太阳能充电系统技术方案

本发明专利技术提供了一种太阳能充电系统，包括：电压转换器，用于将太阳能电池所产生的原始电压的电压电平转换成充电电压，并利用此充电电压对电容进行充电；以及与电压转换器电连接的占空比控制电路，用于向电压转换器提供驱动时钟，以使电压转换器根据此驱动时钟进行操作。其中，占空比控制电路根据取决于太阳能电池所产生的原始电压的最大充电功率来调整驱动时钟的占空比。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种太阳能充电系统，更具体地说，它涉及一种能够将从太阳能电池产生的电能高效地充入双层电容的太阳能充电系统。附图说明图1A的框图显示了一种含有一传统太阳能充电系统的电能系统。图1B的框图显示出了图1A中所示的传统太阳能充电系统。该传统电能系统在日本未决专利公报No.9-292851中也得到了说明。传统的太阳能充电系统70包括太阳能电池71，整流器72(如二极管)，第一DC-DC转换器73，以及双层电容74。该传统的太阳能充电系统70被连接至一个第二DC-DC转换器75。第二DC-DC转换器75与一指示器76相连。该太阳能充电系统70可保存电能。第二DC-DC转换器75接收到来自太阳能充电系统70的电能，并对其电压进行转换。具有已被转换的电压的电能被提供给指示器76以指示出电能的转换电压电平。参考图1B，电源电压从太阳能电池71通过整流器72被提供给第一DC-DC转换器73。太阳能电池71所产生的电源电压根据日光条件而发生变化。第一DC-DC转换器73将可变的电源电压转换成预定的恒定电压电平。然后，具有预定恒定电压电平的电能被从第一DC-DC转换器73提供至双层电容74，从而使双层电容74以预定的恒定电压电平进行充电。从理论上讲，以恒定电压电平对电容进行充电意味着太阳能电池所产生的电能约有一半可被充入电容。这就意味着，只要电容是以恒定电压电平被充电的，则电容的充电效率就会较低。太阳能电池根据所产生的可变电源电压电平而具有一个最大功率条件。此最大功率条件取决于太阳能电池输出的电压和电流之间的关系。以预定的恒定电压电平对电容进行充电的方法不能满足该最大功率条件。在上述情况中，需要开发出一种能够解决上述问题的新颖的太阳能充电系统。本专利技术还有一个目的是提供一种能够在最大功率条件下对电容进行充电的新颖的太阳能充电系统。本专利技术所提供的一种太阳能充电系统包括电压转换器，它用于将太阳能电池所产生的原始电压的电压电平转换成充电电压，并可利用此充电电压对电容进行充电；以及与电压转换器电连接的占空比控制电路，它用于向电压转换器提供一驱动时钟，以使电压转换器根据此驱动时钟进行操作。其中，占空比控制电路可根据一个取决于太阳能电池所产生的原始电压的最大充电功率来调整驱动时钟的占空比。通过以下的文字说明，本专利技术的上述及其它目的、特征和优点将变得更加明了。图1B的框图显示出了图1A所示的传统太阳能充电系统。图2的框图显示了在本专利技术第一实施例中所述的一种新颖的太阳能充电系统。图3的电路图显示了包含在图2所示太阳能充电系统之中的电压转换器电路的内部电路结构。图4的时序图显示了图3所示电压转换器电路的驱动时钟信号、节点Na上的电压、电流I1和I3以及电压Vc2的波形。图5的电路图显示了图2所示太阳能充电系统中所含有的占空比控制电路的内部电路结构。图6显示出了太阳能电池的电压-电流特性曲线。图7显示了在最大功率条件下功率随照度的变化。图8的电路图显示了在根据本专利技术第二实施例所述太阳能充电系统中含有的其它电压转换器电路的内部电路结构。驱动时钟的占空比根据由所产生的电压决定的最大充电功率而受到控制，由此，就能以太阳能电池的最大输出对电容进行充电，其中，最大输出可根据日光条件而相应改变。最好，电压转换器电路能够产生一检测电压，并且占空比控制电路可接收一检测电压，而且除最大充电功率以外，占空比控制电路还可根据该检测的电压对占空比进行调整。占空比控制电路还最好能够根据一个预设的拟合线来调整占空比，该拟合线是通过参考太阳能电池的最大充电功率的电压-电流特性曲线而被拟合出来的。电压转换器电路最好还能提升太阳能电池所产生的原始电压的电压电平。电压转换器电路最好既能提升又能降低太阳能电池所产生的原始电压的电压电平。电容器最好由双层电容构成。第一实施例以下将参考图2对本专利技术的第一实施例进行详细说明。图2的框图显示了在本专利技术第一实施例中的一种新颖的太阳能充电系统。该太阳能充电系统包括太阳能电池1，电压转换器电路2，双层电容3以及占空比控制电路4。太阳能电池1根据接收到的入射光或日光而产生一个生成电压101。