本發(fā)明涉及一種太陽能充電裝置及充電方法，尤其是涉及一種應(yīng)用于智能鎖的自切換式太陽能充電裝置及充電方法。

背景技術(shù)：

隨著城市交通擁堵化日益嚴重，“最后一公里”的出行日益受到重視，各類共享單車、共享電動車等受到城市人群的普遍歡迎。應(yīng)用于共享單車的智能鎖（包括動態(tài)密碼開鎖方式的智能鎖，以及互聯(lián)網(wǎng)遠程通訊開鎖方式的智能鎖），是共享單車運行的重要基礎(chǔ)：共享單車的車輛定位、車輛掃碼外借、車輛還車扣款等基本操作，都基于智能鎖實現(xiàn)。

應(yīng)用于共享單車的智能鎖一般通過鎖內(nèi)電池組供電。由于智能鎖與服務(wù)器平臺通訊所需的gprs遠程通訊方式較為耗電（一般情況下，gprs正常工作時的電流為500毫安左右，啟動時的電流甚至有可能將達到2安），同時智能鎖工作時所需的gps定位方式、電機開鎖方式等也將耗費一定的電量，因此，電池電量是制約智能鎖持久續(xù)航工作的瓶頸之一。

為解決電池電量對智能鎖形成的制約問題，除了使用大容量的電池組之外，外部充電方式也是經(jīng)常被使用的方法。外部充電方式包括通過充電口充電、通過太陽能充電、通過自發(fā)電充電等方法，其中，通過太陽能充電方式由于其成本低廉（一個太陽能電池組成本僅約30元人民幣）、持續(xù)充電的特點，受到共享單車智能鎖的普遍采用。

然而，太陽能充電方式有其固有的缺點：當光照條件不夠充分的時候，如陰雨天霧霾天，或者當共享單車鎖停在背陰區(qū)域時，太陽能電池板的充電電壓或充電電流就會降低。這種由太陽能電池板原理所決定的固有缺點，將導(dǎo)致太陽能充電方式對智能鎖鎖內(nèi)電池的充電效率大幅度降低。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種應(yīng)用于智能鎖的自切換式太陽能充電裝置及充電方法，可自動根據(jù)光照條件切換直接充電或累積點亮后再充電方式，以維持太陽能充電方式的高效率和有效性。

為了達到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一、一種應(yīng)用于智能鎖的自切換式太陽能充電裝置，

本發(fā)明包括太陽能電池板、充電電池和充電管理模塊；在太陽能電池板和充電電池之間植入充電管理模塊；所述充電管理模塊，包括超級電容、調(diào)壓芯片、電池充電穩(wěn)壓芯片、比較器芯片、第1精密電阻和第2精密電阻；太陽能電池板的電壓輸出端經(jīng)超級電容分別與比較器芯片的正輸入端和調(diào)壓芯片的輸入端連接，比較器芯片的輸出端與調(diào)壓芯片使能端連接，調(diào)壓芯片輸出端分為兩路，一路經(jīng)電池充電穩(wěn)壓芯片與充電電池連接，另一路經(jīng)第1精密電阻和第2精密電阻接地；比較器芯片的負輸入端與第1精密電阻和第2精密電阻串接點連接。

二、一種應(yīng)用于智能鎖的自切換式太陽能充電裝置的充電方法

本發(fā)明在太陽能電池板和充電電池之間植入充電管理模塊，根據(jù)太陽能電池板受到的當前光照強度值自動切換充電方式：當前光照強度下太陽能電池板產(chǎn)生的電壓值高于設(shè)定電壓值時直接將太陽能電池板所產(chǎn)生的電流通過超級電容穩(wěn)壓之后充入到充電電池內(nèi)；當前光照強度下太陽能電池板產(chǎn)生的電壓值低于設(shè)定電壓值時首先將太陽能電池板所產(chǎn)生的電流在超級電容內(nèi)累積，等超級電容的電壓高于預(yù)先設(shè)定的電壓值時再向充電電池充電。

