本發(fā)明涉及電路設(shè)計領(lǐng)域，尤其涉及一種太陽能充電裝置以及采用太陽能電池的充電方法。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有技術(shù)中的太陽能充電裝置是使用太陽能電池加恒壓模塊的方案實(shí)現(xiàn)，其中恒壓模塊輸出固定的電壓，常見的形式是5v/2a的輸出能力。隨著智能終端的快速發(fā)展，手機(jī)一類的產(chǎn)品電池容量逐漸增加，為提高充電速度，相關(guān)廠商提出了改變輸出電壓的快速充電方法?？焖俪潆姺椒ㄐ枰潆姸颂峁└叩碾妷?，但是現(xiàn)有技術(shù)中還沒有支持快速充電的太陽能充電裝置。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種支持快速充電的太陽能充電裝置和采用太陽能電池的充電方法。

為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種太陽能充電裝置，包括太陽能電池板、充電模塊以及充電接口，所述充電模塊包括：直流-直流變換器，與所述太陽能電池板和充電接口電性連接，用于將太陽能電池板輸出的直流電壓轉(zhuǎn)換成充電采用的直流電壓；快充協(xié)議識別模塊，與所述充電接口和直流-直流變換器電性連接，用于識別來自于充電模塊的充電指令，并發(fā)送至直流-直流變換器以改變直流-直流變換器的輸出電壓；以及負(fù)載調(diào)節(jié)模塊，與所述太陽能電池板和直流-直流變換器電性連接，通過調(diào)節(jié)所述太陽能電池板的等效負(fù)載的方式，來穩(wěn)定所述太陽能電池板的輸出功率，從而提高所述太陽能電池板的輸出效率。

可選的，所述快充協(xié)議識別模塊包括：協(xié)議解析單元，所述協(xié)議解析單元與所述充電接口電性連接，用于解析通過所述充電接口接收到的充電指令；指令發(fā)送單元，與所述協(xié)議解析單元以及直流-直流變換器電性連接，用于根據(jù)協(xié)議解析單元解析得到結(jié)果，發(fā)送輸出控制指令至直流-直流變換器，控制所述直流-直流變換器輸出相應(yīng)的直流電壓。

可選的，所述指令發(fā)送單元包括：一上拉電阻，所述上拉電阻的第一端與 直流-直流變換器的輸出端電性連接，第二端與所述直流-直流變換器的控制端電性連接；多個下拉電阻，所述每一個下拉電阻的第一端與直流-直流變換器的控制端電性連接，每一個下拉電阻的第二端通過一電壓控制開關(guān)接地，所述電壓控制開關(guān)的控制端與所述協(xié)議解析單元電性連接。

可選的，所述負(fù)載調(diào)節(jié)模塊通過調(diào)節(jié)所述直流-直流變換器的平均功率的方式來穩(wěn)定所述太陽能電池板的輸出功率，所述負(fù)載調(diào)節(jié)模塊包括：一脈沖調(diào)節(jié)開關(guān)，所述脈沖調(diào)節(jié)開關(guān)的第一端與直流-直流變換器的輸出端電性連接，第二端與充電接口電性連接；以及一脈寬調(diào)制器，所述脈寬調(diào)制器與所述脈沖調(diào)節(jié)開關(guān)的控制端電性連接，所述脈寬調(diào)制器通過改變輸出脈沖控制所述脈沖調(diào)節(jié)開關(guān)的開關(guān)，進(jìn)而改變直流-直流變換器的平均功率，所述脈寬調(diào)制器還與所述太陽能電池板電性連接，以采樣所述太陽能電池板的輸出電流和電壓信號，并據(jù)此調(diào)節(jié)所述脈寬調(diào)制器的輸出脈沖。

可選的，所述負(fù)載調(diào)節(jié)模塊通過鉗位太陽能電池板輸出電壓的方式來穩(wěn)定所述太陽能電池板的輸出功率，所述負(fù)載調(diào)節(jié)模塊包括：一儲能單元，所述儲能單元與所述太陽能電池板電性連接；一充放電控制開關(guān)，所述充放電控制開關(guān)的第一端與所述儲能單元電性連接，第二端通過一反向保護(hù)二極管與所述太陽能電池板電性連接；一電壓監(jiān)控單元，所述電壓監(jiān)控單元與所述充放電控制開關(guān)的控制端以及儲能單元電性連接，用于根據(jù)所述儲能單元的輸出電壓值來控制所述充放電控制開關(guān)的通斷。

