專(zhuān)利名稱：太陽(yáng)能電力控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種太陽(yáng)能電力控制裝置，尤其涉及一種自動(dòng)判 斷光源充足時(shí)即對(duì)電池充電，光源不足時(shí)則可依據(jù)電池電力是否充足 而以電池提供電力或由電源供應(yīng)器提供電力的太陽(yáng)能電力控制裝置。
背景技術(shù)：
由于石油能源逐漸枯竭，引起世人開(kāi)發(fā)替代能源的迫切感，在所 有替代能源中，太陽(yáng)能被視為經(jīng)濟(jì)且符合環(huán)保概念，因此目前太陽(yáng)能 的運(yùn)用已逐漸引起重視。太陽(yáng)能最基本的運(yùn)用方式，是由太陽(yáng)能板收 集太陽(yáng)能后直接使用其熱能，或轉(zhuǎn)換為電力供后端使用。然而由于太陽(yáng)并非一整天都會(huì)高掛于天上，所以當(dāng)太陽(yáng)下山后， 依賴太陽(yáng)能作為電力來(lái)源的裝置就無(wú)法再行運(yùn)作，此情況對(duì)于一般太陽(yáng)能裝置的使用造成限制；以照明裝置為例，由于白天時(shí)通常無(wú)需開(kāi) 啟照明裝置，而黑夜來(lái)臨時(shí)則必須開(kāi)啟照明裝置，因此該情況恰與太 陽(yáng)的運(yùn)行相反，造成照明裝置無(wú)法應(yīng)用太陽(yáng)能作為電力來(lái)源。由上述可知，目前還缺乏有效的電力管理機(jī)制，使太陽(yáng)能的運(yùn)用 可更有效率，以進(jìn)一步提供更多的應(yīng)用。實(shí)用新型內(nèi)容為此，本實(shí)用新型的主要目的在提供一種太陽(yáng)能電力控制裝置， 其可自動(dòng)判斷光源充足時(shí)即對(duì)電池充電，光源不足時(shí)則可依據(jù)電池電 力是否充足而以電池提供電力或由電源供應(yīng)器提供電力。為達(dá)成前述目的所采取的主要技術(shù)手段是，前述太陽(yáng)能電力控制 裝置包括一太陽(yáng)能模塊，包括一太陽(yáng)能板、 一直流/直流轉(zhuǎn)換電路以及至少 一電池，其中該太陽(yáng)能板接收光能并轉(zhuǎn)換成直流電輸出，該直流/直流轉(zhuǎn)換電路連接該太陽(yáng)能板，將太陽(yáng)能板輸出的直流電變壓，而該電池連接該直流/直流轉(zhuǎn)換電路，儲(chǔ)蓄經(jīng)變壓后的直流電；一光強(qiáng)度檢測(cè)單元，連接于該太陽(yáng)能板，判斷由太陽(yáng)能板接收的 光能是否充足；一開(kāi)關(guān)單元，連接該光強(qiáng)度檢測(cè)單元且由其控制切換，該開(kāi)關(guān)單 元還包括兩切換開(kāi)關(guān)，其中一切換開(kāi)關(guān)連接于該太陽(yáng)能板和直流/直流 轉(zhuǎn)換電路之間，依據(jù)太陽(yáng)能板接收的光能是否充足而切換太陽(yáng)能板和 直流/直流轉(zhuǎn)換電路是否建立連接，另一切換開(kāi)關(guān)連接于該電池與一負(fù) 載之間，依據(jù)太陽(yáng)能板接收的光能是否充足而切換是否由電池提供電 力給負(fù)載；一電源選擇電路，連接該電池、 一外部電源以及負(fù)載，測(cè)量電池 電力是否充足以及控制是否建立外部電源與負(fù)載之間的連接；一過(guò)放限制電路，連接于該電池以檢測(cè)電池的電力是否充足，該 過(guò)放限制電路還包括一限制開(kāi)關(guān)，該限制開(kāi)關(guān)連接于開(kāi)關(guān)單元的切換 開(kāi)關(guān)與負(fù)載之間，依據(jù)電池電力是否充足而切換是否由電池提供電力 給負(fù)載。利用上述技術(shù)手段，可在安全有效率的狀況下自動(dòng)地調(diào)整使用太 陽(yáng)能，在陽(yáng)光充足時(shí)對(duì)電池充電但不對(duì)負(fù)載供電，在天色漸暗后轉(zhuǎn)由 電池對(duì)負(fù)載供電，如電池電力不足，則改為由外部電源對(duì)負(fù)載供電； 如電池電力充足，則自動(dòng)切斷外部電源，而由電池對(duì)負(fù)載供電。