所述用以和當前光照強度下太陽能電池板產(chǎn)生的電壓值做比較的設(shè)定電壓值，是由調(diào)壓芯片輸出端輸出的電壓，經(jīng)過第1精密電阻和第2精密電阻的分壓后得到，設(shè)定電壓值的大小由第1精密電阻和第2精密電阻的阻值比決定。

太陽能電池板受到的當前光照強度值大于等于225勒克斯時，太陽能電池板產(chǎn)生的電壓將高于設(shè)定電壓值，此時比較器芯片的輸出電壓為正，調(diào)壓芯片被使能后正常工作，太陽能電池板所產(chǎn)生的電壓經(jīng)過電池充電穩(wěn)壓芯片后直接充入到充電電池內(nèi)。需要特別說明的是，本發(fā)明將光照強度值225勒克斯作為一個閥值，是根據(jù)實際工程經(jīng)驗得出來的：太陽能電池板受到225勒克斯，一般情況下可產(chǎn)生不低于2.4伏特的電壓，而2.4伏特的電壓給充電電池進行充電的效率已在可接受的范圍內(nèi)。

太陽能電池板受到的當前光照強度值較低時，太陽能電池板產(chǎn)生的電壓將低于設(shè)定電壓值，此時比較器芯片的輸出電壓為負，調(diào)壓芯片由于使能端未打開而停止工作，此時太陽能電池板所產(chǎn)生的電流將全部累積到超級電容內(nèi)；當超級電容內(nèi)累積的電量足夠大時，此時連接到比較器芯片正輸入端的電壓值將高于設(shè)定電壓值，調(diào)壓芯片被使能后正常工作，超級電容內(nèi)累積的電量經(jīng)過電池充電穩(wěn)壓芯片后直接充入到充電電池內(nèi)，充電完畢后，超級電容的電壓由于電量減少而低于設(shè)定電壓值時，調(diào)壓芯片再度關(guān)閉，超級電容開始下一輪的積累電量過程。

本發(fā)明具有的有益效果是：

1)可自適應(yīng)地根據(jù)實際的光照強度，自主式切換選擇太陽能電池板對充電電池直接進行充電或者累積電量后再行充電，無需任何人工干預(yù)或判斷；

2)無論是強光條件還是弱光條件，本發(fā)明均可保證太陽能充電的高效率，有效避免光照不足時太陽能充電的低效率；

3)本發(fā)明易于實現(xiàn)，只需在原有的太陽能充電電路上增加幾個芯片，且所涉及的芯片均為常用芯片，因此本發(fā)明成本低廉，易于推廣。

因此，本發(fā)明可廣泛應(yīng)用于使用太陽能電池板充電方式的共享自行車、共享電瓶車上的智能鎖。

附圖說明

圖1是實施本發(fā)明方法的硬件方案原理圖。

圖2是光照強度足夠大時本發(fā)明方法的工作流程圖。

圖3是光照強度較小時本發(fā)明方法的工作流程圖。。

圖中：1、太陽能電池板，2、充電電池，3、充電管理模塊，3a、超級電容，3b、調(diào)壓芯片，3c、電池充電穩(wěn)壓芯片，3d、比較器芯片，3e、第1精密電阻，3f、第2精密電阻。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明做進一步的說明。

如圖1所示，本發(fā)明包括太陽能電池板1、充電電池2和充電管理模塊3；在太陽能電池板1和充電電池2之間植入充電管理模塊3；所述充電管理模塊3，包括超級電容3a、調(diào)壓芯片3b、電池充電穩(wěn)壓芯片3c、比較器芯片3d、第1精密電阻3e和第2精密電阻3f；太陽能電池板1的電壓輸出端經(jīng)超級電容3a分別與比較器芯片3d的正輸入端和調(diào)壓芯片3b的輸入端連接，比較器芯片3d的輸出端與調(diào)壓芯片3b使能端連接，調(diào)壓芯片3b輸出端分為兩路，一路經(jīng)電池充電穩(wěn)壓芯片3c與充電電池2連接，另一路經(jīng)第1精密電阻3e和第2精密電阻3f接地；比較器芯片3d的負輸入端與第1精密電阻3e和第2精密電阻3f串接點連接。

