具有电池低温辅助加热功能的太阳能电池及其控制方法技术

本发明专利技术公开了一种具有电池低温辅助加热功能的太阳能电池及其控制方法，属于电力测量设备技术领域。所述具有电池低温辅助加热功能的太阳能电池包括太阳能板、与所述太阳能板连接的太阳能控制器和保温箱，所述保温箱内设置有蓄电池和电池低温辅助加热装置，其中：所述电池低温辅助加热装置包括电源模块、MCU控制模块、测量模块、显示模块、无线数据传输模块、加热模块和用于控制负载输出的电路切换模块，所述测量模块包括用于分别测量所述蓄电池电流、温度、电压的电流测量模块、测温模块和电压测量模块。本发明专利技术既具有检测蓄电池温度、电压、充放电电流功能，又可以实现蓄电池的充电/外辅加热状态切换功能，保证蓄电池正常工作。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电力测量设备
，特别是指一种具有电池低温辅助加热功能的太阳能电池及其控制方法。
技术介绍
近几年随着我国经济的快速发展和对环境保护的重视，尤其是在提出建设节约型社会的方针后，太阳能作为一种取之不尽用之不竭的新型环保能源，在制热(太阳能集热器)、制冷(太阳能半导体制冷)和发电等领域得到了广泛地运用。在太阳能发电领域，由于太阳能光伏发电系统的输入能量极不稳定，所以一般需要配置蓄电池系统才能工作。在研究太阳能发电技术过程中，专利技术人发现在温度过低时，蓄电池中反应液体浓度减低，参与反应的化学物质减少，使得蓄电池持续放电时间缩短，甚至根本无电流输出；而且在温度过低时即使太阳能板能够获取电能，也无法为蓄电池充电，使蓄电池无法正常工作；另外，冬季太阳能获取效率低，并且由于低温情况下蓄电池本身的原因，长期对负载供电时，蓄电池会过度放电从而使得电压过低，蓄电池在设计时，为了防止充电电流太大，往往设置了充电保护电路，因此，蓄电池在冬季使用时，往往会出现电压过低并且无法充电的情况，从而使得蓄电池所供负载无法正常工作。综上，在冬季温度过低和蓄电池自身原因的影响下，会引起蓄电池持续放电时间缩短、所供负载无法正常工作或者蓄电池自身无法正常工作等问题。因此，有必要提供一种电池辅助加热装置以避免温度过低造成太阳能发电设备无法正常工作。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种既具有检测蓄电池温度、电压、充放电电流功能，又可以实现蓄电池的充电/外辅加热状态切换功能，从而保证蓄电池正常工作的具有电池低温辅助加热功能的太阳能电池及其控制方法。为解决上述技术问题，本专利技术提供技术方案如下：一方面，提供一种具有电池低温辅助加热功能的太阳能电池，包括保温箱、太阳能板和与所述太阳能板连接的太阳能控制器，所述保温箱内设置有蓄电池和电池低温辅助加热装置，所述太阳能控制器和蓄电池分别与所述电池低温辅助加热装置连接，其中：所述电池低温辅助加热装置包括电源模块、MCU控制模块、测量模块、显示模块、无线数据传输模块、加热模块和用于控制负载输出的电路切换模块，所述测量模块包括用于分别测量所述蓄电池电流、温度、电压的电流测量模块、测温模块和电压测量模块；所述电流测量模块、测温模块和电压测量模块的输出端分别连接所述MCU控制模块的输入端，所述MCU控制模块的输出端分别连接所述显示模块、无线数据传输模块、加热模块和电路切换模块。进一步的，所述电源模块采用以LM1085-3.3V芯片为核心的3.3V电压转换电路，所述蓄电池为所述电压转换电路提供电源，所述电压转换电路包括LM1085-3.3V芯片、第一电容C2、第二电容C4、第一极性电容E1和第二极性电容E3，其中：所述LM1085-3.3V芯片的in脚与第一极性电容E1的正极、第一电容C2的一端连接并接所述蓄电池的供电端Vbat脚，out脚与第二极性电容E3的正极、第二电容C4的一端连接并作为+3.3V电压输出端，adj/gnd脚与所述第一极性电容E1的负极、第一电容C2的另一端、第二极性电容E3的负极、第二电容C4的另一端连接并接地。