圖1是本實(shí)用新型一實(shí)施例的功能方塊圖。 圖2是本實(shí)用新型一實(shí)施例的電路圖。圖3是本實(shí)用新型一實(shí)施例中一直流/直流轉(zhuǎn)換電路的電路圖。圖4是本實(shí)用新型一實(shí)施例中一高壓點(diǎn)火器的電路圖。符號(hào)說(shuō)明IO太陽(yáng)能模塊ll太陽(yáng)能板12直流/直流轉(zhuǎn)換電路13電池20光強(qiáng)度檢測(cè)單元30開(kāi)關(guān)單元 32第一磁感應(yīng)開(kāi)關(guān) 40電源選擇電路 41功率晶體管50過(guò)放限制電路52第一接點(diǎn)開(kāi)關(guān)60負(fù)載61驅(qū)動(dòng)電路611、 612驅(qū)動(dòng)器62高強(qiáng)度氣體放電燈63直流/交流轉(zhuǎn)換器31激磁線圈33第二磁感應(yīng)開(kāi)關(guān)42變壓器51激磁線圈53第二接點(diǎn)開(kāi)關(guān)64直流電源70外部電源具體實(shí)施方式
關(guān)于本實(shí)用新型的一較佳實(shí)施例，如圖1所示，包括一太陽(yáng)能模 塊10、 一光強(qiáng)度檢測(cè)單元20、 一開(kāi)關(guān)單元30、 一電源選擇電路40以 及一過(guò)放限制電路50。如圖2所示，上述太陽(yáng)能模塊10包括 一太陽(yáng)能板ll，供接收光能并轉(zhuǎn)換成直流電輸出； 一直流/直流轉(zhuǎn)換電路12，連接該太陽(yáng)能板11，將太陽(yáng)能板輸出的 直流電降壓；如圖3所示，圖3是該直流/直流轉(zhuǎn)換電路12的詳細(xì)電路 圖，其采取on-off充電法，可以達(dá)到快速充電、避免過(guò)充的目的；及 至少一電池13，連接該直流/直流轉(zhuǎn)換電路12，以儲(chǔ)蓄經(jīng)降壓后的 直流電。上述光強(qiáng)度檢測(cè)單元20連接該太陽(yáng)能板11;如圖2所示，在本實(shí) 施例中，該光強(qiáng)度檢測(cè)單元20通過(guò)檢測(cè)該太陽(yáng)能板11所輸出的直流 電電壓是否大于一電壓值(例如62V)，判斷由太陽(yáng)能板ll接收的光 能是否充足，且該光強(qiáng)度檢測(cè)單元20包括一第一齊納二極管ZD1，其正極連接該太陽(yáng)能板ll;一第一晶體管Q1，其基極連接該第一齊納二極管ZD1的負(fù)極；及一第二晶體管Q2，其基極連接該第一晶體管Q1的發(fā)射極，集電極則連接該第一晶體管Ql的集電極；如果室外光線充足，該第一齊納二極管ZD1導(dǎo)通，從而使第一晶 體管Ql和第二晶體管Q2導(dǎo)通。上述開(kāi)關(guān)單元30連接該光強(qiáng)度檢測(cè)單元20且由其控制切換；如 圖1和圖2所示，該開(kāi)關(guān)單元30是一繼電器，其包括-一激磁線圈31，連接該光強(qiáng)度檢測(cè)單元20的第二晶體管Q2的集 電極；一第一磁感應(yīng)開(kāi)關(guān)32，連接該于該太陽(yáng)能模塊10中的太陽(yáng)能板 11和直流/直流轉(zhuǎn)換電路12之間，其中該第一磁感應(yīng)開(kāi)關(guān)32的共同節(jié) 點(diǎn)連接該直流/直流轉(zhuǎn)換電路12，而第一磁感應(yīng)開(kāi)關(guān)32的常開(kāi)節(jié)點(diǎn)則 連接該太陽(yáng)能板ll;一第二磁感應(yīng)開(kāi)關(guān)33，連接該電池13，其中該第二磁感應(yīng)開(kāi)關(guān)33 的共同節(jié)點(diǎn)連接該電池13,而該第二磁感應(yīng)開(kāi)關(guān)33的常閉節(jié)點(diǎn)則連接 一負(fù)載60，在本實(shí)施例中，該負(fù)載60包含一驅(qū)動(dòng)電路61和一高強(qiáng)度 氣體放電(High-intensity discharge,簡(jiǎn)稱HID)燈62;如果該第二晶體管Q2導(dǎo)通，將使該激磁線圈31激磁，使兩磁感 應(yīng)開(kāi)關(guān)32、 33由常閉節(jié)點(diǎn)切換至常開(kāi)節(jié)點(diǎn)，使太陽(yáng)能板ll和直流/直 