JP2019047721A - 太陽光充電システム及びその制御方法 この出願は、２０１７年９月１日に中国特許局に出願された出願特許公開第２０１７１０７８０２８６．３号、「太陽光充電補助システム及び制御方法」である中国特許出願の優先権を主張し、その開示内容の全ては参照により本出願に組み込まれる。 - Google Patents

Abstract

【課題】本開示は太陽光充電システム及びその制御方法を提供する。【解決手段】太陽光充電システム０１は、第１電池パック１０、光起電力ユニット１１、第２電池パック１２、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３、制御ユニット１４を備える。第１電池パック１０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３を介して第２電池パック１２に電気的に接続される。第２電池パック１２は、光起電力ユニット１１に電気的に接続される。制御ユニット１４は、第２電池パック１２の電圧を検出し、更に前記電圧により前記ＤＣ／ＤＣコンバータ１３と第２電池パック１２との間の導通／遮断を制御する。【選択図】図１

Description

本開示は、太陽光発電技術の分野に関し、特に太陽光充電システム及びその制御方法に関する。

太陽エネルギーは、機器の主要動力又は補助エネルギーとして用いられる。地面上の太陽放射エネルギーは１ｋＷ／ｍ^２以下であり、現在の光電変換効率で計算すると、当該機器（例えば、車）の主要動力に太陽光のみを用いる場合、数平方メートルから数百平方メートルの広い範囲より太陽光のエネルギーを受ける必要がある。しかしながら、機器の有効面積は通常限られており、太陽エネルギーを機器の主要動力とすることはほぼ不可能である。したがって、今現在、太陽エネルギーが蓄電池の補助エネルギーとして用いられるのは、太陽エネルギー利用の一般的なパターンの１つである。

動力蓄電池の電圧は通常高くて、数百ボルトに達するが、ソーラーモジュールが限られたスペースに適用される場合、その電力が限られており、通常数十ボルト程度である。ソーラーモジュールが発電した電力を直接昇圧して蓄電池に提供する場合、昇圧過程中の電力損失が比較的に大きく、その結果、太陽エネルギーの利用率が低くなる。したがって、今現在、太陽光発電は限られた面積に適用されるとき、通常は例えば、低電圧補助蓄電池および／又は低電圧電器への給電に用いられる。

本開示に係る太陽光充電システムは、第１電池パック、光起電力ユニット、第２電池パック、ＤＣ／ＤＣコンバータ、制御ユニットを備え、前記第１電池パックは前記ＤＣ／ＤＣコンバータを介して前記第２電池パックに電気的に接続され、前記第２電池パックは前記光起電力ユニットに電気的に接続され、前記制御ユニットは前記第２電池パックの電圧を検出し、そして前記電圧に応じて前記ＤＣ／ＤＣコンバータと前記第２電池パックとの間の導通／遮断を制御する。

好ましくは、前記制御ユニットはスイッチ、検出モジュール、及び制御ユニットを備え、前記スイッチは前記ＤＣ／ＤＣコンバータと前記第２電池パックとの間の導通／遮断を制御し、前記検出モジュールは前記第２電池パックに電気的に接続され、前記検出モジュールは前記第２電池パックの電圧を検出し、前記制御ユニットは前記電圧に応じて前記スイッチを介してＤＣ／ＤＣコンバータの導通／遮断を制御するように用いられる。

好ましくは、前記スイッチは前記ＤＣ／ＤＣコンバータと前記第２電池パックとの間に直列に接続される。

好ましくは、前記検出モジュールは前記制御ユニットに通信接続される。

好ましくは、前記スイッチはリレーであり、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの出力端は前記リレーを介して前記第２電池パックに電気的に接続される。

好ましくは、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの出力端は前記リレーのＣＯＭポートに電気的に接続され、前記第２電池パックに対応する電極は前記リレーの常開接点に電気的に接続される。

好ましくは、前記リレーは過不足電圧リレーであり、前記過不足電圧リレーの過電圧設定値は前記第２電池パックの満充電状況の電圧より低い。

好ましくは、前記充電システムは低電圧負荷を備え、前記第１電池パック、前記第２電池パック及び前記光起電力ユニットの中の少なくともひとつの電極が、前記低電圧負荷に対応する電極に電気的に接続される。

好ましくは、前記充電システムは計時器をさらに備え、前記制御ユニットは前記計時器を制御し、前記第２電池パックの電圧が電圧閾値範囲の下限より低い場合、前記制御ユニットは前記計時器を制御して計時を開始し、所定時間が経過した後、前記計時器は前記制御ユニットに計時終了の信号を送信する。

好ましくは、前記計時器の出力端は前記制御ユニットに通信接続される。

好ましくは、前記充電システムは表示装置をさらに備え、前記制御ユニットは前記表示装置を制御して前記第２電池パックの電圧を表示するように用いられる。

好ましくは、前記表示装置の入力端は前記制御ユニットの表示ポートに通信接続される。

好ましくは、前記第２電池パックの中の１つの電池、又は複数の電池からなる直列接続電池列は、前記検出モジュールと前記制御装置に給電し、および／又は、前記第２電池パックの中の１つの電池、又は複数の電池からなる直列接続電池列は前記制御ユニットに給電する。

好ましくは、前記太陽光充電システムは太陽光充電コントローラをさらに備え、光起電力ユニットは前記太陽光充電コントローラを介して前記第２電池パックに電気的に接続される。

