专利名称：一种利用光伏电池进行充电的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明属于电池技术领域，尤其涉及一种利用光伏电池通过高效的DC/DC转换器稳压充 电的方法和装置。
背景技术：
在现有的充电技术中，便携式设备蓄电池电量容量一般用毫安时(mAh)来表示，如该蓄 电池为700raAh，则它表示该蓄电池可以700mA放电速度连续放电一小时。蓄电池充电时，充 进去的电量，是流进蓄电池的电流与时间的积分。因此在充电时，流进蓄电池电流越大，充 电效率就越高。
在现有的太阳能电池能量转换效率不高，在小面积应用中，单位时间内可获得的电流也 非常小，因此不需要像外接电网充电那样，要限流限压，只需过充保护就可以。
在现在太阳能电池应用中，太阳能电池主要是以多个太阳能电芯串联组成，太阳能电池 的发电原理是通过光照，太阳能电芯(pn结)发生反应，产生电流。我们可想象，有n个太 阳能电芯，每个太阳能电芯开路电压为Vs,短路电流为Is，可知，这些太阳能电芯串联时， 开路电压为nVs，但短路电流则为Is，因此充电电流很小。在实际应用中，太阳能电池是以 这种串联方式，直接给蓄电池充电。太阳能电池并联时，开路电压为Vs,短路电流为nls，虽 然电流得到了提高，但电压远远低于蓄电池可充电电压。
综上所述，以前所使用太阳能电芯串联方法与并联方法存在的问题串联时，虽然太阳 能电池的开路电压提升了，太阳能电池产生的电流能力不强，故太阳能电池很大部分能量消 耗在太阳能电池内部，转换效率不高；并联时，虽然太阳能电池的短路电流得到了提高，但 其开路电压远不能达到蓄电池的标称电压，无法实现充电。
发明内容
本发明的目的针对上述太阳能电池转换效率问题，提出了一种有效的方法，通过高效的 DC/DC降压稳压输出，在较大电流时，根据现有的DC/DC降压转换电路应用数据，效率高 达90%,从而达到在应用层高效利用光能。
为了解决上述问题，本发明提出了一种利用光伏电池DC/DC降压充电的方法和装置，其 包括有光伏电池，DC/DC转换电路，电压补偿电路，电压敏感器，便携式设备蓄电池。
光伏电池(以下称"光电池")，由N个光伏电芯组成，其中N ≥9;
DC/DC转换电路，由DC/DC转换器和附加电路组成，用于将输入的高电压转换为稳定 的电压输出给便携式设备的电池；
便携式设备蓄电池(下称"蓄电池")，用于储蓄光电池经DC/DC转换电路转换出来的能 量，并用于向便携式设备供应能量。
电压补偿电路，此电压主要是应用于对DC/DC转换电路输出电压补偿，因为DC/DC降 压是通过输出电压反馈来控制的，而蓄电池是一个非线性器件，故需一电压补偿电路在此实 现对蓄电池输出电压补偿。
电压敏感器，主要是通过电压检测器检测便携式设备蓄电池的电压，(1)当蓄电池的电 压低于蓄电池的满电量电压(优先选取锂电池为4.21V)时，此时蓄电池处于电量未满状态， 启动DC/DC转换，将输入的高电压转换为稳定的电压输出给蓄电池；(2)当蓄电池的电压高 于或等于蓄电池满电量电压时，此时蓄电池处于满电量状态，停用DC/DC转换器，禁止DC/DC 转换。
本发明是针对高效利用光能要求而提出了一种光伏电池DC/DC降压稳压充电的方法和 装置，利用DC/DC降压转换电路输入范围大、反应时间短、低电流转换效率高、输出稳压 等特点，应用于此发明，实现在应用层高效利用光能。本发明的特点有实现简单、自适应 能力强、转换效率高、能有效保护蓄电池过充。
本发明的特点
本发明是针对高效利用光能要求而提出了一种光伏电池DC/DC降压稳压充电的方法和 装置，利用DC/DC转换电路输入范围大、反应时间短、低电流转换效率高、输出稳压等特 点，应用于此发明，实现在应用层高效利用光能。本发明的特点有实现简单、自适应能力 强、转换效率高、能有效保护蓄电池过充。
图l是根据本发明实施例的利用光伏电池和DC/DC降压进行充电的结构图； 图2是根据本发明实施例的光伏电池内部联接图； 图3是根据本发明实施例的DC/DC降压电路的结构图4是根据本发明实施例的电压补偿电路的结构图5是根据本发明实施例的电压敏感器的示意具体实施例方式
下面将结合附图对本发明的具体实施例进行详细描述。
参照图1，其包括有光伏电池，DC/DC转换电路，电压补偿电路，电压敏感器，便携 式设备蓄电池。其中光伏电池(以下称"光电池")，由N(N》9)个光伏电芯组成。DC/DC降 压转换电路，由高效DC/DC转换电路与附加电路组成，输出为稳压。便携式设备蓄电池(以 下称为"蓄电池")，用于储蓄光电池经DC/DC降压转换出来的能量，和用于便携式设备 的能量供应源。电压补偿电路，此电压主要是应用于对DC/DC降压转换电路输出电压补偿， 因为DC/DC降压是通过输出电压反馈来控制的，而蓄电池是一个非线性器件，故需一电压 补偿电路在此实现对锂电池输出电压补偿。电压敏感器，主要是检测蓄电池的输出电压，当 蓄电池的输出电压低于蓄电池满电量电压(优先选取蓄电池满电量电压为4.21V)时，启用 DC/DC转换电路，否则停用DC/DC转换电路。
光伏电池，本实施例采用30个光伏电芯串联联接，如图2所示，标准1光强下要输出15V。
