CN201937502U - 太阳能供电装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种太阳能供电装置，包括控制模块、太阳能电池阵列、升压DC-DC、降压DC-DC、电池组、电池管理器、第一开关、第二开关、第三开关、第四开关和第五开关，太阳能电池阵列通过第一开关、升压DC-DC与第二开关一端相连、第二开关另一端分别与第四开关一端和第三开关一端相连，第四开关另一端通过降压DC-DC、第五开关和充电接口依次连接，第三开关另一端通过电池组与电池管理器相连，控制模块分别与升压DC-DC、降压DC-DC和电池管理器相连，控制模块还接有输入接口。本实用新型采用太阳能发电，清洁、环保，并由于采用电池组，不仅稳定了升压DC-DC输出电压，还避免了天气变化对负载充电的影响。

Description

太阳能供电装置

技术领域

本实用新型涉及一种太阳能供电装置。

背景技术

目前，电动汽车技术日益成熟，电动汽车也处于世界推广的阶段，但专业的电动汽车充电站或充电设备却相对匮乏，且大多的电动汽车充电站和充电设备过于依赖传统电力发电技术。这样，不仅不利于电动汽车的大力推广，而且由于传统发电给环境造成的污染正好与电动汽车的环保理念背道而驰。

实用新型内容

本实用新型为解决现有供电装置采用传统发电技术，给环境造成污染的技术问题，提供了一种清洁、环保并能够大大提高太阳能使用率的太阳能供电装置。

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种太阳能供电装置，包括控制模块、太阳能电池阵列、升压DC-DC、降压DC-DC 、电池组、电池管理器 、第一开关、第二开关、第三开关、第四开关和第五开关，所述太阳能电池阵列通过第一开关、升压DC-DC与第二开关的一端相连、第二开关的另一端分别与第四开关一端和第三开关一端相连，第四开关的另一端通过降压DC-DC、第五开关和充电接口依次连接，第三开关的另一端通过电池组与电池管理器相连，所述控制模块分别与升压DC-DC、降压DC-DC和电池管理器相连，所述控制模块还接有用于输入是否充电指令的输入接口。

进一步，本实用新型太阳能供电装置还包括人机界面或远程终端，所述人机界面或远程终端通过输入接口与控制模块相连。

进一步，所述人机界面为触摸屏设备。

进一步，所述控制模块与人机界面之间采用标准MODBUS通信协议通信。

进一步，所述控制模块与远程终端之间采用标准MODBUS通信协议通信。

进一步，所述太阳能供电装置还包括降压DC-AC、第六开关和第九开关，所述第二开关的另一端还通过第九开关、降压DC-AC以及第六开关与充电接口相连，所述降压DC-AC还与控制模块相连。

进一步，所述太阳能供电装置还包括第七开关、第一电阻、第八开关和第二电阻，所述第七开关和第一电阻串联后并接在第一开关两端，所述第八开关和第二电阻串联后并接在第四开关的两端。

进一步，所述降压DC-DC内设有多个输出电压等级接口，所述充电接口包括多个与输出电压等级接口相对应的接口。

进一步，所述控制模块与电池管理器之间采用CAN通信方式通信。

本实用新型的技术方案可以看出，太阳能供电装置通过包括控制模块、太阳能电池阵列、升压DC-DC、降压DC-DC 、电池组、电池管理器 、第一开关、第二开关、第三开关、第四开关和第五开关，所述太阳能电池阵列通过第一开关、升压DC-DC与第二开关的一端相连、第二开关的另一端分别与第四开关一端和第三开关一端相连，第四开关的另一端通过降压DC-DC、第五开关和充电接口依次连接，第三开关的另一端通过电池组与电池管理器相连，所述控制模块分别与升压DC-DC、降压DC-DC和电池管理器相连，所述控制模块还接有用于输入是否充电指令的输入接口。避免了传统发电技术对环境造成污染的弊端，本实用新型采用的太阳能发电技术清洁、环保，而且，通过采用电池组，可有效的稳定升压DC-DC输出电压，并且，当太阳能充足时，可储存过剩发电量，而当阴雨天气，太阳能贫乏时，还可补偿欠缺的用户充电需求电量，从而保证用户的用电需求。