本發(fā)明還提供了一種采用太陽能電池的充電方法，包括如下步驟：提供一太陽能電池板；采用一直流-直流變換器將太陽能電池板輸出的直流電壓轉(zhuǎn)換成充電采用的直流電壓；根據(jù)被充電設(shè)備的指令改變直流-直流變換器輸出的電壓值；通過調(diào)節(jié)所述太陽能電池板的等效負(fù)載的方式，來穩(wěn)定所述太陽能電池板的輸出功率，從而提高所述太陽能電池板的輸出效率，進(jìn)而提高充電速度。。

可選的，穩(wěn)定所述太陽能電池板的輸出功率的步驟進(jìn)一步是通過調(diào)節(jié)所述直流-直流變換器的平均功率的方式來穩(wěn)定所述太陽能電池板的輸出功，包括：通過采用一脈寬調(diào)制器調(diào)節(jié)直流-直流變換器的輸出占空比方式，來調(diào)節(jié)所述 直流-直流變換器的平均功率。

可選的，穩(wěn)定所述太陽能電池板的輸出功率的步驟進(jìn)一步是通過鉗位太陽能電池板輸出電壓的方式來穩(wěn)定所述太陽能電池板的輸出功率，包括：采用一儲能單元與所述太陽能電池板并聯(lián)的方式，以使所述太陽能電池板的輸出電壓保持穩(wěn)定。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，無論被充電的終端是否要求開啟快沖模式，都可以通過調(diào)節(jié)所述太陽能電池板的等效負(fù)載的方式，包括但不限于調(diào)節(jié)所述直流-直流變換器的平均功率的方式，以及鉗位太陽能電池板輸出電壓的方式，來穩(wěn)定所述太陽能電池板的輸出功率。通過上述調(diào)節(jié)方式可以將所述太陽能電池板的輸出穩(wěn)定在最大功率點(diǎn)附近，從而提高所述太陽能電池板的輸出效率，進(jìn)而提高充電速度。

附圖說明

附圖1所示是本發(fā)明所述太陽能充電裝置一具體實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖，

附圖2所示是本發(fā)明所述太陽能充電裝置另一具體實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖3所示是本發(fā)明所述太陽能充電裝置另一具體實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖4所示是本發(fā)明所述采用太陽能電池的充電方法的一具體實(shí)施方式的實(shí)施步驟示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明提供的太陽能充電裝置以及采用太陽電池的充電方法的具體實(shí)施方式做詳細(xì)說明。

附圖1所示是本發(fā)明所述太陽能充電裝置一具體實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖，包括太陽能電池板11、充電模塊12以及充電接口13。太陽能電池板11輸出的電能被充電模塊12轉(zhuǎn)換后，通過充電接口13向外充電。被充電的終端可以是手機(jī)或者平板電腦等。對于支持快速充電的終端，需要充電接口13為其提供高于5v的充電電壓，通常包括5v/2a、9v/1.67a、12v/1.5a等多個規(guī)格。這需要充電模塊12根據(jù)情況進(jìn)行調(diào)節(jié)。

在本具體實(shí)施方式中，為了實(shí)現(xiàn)上述調(diào)節(jié)功能，充電模塊12包括直流-直流變換器121、快充協(xié)議識別模塊122、以及負(fù)載調(diào)節(jié)模塊123。

所述直流-直流變換器121與所述太陽能電池板11和充電接口13電性連接，用于將太陽能電池板11輸出的直流電壓轉(zhuǎn)換成充電采用的直流電壓。快充協(xié)議識別模塊122與所述充電接口13和直流-直流變換器121電性連接，用于識別來自于充電模塊122的充電指令，并發(fā)送至直流-直流變換器121以改變直流-直流變換器121的輸出電壓。被充電終端如果需要快速充電，會發(fā)送發(fā)起快速充電的命令至充電接口13。快充協(xié)議識別模塊122能夠識別該命令，并發(fā)送給直流-直流變換器121，驅(qū)動其改變輸出電壓。通常包括5v/2a、9v/1.67a、12v/1.5a等多個模式。而改變輸出電壓后，直流-直流變換器121的輸出功率隨之發(fā)生變化，這導(dǎo)致太陽能電池板11的輸出功率也發(fā)生變化。但太陽能電池板11受太陽能電池的特性影響，輸出功率存在一最大功率點(diǎn)，只有在該功率點(diǎn)上太陽能電池的轉(zhuǎn)化效率才是最大的。而直流-直流變換器121的輸出發(fā)生變化之后，如果不加以輔助調(diào)節(jié)手段，顯然會改變太陽能電池板11的輸出功率，可能會導(dǎo)致太陽能電池的輸出效率降低。在本具體實(shí)施方式中，采用負(fù)載調(diào)節(jié)模塊123與所述太陽能電池板11和直流-直流變換器121電性連接。負(fù)載調(diào)節(jié)模塊123的作用在于能夠調(diào)節(jié)所述太陽能電池板11的等效負(fù)載。通過調(diào)節(jié)等效負(fù)載，來穩(wěn)定所述太陽能電池板11的輸出功率在最大功率點(diǎn)，從而提高所述太陽能電池板11的輸出效率。