DC/DC转换电路，如图3所示，本实施例采用Linear的LT3481，输入电压范围从3.6V 到34V,输出电压范围从1.265￥到20￥;本实施采用输出电压稳压为4.6V，输入电压范围为 6V 34V，采用两个反馈电阻阻值分别是200KH与527KD。
蓄电池，采用1000mAh的锂电池。
电压补偿电路，本实例采用二极管与电阻组成，其中电阻阻值为2Q，如图4所示。
电压敏感器，本实例采用TOIREX的低功耗电压检测器，XC61系列，如图5所示，其IN、 GND端接锂电池输入，其OUT端接DC/DC转换电路的EN端。
在本实施例中，利用光伏电池进行充电的方法和装置，其过程如下所述
(1) 通过电压检测器检测锂电池电压低于4.21V时，此时锂电池处于不饱和的状态，电 压检测器的OUT端输出为高，启用DC/DC Step-Down转换器，启动DC/DC转换，使电量
从光伏电池流向锂电池充电。
(2) 当锂电池输出电压高于或等于4.21V时，此时锂电池处于饱和状态，锂电池不需再 充电，电压检测器的OUT端输出为低，停用DC/DC Step-Down转换器，禁止DC/DC转换， 从而保护锂电池，防止过充现象。
利用光伏电池DC/DC降压充电的方法和装置，在一定面积下和光照强度下，光伏电池可 获得的功率也是一定的，由功的公式P=UI，由于光伏电池的内阻和PN结的非线性，当光伏 电池接负载时，光伏电池的电压降低时内部损耗的功率会变大，输出功率随输出电压变小而 变小；故采用DC/DC降压充电方法，使光伏电池保持一个较高的输出功率，与此同时DC/DC 降压本身也有很高的能量转换效率，通过DC/DC降压转换，虽然电压降低了，但电流也相应 地增大了。
上述的利用光伏电池DC/DC降压充电的方法和装置，通过电压敏感器，可控制DC/DC转 换电路的启用和停用，实现当锂电池在满电量时保护锂电池，防止锂电池过充现象；同时也 在电池在电量未满时，自动启用DC/DC转换电路，实施对锂电池充电。
上述的利用光伏电池DC/DC降压充电的方法和装置，使用电阻对DC/DC降压输出的电压 补偿，使系统处于稳定状态。
上述的利用光伏电池DC/DC降压充电的方法和装置，这种用于对便携式设备进行充电的 装置光伏电池的输入电压范围大，可在6V 34V，反应时间短，在实际应用中，光照环境变 化有可能很大，如移动电话的应用。
此发明实例实现简单，在强光下，光伏电池有较高的输出电压与电流，此光伏DC/DC Step-Down充电器效率达到85%;在弱光环境，充电效率可达70%。电压补偿电路的二极管 可防止电流逆流。
上面结合附图对本发明的具体实施例进行了详细说明，但本发明并不限制于上述实施例， 在不脱离本申请的权利要求的精神和范围情况下，本领域的技术人员可做出各种修改或改型。
权利要求
1. 一种利用光伏电池进行充电的方法和装置，其特征在于包括光伏电池，由N个光伏电芯组成，其中N≥9；DC/DC转换电路，其由DC/DC转换器和附加电路组成，其用于将输入的高电压转换为稳定的电压输出给便携式设备的电池；便携式设备电池，用于储蓄光电池经DC/DC转换电路转换出来的能量并用于向便携式设备供应能量。
2. 根据权利要求l所述的装置，其特征在于包括电压补偿电路，用于补偿DC/DC转换器的输出电压；电压敏感器，主要是检测蓄电池的输出电压，当蓄电池的输出电压低于蓄电池满电量电压时，启用DC/DC转换器，否则停用DC/DC转换器。
3. 根据权利要求2所述的装置，其特征在于-采用电压检测器作为电压敏感器，采用二极管与电阻组成电压补偿电路，能有效地保护便 携式设备的蓄电池过充和向光伏电压产生电流逆流。
4. 一种利用光伏电池进行充电的方法，其特征在于包括-(1) 通过电压检测器检测便携式设备蓄电池的电压低于便携式设备蓄电池的满电量电压 时，此时便携式设备蓄电池处于电量未满状态，启动DC/DC转换，将输入的高电压转换为稳 定的电压输出给便携式设备的电池；(2) 当便携式设备蓄电池的电压高于或等于便携式设备蓄电池满电量电压时，此时便携 式设备蓄电池处于满电量状态，停用DC/DC转换器，禁止DC/DC转换。
5. 根据权利要求3所述的方法，其特征在于使用电压补偿电路来补偿DC/DC转换器的输出电压，使系统处于稳定状态。
6. 根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于-其中DC/DC转换是将输入的较高电压转换为稳定的电压输出。
全文摘要
本发明提出了一种利用光伏电池进行充电的方法和装置，其包括光伏电池，由N个光伏电芯组成，其中N≥9；DC/DC转换电路，其由DC/DC转换器和附加电路组成，其用于将输入的高电压转换为稳定的电压输出给便携式设备的电池；便携式设备蓄电池，用于储蓄光电池经DC/DC转换电路转换出来的能量并用于向便携式设备供应能量。本发明实现简单、自适应能力强、转换效率高、能有效保护蓄电池过充。
文档编号H02J7/00GK101207292SQ20061016773
公开日2008年6月25日 申请日期2006年12月20日 优先权日2006年12月20日
发明者张征宇, 詹昌寿 申请人:北京恒基伟业投资发展有限公司