好ましくは、前記光起電力ユニットの少なくとも１つの電極は１つのダイオードを介して前記第２電池パックに電気的に接続され、前記光起電力ユニットの出力電圧が前記第２電池パックの電圧より高い場合、前記ダイオードは導通される。

また、本開示は、所定の電圧閾値範囲を設定するステップ、前記第２電池パックの電圧と前記電圧閾値範囲との間の比較結果により、前記光起電力ユニットが前記第２電池パックに充電するように制御するステップ、または、前記第１電池パックと前記光起電力ユニットが前記第２電池パックに充電するように制御するステップを備える、上述の太陽光充電システムの制御方法を提供する。

好ましくは、前記電圧閾値範囲の上限は前記第２電池パックの満充電時の電圧より低く、前記電圧閾値範囲の下限は前記第２電池パックの電力切れ時の電圧より高い。前記第２電池パックの電圧と前記電圧閾値範囲との間の比較結果により、前記光起電力ユニットが前記第２電池パックに充電するように制御、あるいは、前記第１電池パックと前記光起電力ユニットが前記第２電池パックに充電するように制御するステップは、電圧の上昇中に前記第２電池パックの電圧を検出し、さらに検出された前記電圧を前記電圧閾値範囲と比較する、検出された前記電圧が電圧閾値範囲の上限より高い場合、前記光起電力ユニットが前記第２電池パックに充電するように制御し、前記電圧が前記電圧閾値範囲の下限より低い場合、前記光起電力ユニットと前記第１電池パックが前記第２電池パックに充電するように制御する。

好ましくは、前記電圧閾値範囲の上限は前記第２電池パックの満充電時の電圧より低く、前記電圧閾値範囲の下限は前記第２電池パックの電力切れ時の電圧より高い、前記第２電池パックの電圧と前記電圧閾値範囲との間の比較結果により、前記光起電力ユニットが前記第２電池パックに充電するように制御、または、前記第１電池パックと前記光起電力ユニットが前記第２電池パックに充電するように制御するステップは、電圧の下降中に前記第２電池パックの電圧を検出し、さらに前記電圧と前記電圧閾値範囲を比較する、前記電圧が電圧閾値範囲の下限より高い場合、前記光起電力ユニットが前記第２電池パックに充電するようにを制御し、前記電圧が前記電圧閾値範囲の下限より低い場合、前記光起電力ユニットと前記第１電池パックが前記補助電池パックに充電するように制御する。

本開示の幾つかの実施例に係る充電システムの構成図である。 本開示の幾つかの実施例に係る１つの充電システムの回路構成を示す図である。 本開示の幾つかの実施例に係るもう１つの充電システムの回路構成を示す図である。 本開示の幾つかの実施例に係るもう１つの充電システムの回路構成を示す図である。 本開示の幾つかの実施例に係るさらなる１つの充電システムの回路構成を示す図である。 本開示の幾つかの実施例に係る充電システムの部分回路構成を示す図である。 本開示の幾つかの実施例に係る充電システムの制御方法を示すフローチャート図である。

以下は図面を参照して本開示の技術案をさらに説明する。

関連技術では、従来の低電圧補助蓄電池は高電圧動力電源と直接にＤＣ／ＤＣコンバータ（Ｄｉｒｅｃｔ Ｃｕｒｒｅｎｔ／Ｄｉｒｅｃｔ Ｃｕｒｒｅｎｔ、これは１つの直流電圧を他の直流電圧に変換することを示す）を介して接続され、中間には電気制御素子がなく、ＤＣ／ＤＣコンバータが起動される限り、常に動作状態を保つ。したがって、光照射があり、かつＤＣ／ＤＣコンバータがオンにされた後、高電圧動力電池とソーラーモジュールは同時に低電圧補助蓄電池に充電し、高電圧動力電池が供給される電気エネルギーとソーラーモジュールが供給する電気エネルギーには競争関係が存在する。高電圧動力電池の充電能力が強いため、短時間内で低電圧補助蓄電池を電力量飽和の状態に達させることができるが、ソーラーモジュールが低電圧補助蓄電池に少量のエネルギーを供給した後、低電圧補助蓄電池はフロートチャージ（Ｆｌｏａｔ Ｃｈａｒｇｅ）に移行し、太陽エネルギーの利用率は非常に低く、太陽光発電の電気エネルギーを大量に無駄にする。例えば、太陽光モジュールを電気自動車に適用する場合、上述の問題がある。

図１に示すように、本開示の幾つかの実施例に係る充電システム（太陽光補助充電システムとも呼ばれる）０１は、第１電池パック（主動力電池パックとも呼ばれる）１０、光起電力ユニット（ソーラーモジュール、又は光起電力ユニット、又は太陽光光起電力ユニットとも呼ばれる）１１、第２電池パック（補助電池パックとも呼ばれる）１２、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３、制御ユニット１４を備え、前記第１電池パック１０は前記ＤＣ／ＤＣコンバータ１３を介して前記第２電池パック１２に電気的に接続され、前記第２電池パック１２は前記光起電力ユニット１１に電気的に接続され、前記制御ユニット１４は前記第２電池パック１２の電圧を検出するように用いられ、更に前記電圧により前記ＤＣ／ＤＣコンバータ１３と前記第２電池パック１２との間の導通／遮断を制御する。

