具实用性。
除此之外，本实用新型更可提高充电系统20的电池21蓄电量能力，其是以两阶段方式充电；其中：
第一阶段：是以定电流方式进行充电作业，本实用新型充电系统20可接受太阳能板10的所有能量，可在相同的充电时间内，较一般浮充方式增加更多充电系统20的电池21充电的电能；
第二阶段：是以脉冲方式进行充电作业；本实用新型充电系统以脉冲充电方式取代习知的浮充方式，此充电方式能让电池21在充电期间有充分的休息时间，以避免充电时电池21过热而可能造成的损坏，有效地延长了电池21的使用寿命。
当然，本实用新型的光敏电阻22由于串联可变电阻24，故可适当的调整电阻24的电阻值，而可适当地达到充电系统20的光敏电阻22的光度感测灵敏度，以适当地侦测白天或晚上。
Claims (5)
1、一种太阳能脉冲式充电系统，其特征在于，其包括：
一太阳能板：
一充电系统，所述充电系统具有一电池，所述电池分别与一光敏电阻及一充电开关并联连接，所述充电系统另具有一第一电晶体开关，所述充电系统与所述太阳能板连结，且所述充电系统可撷取并稳定所述太阳能板所提供的电力源，并储存至所述电池中，所述充电系统另连结一控制器及一反驰式电路，所述控制器经由所述第一电晶体开关及所述充电开关，对所述充电系统进行充电的控制，而所述反驰式电路可提供电源，且每个电源具有各自的参考地电位；
所述控制器具有一单晶片及一第一IC，所述单晶片的接脚与所述第一IC的接脚连结，所述第一IC可将所述充电系统的光敏电阻所感测到的电压讯号转换成频率讯号，并将所述频率讯号回传到所述单晶片中，令所述单晶片执行程式流程；
所述反驰式电路具有若干可供所述单晶片控制的第二电晶体开关及一供所述第二电晶体开关控制的闭合稳压开关，所述第二电晶体开关接受所述单晶片所提供的讯号，控制所述闭合稳压开关的启闭，且经由所述第二电晶体开关及所述闭合稳压开关对所述充电系统进行放电控制，而所述反驰式电路另连结一负载，且所述反驰式电路可提供多组独立电源及独立的参考电位；
一迥授稳压系统，所述迥授稳压系统具有一第二IC，所述第二IC可侦测所述负载的电压，并控制所述反驰式电路将后级的负载达到稳压状态；
一循环启动电路，所述循环启动电路可利用所述充电系统的光敏电阻所侦测的电压讯号，经过所述第一IC转换成频率讯号，回送给所述单晶片，使所述单晶片控制所述循环启动电路动作，以对所述迥授稳压系统及所述反驰式电路进行启动控制。
2、如权利要求1所述的太阳能脉冲式充电系统，其特征在于：其中，所述光敏电阻另串联一可变电阻，以组合成可调式光侦测开关。
3、如权利要求1所述的太阳能脉冲式充电系统，其特征在于：其中，所述充电开关是一场效电晶体。
4、如权利要求1所述的太阳能脉冲式充电系统，其特征在于：其中，所述闭合稳压开关是一场效电晶体。
5、如权利要求1所述的太阳能脉冲式充电系统，其特征在于：其中，所述负载是由若干发光二极体所组成。
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| CN103762633A (zh) * | 2014-01-06 | 2014-04-30 | 华南理工大学 | 光伏脉冲电荷转移充电控制器及其控制方法 |
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| US10270282B2 (en) | 2009-12-31 | 2019-04-23 | Shenzhen Byd Auto R&D Company Limited | Solar charger comprising a charging unit for charging a power battery to a high voltage, a photo-sensitive unit for detecting light intensity, a switch unit for regulating connection between the charging unit and the power battery, and a control unit for regulating the charging of the power battery based on a saturation level and the light intensity |
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