太阳能电池充电控制方法及系统与流程

本发明涉及共享单车所用太阳能电池领域，尤其涉及一种太阳能电池充电控制方法及系统。

背景技术：

依靠光伏供电的共享单车，需要利用太阳能充电器将电池吸收的能量转换为负载(例如单车上的蓄电池)所需电能，从而实现为负载充电。所称太阳能充电器，也称为太阳能升压器或者升压DCDC转换器，但目前共享单车所用的太阳能充电器功能单一，对电池能量的采集、对后级输出以及对负载的回馈等方面缺少较为系统的控制策略，容易导致电池整体效率不佳，例如有可能致使充电电流分配不合理、输出失效后难以恢复或者反充导致电路及太阳能电池受到冲击等。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种太阳能电池充电控制方法及系统，以满足对共享单车所用太阳能供电系统的合理、有效的控制。

本发明采用的技术方案如下：

一种太阳能电池充电控制方法，包括：

触发太阳能充电器进入启动状态；

使能所述太阳能充电器采集并处理太阳能电池的电能信号；

控制所述太阳能充电器为负载充电，并实时检测所述太阳能充电器的输出电压；

当所述输出电压大于等于预设的第一电压阈值时，以预定的第一充电电流为负载充电；

当所述输出电压小于所述第一电压阈值时，以预定的第二充电电流为负载充电；

实时检测充电电流；

当充电电流小于预设的截止电流阈值时，控制所述太阳能充电器关闭输出；

触发所述太阳能充电器进入待机状态。

优选地，在所述触发太阳能充电器进入启动状态后，所述控制方法还包括：

检测太阳能电池的开路电压；

当所述开路电压大于预设的第二电压阈值时，使能所述太阳能充电器采集并处理太阳能电池的电能信号。

优选地，在所述触发太阳能充电器进入启动状态后，所述控制方法还包括：

检测所述太阳能充电器是否连接负载；

若是，则使能所述太阳能充电器采集并处理太阳能电池的电能信号。

优选地，所述控制方法还包括：

在负载充电过程中，实时检测太阳能电池的电压；

当太阳能电池的电压小于预设的第三电压阈值时，控制所述太阳能充电器关闭输出。

优选地，所述控制方法还包括：

根据所述输出电压和太阳能电池的电压，计算太阳能电池的最大功率点；

根据所述最大功率点，调节所述充电电流。

一种太阳能电池充电控制系统，包括：

启动模块，所述启动模块用于触发太阳能充电器进入启动状态；

输入控制模块，所述输入控制模块用于使能所述太阳能充电器采集并处理太阳能电池的电能信号；

输出监控模块，所述输出监控模块用于控制所述太阳能充电器为负载充电，并实时检测所述太阳能充电器的输出电压；

充电电流控制模块，所述充电电流控制模块用于当所述输出电压大于等于预设的第一电压阈值时，以预定的第一充电电流为负载充电；

所述充电电流控制模块，还用于当所述输出电压小于所述第一电压阈值时，以预定的第二充电电流为负载充电；

充电电流检测模块，所述充电电流检测模块用于实时检测充电电流；

输出控制模块，所述输出控制模块用于当充电电流小于预设的截止电流阈值时，控制所述太阳能充电器关闭输出；

待机模块，用于触发所述太阳能充电器进入待机状态。

优选地，所述控制系统还包括：

开路电压检测模块，所述开路电压检测模块用于在所述启动模块触发太阳能充电器进入启动状态后，检测太阳能电池的开路电压；

所述输入控制模块，还用于当所述开路电压大于预设的第二电压阈值时，使能所述太阳能充电器采集并处理太阳能电池的电能信号。

优选地，所述控制系统还包括：

负载检测模块，所述负载检测模块用于在所述启动模块触发太阳能充电器进入启动状态后，检测所述太阳能充电器是否连接负载；

所述输入控制模块，还用于若所述负载检测模块输出为是，则使能所述太阳能充电器采集并处理太阳能电池的电能信号。

优选地，所述控制系统还包括：

输入监控模块，所述输入监控模块用于在负载充电过程中，实时检测太阳能电池的电压；

所述输出控制模块，还用于当太阳能电池的电压小于预设的第三电压阈值时，控制所述太阳能充电器关闭输出。

优选地，所述控制系统还包括：

计算模块，所述计算模块用于根据所述输出电压和太阳能电池的电压，计算太阳能电池的最大功率点；

所述充电电流控制模块，还用于根据所述最大功率点，调节所述充电电流。

本发明提出的控制方法，通过对太阳能充电器输入和输出的系统性监控，可使负载的充电过程得到有效控制和优化，例如使充电电流分配更为合理，有效避免反充对太阳能电池的冲击；因而，本发明在保证共享单车所用的太阳能充电器的功能进一步完善、可靠的同时，还确保了太阳能电池的整体工效。