これにより、本開示の幾つかの実施例に係る充電システム０１において、前記光起電力ユニット１１は常に前記第２電池パック１２に充電する、すなわち、前記光起電力ユニット１１は常に前記第２電池パック１２に充電する状態が保持されるため、光起電力ユニット１１が変換された電気エネルギーを十分に利用することができ、太陽エネルギーの利用率を向上させる、同時に、前記第２電池パック１２の電圧により、前記第１電池パック１０が前記第２電池パック１２に充電する、又は前記第２電池パック１２に充電しないように制御することによって、前記第２電池パック１２の電力量が切れないように保証する。

実施例として、図１に示すように、制御ユニット１４はスイッチ１４１、検出モジュール１４２及び制御モジュール１４３を備え、前記スイッチ１４１は前記ＤＣ／ＤＣコンバータ１３と前記第２電池パック１２との間の導通／遮断を制御する。

前記検出モジュール１４２は前記第２電池パック１２に電気的に接続され、前記検出モジュール１４２は前記第２電池パック１２の電圧を検出する。

前記制御モジュール１４３は前記電圧により前記スイッチ１４１の導通／遮断を制御する。

実施例として、前記スイッチ１４１は前記ＤＣ／ＤＣコンバータ１３と第２電池パック１２に直列に接続される。

実施例として、前記検出モジュール１４２が検出した前記第２電池パック１２の電圧を受信するように、前記検出モジュール１４２は前記制御モジュール１４３に通信接続される。

実施例として、前記スイッチ１４１はリレーであり、前記ＤＣ／ＤＣコンバータ１３の出力端は前記リレーを介して前記第２電池パック１４２に電気的に接続される。

ここでは、前記リレーは過不足電圧リレーであり、前記過不足電圧リレーの過電圧設定値は前記第２電池パック１２の満充電状況の電圧より低い。

実施例として、図１に示すように、前記充電システム０１は低電圧負荷１５を備え、前記第１電池パック１０、前記第２電池パック１２及び光起電力ユニット１１の中の少なくとも１つの電極が、低電圧負荷１５に対応する電極に電気的に接続される。

実施例として、図１に示すように、前記充電システム０１は計時器１６をさらに備え、前記制御モジュール１４３は前記計時器１６を制御し、第２電池パック１２の電圧が電圧閾値範囲の下限より低い場合、前記制御モジュール１４３は前記計時器１６を制御して計時を開始し、所定時間が経過した後、前記計時器１６は前記制御モジュール１４３に計時終了の信号を送信する。

ここで、前記計時器１６の出力端は前記制御モジュール１４３に通信接続される。

実施例として、図１に示すように、前記充電システム０１は表示装置１７をさらに備え、前記制御モジュール１４３は前記表示装置１７を制御して第２電池パック１２の電圧を表示するのに用いられる。

ここで、前記表示装置１７の入力端は前記制御モジュール１４３の表示ポートに通信接続される。

図２に示すように、本開示の幾つかの実施例に係る充電システム（太陽光補助充電システムとも呼ばれる）０１は、
第２電池パック（補助電池パック又は低電圧補助蓄電池とも呼ばれる）６の１つの電源としての光起電力ユニット（ソーラーモジュールとも呼ばれる）４と、
光起電力ユニット４が発電した電気エネルギーの電圧と電流を制御し、その出力を第２電池パック６の充電電圧にマッチングさせ、さらに、第２電池パック６と低電圧負荷の要求能力により、第２電池パック６と低電圧負荷に適切な電流を供給し、また、過電圧、過電流、短絡に対する保護機能を有する太陽光充電コントローラ（太陽光充電コントローラとも呼ばれる）５と、
第２電池パック６の電圧を測定する検出モジュール（電圧検出モジュールとも呼ばれる）と、
過不足電圧のオーバーラン保護機能と回路の切替機能を実現できる制御モジュールと、
を備える。

光起電力ユニット４は、太陽光充電コントローラ５を介して第２電池パック６に接続されて充電し、また、光起電力ユニット４は太陽光充電コントローラ５を介して低電圧負荷に給電することもできる（図２では低電圧負荷を示していなく、上述の図１を参照してください）。

制御ユニット（電圧検出コントローラモジュールとも呼ばれる）はデジタル直流電圧計３を備え、デジタル直流電圧計３の電源正極８と測定端正極９は第２電池パック６の正極（図２には記号「＋」で示す）に接続され、電源共通負極７は第２電池パック６の負極（図２には記号「−」で示す）に接続される。

図２に示すように、本開示の幾つかの実施例において、デジタル直流電圧計３に検出モジュール、制御モジュールとスイッチ（例えば、過不足電圧リレー）が組み込まれることを例として、ここでは、過不足電圧リレーの一対の常開接点はＤＣ／ＤＣコンバータ（例えば、車載ＤＣ／ＤＣコンバータ）２の低電圧端正極２（図２には記号「＋」で示す）と第２電池パック６の正極との間に直列に接続され、該一対の常開接点は常開接点（図２には標記「ＯＦＦ」で示す）と共通点ポート、すなわち、ＣＯＭポート（図２には標記「ＣＯＭ」で示す）を含む。制御ユニットの電圧閾値範囲の上限と下限を設定することによって、第２電池パック６の電圧に対するリアルタイム監視と制御を実現する。