附图说明

图1为本实用新型提供的实施例一结构框图。

图2为本实用新型提供的实施例二结构框图。

图3为本实用新型提供的实施例三结构框图。

图4为本实用新型提供的实施例四结构框图。

具体实施方式

为了使本实用新型所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

为解决现有电动汽车充电站或充电设备采用传统发电技术对环境造成很大污染的技术问题，本实用新型提供了一种太阳能供电装置，该装置包括控制模块、太阳能电池阵列、升压DC-DC、降压DC-DC 、电池组、电池管理器 、第一开关、第二开关、第三开关、第四开关和第五开关，所述太阳能电池阵列通过第一开关、升压DC-DC与第二开关的一端相连、第二开关的另一端分别与第四开关一端和第三开关一端相连，第四开关的另一端通过降压DC-DC、第五开关和充电接口依次连接，第三开关的另一端通过电池组与电池管理器相连，所述控制模块分别与升压DC-DC、降压DC-DC和电池管理器相连，所述控制模块还接有用于输入是否充电指令的输入接口。

为了使本领域的技术人员能够更好地理解、实现本实用新型，下面通过具体实施例对本实用新型进行详细说明。

实施例一

图1为本实用新型提供的实施例一结构框图，如图1所示，太阳能供电装置包括控制模块6、太阳能电池阵列1、升压DC-DC2、降压DC-DC3 、电池组4、电池管理器5 、开关K1、开关K2、开关K3、开关K4和开关K5，所述太阳能电池阵列1通过开关K1、升压DC-DC2与开关K2的一端相连、开关K2的另一端分别与开关K4一端和开关K3一端相连，开关K4的另一端通过降压DC-DC3、开关K5和充电接口依次连接，开关K3的另一端通过电池组4与电池管理器5相连，该电池组4用于稳定升压DC-DC2输出电压，储存太阳能电池阵列1过剩发电量以及补偿太阳能电池阵列1欠缺的用户充电需求电量，所述控制模块6分别与升压DC-DC2、降压DC-DC3和电池管理器5相连，所述控制模块6还接有用于输入充电指令的输入接口。

该实施例的工作原理如下：

控制模块6通过输入端口接受启动或停止指令，从而启动或停止太阳能供电装置，当太阳能供电装置为启动状态时，控制模块6控制开关K1、开关K2和开关K3闭合，则太阳能电池阵列1通过升压DC-DC2为电池组4充电；当太阳能供电装置为停止状态时，控制模块6控制开关K1、开关K2和开关K3断开，则停止整个太阳能供电装置运行。

在太阳能供电装置为启动状态时，当控制模块6通过输入端口又接收到负载（在此以电动车为例）的充电请求命令时，控制模块6控制开关K4和开关K5闭合，从而太阳能供电装置通过充电接口为电动车供电。在此说明的是，此时太阳能供电装置通过充电接口为电动车供电有两种方式：第一种方式是，当天气晴朗，太阳能比较充足时，太阳能电池阵列1通过升压DC-DC2和降压DC-DC3为电动车供电，当然，在这充电过程中，太阳能电池阵列1发电量若过剩，则可将这一部分过剩量存储到电池组4中；第二种方式是，当出现阴雨天气，太阳能贫乏时，此时太阳能的发电量远远不够电动车的充电需求量时，则控制模块6控制电池组4通过降压DC-DC3为电动车供电。这样，就避免了天气的变化对电动车用户充电的影响，从而更好地满足电动车用户的充电需求。

在太阳能供电装置为启动状态时，控制模块6实时采集升压DC-DC2和降压DC-DC3的电气量（例如电压、电流等），并将这些电气量分别与控制模块6预设的相应保护参数值比较，当该任一电气量超过控制模块6预设的相应保护参数值时，控制模块6停止整个太阳能供电装置运行，即控制开关K5、开关K4、开关K2、开关K1和开关K3依次断开，或者控制开关K5、开关K4、开关K2、开关K3和开关K1依次断开。

在太阳能供电装置为启动状态时，电池管理器5实时采集电池组4的电气量（例如总电压、电流、最高单节电压或温度、最低单节电压或温度和SOC等）和状态量（例如故障信息、告警信息和开关状态等），并将这些电气量和状态量分别与电池管理器5预设的相应保护参数比较，当该任一电气量超过电池管理器5预设的相应保护参数值时，向控制模块6发送停止这一命令，控制模块6接受到电池管理器5这一命令后，停止整个太阳能供电装置运行，即控制开关K5、开关K4、开关K2、开关K1和开关K3依次断开，或者控制开关K5、开关K4、开关K2、开关K3和开关K1依次断开。

在本实施例中，控制模块6对太阳能电池阵列1的输出电压、电流进行采样，并根据采样电压电流值作最大功率点跟踪，输出PWM对升压DC/DC进行调节控制，从而使得太阳能电池阵列1的发电效率高达80%以上。

在本实施例中，所述控制模块6与电池管理器5之间优选采用CAN通信方式通信。

作为本实施例的进一步优选方案，所述降压DC-DC3内设有多个输出电压等级接口，所述充电接口包括多个与输出电压等级接口相对应的接口。这样使得本实用新型的太阳能供电装置可为具有不同电压等级的负载供电，因此进一步完善了本实用新型太阳能供电装置的功能。