流轉(zhuǎn)換電路12連接，因此該太陽(yáng)能板11輸出的直流電將輸入該直流/ 直流轉(zhuǎn)換電路12，進(jìn)而對(duì)該電池13充電；當(dāng)?shù)诙w管Q2不導(dǎo)通時(shí)，該激磁線圈31不再激磁，因此該兩 磁感應(yīng)開(kāi)關(guān)32、 33從常開(kāi)節(jié)點(diǎn)切換至常閉節(jié)點(diǎn)，切斷該太陽(yáng)能板ll 和直流/直流轉(zhuǎn)換電路12之間的連接，并使電池13與負(fù)載60連接。上述電源選擇電路40連接該電池13、 一外部電源70及負(fù)載60， 測(cè)量電池13的電力是否充足，并控制是否建立外部電源70與負(fù)載60 之間的連接；在本實(shí)施例中，該電源選擇電路40包括一電阻R1，其一端連接該太陽(yáng)能模塊10的電池13—端；一第二齊納二極管ZD2，其正極連接該電阻R1的另一端，負(fù)極連 接該電池13的另一端，因此該第二齊納二極管ZD2與該電阻Rl跨接 于該電池13的兩端；一功率晶體管41,其柵極連接該電阻R1和第二齊納二極管ZD2 的連接節(jié)點(diǎn)；一變壓器42，其一次側(cè)連接于該功率晶體管41的漏極；及 一電子開(kāi)關(guān)，在本實(shí)施例中是一硅控整流器(Silicon-Controlled Rectifier,簡(jiǎn)稱SCR) Sl，其陽(yáng)極連接該外部電源70，陰極連接該負(fù) 載60，柵極則連接該變壓器42的二次側(cè)；如果電池13的電壓夠高(例 如高于12V)，則該第二齊納二極管ZD2導(dǎo)通，該功率晶體管41截止， 使該硅控整流器Sl也截止；反之如果電池13的電壓并未高于一電壓 值(例如12V)時(shí)，則該第二齊納二極管ZD2不導(dǎo)通，該功率晶體管 41導(dǎo)通，因而通過(guò)該變壓器42給該硅控整流器Sl的柵極一觸發(fā)電壓 而使其導(dǎo)通，此時(shí)該外部電源70開(kāi)始提供電力給負(fù)載60;因此當(dāng)該開(kāi)關(guān)單元30的第二磁感應(yīng)開(kāi)關(guān)33切換至常閉節(jié)點(diǎn)使電 池13與負(fù)載60連接時(shí)，如果電池13電力不足，則該電源選擇電路40 將會(huì)檢測(cè)到并切換由外部電源70提供電力給負(fù)載60。上述過(guò)放限制電路50連接該電池13以檢測(cè)電池13的電力是否充 足；如圖2所示，在本實(shí)施例中，該過(guò)放限制電路50包括一第三齊納二極管ZD3,其正極連接該開(kāi)關(guān)單元30的第二磁感應(yīng) 開(kāi)關(guān)33的常閉節(jié)點(diǎn)；一第三晶體管Q3，其基極連接該第三齊納二極管ZD3的負(fù)極； 一第四晶體管Q4，其基極連接該第三晶體管Q3的發(fā)射極，集電 極則連接該第三晶體管Q3的集電極；一限制開(kāi)關(guān)，在本實(shí)施例中是一繼電器，其包括一激磁線圈51、 一第一接點(diǎn)開(kāi)關(guān)52以及一第二接點(diǎn)開(kāi)關(guān)53，其中該激磁線圈51連接 于該第三與第四晶體管Q3、 Q4的集電極，另該第一接點(diǎn)開(kāi)關(guān)52連接 于該開(kāi)關(guān)單元30的第二磁感應(yīng)開(kāi)關(guān)33的常閉節(jié)點(diǎn)和負(fù)載60之間，而 該第二接點(diǎn)開(kāi)關(guān)53連接于該電池3)與一外部供電輸出端Vout之間， 該外部供電輸出端Vout可直接提供一 12V的直流電源64或通過(guò)一直 流/交流轉(zhuǎn)換器(DC-AC) 63提供一交流電源；當(dāng)電池13放電時(shí)，如果電池13的放電電壓正常，則該第三齊納 二極管ZD3會(huì)導(dǎo)通，且該限制開(kāi)關(guān)的激磁線圈51激磁，使該兩接點(diǎn)開(kāi) 關(guān)52、 53呈閉路，使電池13可正常供電給負(fù)載60與直流/交流轉(zhuǎn)換器 (DC-AC)63，以及提供直流電源64;反之則第三齊納二極管ZD3不 導(dǎo)通，使該限制開(kāi)關(guān)的激磁線圈51不再激磁，使該兩接點(diǎn)開(kāi)關(guān)52、 53呈開(kāi)路，故電池13將停止放電。