これにより、デジタル直流電圧計３により回線の切替を行うことができる。検出モジュール、制御ユニットと過不足電圧リレーが組み込まれたデジタル直流電圧計３を採用して回路を切り替える方法は独特ではなく、各モジュールは別々に配置することができる。例えば、ワンチップマイコン又はＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ、中央処理装置）を制御ユニットとして採用し、リレー（又は過不足電圧リレー）を制御して回線の切替を行う。本開示の幾つかの実施例において、デジタル直流電圧計３の共通負極７は第２電池パック６の負極に接続され、デジタル電圧計３の電源正極８及び測定端正極（検出電極とも呼ばれる）９は第２電池パック６の正極に接続される。

図２に示すように、第１電池パック（動力電池とも呼ばれる）１はＤＣ３３０Ｖ（直流３３０Ｖ）であり、第２電池パック６（低電圧補助電池とも呼ばれる）の公称電圧は１２Ｖであり、満充電後の電圧は１３Ｖ以上であり、デジタル直流電圧計３が検出した電圧閾値範囲は上限を１３Ｖに、下限を１２Ｖに設定し、検出モジュールは第２電池パック６の電圧をリアルタイムで検出して制御ユニットに送信する。

長時間の光照射が弱すぎる、又は低電圧負荷の消費電力が大きすぎる時、制御ユニットが第２電池パック６の電圧が下限値１２Ｖまで下降した信号を受信する場合、制御ユニットはリレーコイルが通電するように制御し、常開接点をオンにし、第１電池パック１を増加させてＤＣ／ＤＣコンバータ２を介して第２電池パック６と低電圧負荷に給電する。制御ユニットが第２電池パック６の電圧が上限値１３Ｖまで充電した信号を受信する場合、制御ユニットはリレーコイルが通電しないように制御し、常開接点をオフにし、第１電池パック１がＤＣ／ＤＣコンバータ２を介して第２電池パック６に充電する回路をオフにする。

光照射が十分である時、又は低圧負荷の消費電力が小さすぎる時、第２電池パック６は一定の光起電力を有するため、光起電力ユニット４と低電圧負荷との間の電位差は光起電力ユニット４と第２電池パック６との間の電位差より大きくなり、光起電力ユニット４は優先的に低電圧負荷に給電してから、第２電池パック６に充電する。これにより、第２電池パック６が満充電された後、第２電池パック６はフロート充電状態になり、光起電力ユニット４はトリクルのみを提供して第２電池パック６に充電し、すなわち、トリクル充電（ｔｒｉｃｋｌｅ ｃｈａｒｇｅ）であり、このため、長期間の自己消費電力による第２電池パック６の寿命低下を回避することができる。

ここでは、常閉接点（図２には標記「ＯＮ」で示す）は太陽電池発電ユニット４と第２電池パック６との間の給電回路に接続しないため、上述の充電システムの全体の作業過程において、対応する光照射条件に達する限り、光起電力ユニット４は発電状態を保持し、第２電池パック６に充電、および低電圧負荷に給電し、充電の優先度はＤＣ／ＤＣコンバータ２を介する第１電池パック１の出力より高い。

第２電池パック６の電圧が１２Ｖより低い場合、制御モジュールはリレーを制御してオフにし、第１電池パック１が第２電池パック６に充電し、第２電池パック６の電圧が１３Ｖを超える場合、制御ユニットはリレーを制御してオンにし、第２電池パック６に対する充電を停止する。光起電力ユニット４は常に第２電池パック６に電気的に接続、すなわち、光起電力ユニット４は常に第２電池パック６に対する充電を保持する。

１つの変形様態では、第１電池パックが充電した所定電圧を、第２電池パック６が満充電された電圧より低くなり（例えば、本開示の幾つかの実施例における第２電池パック６の公称電圧は１２Ｖで、満充電時の電圧は１３．６Ｖである）、これにより、第１電池パック１が第２電池パック６に充電完了しても、上述の設置形態でも、光起電力ユニット４が第２電池パック６にトリクル充電することができ、第２電池パック６をフロートチャージに保持し、第２電池パック６の寿命を延ばすことに有利となる。

また、上述の設置形態を採用すると、第１電池パック１が第２電池パック６に充電した後、第２電池パック６は、依然として光起電力ユニット４が変換した電気エネルギーを利用でき、これにより、光起電力ユニット４の利用率を向上する。

図３に示すように、本開示の幾つかの実施例は充電システム（補助充電システムとも呼ばれる）０１を提供し、第１電池パック（動力電池バッテリとも呼ばれる）１はＤＣ５１８Ｖ（直流５１８Ｖ）であり、第２電池パック６は２つの公称電圧が１２Ｖである電池からなり、さらに各電池が満充電された電圧は１３Ｖより高い蓄電池で、制御ユニットが検出した電圧閾値範囲は上限を２６Ｖに、下限を２４Ｖに設定する。検出モジュールは第２電池パック６の電圧をリアルタイムで検出して制御モジュールに送信し、長時間の光照射が弱すぎる、又は低電圧負荷の消費電力が大きすぎる場合、制御モジュールが第２電池パックの電圧が下限値２４Ｖまで下降した信号を受信する時、制御モジュールはリレーコイルが通電するように制御し、常開接点（図３には標記「ＯＦＦ」で示す）をオンにし、第１電池パック１を増加させ、ＤＣ／ＤＣコンバータ２を介して第２電池パック６に充電、および低電圧負荷（図３には低電圧負荷を示していなく、前記図１を参照してください）に給電する。制御モジュールが第２電池パック６の電圧が上限値２６Ｖまで上昇した信号を受信する場合、制御ユニットはリレーコイルが通電しないように制御し、常開接点をオフにし、第１電池パック１がＤＣ／ＤＣコンバータ２を介して第２電池パック６に充電する回路をオフにする。