进一步的，所述电压测量模块包括电压测量电路，所述电压测量电路包括第一电阻R9和第二电阻R10，所述第二电阻R10与第一电阻R9的比值为1/5，其中：所述蓄电池的供电端Vbat脚依次经所述第一电阻R9和第二电阻R10后接地，所述第一电阻R9和第二电阻R10之间为电压采样AD1点。进一步的，所述蓄电池的TP2脚与电流测量模块之间设置有一阻值固定不变的锰铜电阻，所述锰铜电阻的一端与所述蓄电池连接，所述锰铜电阻的另一端接地并与第一平行电阻R13连接，所述电流测量模块采用LM358放大器，其中：所述LM358放大器的正向输入端通过上位电阻R15接参考电压VV，并通过接地第二平行电阻R14接地，所述LM358放大器的反向输入端通过反馈电阻R12、反馈电容C11并接后经电阻R18连接至所述LM358放大器的输出端，所述LM358放大器的输出端为采样AD2点；所述LM358放大器的正电源端与所述电源模块的+3.3V电压输出端连接，负电源端接地。进一步的，所述MCU控制模块采用STC15W408AS单片机，其中：所述STC15W408AS单片机芯片的P1.0/RSTOUTLOW脚连接所述电压采样AD1点，所述STC15W408AS单片机的P1.1脚连接所述采样AD2点；所述STC15W408AS单片机芯片的VCC脚连接所述电源模块的+3.3V电压输出端，GND脚接地。进一步的，所述显示模块包括NPN型三极管Q48050和LCD12864显示器，其中：所述NPN型三极管Q48050的基极通过电阻R20与所述STC15W408AS单片机芯片的P1.3脚连接，集电极与所述LCD12864显示器的BLK脚连接，发射极接地；所述LCD12864显示器的VCC脚和BLA脚均与所述电源模块的+3.3V电压输出端连接，PSB脚接地。进一步的，所述电池低温辅助加热装置设置在电路板上，所述加热模块包括加热丝，所述电路板上设置有4P太阳能控制器连接端子、2P蓄电池输入端子、2P负载端子和2P加热丝端子，其中：用于为所述电池低温辅助装置提供电源的所述蓄电池的正极连接所述电路板的电池输入端的正极端，所述蓄电池的负极与所述电路板连接后串联所述锰铜电阻；所述加热丝的一端通过继电器与所述蓄电池的正极连接，另一端接地；所述太阳能控制器上的电池输出端与所述电路板的电池接口连接，负载输出端与所述电路板的负载接口连接。另一方面，提供一种上述的具有电池低温辅助加热功能的太阳能电池的充电控制方法，运用所述电压测量模块分别测量所述太阳能板和蓄电池的电压数据，运用所述电流测量模块测量所述蓄电池充电端的电流数据，将测量的数据传输到所述MCU控制模块进行分析处理，其中：当所述太阳能板的输出电压低于所述蓄电池的电压，此时表示所述太阳能板获取电量不足，停止为所述蓄电池充电；当所述太阳能板的输出电压高于所述蓄电池的电压，并且所述蓄电池的电流为负时，表示所述太阳能板获取电量充足，则开启所述蓄电池的充电端，为所述蓄电池充电；当所述太阳能板输出电压高于所述蓄电池的电压，并且所述蓄电池的电流为正，表示由于温度原因所述蓄电池无法充电，但可向负载供电，此时通过开启所述加热模块为所述蓄电池加热，并再次检测电流正负，直至电流为负，关闭所述加热模块，然后为所述蓄电池充电。再一方面，提供一种上述的具有电池低温辅助加热功能的太阳能电池的输出控制方法，运用所述电压测量模块和测温模块分别测量所述蓄电池的电压和温度，并将测量数据传输至所述MCU控制模块进行分析处理，预设置四个电压值：a>b>c>d，两个温度值：x>y，所述MCU控制模块判断电压和温度数值的大小，其中：当电压高于a时，并且温度低于y时，开启所述加热模块为所述蓄电池加热，直到温度高于x时，关闭所述加热模块，此时通过控制所述电路切换模块为负载供电；当电压高于b时，表示所述蓄电池的电量充足，通过控制所述电路切换模块为负载供电；当电压位于b与d之间时，所述蓄电池的输出状态保持之前的工作状态不变，当电压低于c时，关闭加热模块，当电压低于d时，此时通过控制所述电路切换模块切本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有电池低温辅助加热功能的太阳能电池，其特征在于，包括保温箱、太阳能板和与所述太阳能板连接的太阳能控制器，所述保温箱内设置有蓄电池和电池低温辅助加热装置，所述太阳能控制器和蓄电池分别与所述电池低温辅助加热装置连接，其中：所述电池低温辅助加热装置包括电源模块、MCU控制模块、测量模块、显示模块、无线数据传输模块、加热模块和用于控制负载输出的电路切换模块，所述测量模块包括用于分别测量所述蓄电池电流、温度、电压的电流测量模块、测温模块和电压测量模块；所述电流测量模块、测温模块和电压测量模块的输出端分别连接所述MCU控制模块的输入端，所述MCU控制模块的输出端分别连接所述显示模块、无线数据传输模块、加热模块和电路切换模块。

