[发明专利]基于光照的太阳能灯具储能系统

权利要求书

1.基于光照的太阳能灯具储能系统，该储能系统包括太阳能电池板、蓄电池、充电控制器、太阳能逆变器和太阳能灯具；其特征在于，

所述太阳能电池板的作用是将太阳的辐射能转换为电能，所述太阳能电池板包括P型半导体单元、N型半导体单元和PN结单元，所述PN结单元吸收入射光，产生电子-空穴对，所述P型半导体单元接收从N型半导体单元穿过PN结单元的空穴，所述N型半导体单元接收从P型半导体单元穿过PN结单元的电子，所述太阳能电池板由于光照在PN结单元两端产生光生电动势，等于在PN结单元两端加正向电压，产生正向电流，光生电流和正向电流相等时，PN结单元两端建立稳定的电势差Voc，就是开路电压；

所述蓄电池将太阳能电池板传来的电能储存起来，从而为太阳能灯具的工作提供电能，所述蓄电池包括蓄电单元、剩余电量计算单元、分析单元、请求控制单元，所述蓄电单元用于存储太阳能电池板传递的电能，所述剩余电量计算单元用于计算蓄电池内剩余的电量，所述分析单元对蓄电池内剩余电量进行分析判断，从而在电量不足时，停止供电给太阳能灯具，避免蓄电池亏电，所述请求控制单元基于充电和放电请求来控制蓄电池的充电和放电；

所述充电控制器起到保护蓄电池的作用，在蓄电池饱满时切断充电电流，防止蓄电池过充，所述充电控制器有三种充电状态：分别为小电流维护充电状态、大电流快充状态、限压浮充状态，所述充电控制器包括电压检测单元、电压判定单元和充电控制单元，所述电压检测单元对蓄电池的电压进行检测，所述电压判定单元基于电压检测单元检测到的电压值，进行判定蓄电池是否处于充满的状态，所述充电控制单元用于控制充电电流的通断，在蓄电池饱满时切断充电电流；

所述太阳能逆变器把太阳能电池板所发的直流电转化成交流电，所述太阳能逆变器包括逆变控制单元、辅助电源单元、转换单元，所述逆变控制单元用于侦测太阳能电池板的开路电压，所述辅助电源单元用于提供逆变控制单元所需的电能，所述转换单元用于交流直流的转换；

所述太阳能灯具基于蓄电池内的电能，起到照明的作用。

2.根据权利要求1所述的基于光照的太阳能灯具储能系统，其特征在于，所述电压判定单元内设有判断规则：所述电压判定单元内预设有标准电压值Ua和充满电压值Uz，当前电压U＜Ua时，充电控制器在小电流维护充电状态下,此时的充电电流I为250mA±10mA,当U＞Ua时，充电控制器在大电流快充状态下，此时的充电电流I为1A±10mA，当U≥Uz×90％时，充电控制器转入限压浮充状态，此时的充电电流I为10-30mA，当U＝Uz×1.066，则判定当前状态下电已充满。

3.根据权利要求1所述的基于光照的太阳能灯具储能系统，其特征在于，所述剩余电量计算单元内预装有实时计数器，所述剩余电量计算单元的剩余电量计算方法为：量出蓄电池充电或放电路径上的电阻的电压，转换成蓄电池正在充电或放电的电流值，通过实时计数器把该电流值对时间作积分，从而得知流过的库伦，当为充电状态时，用当前的电量加计算的库伦，当为放电状态时，用当前的电量减去库伦，从而得出剩余电量。

4.根据权利要求1所述的基于光照的太阳能灯具储能系统，其特征在于，所述分析单元内设有分析规则：预设剩余电量下限值为Qmin，用检测的电量值Q与Qmin进行比较，当Q≤Qmin时，则判定为电量不足，停止为太阳能灯具供电，并发出充电请求。

5.根据权利要求1所述的基于光照的太阳能灯具储能系统，其特征在于，所述逆变控制单元内预设有第一电压，当太阳能电池板的开路电压大于第一电压时，停止储存太阳能电池板输出的能量，并将能量提供至辅助电源单元，当太阳能电池板的开路电压小于第一电压时，将太阳能电池板输出的能量储存至蓄电池。

6.根据权利要求1所述的基于光照的太阳能灯具储能系统，其特征在于，所述转换单元采用峰值检波电路进行转换，转换系数是1/√2。

7.根据权利要求1所述的基于光照的太阳能灯具储能系统，其特征在于，所述请求控制单元在接收到充电请求时，与充电控制器接通，实现充电操作，所述请求控制单元在收到放电请求时，与太阳能灯具接通，提供太阳能灯具照明所需的电能。

8.根据权利要求1所述的基于光照的太阳能灯具储能系统，其控制步骤如下：

步骤一：太阳光照射在太阳能电池板上，PN结单元吸收入射光，产生电子-空穴对，P型半导体单元接收从N型半导体单元穿过PN结单元的空穴，N型半导体单元接收从P型半导体单元穿过PN结单元的电子，太阳能电池板由于光照在PN结单元两端产生光生电动势，等于在PN结单元两端加正向电压，产生正向电流，光生电流和正向电流相等时，PN结单元两端建立稳定的电势差Voc，就是开路电压，势垒降低产生正向电流，将PN结单元与外电路接通后，产生远远不断的电流；

步骤二：当太阳能电池板的开路电压大于第一电压时，停止储存太阳能电池板输出的能量，并将能量提供至辅助电源单元，当太阳能电池板的开路电压小于第一电压时，通过太阳能逆变器将太阳能电池板输出的直流电转换成交流电并储存至蓄电池；

步骤三：充电控制器内的电压判定单元对充电状态实时进行监测，如当前电压U＜Ua时，充电控制器在小电流维护充电状态下,此时的充电电流I为250mA±10mA,当U＞Ua时，充电控制器在大电流快充状态下，此时的充电电流I为1A±10mA，当U≥Uz×90％时，充电控制器转入限压浮充状态，此时的充电电流I为10-30mA，当U＝Uz×1.066，停止充电；

步骤四：蓄电池请求控制单元收到放电请求后，与太阳能灯具接通，提供太阳能灯具照明所需的电能；

步骤五：量出蓄电池充电或放电路径上的电阻的电压，转换成蓄电池正在充电或放电的电流值，通过实时计数器把该电流值对时间作积分，从而得知流过的库伦，当为充电状态时，用当前的电量加计算的库伦，当为放电状态时，用当前的电量减去库伦，从而得出剩余电量，当Q≤Qmin时，则判定为电量不足，停止为太阳能灯具供电，并发出充电请求。