光照射が十分である時、又は低圧負荷の消費電力が小さすぎる時、第２電池パック６は一定の光起電力を有するため、光起電力ユニット４と低電圧負荷との間の電位差は光起電力ユニット４と前記第２電池パック６との間の電位差より大きくなり、光起電力ユニット４は優先的に低電圧負荷に給電してから、第２電池パック６に充電する。第２電池パック６が満充電された後、第２電池パック６はフロート充電状態になり、光起電力ユニット４はトリクルのみを提供して低電圧電池に充電することによって、長期間の自己消費電力による第２電池パック６の寿命低下を回避することができる。

ここで、常閉接点（図２には標記「ＯＮ」で示す）は太陽電池発電ユニット４と第２電池パック６との間の給電回路に接続しないため、上述の充電システムの全体の作業過程において、対応する光照射条件に達する限り、光起電力ユニット４は発電状態を保持し、第２電池パック６に充電し、又は低電圧負荷に給電し、充電の優先度はＤＣ／ＤＣコンバータ２を介する第１電池パックの出力より高い。

本開示の幾つかの実施例において、検出モジュール、制御モジュールと過不足電圧リレーは１つのデジタル直流電圧計３に設けられ、ここで、デジタル直流電圧計の共通負極７は第２電池パックの負極（図３には記号「−」で示す）に電気的に接続され、デジタル直流電圧計３の電源正極８は共通負極７に接続された第２電池パック６の１つの電池の正極（図３には記号「＋」で示す）に電気的に接続され、デジタル直流電圧計３の検出正極９は第２電池パック６の各電池の正極に電気的に接続される。

図３の「ＭＰＰＴ」は太陽光充電コントローラ５の一種であり、Ｍａｘｉｍｕｍ Ｐｏｗｅｒ Ｐｏｉｎｔ Ｔｒａｃｋｉｎｇ、すなわち、「最大電力点追跡」ソーラーコントローラを指す。図４に示すように、本実施例に係る充電システム（太陽光補助充電システムとも呼ばれる）０１は光起電力ユニット４を備え、光起電力ユニット４は光照射で発電し、光起電力ユニット４が発電した電気エネルギーは太陽光充電コントローラ５の制御と切替により第２電池パック６に充電し、および低電圧負荷６１に給電する。

低電圧負荷６１の電源インタフェース６１ａは第２電池パック６に電気的に接続され、このため、第２電池パック６が低電圧負荷６１に給電する時、第２電池パック６は低電圧負荷６１に直列に接続され、光起電力ユニット４又は第１電池パック１が第２電池パック６に充電する時、低電圧負荷６１と第２電池パック６は並列状態にあるため、光起電力ユニット４又は第１電池パック１は直接に低電圧負荷６１に給電することができ、エネルギー変換を減らせ、エネルギー損失を減らせる。

第１電池パック１はＤＣ／ＤＣコンバータ２の入力端の両極（図４にはそれぞれ記号「＋」、「−」で示す）に電気的に接続され、ＤＣ／ＤＣコンバータ２の出力端の両極（図４にはそれぞれ記号「＋」、「−」で示す）は第２電池パック６に電気的に接続され、手動スイッチ６２およびリレー６３は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２の出力端と第２電池パック６の接続に用いる１つのワイヤ（図４にはＬで示す）に直列に接続される。

第２電池パック６はデジタル直流電圧計３に電気的に接続され、デジタル直流電圧計３は検出モジュール、制御モジュールと表示装置（表示画面又は表示モジュールとも呼ばれる）を備え、検出モジュールは第２電池パック６の電圧を検出し、制御モ器は検出モジュールが検出した第２電池パック６の電圧情報を受信し、制御モジュールは第２電池パック６の電圧情報に応じてリレー６３の導通／遮断を制御する。リレーが導通されり、かつ手動スイッチ６２がオンされる場合、第１電池パック１はＤＣ／ＤＣコンバータ２を介して第２電池パック６に充電し、リレー６３がオフされ、および／また、手動スイッチ６２がオフされる場合、光起電力ユニット４は太陽光充電コントローラ５を介して第２電池パック６に給電する。

表示モジュールは当該電圧値を表示することに用いられ、デジタル直流電圧計３が表示された値を観察することによって手動スイッチ６２を手動操作にし、手動スイッチ６２を導通／遮断にすることによって、第１電池パック１が第２電池パック６に充電すること、および／また光起電力ユニット４が第２電池パック６の充電を制御する。
図５に示すように、本開示の幾つかの実施例に係る充電システムは計時器１６をさらに備え、制御モジュール（検出モジュール、制御モジュールとスイッチはデジタル直流電圧計３に組み込まれる）は当該計時器１６を制御し、当該計時器１６は制御モジュールと通信し、第２電池パック６の電圧が所定電圧値（例えば、１２Ｖ）より低い場合、当該計時器１６は制御モジュールを介してトリガされ、計時を開始する。計時器１６が計時終了すると、デジタル直流電圧計３は第２電池パック６の電圧を再び測定し、第２電池パック６の電圧が依然として所定電圧値より低い場合、制御モジュールは第１電池パック１が第２電池パック６に充電するように、リレーがオフになるように制御する。