实施例二

图2为本实用新型提供的实施例二结构框图，如图2所示，太阳能供电装置包括控制模块6、太阳能电池阵列1、升压DC-DC2、降压DC-DC3 、电池组4、电池管理器5 、开关K1、开关K2、开关K3、开关K4、开关K5和人机界面7，所述太阳能电池阵列1通过开关K1、升压DC-DC2与开关K2的一端相连、开关K2的另一端分别与开关K4一端和开关K3一端相连，开关K4的另一端通过降压DC-DC3、开关K5和充电接口依次连接，开关K3的另一端通过电池组4与电池管理器5相连，该电池组4用于稳定升压DC-DC2输出电压，储存太阳能电池阵列1过剩发电量以及补偿太阳能电池阵列1欠缺的用户充电需求电量，所述控制模块6分别与升压DC-DC2、降压DC-DC3和电池管理器5相连，所述控制模块6通过输入接口与人机界面7相连。

该实施例与实施例一相比，大部分内容相同，区别在于，增加了一个主要为用户提供电动汽车充电控制和状态监视平台的人机界面7，这样，一方面，用户可通过人机界面7输入控制信息（例如充电指令，充电的电量以及升压DC-DC2、降压DC-DC3和电池管理器5的相应保护参数），上述控制信息由人机界面7通过输入接口传送给控制模块6，避免了实施例一中控制模块6只能接受是否充电指令，而不能根据用户需求控制充电量，另外，实施例一中的升压DC-DC2、降压DC-DC3和电池管理器5的相应保护参数均是预设在控制模块6中，不便于更改，而实施例二通过增加人机界面7，使得用户可以更加方便地控制太阳能供电装置的工作状况。另一方面，控制模块6可将升压DC-DC2、降压DC-DC3和电池组4的电气量和状态量通过人机界面7显示出来，从而便于用户直观地了解太阳能供电装置的工作状况。

在本实施例中，所述控制模块6与人机界面7之间优选采用标准MODBUS通信协议通信，目的是方便人机界面的选型，因为人机界面的大多器件都支持标准MODBUS通信协议。

作为实施例二的进一步优选方案，所述人机界面7可优选为触摸屏设备，因为该触摸屏设备比较简单、便携，且可直接嵌在柜体表面上，方便使用，当然，本实用新型的人机界面7不限于上述触摸屏设备。

作为本实用新型的一种优选方案，在实施例一的基础上还可增加一个远程终端，该远程终端通过输入接口与控制模块6相连，与实施例二相比，该实施例是用远程终端替代了实施例二的人机界面7，即实施例二是一种就地控制方式，而该实施例是一种远程控制方式，目的是，便于用户通过远程终端远程控制及监视太阳能供电装置的工作状况。进一步优选，所述控制模块6与远程终端之间采用标准MODBUS通信协议通信。

实施例三

图3为本实用新型提供的实施例三结构框图，参阅图3，太阳能供电装置包括控制模块6、太阳能电池阵列1、升压DC-DC2、降压DC-DC3 、降压DC-AC8、人机界面7、电池组4、电池管理器5 、开关K1、开关K2、开关K3、开关K4、开关K5、开关K6和开关K9，所述太阳能电池阵列1通过开关K1、升压DC-DC2与开关K2的一端相连、开关K2的另一端分别与开关K4一端、开关K9一端以及开关K3一端相连，开关K4的另一端通过降压DC-DC3、开关K5和充电接口依次连接，开关K9的另一端通过降压DC-AC8、开关K6与充电接口相连，开关K3的另一端通过电池组4和电池管理器5相连，该电池组4用于稳定升压DC-DC2输出电压，储存太阳能电池阵列1过剩发电量以及补偿太阳能电池阵列1欠缺的用户充电需求电量，所述控制模块6分别与升压DC-DC2、降压DC-DC3、降压DC-AC8和电池管理器5相连，所述控制模块6通过输入接口与人机界面7相连。

该实施例是在实施例二的基础上，进行了进一步改进，即在实施例二的基础上增加了降压DC-AC8、开关K6和开关K9，所述开关K2的另一端还通过开关K9、降压DC-AC8以及开关K6与充电接口相连，所述降压DC-AC8还与控制模块6相连。目的是，使得该实施例不仅可以为直流电负载供电，还可以为交流电负载供电，其具体工作原理是：在太阳能供电装置为启动状态时，当充电接口接的是直流电负载（例如电动车）时，控制模块6控制开关K4和开关K5闭合，太阳能电池阵列1通过升压DC-DC2和降压DC-DC3为电动车供电，而当充电接口接的是交流电负载（例如照明、家庭用电或工业用电等），控制开关K4和开关K5断开，并控制开关K9和开关K6闭合，太阳能电池阵列1通过升压DC-DC2和降压DC-AC8为照明、家庭用电或工业用电等供电。