附图说明

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步描述，其中：

图1为本发明提供的太阳能电池充电控制方法的实施例的流程图；

图2为本发明提供的太阳能电池充电控制方法的较佳实施例的流程图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

本发明提供了一种太阳能电池充电控制方法的实施例，如图1所示，该控制方法包括如下步骤：

步骤S1、触发太阳能充电器进入启动状态。

步骤S2、使能太阳能充电器采集并处理太阳能电池的电能信号；这里需要说明的是所述处理一般是进行升压和稳压操作，再者所述电能信号是指由太阳能电池所输出的电压和/或电流，亦即是本领域通常所称的太阳能电池输入电压、输入电流。

太阳能充电器对电能信号处理后，执行步骤S3、控制太阳能充电器为负载充电，并实时检测太阳能充电器的输出电压。

步骤S4、判断输出电压与第一电压阈值的关系；这里所称第一电压阈值，是指根据太阳能电池及负载电性能的具体情况，所确定的太阳能充电器输出至负载的基础工作电压，在实际操作中，其可以是一个数值范围，如针对用于共享单车的某太阳能充电器及单车上的蓄电池，第一电压阈值可以设为4.0V～4.5V。

当太阳能充电器的输出电压大于等于该第一电压阈值时，可以认为此时太阳能电池及太阳能充电器的工作状态(或理解为充电状态)良好，则接着执行步骤S51、以预定的第一充电电流为负载充电，这里所述第一充电电流是指所允许的最大工作电流，用以在状态良好的前提下，充分保证充电效率，其具体数值也可以根据实际情况而定，如针对用于共享单车的某太阳能充电器及单车上的蓄电池，第一充电电流可以设为1A～2A；但是，当太阳能充电器的输出电压小于该第一电压阈值时，可以认为此时的充电状态欠佳，则可以执行步骤S52、以预定的第二充电电流为负载充电，这里所述第二充电电流是指所允许的最小工作电流，用以在状态欠佳的前提下，保证仍能按类似涓流的方式对负载进行充电操作，避免充电意外终止的状况发生，当然，如前文所述，其具体数值也可以根据实际情况而定，如针对用于共享单车的某太阳能充电器及单车上的蓄电池，第二充电电流可以设为100mA～150mA，而且在实际操作中可以采用固定的第二充电电流值向负载充电，以确保在欠佳状态下的充电稳定性。此外还需指出，本领域技术人员可以理解的是，前述太阳能充电器的输出电压小于第一电压阈值，是指输出电压小于为负载充电的基础工作电压，但此时的输出电压仍能至少满足对负载进行充电的最低标准，也即是输出电压必然存在一个正常的工作范围，如果输出电压小于绝对的下限值，表明此时处于不足以对负载充电的情况(针对共享单车而言，其下限值可以是3.7V，例如输出电压为3V的状况)，这种情况不在本发明考虑范围。

在确定充电电流后，为负载充电的过程中，继续执行步骤S6、实时检测充电电流，以确定负载是否已经充满。

具体地，步骤S7、判断充电电流与预设的截止电流阈值的关系；这里所称预设的截止电流阈值，是指根据负载电性能的具体情况所确定的、用于指示负载充满的电流值，如针对共享单车的蓄电池而言，截止电流阈值可以设为70mA。

因此，当充电电流小于该截止电流阈值时，则认为已将负载充满，此时可以执行步骤S8、控制太阳能充电器关闭输出；反之，则可以继续检测充电电流。

最后，执行步骤S9、触发太阳能充电器进入待机状态，以待下一次工作。

可以对以上实施例进一步说明的是，前述使能太阳能充电器采集并处理太阳能电池的电能信号，在实际操作中，还可以以如下优选方式实施：

其一、在启动太阳能充电器后，检测太阳能充电器是否已经连接负载，如果已经连接负载，则可以执行使能太阳能充电器采集并处理太阳能电池的电能信号的动作；如若未连接负载，则可以触发太阳能充电器进入待机状态，以待后级连接完毕，再进行充电操作，这样可以确保太阳能充电器输出的安全性和可靠性。

其二、在启动太阳能充电器后，检测太阳能电池的开路电压，以确保太阳能电池的初始状态处于正常工作范围，亦即是当开路电压大于预设的第二电压阈值时，则可以使能太阳能充电器采集并处理太阳能电池的电能信号，以进行后续充电操作，这里所称第二电压阈值，是指根据太阳能电池电性能的具体情况，所确定的、用于指示电池正常状态的电压值，如针对用于共享单车的太阳能电池，第二电压阈值可以设为1.5V，当初始阶段检测到太阳能电池不良或不具备充电工作条件(例如小于等于第二电压阈值)，则可以触发太阳能充电器进入待机状态，以待太阳能电池条件满足后，再进行充电操作。