このように、第２電池パック６の電圧が所定電圧より低い場合、太陽光が十分であれば、光起電力ユニット４が変換する電気エネルギーを十分に利用することができ、光照射が不足又は光起電力ユニット４が変換する電気エネルギーが不足であれば、一定の時間後、依然として第２電池パック６の電圧が所定電圧まで充電されないと、第１電池パック１を採用して第２電池パック６に充電する必要がある。

上述の各実施例において、採用された第１電池パック１の公称電圧は３３０Ｖであるが、上述の第１電池パック１の電圧はただ例としてのものに過ぎなく、これに限定されるものではない。当該第１電池パック１の公称電圧は１４４Ｖ、２２０Ｖ、４８０Ｖ、５５０Ｖなどの様々な電圧値とすることができる。

同様に、上述の各実施例において、採用された第２電池パック６の公称電圧は１２Ｖであるが、上述の補助電池パックの電圧はただ例としてのものに過ぎなく、これに限定されるものではない。当該第２電池パック６の公称電圧は２４Ｖ、３６Ｖなどの異なる電圧値とすることができる。

図２に示す充電システム０１において、第２電池パック６は電圧が１２Ｖの電池を１つだけ有するため、デジタル直流電圧計３の共通負極９は第２電池パック６の負極に接続され、デジタル直流電圧計３の電源正極８及び検出電極９は第２電池パック６の正極に接続される。

この接続形態はデジタル直流電圧計３の給電形態を限定するものではなく、例えば、図３に示すように、直列に接続された２つの電圧が１２Ｖの電池を第２電池パック６とする場合、デジタル直流電圧計３の共通負極９と電源正極８はそれぞれ第２電池パック６の正極、負極に接続されることができ、検出正極９は電池パック中の１つの電池の正極に接続される。

または、直列に接続された複数の電池を第２電池パックとして用いられる場合、そのうちの１つ又は複数の電池をデジタル直流電圧計の電源とし、検出正極は電池パック中の１つの電池の正極に電気的に接続する。

太陽光照射がない場合、太陽光モジュールは特定の導電特性を有するため、太陽光モジュールは補助電池パック又は主動力電池パックの負荷になる可能性があり、光起電力ユニットが負荷として損傷されることを防止するため、図６に示すように、光起電力ユニット４の少なくとも１つの電極４ａは、ダイオード（図６には標記「Ｄｉｏｄｅ」と表示）を介して第２電池パック６に電気的に接続され、前記光起電力ユニット４の出力電圧が前記第２電池パック６の電圧より高い場合、ダイオードが導通される。

回路にダイオードを設計する時、ダイオードは１つの単方向性の導電性部品であるため、ダイオードは光起電力ユニットが電気エネルギーを出力する方向へ導通することによって、太陽光モジュールを保護すると共に、主動力電池パックのエネルギーの無駄を回避することもできる。

図７に示すように、本開示の幾つかの実施例に係る太陽光充電システム（太陽光補助電池パック、又は太陽光補助充電システムとも呼ばれる）の充電制御方法は、
所定の電圧閾値範囲を設定するステップＳ１、
前記第２電池パックの電圧と前記電圧閾値範囲との間の比較結果により、前記光起電力ユニットが前記第２電池パックに充電するように制御する、あるいは、前記第１電池パックと前記光起電力ユニットが前記第２電池パックに充電するように制御するステップＳ２、
を含む。

このように、本開示の幾つかの実施例に係る充電システムにおいて、前記光起電力ユニットは常に第２電池パックに充電する、すなわち、前記光起電力ユニットは常に第２電池パックに充電する状態を保持する。よって、光起電力ユニットが変換した電気エネルギーを十分に利用することができ、太陽エネルギーの利用率を向上させる、同時に、前記第２電池パックの電圧と前記電圧閾値範囲の比較結果によって、前記第１電池パックを制御して前記第２電池パックに充電し、又は前記第２電池パックに充電しなく、前記第２電池パックの電力量切れがないように保証する。

ここで、前記電圧閾値範囲の上限は前記第２電池パックが満充電した時の電圧より低く、前記電圧閾値範囲の下限は前記第２電池パックの電力切れ時の電圧より高い。

すなわち、第２電池パックの電圧が設定の電圧閾値範囲の下限より低いことが検出される場合、光起電力ユニットと第１電池パックは同時に第２電池パックに充電する。第２電池パックは第２電池パックの電圧が電圧閾値範囲の上限より高いまで充電される場合、第１電池パックを制御して第２電池パックの充電を停止し、光起電力ユニットのみが第２電池パックに充電し続ける。全体の充電過程において、光起電力ユニットは常に第２電池パックに充電することによって、太陽光発電が比較的に高い利用率を有することを保証する。しかしながら、実際に制御されたのは第１電池パックのみであり、第２電池パックの電圧が電圧閾値範囲の下限より低いことが検出された場合のみ、第１電池パックが導通されり、さらに第２電池パックに充電し（第２電池パックの電圧が電圧閾値範囲内にある時、第１電池パックを起動しない）、第２電池パックの電圧が電圧閾値範囲の上限に達するまで充電する場合、第１電池パックが第２電池パックの充電を停止する。