本發(fā)明所涉及的調(diào)壓芯片3b可選用美國德州儀器（ti）公司的bq21040芯片或類似功能的其他芯片，所涉及的電池充電穩(wěn)壓芯片3c可選用美國德州儀器（ti）公司的tps61099芯片或類似功能的其他芯片，所涉及的比較器芯片3d可選用國產(chǎn)lm339電壓比較芯片或類似功能的其他芯片。

下面結(jié)合圖2和圖3所示，分別講述強光條件下和弱光條件下本發(fā)明的工作流程。

圖2所示的工作流程圖是本發(fā)明在光照條件較強情況的充電方法。如圖2所示，當太陽能電池板1在較強的光照條件下，此時太陽能電池板1受到的光照強度值足夠高，這就意味著此時太陽能電池板1所產(chǎn)生的電壓將高于設(shè)定電壓值，即比較器芯片3d正輸入端的電壓高于負輸入端，因此比較器芯片3d的輸出電壓為正電壓（高電平）。由于比較器芯片3d的輸出端連接了調(diào)壓芯片3b的使能端，所以比較器芯片3d輸出正電壓就意味著調(diào)壓芯片3b的使能端被輸入正電壓，這樣調(diào)壓芯片3b將正常開展工作，將太陽能電池板1輸出的電壓穩(wěn)定在適用于電池2充電的電壓值（該電壓一般在3.6伏到4.9伏之間）。通過上述過程，在光照條件足夠強時，太陽能電池板1所產(chǎn)生的電壓將直接充入到充電電池2內(nèi)。需要進一步補充說明的是，光照條件不可能恒定不變，這就意味著太陽能電池板1輸出的電壓值將會有波動。針對這個問題，本發(fā)明所采用的硬件方案也給予了充分考慮：對于太陽能電池板1輸出電壓的短期波動，超級電容3a的濾波和穩(wěn)壓作用可以完全克服；對于太陽能電池板1輸出電壓的非短期波動，調(diào)壓芯片3b的調(diào)壓作用（在允許的范圍內(nèi)，無論輸入電壓如何變化，輸出電壓都能穩(wěn)定不變）可以完全克服。

在陰雨天或霧霾天，或者當共享單車停在背陰處時，太陽能電池板1受到的光照強度較弱，此時如果直接將太陽能電池板1產(chǎn)生的電流充入到充電電池2里面，由于此時太陽能電池板1產(chǎn)生的充電電壓（充電電流）過小，其充電效率將大幅下降，甚至?xí)l(fā)生電流無法充入電池的現(xiàn)象。圖3所示的工作流程圖是本發(fā)明在光照條件較弱情況的充電方法。如圖3所示，當太陽能電池板1在較弱的光照條件下，此時光照強度值較低，太陽能電池板1產(chǎn)生的電壓將低于設(shè)定電壓值，因此比較器芯片3d正輸入端電壓小于負輸入端電壓，比較器芯片3d的輸出電壓為負，即連接到調(diào)壓芯片3b使能端的電壓值為負（或低電平），因此調(diào)壓芯片3b將因為不使能而處于停止工作狀態(tài)，在這種情況下，太陽能電池板1所產(chǎn)生的電流將全部累積到超級電容3a內(nèi)。當超級電容3a內(nèi)累積的電量足夠大時，由于超級電容3a兩端的電壓與其內(nèi)部累積的電量成正比，因此此時超級電容3a電壓（即使連接到比較器芯片3d正輸入端的電壓值）將高于設(shè)定電壓值，調(diào)壓芯片3b被使能后正常工作，超級電容3a內(nèi)累積的電量經(jīng)過電池充電穩(wěn)壓芯片3c后直接充入到充電電池2內(nèi)，充電完畢后，超級電容3a的電壓由于電量減少而低于設(shè)定電壓值時，調(diào)壓芯片3b再度關(guān)閉，超級電容3a開始下一輪的積累電量過程。

上述具體實施方式用來解釋說明本發(fā)明，而不是對本發(fā)明進行限制，在本發(fā)明的精神和權(quán)利要求的保護范圍內(nèi)，對本發(fā)明作出的任何修改和改變，都落入本發(fā)明的保護范圍。