一种太阳能蓄电池充放电控制器制造技术

本实用新型专利技术涉及一种太阳能蓄电池充放电控制器，属于太阳能应用技术领域。本实用新型专利技术包括太阳能充电控制电路、电压检测电路、电流检测电路、3V稳压电路、单片机、自恢复保险丝和供电控制电路；太阳能充电控制电路的输入端与太阳能电池板相连、其输出端与蓄电池相连，电压检测电路和电流检测电路的输入端分别与蓄电池相连、其输出端分别与单片机的ADC接口相连，3V稳压电路的输入端与蓄电池相连、其输出端与单片机的电源端相连，供电控制电路的输入端与单片机的I/O接口相连、输出端与负载的电源端相连、电源端与自恢复保险丝相连，自恢复保险丝的另一端与蓄电池相连。本实用新型专利技术结构简单、易于实现，功耗低，对太阳能的利用率高。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种太阳能蓄电池充放电控制器，属于太阳能应用

技术介绍
节能减排、低碳生活已成为人们所关注的问题，太阳能作为一种新兴的绿色能源，正得到迅速发展与应用。利用太阳能的关键技术之一就是太阳能控制器对蓄电池充放电的智能控制与管理，既要最大效率地利用太阳能，又要避免影响蓄电池的使用寿命。由于在光伏系统中，充电电源本身并不是真正意义上的“无限电源”，而是来自太阳能光伏阵列输出的“有限电源”，既不能恒压输出，也不能恒流输出，而是随着光照强度和温度的变化而变化，有时甚至还不能输出足够的电压和电流。因此，利用太阳能光伏阵列对蓄电池充电时有着一定的特殊性，除了选择合适的充电方法外，还要考虑如何最大效率地利用太阳能。目前，利用太阳能对蓄电池充电时，均采用了太阳最大功率点跟踪与智能充电方法相结合的充电策略，但其控制算法较为复杂，控制器本身的功耗较大，所收集的有限太阳能有很大一部分被控制器消耗掉，不适合于低功耗应用要求，而且在同等条件下增加了太阳能电池板的容量，从而增加了成本。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题是：避免现有技术中的不足之处而提供一种低成本、低功耗、易于实现，且能高效率收集太阳能的太阳能蓄电池充放电控制器。 本技术技术方案是：一种太阳能蓄电池充放电控制器，包括太阳能充电控制电路、电压检测电路、电流检测电路、3V稳压电路、单片机、自恢复保险丝和供电控制电路；所述太阳能充电控制电路的输入端与太阳能电池板相连、其输出端与蓄电池相连，所述电压检测电路和电流检测电路的输入端分别与蓄电池相连，电压检测电路和电流检测电路的输出端分别与单片机的ADC接口相连，所述3V稳压电路的输入端与蓄电池相连、其输出端与单片机的电源端相连，所述供电控制电路的输入端与单片机的I/O接口相连、其输出端与负载的电源端相连，供电控制电路的电源端与自恢复保险丝相连，自恢复保险丝的另一端与蓄电池正极相连。所述单片机的型号可以为MSP430F2132，单片机未提及的其他端口均为常用的连接方式。如图2所示，所述太阳能充电控制电路包括集成电路BQ24650以及外围的电阻、电容、电感和MOS管等；其中，BQ24650是一个专门用于太阳能为蓄电池充电、且具有最大功率点跟踪的同步交换模式充电控制器，适用于5~28 V的太阳能电池板。BQ24650对电池的充电周期包括预充电、恒流充电和恒压充电3个阶段，预充电的时间固定为30min，预充电电流为快速充电电流的1/10；当充电电流低于快速充电电流的1/10时充电自动终止；当蓄电池电压低于BQ24650设定的内部门限值时，自动重启充电周期；当太阳能电池板的输出电压下降至蓄电池电压以下时，BQ24650自动进入低静态电流（小于15 μA）的休眠模式。图2中的电阻R1、电容C1、二极管D3、电阻R8和电容C2组成BQ24650的输入电源电路，用于将太阳能电池板的输出电压转换为BQ24650的输入电源。其中，电阻R1和电容C1组成一个RC滤波网络，用于抑制太阳能电池板热插拔时的瞬间振荡；二极管D3用于防止反向电压加在VCC端时引起的损坏；电阻R8和电容C2组成另一个RC滤波网络，用于消除太阳能电池板输出电压的纹波。MOS管Q1、Q2、电阻R9、电感L1和电容C6~C9组成一个同步降压式DC/DC稳压电路，用于将BQ24650的输入电压转换成合适的电压对蓄电池充电。BQ24650采用恒压运算法来跟踪太阳能电池板的最大功率点，当太阳能电池板的输出功率因光强变弱而下降时，BQ24650通过自动降低充电电流来维持充电电压恒定，从而保持太阳能电池板工作在最大功率点。当BQ24650的MPPSET引脚的电压低于1.2 V时，则自动降低充电电流，若太阳能电池板确实不能提供足够的功率输出，则可将充电电流降为0。太阳能电池板的最大功率点电压可通过电阻R6和R7进行设置，即最大功率点电压为1.2×(1+R6/R7)。BQ24650进行恒压充电或浮充时的充电电压通过电阻R10、R11、R14以及MOS管Q3来设置：当进行恒压充电时，BQ24650的STAT2引脚输出高电平使MOS管Q3导通；当进行浮充时，BQ24650的STAT2引脚输出低电平使MOS管Q3截止。BQ24650进行恒流充电时的电流由连接在BQ24650的SRP引脚与SRN引脚之间的电阻R9确定（SRP引脚与SRN引脚之间的电压为40 mV），而且通过电阻R9还可以设置预充电电流和终止充电时的电流，其值均为0.1倍恒流充电电流。如图3所示，所述电流检测电路包括高边电流检测集成电路INA169和外围阻容元件R15、R16、C12、C13；其中，R15是一个阻值为20 mΩ的高精度电阻，它串联在蓄电池的放电回路中（V+端与蓄电池正极相连，V-端与放电回路相连），用于检测蓄电池的放电电流，蓄电池的放电回路是以蓄电池作为电源，接入负载后，蓄电池向负载供电时所形成的电路回路；INA169的差分输入端分别连接电阻R15的两端，用于将电阻R15检测的电流转换为电压，并通过电阻R16设置INA169的增益，将转换后的电压进行放大后，经Sout端输出至所述单片机的ADC接口。所述电流检测电路用于检测蓄电池放电过程中的放电电流，当放电电流超过某个阈值时，则通过所述单片机控制所述供电控制电路切断放电回路，从而对蓄电池进行过流放电保护。如图4所示，所述电压检测电路包括电阻R31和R32、电容C31以及稳压二极管D6。其中，R31的一端与蓄电池正极相连，R31的另一端与R32相连，R32的另一端与蓄电池负极相连，使R31和R32构成一个电阻分压电路，并以R32上的电压作为检测结果通过Batt_ADC端送至所述单片机的ADC接口，所述单片机根据两个分压电阻R31、R32的阻值比例计算出蓄电池的端电压；为降低电阻分压电路消耗蓄电池的电量，R31和R32的阻值应尽可能地提高；电容C31并联于电阻R32的两端，用于滤除R32上电压的纹波，从而提高所述单片机对R32上电压进行ADC检测的精度；D6是一个2.5V稳压二极管，并联于电阻R32的两端，当R32上的分压电压超过2.5V时将其嵌位在2.5V，从而避免因R32分压电压过高而损坏所述单片机ADC接口。所述电压检测电路用于检测蓄电池放电过程中的蓄电池的端电压，由于蓄电池端电压下降得相对比较缓慢，为降低电压检测电路对蓄电池能量的消耗，所述单片机每间隔10分钟，控制所述电压检测电路对蓄电池的端电压进行一次检测，当蓄电池的端电压低于其放电终止电压时，则通过所述单片机控制所述供电控制电路切断放电回路，避免蓄电池继续放电，从而对蓄电池进行欠压保护。如图5所示，所述3V稳压电路包括一个3V的线性稳压集成电路TLV70430及其外围电容C32、C33，TLV70430的输入端与蓄电池正极相连，TLV70430的输出端与所述单片机的电源端相连，用于将蓄电池的电压转换为3V为所述单片机供电；电容C32、C33分别并联于TLV70430的输入端和输出端，用于滤除电源纹波。 如图6所示，所述供电控制电路包括两个MOS本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种太阳能蓄电池充放电控制器，其特征在于：包括太阳能充电控制电路、电压检测电路、电流检测电路、3V稳压电路、单片机、自恢复保险丝和供电控制电路；所述太阳能充电控制电路的输入端与太阳能电池板相连、其输出端与蓄电池相连，所述电压检测电路和电流检测电路的输入端分别与蓄电池相连，电压检测电路和电流检测电路的输出端分别与单片机的ADC接口相连，所述3V稳压电路的输入端与蓄电池相连、其输出端与单片机的电源端相连，所述供电控制电路的输入端与单片机的I/O接口相连、其输出端与负载的电源端相连，供电控制电路的电源端与自恢复保险丝相连，自恢复保险丝的另一端与蓄电池正极相连。