実施例として、Ｓ２は、
電圧の上昇中に、第２電池パックの電圧を検出し、前記電圧を電圧閾値範囲と比較し、
前記電圧が電圧閾値範囲の上限より高い場合、前記光起電力ユニットが前記第２電池パックに充電するように制御し、
前記電圧が電圧閾値範囲の下限より低い場合、前記光起電力ユニットと前記第１電池パックが前記第２電池パックに充電するように制御することを含み、
および／また、好ましくは、
Ｓ２は、
電圧の下降中に、第２電池パックの電圧を検出し、前記電圧を電圧閾値範囲と比較し、
前記電圧が電圧閾値範囲の下限より高い場合、前記光起電力ユニットが前記第２電池パックに充電するように制御し、
前記電圧が電圧閾値範囲の下限より低い場合、前記光起電力ユニットと前記第１電池パックが前記第２電池パックに充電するように制御することを含む。

上述方法の具体的なステップは以下の通りである。

まず、１つの閾値を決定し、当該閾値が所定電圧閾値として用いられる。

本開示の幾つかの実施例において、採用された１つの局面では、当該電圧閾値範囲の上限と下限を一致するようにする。

例えば、公称電圧が１２Ｖの第２電池パック（補助蓄電池又は補助電池パックとも呼ばれる）については、それが満充電された後の電圧は約１３．６Ｖであり、実施例として、１２Ｖを電圧閾値として選択できる（当該電圧閾値範囲の上限と下限はいずれも１２Ｖである）。

補助蓄電池は使用中に電圧が１２Ｖより低い場合、補助蓄電池の充電電源を主動力電池パックと光起電力ユニットを同時に充電するモードに切り替え、主動力電池パックを採用するのは補助電池を素早く充電することができ、補助蓄電池の電圧が１２Ｖ以上に充電される場合、主動力電池パックと補助電池パックとの間の電気的の接続を切断して、光起電力ユニットのみを用いて補助電池パックに充電し続ける。

このような充電方法は、光起電力ユニットが常に補助電池パックに充電できるように保証できる。また、補助電池パックが満充電寸前の場合、光起電力ユニットにより補助電池パックへの充電は補助電池パックをフロートチャージに保持できる。

以上の切替形態により、光起電力ユニットが変換された電気エネルギーを十分に利用できるだけでなく、補助電池パックの長期間のフロートチャージを保持し、補助電池パックの寿命を延ばすこともできる。

また、好ましくは、本開示の幾つかの実施例において、採用される別の局面では、電圧閾値範囲は１１Ｖ〜１３Ｖであり、すなわち、上限は１３Ｖであり、下限は１１Ｖであり、上限値と下限値は異なる。

補助電池パックの電圧が１１Ｖより低いことが検出される場合、主動力電池パックと光起電力ユニットは同時に補助電池パックに充電するように制御される。主動力電池パックの電圧が高く、電力量容量が大きいため、短時間内に補助電池パックに充電することができ、補助電池パックの電圧が１３Ｖに充電される時、主動力電池パックが補助電池パックに充電する回路が切断され、陽光発電モジュールのみを使用して補助電池パックに充電する。

本開示の幾つかの実施例において、補助電池パックの電圧が１３Ｖより高い場合、光起電力ユニットが補助電池パックに充電し、補助電池パックが電力の使用量が比較的に大きい場合、補助電池パックの電圧は徐々に下降し、１３Ｖ以下、かつ１１Ｖ以上に下降する場合、現在の充電方法を保持し、依然として光起電力ユニットのみが充電に使用され、１１Ｖ以下に下降する場合、主動力電池パックを起動して補助電池パックに充電する。

充電過程において、補助電池パックの電圧が１１Ｖより低い場合、主動力電池パックと光起電力ユニットはともに補助電池パックに充電し、１１Ｖ以上、かつ１３Ｖ以下に充電される場合、現在の充電方法を保持し、依然として主動力電池パックと光起電力ユニットを採用してともに補助電池パックに充電する。補助電池パックの電圧が１３Ｖ以上に充電される場合、主動力電池パックが補助電池パックに充電する回路を切断し、光起電力ユニットのみを採用して補助電池パックにトリクル充電を提供する。

以上に説明したのは、本開示の好ましい実施形態のみであり、本開示の保護範囲は、これらに限定されない。本分野に熟知している技術者が本開示に開示される技術的範囲内に容易に想到できる変更や置換は、いずれも本開示の保護範囲内に含まれるものとする。従って、本開示の保護範囲は、特許請求の範囲に記載された権利範囲を準拠するものとする。

Claims (18)

