专利名称：一种可提高太阳能充电效率的控制装置及其控制方法
技术领域：
本发明涉及太阳能充电领域，特别是涉及一种可提高太阳能充电效率的控制装 置及其控制方法。
背景技术：
目前，在太阳能充电系统中，其太阳能板和蓄电池之间的充电回路一般连接有 一个二极管，以利用二极管的单向导电性，避免在光线较弱时，其太阳能板的电压低于 蓄电池的电压而发生蓄电池反向放电的情况。然而，当太阳能板在阳光照射下产生电 流，并通过二极管充至蓄电池中时，由于二极管本身有一定的压降(一般为0.7-1.4伏)， 并产生热量，使得太阳能板和蓄电池之间存在一定的电压差，这对于大电流充电而言， 损失是相当大的。显然，这不仅从中影响了太阳能板的充电效率，而且与环保节能的理 念相背离。此外，虽然利用二极管的单向导电性能够防止蓄电池反向放电，但这要求太 阳能板的电压必须高于蓄电池电压与二极管电压的相加值才能充电，这就进一步降低了 太阳能板的充电效率。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术之不足，提供一种可提高太阳能充电效率的控 制装置及其控制方法，使太阳能板在充电时，自动短接去除二极管；使太阳能板电压较 低时自动接入二极管，从而克服了现有技术所存在的不足之处，不仅提高了太阳能板的 充电效率，还减少了热量的产生。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是一种可提高太阳能充电效率的控 制电路，包括太阳能板、蓄电池和二极管；该二极管连接在太阳能板与蓄电池的充电回 路中；还包括一继电器和一用于驱动继电器进行工作的控制电路；该继电器与二极管并 联连接，该控制电路连接在太阳能板与蓄电池的充电回路中，该控制电路的输出接至继 电器的线圈输入端。所述的控制电路包括电流检测电路、电压放大电路和驱动电路；该电流检测 电路连接在太阳能板与蓄电池的充电回路中，电流检测电路的输出接电压放大电路的输 入，电压放大电路的输出接驱动电路的输入；驱动电路的输出接至所述继电器的线圈输 入端。所述的电流检测电路为一第五电阻。所述的电压放大电路包括直流微电压放大器、第二电阻、第三电阻、第四电阻 和第二电容；该直流微电压放大器为一控制芯片；该控制芯片的第六引脚为直流微电压 放大器的输入端；该控制芯片的第七引脚为直流微电压放大器的输出端；第三电阻的一 端接第五电阻的一端，第三电阻的另一端通过第二电阻与控制芯片的第六引脚相连接， 该第三电阻的另一端还通过第四电阻与控制芯片的第五引脚相连接；第二电容的两端分 别与控制芯片的第五引脚和第六引脚相连接；该控制芯片的第七引脚与所述驱动电路相连接，控制芯片的第八引脚与所述蓄电池的正极相连接，控制芯片的第四引脚和第五引 脚分别接地并与第五电阻的另一端相连接。所述的驱动电路包括第一三极管、第二三极管、第四电容和第一电阻；该第 一三级管的基极通过第一电阻与所述控制芯片的第七引脚相连接，第一三级管的发射极 接第二三极管的基极，第一三级管的集电极接第二三级管的集电极；第四电容的一端接 第一三极管的基极，第四电容的另一端和第二三极管的发射极分别接地；第二三极管的 集电极接所述继电器的线圈输入端，继电器的线圈的输出端接至所述蓄电池的正极。进一步的，还包括一第一电容，该第一电容的一端与所述继电器的线圈输入端 相连接，该第一电容的另一端与所述二极管的负极相连接；所述继电器的动触点和其中 一个静触点分别与所述二极管的正极和负极相连接。进一步的，还包括一第三电容，该第三电容的两端分别与所述蓄电池的正极和 负极相连接；所述蓄电池的负极接地。所述的第五电阻采用粗铜线制作而成。