【技术特征摘要】
1.一种太阳能蓄电池充放电控制器，其特征在于：包括太阳能充电控制电路、电压检测电路、电流检测电路、3V稳压电路、单片机、自恢复保险丝和供电控制电路；所述太阳能充电控制电路的输入端与太阳能电池板相连、其输出端与蓄电池相连，所述电压检测电路和电流检测电路的输入端分别与蓄电池相连，电压检测电路和电流检测电路的输出端分别与单片机的ADC接口相连，所述3V稳压电路的输入端与蓄电池相连、其输出端与单片机的电源端相连，所述供电控制电路的输入端与单片机的I/O接口相连、其输出端与负载的电源端相连，供电控制电路的电源端与自恢复保险丝相连，自恢复保险丝的另一端与蓄电池正极相连。
2.根据权利要求1所述的太阳能蓄电池充放电控制器，其特征在于：所述太阳能充电控制电路包括集成电路BQ24650和外围的电阻、电容、电感及MOS管。
3.根据权利要求1所述的太阳能蓄电池充放电控制器，其特征在于：所述电流检测电路包括高边电流检测集成电路INA169、电阻（R15、R16）、电容（C12、C13），电阻（R15）串联在蓄电池的放电回路中，V+端与蓄电池正极相连，V-端与放电回路相连，高边电流检测集成电路INA169的差分输入端分别连接电阻（R15）的两端，Sout端输出至单片机的ADC接口...

【专利技术属性】
技术研发人员：李加念，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：实用新型
国别省市：