為配合驅(qū)動(dòng)該HID燈62，該驅(qū)動(dòng)電路61是一高壓點(diǎn)火器，用以 將該電池13輸出的電壓轉(zhuǎn)換成特定的高電壓(例如23,000伏特)以驅(qū)動(dòng) 該HID燈管62;如圖4所示，在本實(shí)施例中，該高壓點(diǎn)火器主要利用 兩組驅(qū)動(dòng)器611、 612驅(qū)動(dòng)四組場(chǎng)效晶體管Q9 Q12，以轉(zhuǎn)換產(chǎn)生高電 壓。由于該高壓點(diǎn)火器為已知裝置，在此不詳述其工作原理。由上述可知，當(dāng)光線充足時(shí)由太陽(yáng)能板對(duì)電池充電，在光線不足 時(shí)，再使電池提供電力給負(fù)載，如果電池電力不足，再由外部電源取 代提供電力給負(fù)載，有效率地利用由太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換的電能。綜上所述，本實(shí)用新型是一極具進(jìn)步性與實(shí)用性的佳作，且未見(jiàn) 于刊物或公開(kāi)使用，符合新型專(zhuān)利的申請(qǐng)要件，依法提出申請(qǐng)。
權(quán)利要求1. 一種太陽(yáng)能電力控制裝置，其特征在于包括一太陽(yáng)能模塊，包括一太陽(yáng)能板、一直流/直流轉(zhuǎn)換電路以及至少一電池，其中該太陽(yáng)能板接收光能并轉(zhuǎn)換成直流電輸出，該直流/直流轉(zhuǎn)換電路連接該太陽(yáng)能板，將太陽(yáng)能板輸出的直流電變壓，而該電池連接該直流/直流轉(zhuǎn)換電路，儲(chǔ)蓄經(jīng)變壓后的直流電；一光強(qiáng)度檢測(cè)單元，連接于該太陽(yáng)能板，判斷由太陽(yáng)能板接收的光能是否充足；一開(kāi)關(guān)單元，連接該光強(qiáng)度檢測(cè)單元且由其控制切換，該開(kāi)關(guān)單元還包括兩切換開(kāi)關(guān)，其中一切換開(kāi)關(guān)連接于該太陽(yáng)能板和直流/直流轉(zhuǎn)換電路之間，依據(jù)太陽(yáng)能板接收的光能是否充足而切換太陽(yáng)能板和直流/直流轉(zhuǎn)換電路是否建立連接，另一切換開(kāi)關(guān)連接于該電池與一負(fù)載之間，依據(jù)太陽(yáng)能板接收的光能是否充足而切換是否由電池提供電力給負(fù)載；一電源選擇電路，連接該電池、一外部電源以及負(fù)載，測(cè)量電池電力是否充足以及控制是否建立外部電源與負(fù)載之間的連接；一過(guò)放限制電路，連接于該電池以檢測(cè)電池的電力是否充足，該過(guò)放限制電路還包括一限制開(kāi)關(guān)，該限制開(kāi)關(guān)連接于開(kāi)關(guān)單元的切換開(kāi)關(guān)與負(fù)載之間，依據(jù)電池電力是否充足而切換是否由電池提供電力給負(fù)載。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的太陽(yáng)能電力控制裝置，其特征在于該光 強(qiáng)度檢測(cè)單元包括一第一齊納二極管，其正極連接于該太陽(yáng)能板； 一第一晶體管，其基極連接該第一齊納二極管的負(fù)極； 一第二晶體管，其基極連接該第一晶體管的發(fā)射極，集電極則連 接該第一晶體管的集電極。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的太陽(yáng)能電力控制裝置，其特征在于該開(kāi) 關(guān)單元是一繼電器，其包括一激磁線圈，連接該光強(qiáng)度檢測(cè)單元的第二晶體管的集電極； 一第一磁感應(yīng)開(kāi)關(guān)，連接于該太陽(yáng)能模塊中的太陽(yáng)能板和直流/直 流轉(zhuǎn)換電路之間，其中該第一磁感應(yīng)開(kāi)關(guān)的共同節(jié)點(diǎn)連接該直流/直流 轉(zhuǎn)換電路，而第一磁感應(yīng)開(kāi)關(guān)的常開(kāi)節(jié)點(diǎn)則連接該太陽(yáng)能板；一第二磁感應(yīng)開(kāi)關(guān)，連接該電池，其中該第二磁感應(yīng)開(kāi)關(guān)的共同 節(jié)點(diǎn)連接該電池，而該第二磁感應(yīng)開(kāi)關(guān)的常閉節(jié)點(diǎn)則連接一負(fù)載。