一种可提高太阳能充电效率的控制装置的控制方法，该控制装置包括一继电器 和一用于驱动继电器进行工作的控制电路，该继电器与连接在太阳能板与蓄电池之间用 来实现反充电作用的二极管相并联；控制电路连接在太阳能板与蓄电池的充电回路中， 控制电路的输出接至继电器的线圈输入端；它包括如下控制步骤A.控制电路实时检测充电回路中的电流信号，并判断充电回路中的电流信号是 否大于预先设定的阈值；B.若充电回路中的电流信号大于预先设定的阈值，则控制电路对充电回路中的 电流信号进行放大处理，并将放大处理后的电流信号输出给继电器；继电器在控制电路 输出电流信号的驱动下，继电器的动静触点闭合，使二极管短路，太阳能板直接对蓄电 池进行充电；C.若充电回路中的电流信号小于预先设定的阈值，则控制电路不输出信号，使 继电器的动静触点断开或保持断开状态，太阳能板通过二极管对蓄电池进行充电。所述的控制电路包括电流检测电路、电压放大和驱动电路；所述的步骤A是通 过电流检测电路对充电回路中的电流信号进行实时检测，若充电回路中的电流信号大于 预先设定的阈值，则控制电路向继电器输出驱动信号。本发明的一种可提高太阳能充电效率的控制装置及其控制方法，其电压放大电 路包括直流微电压放大器，该直流微电压放大器具有极高的灵敏度，能对微伏极的电压 直接放大。因此，当太阳能板处于充电状态时，只要电流检测电路，即第五电阻中有一 定的压降(该压降很小，小于或等于10微伏)，即可使充电回路中的电流信号进入直流微 电压放大器中。在电压放大电路的输出端连接继电器的驱动电路的输入端，其中，该驱 动电路为采用三极管放大的电流放大电路，使得该电压放大电路既可以为驱动电路即电 流放大电路提供输入电压，又可以使驱动电路即电流放大电路对流入其中的电流进行放 大处理，从而产生足够大的驱动电流，进而推动继电器进行工作。当该继电器在驱动电 路的驱动下，使其动静触点闭合时，二极管处于短路状态，则此时太阳能板能够直接对 蓄电池进行充电。当太阳能板处在微弱的光线下时，控制电路未输出信号，则继电器的 动静触点断开或保持断开状态，从而使二极管能够重新接入充电回路中，因而，此时蓄电池的电压不会对太阳能板反向放电。本发明的有益效果是，由于包括继电器和继电器的控制电路，并将继电器与二 极管并联连接，将控制电路连接在充电回路中，且控制电路的输出端与继电器的线圈输 入端相连接，使得当太阳能板处于充电状态时，控制电路输出信号，并驱动继电器的动 静触点闭合而将二极管短路，从而使太阳能板能够直接对蓄电池充电；当太阳能板的充 电电压较低时，控制电路未输出信号，则继电器的动静触点断开或保持断开状态而使二 极管重新接入充电回路中，从而避免蓄电池对太阳能板反向放电。因此，与现有技术 相比，本发明能够从中大大提高太阳能板的充电效率，并大大减少充电系统中产生的热 量。经实验测试，在一般情况下，本发明能够使太阳能板的充电效率提高10%以上；特 别的，对应大电流低电压充电或大系统充电而言，本发明能够使太阳能板的充电效率提 高20%以上。以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明；但本发明的一种可提高太 阳能充电效率的控制装置及其控制方法不局限于实施例。
图1是本发明的原理框图； 图2是本发明的电路连接示意图。