附圖2所示是本發(fā)明所述太陽能充電裝置另一具體實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。在本具體實(shí)施方式中，所述快充協(xié)議識別模塊122進(jìn)一步包括協(xié)議解析單元230和指令發(fā)送單元240。所述協(xié)議解析單元230與所述充電接口13電性連接，用于解析通過所述充電接口13接收到的充電指令。所述充電指令可以是標(biāo)準(zhǔn)的充電協(xié)議指令，例如高通的qc2.0等，也可以是制造商自定義的指令集。協(xié)議解析單元230根據(jù)預(yù)設(shè)的算法將解析結(jié)果發(fā)送至指令發(fā)送單元240。指令發(fā)送單元240與所述協(xié)議解析單元230以及直流-直流變換器121電性連接。指令發(fā)送單元240收到協(xié)議解析單元230發(fā)送的結(jié)果后，發(fā)送一輸出控制指令至直流-直流變換器121，控制所述直流-直流變換器121輸出相應(yīng)的直流電壓。

本具體實(shí)施方式中，充電接口13包括高電平輸出端v+、低電平輸出端v-、升壓端子d+、以及降壓端子d-。協(xié)議解析單元230根據(jù)升壓端子d+和降壓端子d-的信號解析出結(jié)果并發(fā)送至輸出端。協(xié)議解析單元230的輸出端包括多個引腳，每個引腳根據(jù)充電接口13發(fā)出的充電指令選擇輸出高電平或者低電平。指令發(fā)送單元240則包括一上拉電阻r1，和多個下拉電阻，本具體實(shí)施方式為下拉電阻r2和r3，指令發(fā)送單元240還包括匹配電阻r4。所述上拉電阻r1的第一端與直流-直流變換器121的輸出端電性連接，第二端與所述直流-直流變換器121的控制端vf電性連接；匹配電阻r4的第一端與所述直流-直流變換器121的控制端vf電性連接，第二端接地。下拉電阻r2和r3中的每一個下拉電阻的第一端與直流-直流變換器121的控制端vf電性連接，下拉電阻r2和r3中的每一個下拉電阻的第二端通過電壓控制開關(guān)k2和k3接地。所述電壓控制開關(guān)k2和k3的控制端與所述協(xié)議解析單元230電性連接，具體地說是每個開關(guān)電性連接到協(xié)議解析單元230的一個輸出端的引腳上。電壓控制開關(guān)k2和k3根據(jù)議解析單元230的輸出端的引腳電平來選擇開關(guān)狀態(tài)，從而將下拉電阻r2和r3接入下拉電阻的網(wǎng)絡(luò)中，以控制直流-直流變換器121的控制端vf的電平。匹配電阻r4是可選組件，用于調(diào)整控制端vf的最大電平。

本具體實(shí)施方式中，協(xié)議解析單元230的輸出引腳為兩個，對應(yīng)的下拉電阻和電壓控制開關(guān)也為兩個，若協(xié)議解析單元230的輸出引腳數(shù)目增加，則可以控制更多檔位的輸出模式，對應(yīng)的下拉電阻和電壓控制開關(guān)也應(yīng)增加到相同的數(shù)目。