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能電力控制裝置，其特征在于該電 源選擇電路包括一電阻，其一端連接該太陽(yáng)能模塊的電池一端；一第二齊納二極管，其正極連接該電阻的另一端，負(fù)極連接該電 池的另一端；一功率晶體管，其柵極連接該電阻和第二齊納二極管的連接節(jié)點(diǎn)； 一變壓器，其一次側(cè)連接該功率晶體管的漏極；及 一電子開(kāi)關(guān)，連接于外部電源及負(fù)載之間，依據(jù)電池的電力充足 與否而改變外部電源及負(fù)載的連接與否。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的太陽(yáng)能電力控制裝置，其特征在于該電 子開(kāi)關(guān)是一硅控整流器，其陽(yáng)極連接該外部電源，陰極連接該負(fù)載， 柵極則連接該變壓器的二次側(cè)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能電力控制裝置，其特征在于該過(guò) 放限制電路進(jìn)一步包括-一第三齊納二極管，其正極連接該開(kāi)關(guān)單元和該限制開(kāi)關(guān)； 一第三晶體管，其基極連接該第三齊納二極管的負(fù)極，集電極連接該限制開(kāi)關(guān)；及一第四晶體管，其基極連接該第三晶體管的發(fā)射極，集電極則連接該第三晶體管的集電極和該限制開(kāi)關(guān)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的太陽(yáng)能電力控制裝置，其特征在于該限 制開(kāi)關(guān)包括一激磁線圈，連接該第三與第四晶體管的集電極； 一第一接點(diǎn)開(kāi)關(guān)，連接于該開(kāi)關(guān)單元和負(fù)載之間；及 一第二接點(diǎn)開(kāi)關(guān)，連接于該電池與一外部供電輸出端之間。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的太陽(yáng)能電力控制裝置，其 特征在于該負(fù)載是一高強(qiáng)度氣體放電燈。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的太陽(yáng)能電力控制裝置，其特征在于該負(fù) 載進(jìn)一步包括一驅(qū)動(dòng)電路，該驅(qū)動(dòng)電路是一高壓點(diǎn)火器。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型是一種太陽(yáng)能電力控制裝置，當(dāng)一光強(qiáng)度檢測(cè)單元判斷光線充足時(shí)，使一太陽(yáng)能板對(duì)一電池進(jìn)行充電，當(dāng)光線不足時(shí)，以一開(kāi)關(guān)單元切換，使該電池提供電力給一負(fù)載，如果一電源選擇電路和一過(guò)放限制電路判斷電池電力不足時(shí)，分別建立一外部電源與負(fù)載之間的連接以及切斷電池與負(fù)載之間的連接；因此，當(dāng)光線充足時(shí)對(duì)電池充電，待光線不足時(shí)，再使電池提供電力給負(fù)載，如電池電力不足，再由外部電源取代，提供電力給負(fù)載，有效率地利用由太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換的電能。
文檔編號(hào)H02J7/35GK201113502SQ20072015324
公開(kāi)日2008年9月10日 申請(qǐng)日期2007年8月7日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月7日
發(fā)明者范振岳 申請(qǐng)人:豐詳實(shí)業(yè)股份有限公司