具体实施例方式实施例，本发明的一种可提高太阳能充电效率的控制装置，其原理框图请参见 图1所示，它包括太阳能板部分1、二极管部分2、蓄电池部分3、控制电路4和继电器部 分5;其中，太阳能板部分1的输出端分别与二极管部分2的输入端和控制电路4的输入 端相连接，二极管部分2的输出端与蓄电池部分3的输入端相连接，控制电路4的输出端 与继电器部分5的输入端相连接，继电器部分5的输出与二极管部分2相连接。此即， 二极管和控制电路分别连接在太阳能板和蓄电池的充电回路中，且继电器与二极管并联 连接，以用于控制二极管的工作状态；该控制电路的输出端与继电器的线圈输入端相连 接，以用于驱动继电器进行工作。其中，所述的控制电路4包括电流检测电路41、电压放大电路42和驱动电路 43；该电流检测电路41连接在太阳能板与蓄电池的充电回路中，电流检测电路41的输出 接电压放大电路42的输入，电压放大电路42的输出接驱动电路43的输入；驱动电路43 的输出接至所述继电器的线圈输入端。请参见图2所示，为本发明的电路连接示意图作为一种优选，所述的电流检 测电路41为一第五电阻R5，该第五电阻R5由粗铜线制作而成，其电阻非常接近0，因 而其压降非常小，通常小于或等于10微伏，也因此，基本上不会损耗太阳能板的充电电 压；所述的电压放大电路42包括直流微电压放大器、第二电阻R2、第三电阻R3、 第四电阻R4和第二电容C2;该直流微电压放大器为一控制芯片ICl ；该控制芯片ICl的 第六引脚为直流微电压放大器的输入端；该控制芯片ICl的第七引脚为直流微电压放大 器的输出端；第三电阻R3的一端接所述第五电阻R5的一端，第三电阻R3的另一端通过
6第二电阻R2与控制芯片ICl的第六引脚相连接，该第三电阻R3的另一端还通过第四电阻 R4与控制芯片ICl的第五引脚相连接；第二电容C2的两端分别与控制芯片ICl的第五引 脚和第六引脚相连接；该控制芯片ICl的第七引脚与所述驱动电路43的一端相连接，控 制芯片ICl的第八引脚与所述蓄电池的正极相连接，控制芯片ICl的第四引脚和第五引脚 分别接地并与所述第五电阻R5的另一端相连接；这里，第三电阻R3和第四电阻R4可用 于调节控制芯片ICl的灵敏度；所述的驱动电路43包括第一三极管Q1、第二三极管Q2、第四电容C4和第一 电阻Rl ；该第一三级管Ql的基极通过第一电阻Rl与所述控制芯片ICl的第七引脚相连 接，第一三级管Ql的发射极接第二三极管Q2的基极，第一三级管Ql的集电极接第二三 级管Q2的集电极；第四电容C4的一端接第一三极管Ql的基极，第四电容C4的另一端 和第二三极管Q2的发射极分别接地；第二三极管Q2的集电极接所述继电器JK的线圈输 入端·’继电器JK的线圈输出端接至所述蓄电池的正极；进一步的，还包括一第一电容Cl，该第一电容Cl的一端与所述继电器JK的线 圈输入端相连接，该第一电容Cl的另一端与所述二极管Dl的负极相连接；所述继电器 JK的动触点和其中一个静触点分别与所述二极管Dl的正极和负极相连接；进一步的，还包括一第三电容C3，该第三电容C3的两端分别与所述蓄电池的正 极和负极相连接；所述蓄电池的负极接地。本发明的一种可提高太阳能充电效率的控制装置的控制方法，它包括如下控制 步骤Si.电流检测电路41实时检测充电回路中的电流信号，若第五电阻R5中产生压 降，则通过第三电阻R3和第四电阻R4调节灵敏度，使充电回路中的电流信号大于控制 芯片ICl预先设定的阈值，最后该电流信号通过第二电阻R2从控制芯片ICl的第六引脚 进入控制芯片ICl中；S2.控制芯片ICl接受流入其中的电流信号，并产生压降，再将该压降进行放大 处理，并通过其第七引脚输出给驱动电路43;S3.驱动电路43中的第一三极管Ql和第二三极管Q2的型号分别为5551和 D882，该第一三级管Ql和第二三极管Q2在控制芯片ICl的输出电压的作用下，分别对 流入其中的电流进行放大处理，并将该放大电流信号输出给继电器JK ；S4.