太阳能电池1与电压转换器电路2的功率输入端21电连接，以用于将生成的电压101提供给电压转换器电路2。太阳能电池1与占空比控制电路4的功率输入端31电连接，以用于将生成的电压101提供给占空比控制电路4。输入至电压转换器电路2的电流远远大于输入至占空比控制电路.4的电流。太阳能电池1所生成的电能主要是由电压转换器电路2消耗的，其剩余部分则由占空比控制电路4消耗。电压转换器电路2含有一个检测电压输出端24。电压转换器电路2接收来自太阳能电池1的电流，并根据接收到的电流产生检测电压103，从而使检测电压103从电压转换器电路2的检测电压输出端24输出。电压转换器电路2的检测电压输出端24与占空比控制电路4的检测电压输入端33电连接，从而使检测电压103通过检测电压输入端33输入至占空比控制电路4中。电压转换器电路2含有一个驱动时钟输入端23。占空比控制电路4含有一个驱动时钟输出端34，它与驱动时钟输入端23电连接。占空比控制电路4控制驱动时钟的占空比，并根据生成的电压101和经检测的电压103，产生具有受控占空比的驱动时钟104。具有受控占空比的驱动时钟104从驱动时钟输出端34输出，然后通过驱动时钟输入端23输入至电压转换器电路2。电压转换器电路2与驱动时钟104同步工作，以将生成的电压101转换成充电电压102。电压转换器电路2具有充电电压输出端22，从而使充电电压102从充电电压输出端22输出。电压转换器电路2的充电电压102输出端22与双层电容3电连接，从而使充电电压102提供给双层电容3，由此，双层电容3得到充电电压102的充电。双层电容3储存从太阳能电池1通过电压转换器电路2而提供的电能。双层电容3比化学二次电池具有更长的充电/放电次数的寿命。图3是图2所示太阳能充电系统中所包含的电压转换器电路的内部电路结构框图。如图3所示，电压转换器电路2可由一个升压型DC斩波电路构成。电压转换器电路2含有电容C1和C2，电感L1，二极管D1，n沟道晶体管Qn1，以及电阻R1。电压转换器电路2还具有功率输入端21，充电电压输出端22，驱动时钟输入端23，以及检测电压输出端24。功率输入端21通过电容C1接地。功率输入端21通过电感L1与节点Na相连。节点Na通过n沟道晶体管Qn1与节点Nb相连。节点Nb也通过电阻R1接地。节点Nb直接与检测电压输出端24相连接，检测电压103通过此输出端24输出。n沟道晶体管Qn1的栅极与驱动时钟输入端23直接相连，以用于为n沟道晶体管Qn1的栅极提供驱动时钟104。节点Na还通过二极管D1与充电电压输出端22相连。此充电电压输出端22通过电容C2接地。图4的时序图显示了图3中的电压转换器电路的驱动时钟信号、节点Na上的电压、电流I1和I3以及电压Vc2的波形。电感L1中的电流I1按照从功率输入端21向节点Na的方向流动。n沟道晶体管Qn1中的电流I2按照从节点Na向节点Nb的方向流动。二极管D1中的电流I3从节点Na向充电电压输出端22的方向流动。电容C1具有电压Vc1，电容C2具有电压Vc2。驱动时本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种太阳能充电系统，其特征在于包括：电压转换器，用于将太阳能电池所产生的原始电压的电压电平转换成充电电压，并利用上述充电电压对电容进行充电；以及与上述电压转换器电连接的占空比控制电路，用于为上述电压转换器提供驱动时钟，以使上述电压转 换器根据上述驱动时钟进行操作，其中，上述占空比控制电路根据最大充电功率来调整上述驱动时钟的占空比，该最大充电功率取决于太阳能电池所产生的上述原始电压。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】JP 2000-12-28 401064/20001.一种太阳能充电系统，其特征在于包括电压转换器，用于将太阳能电池所产生的原始电压的电压电平转换成充电电压，并利用上述充电电压对电容进行充电以及与上述电压转换器电连接的占空比控制电路，用于为上述电压转换器提供驱动时钟，以使上述电压转换器根据上述驱动时钟进行操作，其中，上述占空比控制电路根据最大充电功率来调整上述驱动时钟的占空比，该最大充电功率取决于太阳能电池所产生的上述原始电压。2.如权利要求1所述的太阳能充电系统，其特征在于，上述电压转换器电路产生检测电压，上述占空比控制电路接收检测电压，并...

【专利技术属性】
技术研发人员：荒井智次，
申请(专利权)人：NEC东金株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]