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一种太阳能超级电容电源自动控制方法及装置


技术摘要:
本发明提供了一种太阳能超级电容电源自动控制方法及装置,涉及涉及可充电电源领域,具体包括:获取当前电源状态;获取所述储能元件的电容电压;如果为纯充电态,如果电容电压超过初始放电电压,则电源转入供电态,电源开始放电,输出端输出电压;如果不超,则维持纯充  全部
背景技术:
现在远程物联网设备大量上线,因为电源供电限制,衍生很多基于电池方案。但是 电池容量有限,对于一些耗电稍微多一些的产品,需要大容量电池或可充电电池。大容量电 池体积大。可充电电池,一般采用太阳能板充电,但是电池寿命,充放电次数有限,多次充电 后,效能下降,甚至失效。相对电池,超级电容因储电机制不同,充放电次数远大于电池。供 电电流大,但是电容容量较小,放电快,放电电压变化范围大。太阳能结合超级电容适合一 些短时间用电量大,连续用电量不大,但需要超长时间供电无人值守的物联网的场景。 由于太阳能天然的不稳定性,太阳能超级电容电源可能出现电能耗光,后面又重 新充电的情况。充电过程中,储电量能升高可能非常缓慢。当太阳能电源用于一些耗电较大 的设备时,比如工作电流较大的MCU或通信模块,需要电源有足够的电量才能完成一次有效 启动或有效操作。这种情况下采用太阳能供电可能会出现太阳能充电到一定程度,工作电 路激活开始工作,但是很快电量消耗以致无法完成主设备有效启动,工作。设备动作停止, 电容充电继续,重复上面的充电,充不足,但可以激活设备工作,工作完不成再充的循环。系 统始终无法恢复,存贮电量消耗在反复启动过程中。
技术实现要素:
本发明的目的是提供一种太阳能超级电容电源自动控制方法及装置,以实现自动 控制太阳能电源装置的迟滞充放电。 为实现上述目的,本发明提供了如下方案: 一种太阳能超级电容电源自动控制方法,具体包括: 获取当前电源装置状态; 获取储能元件的电容电压; 如果电源装置状态为纯充电态,当电容电压超过初始放电电压时,则电源装置转 入供电态,电源装置开始放电,输出端输出电压;当电容电压未超过初始放电电压时,则维 持纯充电态,输出端电压为零,电源装置持续充电。 如果电源装置状态已经转入供电态,电容电压未低于终止放电电压,则电源装置 处于供电态;若电容电压低于终止放电电压,电源装置转入充电态,输出端电压降为零; 一种太阳能电源装置,所述太阳能电源装置包括太阳能板、超级电容和充放电管 理模块; 所述太阳能板用于产生给电容充电电压的电流; 所述超级电容用于存储电量,当电源装置纯充电态时,所述超级电容存贮太阳能 板产生的电量,超级电容与输出端不连通,当电源装置供电态时,所述超级电容联通输出 4 CN 111600371 A 说 明 书 2/7 页 端,提供放电原始电压,同时可以并行充电; 所述充放电管理模块连接太阳能板和超级电容,所述充放电管理模块实现电容充 电监管功能、状态监控功能和放电管理功能,用于管理两个状态,即纯充电态,供电态;两个 电量阈值,即初始放电电压和终止放电电压。 可选的,充放管理模块通过从低阈值到高阈值电压检测,打开供电通路前后第一 电子开关和第二电子开关;在高阈值第一电子开关打开后锁定电子连锁,保证供电通路上 在第一电子开关开启状态下,即使输入端电压下降到低于开启第二开关的高阈值但仍高于 开启第一开关的低阈值时,维持第一电子开关和第二电子开关常开,直到输入端电压低于 低阈值时,第一电子开关和第二电子开关同时关闭,供电通路断开;实现超级电容电压下降 过程中,超级电容电压低于高阈值时第一电子开关不闭,直到超级电容电压低于低电量阈 值统一关闭第一电子开关和第二电子开关,实现分阶段开关和锁定,以实现迟滞效应充放 电。 可选的,超级电容可以替换为可充电电池。 可选的,太阳能板可替换为环境电源,其中,环境电源可以为风能电源、温度电源、 震动电源、运动电源、压力电源、电磁波电源、水流电源或人体电源。 可选的,还包括控制逻辑电路,控制逻辑电路控制超级电容充电至最大电压,防止 超级电容过充。 可选的,输出端的输出电压可以随超级电容剩余电量下降而下降,也可以用稳压 输出。 可选的,还包括集成端,逻辑控制电路和输出端直接集成到被供电设备前端形成 集成端,集成端外部与太阳能板和超级电容连接,实现物理上太阳能电源装置和控制模块 分开,实际逻辑供电模块不变的方案。 可选的,还包括电池,当超级电容电量低于终止放电低电压(量)时,超级电容不再 放电,输出转换为电池(或其他电源)供电,超级电容转入纯充电态,被供电设备还可以工 作,保证电源装置在有阳光时优先使用太阳能充电的超级电容,只有在长时间超级电容没 有充电的情况下启动电池,保证设备可以工作。而超级电容电量再次升高到初始放电阈值 以上时,关断电池放电,启动超级电容放电,进入超级电容工作态。这样可以保证对太阳能 电源装置的最大利用,还可以避免极端情况下,设备停止工作。 根据本发明提供的具体实施例,本发明公开了以下技术效果: 本发明提供一种太阳能超级电容电源自动控制方法及装置,通过设置充放电管理 模块,实现了对太阳能充电电源的自动启停的控制,进而实现了太阳能充电电源的自动带 迟滞效果的充放电,避免了普通太阳能电源边充边放且当放电大于充电时,导致系统无法 正常启动的问题,实现了太阳能电源充放电的自动协调,不会出现只充不放的现象,而是自 动充满即放;也不会出现一放到底的现象,而是自动控制放电程度,适当提前停止放电。 附图说明 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例中所 需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施 例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图 5 CN 111600371 A 说 明 书 3/7 页 获得其他的附图。 图1为本发明实施例太阳能电源装置结构示意图; 图2为本发明实施例太阳能电源装置电容充电和电源放电关系示意图; 图3为本发明实施例太阳能电源装置含备用电源的示意图; 图4为本发明实施例太阳能电源装置电路图; 图5为本发明实施例太阳能超级电容电源自动控制方法流程图; 图6为本发明实施例太阳能电源装置状态示意图。 符号说明: 1-太阳能电池板、2-稳压电路、3-超级电容、4-电压采样、控制输出电路5-电子连 锁、6-第一电子开关、7-第二电子开关。
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