继电器JK在放大电流信号的驱动下，使其动静触点闭合，从而将使二极管 Dl短路，则太阳能板直接对蓄电池进行充电；S5.若第五电阻R5中未产生压降，且通过第三电阻R3和第四电阻R4调节灵敏 度后，充电回路中的电流信号仍小于控制芯片ICl预先设定的阈值，则整个控制电路4未 输出信号，从而使继电器JK的动静触点断开或保持断开状态，则此时，二极管Dl重新 接入充电回路中，太阳能板通过二极管Dl对蓄电池进行充电。本发明的一种可提高太阳能充电效率的控制装置及其控制方法，其直流微电压 放大器具有极高的灵敏度，能对微伏极的电压直接放大。因此，当太阳能板处于充电状 态时，只要电流检测电路，即第五电阻中有一定的压降(该压降很小，小于或等于10微 伏)，即可使充电回路中的电流信号进入直流微电压放大器中。在电压放大电路的输出 端连接继电器的驱动电路的输入端，其中，该驱动电路为采用三极管放大的电流放大电路，使得该电压放大电路既可以为驱动电路即电流放大电路提供输入电压，又可以使驱 动电路即电流放大电路对流入其中的电流进行放大处理，从而产生足够大的驱动电流， 进而推动继电器进行工作。当该继电器在驱动电路的驱动下，使其动静触点闭合时，二 极管处于短路状态，则此时太阳能板能够直接对蓄电池进行充电。当太阳能板处在微弱 的光线下时，控制电路未输出信号，则继电器的动静触点断开或保持断开状态，从而使 二极管能够重新接入充电回路中，因而，此时蓄电池的电压不会对太阳能板反向放电。本发明的一种提高太阳能充电效率的控制装置及其控制方法，与现有技术相 比，能够从中大大提高太阳能板的充电效率，并大大减少充电系统中产生的热量。经实 验测试，在一般情况下，本发明能够使太阳能板的充电效率提高10%以上；特别的，对 于大电流低电压充电或大系统充电而言，本发明能够使太阳能板的充电效率提高20 %以 上。上述实施例仅用来进一步说明本发明的一种可提高太阳能充电效率的控制装置 及其控制方法，但本发明并不局限于实施例，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例 所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均落入本发明技术方案的保护范围内。
权利要求
1.一种可提高太阳能充电效率的控制装置，包括太阳能板、蓄电池和二极管；该二 极管连接在太阳能板与蓄电池的充电回路中；其特征在于还包括一继电器和一用于驱 动继电器进行工作的控制电路；该继电器与二极管并联连接，该控制电路连接在太阳能 板与蓄电池的充电回路中，该控制电路的输出接至继电器的线圈输入端。
2.根据权利要求1所述的可提高太阳能充电效率的控制装置，其特征在于所述的 控制电路包括电流检测电路、电压放大电路和驱动电路；该电流检测电路连接在太阳能 板与蓄电池的充电回路中，电流检测电路的输出接电压放大电路的输入，电压放大电路 的输出接驱动电路的输入；驱动电路的输出接至所述继电器的线圈输入端。
3.根据权利要求2所述的可提高太阳能充电效率的控制装置，其特征在于所述的 电流检测电路为一第五电阻。
4.根据权利要求3所述的可提高太阳能充电效率的控制装置，其特征在于所述的 电压放大电路包括直流微电压放大器、第二电阻、第三电阻、第四电阻和第二电容；该 直流微电压放大器为一控制芯片；该控制芯片的第六引脚为直流微电压放大器的输入 端；该控制芯片的第七引脚为直流微电压放大器的输出端；第三电阻的一端接第五电阻 的一端，第三电阻的另一端通过第二电阻与控制芯片的第六引脚相连接，该第三电阻的 另一端还通过第四电阻与控制芯片的第五引脚相连接；第二电容的两端分别与控制芯片 的第五引脚和第六引脚相连接；该控制芯片的第七引脚与所述驱动电路相连接，控制芯 片的第八引脚与所述蓄电池的正极相连接，控制芯片的第四引脚和第五引脚分别接地并 与第五电阻的另一端相连接。