以上，实施例三仅是在实施例二的基础上进一步改进得到的，作为本实用新型的又一种优选方案，还可在实施例一以及实施例一、实施例二的扩展实施例的基础上进行进一步改进，即在上述实施例的基础上增加了降压DC-AC8、开关K6和开关K9，所述开关K2的另一端还通过开关K9、降压DC-AC8以及开关K6与充电接口相连，所述降压DC-AC8还与控制模块6相连。

实施例四

图4为本实用新型提供的实施例四结构框图，参阅图4可知，该实施例与实施例二大部分相同，区别在于：在实施例二的基础上增加了开关K7、电阻R1、开关K8和电阻R2，所述开关K7和电阻R1串联后并接在开关K1两端，所述开关K8和电阻R2串联后并接在开关K4的两端。其具体工作原理是：在太阳能供电装置启动时，控制模块6首先控制开关K7、开关K2和开关K3闭合，待一定时间（该具体时间可由设计设定）后控制开关K7断开，并闭合开关K1，目的是，限制太阳能供电装置刚启动时，太阳能电池阵列1输出的电压过大，从而避免该过大电压给升压DC-DC2造成很大冲击，甚至损坏升压DC-DC2的弊端；同理，在太阳能供电装置启动后，当控制模块6通过输入端口接收到负载的充电请求命令时，控制开关K8和开关K5闭合，待一定时间（该具体时间可由设计设定）后控制开关K8断开，并闭合开关K4，目的是，限制太阳能供电装置刚充电时，升压  DC-DC或电池组4输出的电压过大，从而避免该电压过大给降压DC-DC3造成很大冲击，甚至损坏降压DC-DC3的弊端。

在本实施例中，电阻R1和电阻R2的阻值由设计者根据需要限制的电压大小决定，由于根据需要限制的电压大小设计电阻R1和电阻R2的阻值是本领域的现有技术，因此在此不作详细说明。

以上，实施例四仅是在实施例二的基础上进一步改进得到的，作为本实用新型的又一种优选方案，还可在实施例一、实施例三以及实施例一、实施例二和实施例三的扩展实施例的基础上进行进一步改进，即在上述实施例的基础上增加开关K7、电阻R1、开关K8和电阻R2，所述开关K7和电阻R1串联后并接在开关K1两端，所述开关K8和电阻R2串联后并接在开关K4的两端。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种太阳能供电装置，其特征在于，包括控制模块、太阳能电池阵列、升压DC-DC、降压DC-DC 、电池组、电池管理器 、第一开关、第二开关、第三开关、第四开关和第五开关，所述太阳能电池阵列通过第一开关、升压DC-DC与第二开关的一端相连、第二开关的另一端分别与第四开关一端和第三开关一端相连，第四开关的另一端通过降压DC-DC、第五开关和充电接口依次连接，第三开关的另一端通过电池组与电池管理器相连，所述控制模块分别与升压DC-DC、降压DC-DC和电池管理器相连，所述控制模块还接有用于输入是否充电指令的输入接口。

2.根据权利要求1所述的太阳能供电装置，其特征在于，所述太阳能供电装置还包括人机界面或远程终端，所述人机界面或远程终端通过输入接口与控制模块相连。

3.根据权利要求2所述的太阳能供电装置，其特征在于，所述人机界面为触摸屏设备。

4.根据权利要求2所述的太阳能供电装置，其特征在于，所述控制模块与人机界面之间采用标准MODBUS通信协议通信。

5.根据权利要求2所述的太阳能供电装置，其特征在于，所述控制模块与远程终端之间采用标准MODBUS通信协议通信。

6.根据权利要求1所述的太阳能供电装置，其特征在于，所述太阳能供电装置还包括降压DC-AC、第六开关和第九开关，所述第二开关的另一端还通过第九开关、降压DC-AC以及第六开关与充电接口相连，所述降压DC-AC还与控制模块相连。

7.根据权利要求1所述的太阳能供电装置，其特征在于，所述太阳能供电装置还包括第七开关、第一电阻、第八开关和第二电阻，所述第七开关和第一电阻串联后并接在第一开关两端，所述第八开关和第二电阻串联后并接在第四开关的两端。

8.根据权利要求1至7任一项所述的太阳能供电装置，其特征在于，所述降压DC-DC内设有多个输出电压等级接口，所述充电接口包括多个与输出电压等级接口相对应的接口。

9.根据权利要求1至7任一项所述的太阳能供电装置，其特征在于，所述控制模块与电池管理器之间采用CAN通信方式通信。

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