一种太阳能双电池充放电管理系统及方法技术方案

本发明专利技术提供了一种太阳能双电池充放电管理系统及方法，属于电池充放电管理技术领域，包括双电池单元、电池状态检测单元、过放保护单元、充电控制单元和电池切换单元。电池状态检测单元检测两块电池的工作状态，如果两块电池均处于过压或欠压状态，则电池状态检测单元直接控制电池切换单元切断所有充电回路或负载回路，当两块电池处于其他状态时，电池状态检测单元将电池状态信号分别传递给过放保护单元和充电控制单元，过放保护单元控制电池切换单元中负载回路的通断，充电控制单元控制电池切换单元中充电回路的通断。本发明专利技术的充电方式没有选择将电池完全充满，而是通过控制充电程度来提高充电效率，不会造成能源浪费。

A management system and method for charge and discharge of solar dual cell

【技术实现步骤摘要】
一种太阳能双电池充放电管理系统及方法
本专利技术属于电池充放电管理
，尤其涉及一种太阳能双电池充放电管理系统及方法。
技术介绍
现有的在太阳能应用场景下对电池进行充电的方式是使用单独电池进行充电，但是由于电池的极化作用，在充电过程中，充电效率随着电池的SOC(荷电状态)上升而下降。目前，多数光伏充电的充电逻辑与市电充电的充电逻辑相同，现有的光伏充电方式是通过跟踪最大功率点进行恒流-恒压方式充电，恒流恒压充电方式在第一阶段以恒定电流充电，当电压达到预定值时转入第二阶段进行恒压充电，此时电流逐渐减小，当充电电流下降到零时，蓄电池完全充满；但实际上，利用这种将电池完全充满的充电方式，其中的大部分充电时间都被用来克服极化作用了，充电效率低且浪费能源。太阳能有着有限性、随机性、间断性以及负载需求的随机性特点，与市电的情况不同，因此传统的充电方式显然并不合适太阳能充电。
技术实现思路
针对现有技术中存在不足，本专利技术提供了一种太阳能双电池充放电管理系统及方法，通过双电池切换充放电，控制电池充电程度，受电池极化影响小，在相同的时间内能够更加高效地收集太阳能。本专利技术是通过以下技术手段实现上述技术目的的。一种太阳能双电池充放电管理系统，包括双电池单元，双电池单元与电池状态检测单元连接，电池状态检测单元分别与过放保护单元、充电控制单元、电池切换单元连接，过放保护单元和充电控制单元均与电池切换单元连接；电池状态检测单元检测电池工作状态，当电池均处于过压或欠压状态时，直接控制电池切换单元断开所有充电回路或负载回路；当电池不全处于过压或欠压状态时，电池状态检测单元将电池状态信号分别传递给过放保护单元和充电控制单元，过放保护单元控制负载回路的通断，充电控制单元控制充电回路的通断。进一步地，所述电池状态检测单元包括比较器一，比较器一与译码器一连接，译码器一与异或运算器一连接，异或运算器一输出端与过放保护单元连接；比较器一还与充电控制单元连接。进一步地，所述过放保护单元包括与电池状态检测单元连接的译码器二，译码器二与555定时器一连接，555定时器一与锁存器一连接，锁存器一输出端与电池切换单元连接，控制负载回路的通断。进一步地，所述充电控制单元包括与电池状态检测单元连接的异或运算器二，异或运算器二分别与555定时器二、锁存器二连接，555定时器二与锁存器二连接，存器二输出端与电池切换单元连接，控制充电回路的通断。进一步地，所述电池切换单元包括太阳能充电接口，太阳能充电接口与三极管一连接，三极管一分别与电池状态检测单元和继电器一连接，继电器一分别与电池接口和电池切换单元连接，构成充电回路；电池接口还与继电器二连接，继电器二分别与负载接口和过放保护单元连接，构成负载回路。一种太阳能双电池充放电方法，包括如下步骤：电池状态检测单元检测电池工作状态，当电池均处于过压或欠压状态时，电池状态检测单元直接控制电池切换单元断开所有充电回路或负载回路；当电池不全处于过压或欠压状态时，电池状态检测单元将电池状态信号分别传递给过放保护单元和充电控制单元，过放保护单元控制负载回路的通断，充电控制单元控制充电回路的通断。进一步地，所述充电回路在给电池充电的过程中，先对电池进行恒流充电，当电池电压达到切换电压时，充电控制单元开始计时，经过设定时间t后，充电控制单元控制充电回路断开。进一步地，所述设定时间t＝t2-t1；其中，t2为电池SOC从0上升到0.7所需时间；t1为恒流充电时间。进一步地，所述t1和t2通过单电池恒流恒压充电等效模型仿真获得。本专利技术具有如下有益效果：与现有技术相比，本专利技术采用了双电池管理系统进行太阳能充电回路和负载回路的切换，相对于传统的恒流-恒压充电方式，本专利技术保留了恒流充电过程，在电池电压达到恒流-恒压切换电压时，启动系统内部定时器，继续为电池充电，经过设定时间后，电池SOC(荷电状态)上升至0.7，断开充电回路；本专利技术的充电方式没有将电池全部充满，而是通过控制充电程度来提高效率，解决了传统充电方式中为了克服电池极化作用而长时间充电，造成充电效率低、能源浪费的问题，在相同充电时间与充电场景下，本专利技术双电池充放电管理系统可以获得更多的能源储存，效率更高。附图说明图1为本专利技术所述双电池充放电管理系统结构图；图2为本专利技术所述电池状态检测单元电路图；图3为本专利技术所述过放保护单元电路图；图4为本专利技术所述充电控制单元电路图；图5为本专利技术所述电池切换单元电路图；图6为本专利技术所述双电池充放电管理系统总体电路图；图7本专利技术所述恒流恒压充电方式下电池电流电压变化示意图；图8本专利技术所述恒流恒压充电方式下电池SOC变化示意图。具体实施方式下面结合附图以及具体实施例对本专利技术作进一步的说明，但本专利技术的保护范围并不限于此。如图1所示，本专利技术所述的太阳能双电池充放电管理系统包括双电池单元、电池状态检测单元、过放保护单元、充电控制单元、电池切换单元。电池状态检测单元收集双电池单元中电池1和电池2的工作状态(欠压、正常、过压)信息，若电池1和电池2都处于过压(达到截止电压)或欠压(达到阈值电压)状态，则电池状态检测单元直接控制电池切换单元断开所有充电回路或负载回路；若电池1和电池2都处于过压或欠压以外的其他状态，则电池状态检测单元控制过放保护单元和充电控制单元相互独立工作；过放保护单元和充电控制单元对当前的电池状态作出响应，并向电池切换单元传递控制信号，控制电池切换单元进行双电池充放电切换，保证一块电池使用至欠压时切换至另一块电池继续使用，一块电池充好后切换至另一块电池进行充电。如图2所示，电池状态检测单元包括比较器LM193(U1A、U1B、U2A、U2B)、译码器74HC154(U3)和异或运算器74LS386(U4A、U4B)；VCC1和VCC2分别表示两块电池的接入电压，Vin1和Vin2分别表示电池阈值电压和截止电压，可以通过电位器进行调节，一般会将阈值电压值调高，保证在无电状态下系统也能正常工作；VCC1和Vin1、VCC1和Vin2、VCC2和Vin1，VCC2和Vin2分别成对接入U1A、U1B、U2A、U2B；U1A、U1B、U2A、U2B的输出端均与U3输入端连接，U3输出端上连接有U4A、U4B，U3将所获得的四位二进制信号处理成执行信号并经过U4A、U4B异或运算后传递给过放保护单元；U1A、U1B的输出端还与充电控制单元连接；电池状态检测单元通过U3的COM端口和D7端口直接与电池切换单元连接，实现对电池切换单元的直接控制。如图2、3所示，过放保护单元包括555定时器(U6、U13)、译码器74HC154(U10)、锁存器74LS74(U7A、U7B)、异或运算器74LS386(U4C、U4D)、反相器74LS04(U5A、U5B、U5C、U5D)；U10输入端分别与所述电池状态检测单元中执行信号输出端的D1、D2端口连接，U10输入端还分别与U7A、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种太阳能双电池充放电管理系统，其特征在于，包括双电池单元，双电池单元与电池状态检测单元连接，电池状态检测单元分别与过放保护单元、充电控制单元、电池切换单元连接，过放保护单元和充电控制单元均与电池切换单元连接；电池状态检测单元检测电池工作状态，当电池均处于过压或欠压状态时，直接控制电池切换单元断开所有充电回路或负载回路；当电池不全处于过压或欠压状态时，电池状态检测单元将电池状态信号分别传递给过放保护单元和充电控制单元，过放保护单元控制负载回路的通断，充电控制单元控制充电回路的通断。/n