进一步地，对于上述两种优选方式还可以考虑二者结合应用，以图2所示的较佳实施例为参考，在触发太阳能充电器进入启动状态后，可以按如下步骤执行：

步骤S201、判断是否已经连接负载。

并在确定已经连接负载后，执行步骤S202、判断太阳能电池的开路电压是否大于预设的第二电压阈值。

并在确定开路电压大于第二电压阈值后，执行步骤S2、使能太阳能充电器采集并处理太阳能电池的电能信号。

如果确定太阳能充电器未连接负载，或者太阳能电池的开路电压不大于第二电压阈值时，则可以执行步骤S9、触发太阳能充电器进入待机状态。

再结合图2所示的较佳实施例，在确定了充电电流后以及确定充满与否前，本发明还提出在负载充电的过程中，执行步骤S61、实时检测太阳能电池的电压，这里所称太阳能电池的电压，即是前文提及的太阳能电池输入电压。

并经由步骤S62、判断出太阳能电池的电压小于预设的第三电压阈值时，执行步骤S8、控制太阳能充电器关闭输出。需要说明的是，这里所称第三电压阈值是根据太阳能电池、太阳能充电器及负载电性能等具体情况，所确定太阳能电池输入电压难以保证后级充电操作的电压阈值，如针对用于共享单车的太阳能电池，第三电压阈值可以设为0.8V，亦即是在充电过程中若检测到作为供电源的太阳能电池，其供电能力不足时(例如电池被遮挡或遇阴天等情况)，则可以通过使太阳能充电器关闭输出，也即是中止或终止充电操作。

基于上述实施例及其优选方案，本发明还可以进一步优化，在负载充电过程中，根据前述输出电压和前述太阳能电池的电压，计算太阳能电池的最大功率点，并以最大功率点，动态调节太阳能充电器的输出，如可以在前述范围内调整充电电流以使充电效率最优且最大化，在实际操作中，可以优选诸如最大功率点跟踪技术(MPPT)等，以实现可动态调整太阳能充电器的输入阻抗，确保充电器输入阻抗与太阳能电池完全匹配，从而最大限度地提高从太阳能电池到太阳能充电器再到负载的能量输送效率以及整体能效。

相应于前述方法实施例，本发明还提供了一种太阳能电池充电控制系统，其可以包括如下部件：

用于触发太阳能充电器进入启动状态的启动模块；用于使能太阳能充电器采集并处理太阳能电池的电能信号的输入控制模块；用于控制太阳能充电器为负载充电，并实时检测太阳能充电器的输出电压的输出监控模块；用于当输出电压大于等于预设的第一电压阈值时，以预定的第一充电电流为负载充电，以及当输出电压小于第一电压阈值时，以预定的第二充电电流为负载充电的充电电流控制模块；用于实时检测充电电流充电电流检测模块；用于当充电电流小于预设的截止电流阈值时，控制太阳能充电器关闭输出的输出控制模块；以及用于触发太阳能充电器进入待机状态的待机模块。

相应于前述优选方案，在该控制系统的一个优选方案中还包括了用于在启动模块触发太阳能充电器进入启动状态后，检测太阳能电池的开路电压的开路电压检测模块；并且，前述输入控制模块还用于当开路电压大于预设的第二电压阈值时，使能太阳能充电器采集并处理太阳能电池的电能信号。

相应于前述优选方案，在该控制系统的另一个优选方案中还包括了用于在启动模块触发太阳能充电器进入启动状态后，检测太阳能充电器是否连接负载的负载检测模块；并且，前述输入控制模块还用于若负载检测模块输出为是，则使能太阳能充电器采集并处理太阳能电池的电能信号。

相应于前述优选方案，在该控制系统的另一个优选方案中还包括了用于在负载充电过程中，实时检测太阳能电池的电压的输入监控模块；并且，前述输出控制模块还用于当太阳能电池的电压小于预设的第三电压阈值时，控制太阳能充电器关闭输出。

相应于前述优选方案，在该控制系统的另一个优选方案中还包括了用于根据输出电压和太阳能电池的电压，计算太阳能电池的最大功率点的计算模块；并且，前述充电电流控制模块还用于根据最大功率点，调节充电电流。

最后，对于上述系统中的各模块需说明的是，一方面，其工作原理可参考前文关于控制方法的说明，在此不再赘述；另一方面，上述各个部件实施例可以以硬件实现，或者以在一个或者多个处理器或单片机或任何控制硬件上运行的软件模块实现，或者以它们的组合实现，例如可以把上述实施例中的模块组合成一个上位模块，当然，还可以把它们进一步拆分成多个下位模块等，对此本发明不作限定。

以上依据图式所示的实施例详细说明了本发明的构造、特征及作用效果，但以上所述仅为本发明的较佳实施例，需要言明的是，上述实施例及其优选方式所涉及的技术特征，本领域技术人员可以在不脱离、不改变本发明的设计思路以及技术效果的前提下，合理地组合搭配成多种等效方案；因此，本发明不以图面所示限定实施范围，凡是依照本发明的构想所作的改变，或修改为等同变化的等效实施例，仍未超出说明书与图示所涵盖的精神时，均应在本发明的保护范围内。