【技术特征摘要】
1.一种具有电池低温辅助加热功能的太阳能电池，其特征在于，包括保温箱、太阳能板和与所述太阳能板连接的太阳能控制器，所述保温箱内设置有蓄电池和电池低温辅助加热装置，所述太阳能控制器和蓄电池分别与所述电池低温辅助加热装置连接，其中：所述电池低温辅助加热装置包括电源模块、MCU控制模块、测量模块、显示模块、无线数据传输模块、加热模块和用于控制负载输出的电路切换模块，所述测量模块包括用于分别测量所述蓄电池电流、温度、电压的电流测量模块、测温模块和电压测量模块；所述电流测量模块、测温模块和电压测量模块的输出端分别连接所述MCU控制模块的输入端，所述MCU控制模块的输出端分别连接所述显示模块、无线数据传输模块、加热模块和电路切换模块。2.根据权利要求1所述的具有电池低温辅助加热功能的太阳能电池，其特征在于，所述电源模块采用以LM1085-3.3V芯片为核心的3.3V电压转换电路，所述蓄电池为所述电压转换电路提供电源，所述电压转换电路包括LM1085-3.3V芯片、第一电容C2、第二电容C4、第一极性电容E1和第二极性电容E3，其中：所述LM1085-3.3V芯片的in脚与第一极性电容E1的正极、第一电容C2的一端连接并接所述蓄电池的供电端Vbat脚，out脚与第二极性电容E3的正极、第二电容C4的一端连接并作为+3.3V电压输出端，adj/gnd脚与所述第一极性电容E1的负极、第一电容C2的另一端、第二极性电容E3的负极、第二电容C4的另一端连接并接地。3.根据权利要求2所述的具有电池低温辅助加热功能的太阳能电池，其特征在于，所述电压测量模块包括电压测量电路，所述电压测量电路包括第一电阻R9和第二电阻R10，所述第二电阻R10与第一电阻R9的比值为1/5，其中：所述蓄电池的供电端Vbat脚依次经所述第一电阻R9和第二电阻R10后接地，所述第一电阻R9和第二电阻R10之间为电压采样AD1点。4.根据权利要求3所述的具有电池低温辅助加热功能的太阳能电池，其特征在于，所述蓄电池的TP2脚与电流测量模块之间设置有一阻值固定不变的锰铜电阻，所述锰铜电阻的一端与所述蓄电池连接，所述锰铜电阻的另一端接地并与第一平行电阻R13连接，所述电流测量模块采用LM358放大器，其中：所述LM358放大器的正向输入端通过上位电阻R15接参考电压VV，并通过接地第二平行电阻R14接地，所述LM358放大器的反向输入端通过反馈电阻R12、反馈电容C11并接后经电阻R18连接至所述LM358放大器的输出端，所述LM358放大器的输出端为采样AD2点；所述LM358放大器的正电源端与所述电源模块的+3.3V电压输出端连接，负电源端接地。5.根据权利要求4所述的具有电池低温辅助加热功能的太阳能电池，其特征在于，所述MCU控制模块采用STC15W408AS单片机，其中：所述STC15W408AS单片机芯片的P1.0/RSTOUTLOW脚连接所述电压采样AD1点，所述STC15W408AS单片机的P1.1脚连接所述采样AD2点；所述STC15W408AS单片机芯片的VCC脚连接所述电源模块的+3.3V电压输出端，GND脚接地。6.根据权利要求5所述的具有电池低温辅助加热功能的太阳能电池，其特征在于，所述显示模块包括NPN型三极管Q48050和LCD12864显示器，其中：所述NPN型三极管Q48050的基极通过电阻R20与所...

【专利技术属性】
技术研发人员：隋首钢，李艳萍，鲁守银，王涛，高焕兵，鞠明远，
申请(专利权)人：山东建筑大学，
类型：发明
国别省市：山东;37