1. 太陽光充電システムであって、
   第１電池パックと、
   光起電力ユニットと、
   第２電池パックと、
   ＤＣ／ＤＣコンバータと、
   制御ユニットと、を備え、
   前記第１電池パックは前記ＤＣ／ＤＣコンバータを介して前記第２電池パックに電気的に接続され、
   前記第２電池パックは前記光起電力ユニットに電気的に接続され、
   前記制御ユニットは前記第２電池パックの電圧を検出し、前記電圧によって前記ＤＣ／ＤＣコンバータと前記第２電池パックとの間の導通／遮断を制御する、太陽光充電システム。
2. 前記制御ユニットはスイッチと、検出モジュールと、制御モジュールと、を備え、
   前記スイッチは、前記ＤＣ／ＤＣコンバータと前記第２電池パックとの間の導通／遮断を制御し、
   前記検出モジュールは、前記第２電池パックに電気的に接続され、前記第２電池パックの電圧を検出し、
   前記制御モジュールは、前記電圧に応じて前記スイッチの導通／遮断を制御する、請求項１に記載の太陽光充電システム。
3. 前記スイッチは前記ＤＣ／ＤＣコンバータと前記第２電池パックの間に直列に接続される、請求項２に記載の太陽光充電システム。
4. 前記検出モジュールは前記制御モジュールに通信接続される、請求項２に記載の太陽光充電システム。
5. 前記スイッチはリレーであり、
   前記ＤＣ／ＤＣコンバータの出力端は、前記リレーを介して前記第２電池パックに電気的に接続される、請求項２に記載の太陽光充電システム。
6. 前記ＤＣ／ＤＣコンバータの出力端は前記リレーのＣＯＭポートに電気的に接続され、前記第２電池パックに対応する電極は前記リレーの常開接点に電気的に接続される、請求項５に記載の太陽光充電システム。
7. 前記リレーは過不足電圧リレーであり、前記過不足電圧リレーの過電圧設定値は前記第２電池パックの満充電状況の電圧より低い、請求項５に記載の太陽光充電システム。
8. 前記充電システムは低電圧負荷をさらに備え、
   前記第１電池パック、前記第２電池パック及び前記光起電力ユニットの中の少なくとも１つの電極は、低電圧負荷に対応する電極に電気的に接続される、請求項１に記載の太陽光充電システム。
9. 前記充電システムは計時器をさらに備え、前記制御モジュールは前記計時器を制御し、
   前記第２電池パックの電圧が電圧閾値範囲の下限より低い場合、前記制御モジュールは計時を開始させるように前記計時器を制御し、所定時間が経過した後、前記計時器は前記制御モジュールに計時終了の信号を送信する、請求項２に記載の太陽光充電システム。
10. 前記計時器の出力端は前記制御モジュールに通信接続される、請求項２に記載の太陽光充電システム。
11. 前記充電システムは表示装置をさらに備え、
    前記制御モジュールは前記表示装置を制御して前記第２電池パックの電圧を表示させる、請求項２に記載の太陽光充電システム。
12. 前記表示装置の入力端は前記制御モジュールの表示ポートに通信接続される、請求項１１に記載の太陽光充電システム。
13. 前記第２電池パックの中の１つの電池、又は複数の電池からなる直列接続電池列は、前記検出モジュールと前記制御モジュールに給電し、
    および／また、
    前記第２電池パックの中の１つの電池、又は複数の電池からなる直列接続電池列は、前記検出モジュール及び前記制御モジュールに給電する、請求項２に記載の太陽光充電システム。
14. 前記太陽光充電システムは太陽光充電コントローラをさらに備え、
    前記光起電力ユニットは前記太陽光充電コントローラを介して前記第２電池パックに電気的に接続される、請求項１に記載の太陽光充電システム。
15. 前記光起電力ユニットの少なくとも１つの電極は１つのダイオードを介して前記第２電池パックに電気的に接続され、前記光起電力ユニットの出力電圧が前記第２電池パックの電圧より高い場合、前記ダイオードは導通される、請求項１に記載の太陽光充電システム。
16. 所定の電圧閾値範囲を設定するステップと、
    前記第２電池パックの電圧と前記電圧閾値範囲との間の比較結果に応じて、前記光起電力ユニットが前記第２電池パックに充電するように制御するステップ、あるいは、前記第１電池パックと前記光起電力ユニットが前記第２電池パックに充電するように制御するステップとを含む、請求項１〜１５のいずれか１つに記載の太陽光充電システムの制御方法。
17. 前記電圧閾値範囲の上限は前記第２電池パックの満充電時の電圧より低く、前記電圧閾値範囲の下限は前記第２電池パックの電力切れ時の電圧より高く、前記第２電池パックの電圧と前記電圧閾値範囲との間の比較結果に応じて、前記光起電力ユニットが前記第２電池パックに充電するように制御する、あるいは、前記第１電池パックと前記光起電力ユニットが前記第２電池パックに充電するように制御するステップは、
    電圧上昇中に、前記第２電池パックの電圧を検出し、前記電圧を前記電圧閾値範囲と比較すること、
    検出された前記電圧が前記電圧閾値範囲の上限より高い場合、前記光起電力ユニットが前記第２電池パックに充電するように制御し、
    検出された前記電圧が前記電圧閾値範囲の下限より低い場合、前記光起電力ユニットと前記第１電池パックが前記第２電池パックに充電するように制御することを含む、請求項１６に記載の太陽光充電システムの制御方法。
18. 前記電圧閾値範囲の上限は前記第２電池パックの満充電時の電圧より低く、前記電圧閾値範囲の下限は前記第２電池パックの電力切れ時の電圧より高く、
    前記第２電池パックの電圧と前記電圧閾値範囲との間の比較結果に応じて、前記光起電力ユニットが前記第２電池パックに充電するように制御する、あるいは、前記第１電池パックと前記光起電力ユニットが前記第２電池パックに充電するように制御するステップは、
    電圧下降中に前記第２電池パックの電圧を検出し、前記電圧を前記電圧閾値範囲と比較し、
    検出された前記電圧が前記電圧閾値範囲の下限より高い場合、前記光起電力ユニットが前記第２電池パックに充電するように制御し、
    検出された前記電圧が前記電圧閾値範囲の下限より低い場合、前記光起電力ユニットと前記第１電池パックが前記第２電池パックに充電するように制御することを含む、請求項１６に記載の太陽光充電システムの制御方法。