本具體實(shí)施方式中，所述負(fù)載調(diào)節(jié)模塊123通過調(diào)節(jié)所述直流-直流變換器121的平均功率的方式來穩(wěn)定所述太陽能電池板11的輸出功率。故所述負(fù)載調(diào)節(jié)模塊123包括一脈沖調(diào)節(jié)開關(guān)250以及一脈寬調(diào)制器260。所述脈沖調(diào)節(jié)開關(guān)250的第一端與直流-直流變換器121的輸出端電性連接，第二端與充電接口13電性連接；所述脈寬調(diào)制器260與所述脈沖調(diào)節(jié)開關(guān)250的控制端電性連接。脈寬調(diào)制器260輸出一脈沖信號，脈沖調(diào)節(jié)開關(guān)250的控制端根據(jù)脈沖信號的電平執(zhí)行開關(guān)操作，脈沖調(diào)節(jié)開關(guān)250關(guān)閉狀態(tài)下直流-直流變換 器121的輸出為0，因此通過控制所述脈沖調(diào)節(jié)開關(guān)250的開關(guān)可以改變直流-直流變換器121的平均功率。所述脈寬調(diào)制器260還與所述太陽能電池板11電性連接，以采樣所述太陽能電池板11的輸出電流和電壓信號，并據(jù)此調(diào)節(jié)所述脈寬調(diào)制器260的輸出脈沖。調(diào)劑輸出脈沖具體包括調(diào)節(jié)輸出脈沖的頻率以及占空比，通過調(diào)節(jié)輸出脈沖可以改變直流-直流變換器121的輸出占空比，進(jìn)而改變直流-直流變換器121的平均輸出和輸入功率。而直流-直流變換器121輸入功率是由太陽能電池板11提供的，因此改變輸入功率會直接改變太陽能電池板11的輸出電流和電壓。通過上述調(diào)節(jié)手段，將太陽能電池板11的輸出電流和電壓信號穩(wěn)定在最大功率點(diǎn)，達(dá)到提高太陽能電池板11輸出效率的目的。

附圖3所示是本發(fā)明所述太陽能充電裝置另一具體實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。在本具體實(shí)施方式中，所述快充協(xié)議識別模塊122的結(jié)構(gòu)與前一具體實(shí)施方式相同。但所述負(fù)載調(diào)節(jié)模塊123是通過鉗位太陽能電池板11輸出電壓的方式來穩(wěn)定所述太陽能電池板11的輸出功率，所述負(fù)載調(diào)節(jié)模塊123包括儲能單元370、充放電控制開關(guān)380以及電壓監(jiān)控單元390。所述儲能單元370與所述太陽能電池板11電性連接。所述充放電控制開關(guān)380的第一端與所述儲能單元370電性連接，第二端通過一反向保護(hù)二極管381與所述太陽能電池板11電性連接。所述電壓監(jiān)控單元390與所述充放電控制開關(guān)380的控制端以及儲能單元370電性連接，用于根據(jù)所述儲能單元370的輸出電壓值來控制所述充放電控制開關(guān)380的通斷。所述儲能單元370可以是可充電的鋰電池或者超級電容。儲能單元370兩端的電壓是固定的，則太陽能電池板11兩端的電壓就被鉗位在儲能單元370兩端的電壓減去反向保護(hù)二極管381的壓降和太陽能電池板11的內(nèi)阻壓降。而在儲能單元370、保護(hù)二極管381、以及太陽能電池板11的回路中，流過太陽能電池板11的電流也是穩(wěn)定的。該電流可以通過調(diào)整太陽能電池板11中的電池片的串聯(lián)個數(shù)來調(diào)整。因此，上述結(jié)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)太陽能電池板11的電流和電壓都是穩(wěn)定的。通過調(diào)整太陽能電池板11中的電池片的串聯(lián)個數(shù)、以及儲能單元370的輸出電壓等參數(shù)，可以將太陽能電池板11的輸出電流和電壓信號穩(wěn)定在最大功率點(diǎn)，達(dá)到提高太陽能電池板11 輸出效率的目的。

附圖4所示是本發(fā)明所述采用太陽能電池的充電方法的一具體實(shí)施方式的實(shí)施步驟示意圖。包括：步驟s40，提供一太陽能電池板；步驟s41，采用一直流-直流變換器將太陽能電池板輸出的直流電壓轉(zhuǎn)換成充電采用的直流電壓；步驟s42，根據(jù)被充電設(shè)備的指令改變直流-直流變換器輸出的電壓值；步驟s43，通過調(diào)節(jié)所述太陽能電池板的等效負(fù)載的方式，來穩(wěn)定所述太陽能電池板的輸出功率，從而提高所述太陽能電池板的輸出效率。

在步驟s43中，可以采用通過調(diào)節(jié)所述直流-直流變換器的平均功率的方式來穩(wěn)定所述太陽能電池板的輸出功，包括如下步驟：通過采用一脈寬調(diào)制器調(diào)節(jié)直流-直流變換器的輸出占空比方式，來調(diào)節(jié)所述直流-直流變換器的平均功率。

在步驟s43中，可以采用通過鉗位太陽能電池板輸出電壓的方式來穩(wěn)定所述太陽能電池板的輸出功率，包括如下步驟：采用一儲能單元與所述太陽能電池板并聯(lián)的方式，以使所述太陽能電池板的輸出電壓保持穩(wěn)定。

采用以上方法，將太陽能電池板的輸出電流和電壓信號穩(wěn)定在最大功率點(diǎn)，達(dá)到提高太陽能電池板輸出效率的目的。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。