5.根据权利要求4所述的可提高太阳能充电效率的控制装置，其特征在于所述 的驱动电路包括第一三极管、第二三极管、第四电容和第一电阻；该第一三级管的基极 通过第一电阻与所述控制芯片的第七引脚相连接，第一三级管的发射极接第二三极管的 基极，第一三级管的集电极接第二三级管的集电极；第四电容的一端接第一三极管的基 极，第四电容的另一端和第二三极管的发射极分别接地；第二三极管的集电极接所述继 电器的线圈输入端，继电器的线圈的输出端接至所述蓄电池的正极。
6.根据权利要求5所述的可提高太阳能充电效率的控制装置，其特征在于进一步 的，还包括一第一电容，该第一电容的一端与所述继电器的线圈输入端相连接，该第一 电容的另一端与所述二极管的负极相连接；所述继电器的动触点和其中一个静触点分别 与所述二极管的正极和负极相连接。
7.根据权利要求1所述的可提高太阳能充电效率的控制装置，其特征在于进一步 的，还包括一第三电容，该第三电容的两端分别与所述蓄电池的正极和负极相连接；所 述蓄电池的负极接地。
8.根据权利要求3所述的可提高太阳能充电效率的控制装置，其特征在于所述的 第五电阻采用粗铜线制作而成。
9.一种可提高太阳能充电效率的控制装置的控制方法，其特征在于该控制装置包 括一继电器和一用于驱动继电器进行工作的控制电路，该继电器与连接在太阳能板与蓄 电池之间用来实现反充电作用的二极管相并联；控制电路连接在太阳能板与蓄电池的充 电回路中，控制电路的输出接至继电器的线圈输入端；它包括如下控制步骤A.控制电路实时检测充电回路中的电流信号，并判断充电回路中的电流信号是否大于预先设定的阈值；B.若充电回路中的电流信号大于预先设定的阈值，则控制电路对充电回路中的电流 信号进行放大处理，并将放大处理后的电流信号输出给继电器；继电器在控制电路输出 电流信号的驱动下，继电器的动静触点闭合，使二极管短路，太阳能板直接对蓄电池进 行充电；C.若充电回路中的电流信号小于预先设定的阈值，则控制电路不输出信号，使继电 器的动静触点断开或保持断开状态，太阳能板通过二极管对蓄电池进行充电。
10.根据权利要求9所述的可提高太阳能充电效率的控制装置的控制方法，其特征在 于所述的控制电路包括电流检测电路、电压放大和驱动电路；所述的步骤A是通过电 流检测电路对充电回路中的电流信号进行实时检测，若充电回路中的电流信号大于预先 设定的阈值，则控制电路向继电器输出驱动信号。
全文摘要
本发明公开了一种可提高太阳能充电效率的控制装置及其控制方法，其控制装置包括太阳能板、蓄电池、二极管继电器和继电器的控制电路；二极管连接在太阳能板与蓄电池的充电回路中；继电器与二极管并联连接，控制电路连接在太阳能板与蓄电池的充电回路中，该控制电路的输出接至继电器的线圈输入端。其控制方法为控制电路实时检测充电回路中的电流信号，当电流信号大于预先设定的阈值时，使继电器将二极管短路，太阳能板直接对蓄电池进行充电；当电流信号小于预先设定的阈值时，控制电路未输出信号，则二极管重新接入充电回路中。采用该控制装置及其控制方法后，有效提高了太阳能板的充电效率，并减少了充电回路中能量的损耗。
文档编号H02J7/00GK102013709SQ201010281739
公开日2011年4月13日 申请日期2010年9月14日 优先权日2010年9月14日
发明者曾少南 申请人:漳州国绿太阳能科技有限公司