【技术特征摘要】
1.一种太阳能双电池充放电管理系统，其特征在于，包括双电池单元，双电池单元与电池状态检测单元连接，电池状态检测单元分别与过放保护单元、充电控制单元、电池切换单元连接，过放保护单元和充电控制单元均与电池切换单元连接；电池状态检测单元检测电池工作状态，当电池均处于过压或欠压状态时，直接控制电池切换单元断开所有充电回路或负载回路；当电池不全处于过压或欠压状态时，电池状态检测单元将电池状态信号分别传递给过放保护单元和充电控制单元，过放保护单元控制负载回路的通断，充电控制单元控制充电回路的通断。


2.根据权利要求1所述的太阳能双电池充放电管理系统，其特征在于，所述电池状态检测单元包括比较器一，比较器一与译码器一连接，译码器一与异或运算器一连接，异或运算器一输出端与过放保护单元连接；比较器一还与充电控制单元连接。


3.根据权利要求2所述的太阳能双电池充放电管理系统，其特征在于，所述过放保护单元包括与电池状态检测单元连接的译码器二，译码器二与555定时器一连接，555定时器一与锁存器一连接，锁存器一输出端与电池切换单元连接，控制负载回路的通断。


4.根据权利要求3所述的太阳能双电池充放电管理系统，其特征在于，所述充电控制单元包括与电池状态检测单元连接的异或运算器二，异或运算器二分别与555定时器二、锁存器二连接，555定时器二与锁存器二连接，存器二输出端与电池切换单元连接，控制充电回路的通断。...

【专利技术属性】
技术研发人员：张腾，彭禹翕，朱凯，易振钊，张国荣，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32