基於太陽能電板的充電裝置的製作方法
2023-06-05 07:01:56 3
專利名稱：基於太陽能電板的充電裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及到充電裝置，尤其涉及到一種基於太陽能電板的充電裝置。
背景技術：
顧名思義，太陽能電板在有日照的時候才能發電，在沒有日照的夜間是不能發電的。為了在夜間也能使用太陽能，就只能通過充電裝置將白天太陽能電板發的電能轉化成其他的能量形式加以儲存，例如將其轉化成化學能儲存在蓄電池中，到了夜間再將儲存的能量釋放出來。目前，傳統的充電方式有兩種一種是將太陽能電板的輸出端直接與蓄電池並接對蓄電池進行充電，這種充電方式雖不會造成太陽能電板所發電能的浪費，但是，由於太陽能電板的輸出電壓隨著光照的強弱而變化，當光照非常強烈時，太陽能電板過高的輸出電壓會對蓄電池造成過充，縮短蓄電池的使用壽命；另ー種是將太陽能電板通過充電裝置對蓄電池進行充電，傳統的充電裝置只是對太陽能電板的輸出電壓進行簡單轉換，使得充電裝置的輸出電壓與相應的蓄電池相適應，在陰天等光照天足的條件下，由於太陽能電板的輸出電壓較低，充電裝置無法對蓄電池進行充電，造成太陽能電板能量的浪費。
實用新型內容本實用新型所要解決的技術問題是提供一種既能防止過充、又能在日照不足的條件下對蓄電池進行充電的基於太陽能電板的充電裝置。為解決上述的技術問題，本實用新型所採用的技術方案為基於太陽能電板的充電裝置，包括充電控制電路、正、負充電輸出端和與正、負充電輸出端對應相連的正、負充電母線以及與太陽能電板正、負極對應相連的正、負電板母線，正電板母線與正充電母線相連，正、負電板母線之間設置有為充電控制電路供電的充電控制電源，所述的負充電母線與負電板母線之間串設有充電開關電路和導通電流採樣電路，導通電流採樣電路的輸出端與充電控制電路的採樣端相連，充電開關電路的控制端與充電控制電路的輸出端相連，正電板母線與負充電母線之間設置有充電電壓採樣電路，負充電母線與負充電輸出端之間串設有充電電流採樣電路，正電板母線與負電板母線之間設置有電板電壓採樣電路，正電板母線與負充電母線之間還設置有充電檢測電源，充電電壓採樣電路和充電電流採樣電路通過充電反饋電路與充電控制電路的饋入端相連，電板電壓採樣電路通過電板反饋電路與充電控制電路的饋入端相連。所述的充電反饋電路包括設置在充電檢測電源的正、負輸出端之間的第一基準電壓電路、第二基準電壓電路以及電流反饋比較電路、電壓反饋比較電路和光電隔離電路，第一基準電壓電路比第二基準電壓電路的輸出電壓高，電流反饋比較電路的輸入端分別與第二基準電壓電路的輸出端、充電電流採樣電路的輸出端相連，電壓反饋比較電路的輸入端分別與第一基準電壓電路的輸出端、充電電壓採樣電路的輸出端相連，電流反饋比較電路的輸出端、電壓反饋比較電路的輸出端與光電隔離電路的輸入端相連，光電隔離電路的輸出端與所述充電控制電路的饋入端相連；所述的電板反饋電路包括設置在充電控制電源的正、負輸出端之間的第三基準電壓電路、電壓反饋比較電路，電壓反饋比較電路的輸入端分別與第三基準電壓電路的輸出端和所述電板電壓採樣電路的輸出端相連，電壓反饋比較電路的輸出端與充電控制電路的饋入端相連。所述的電板反饋電路還包括光電隔離電路，電壓反饋比較電路的輸出端與光電隔離電路的輸入端相連，光電隔離電路的輸出端與所述充電控制電路的饋入端相連。在所述的充電反饋電路中，電壓反饋比較電路和電流反饋比較電路各自的輸出端與充電控制電路的饋入端之間分別設置有單向導向電路。所述的第二基準電壓電路包括第一基準電壓電路，第一基準電壓電路的輸出端之間設置有分壓電路。所述的充電開關電路與正電板母線之間設置有續流電路，負充電母線在充電開關電路與充電電流採樣電路之間串設有儲能電路。 所述的正電板母線通過單向導向電路與正充電母線相連。所述的充電電流採樣電路並接有箍位電路。所述的單向導向電路、箍位電路均為ニ極管，所述的充電開關電路為MOS管。本實用新型的有益效果是本實用新型中的充電電壓採樣電路或/和充電電流採樣電路通過充電反饋電路與充電控制電路的饋入端相連，電板電壓採樣電路通過電板反饋電路也與充電控制電路的饋入端相連，實現了充電過程的閉環控制，有效地防止了過充，並可以在光照不足的條件下進行充電，大幅提高了太陽能的利用率。除此之外，充電反饋電路中通過同時採用充電電壓採樣電路和充電電流採樣電路，通過第一、第二基準電壓電路產生兩個不同電位的基準電壓，使得在待充電電池電壓較低時，對其進行恆流充電，在待充電電池電壓較高時，對其進行恆壓充電，這種充電方法更符合電池的特性，從而延長其使用壽命O
圖I是本實用新型的電原理結構示意圖。圖2是圖I的ー種具體實施方式
的電路圖。圖I、圖2中的附圖標記1、充電控制電路，2、單向導向電路，3、正電板母線，4、負電板母線，5、正充電母線，6、負充電母線，7、充電控制電源，8、充電檢測電源，9、充電開關電路,10、導通電流採樣電路，11、充電電壓採樣電路，12、充電電流採樣電路，13、第一基準電壓電路，15、分壓電路，16、電流反饋比較電路，17、電壓反饋比較電路，18、光電隔離電路，19、第三基準電壓電路，20、電壓反饋比較電路，21、光電隔離電路，22、電板電壓採樣電路，23、儲能電路，24、箝位電路，25、續流電路，31、太陽能電板正極，32、太陽能電板負極，33、正充電輸出端，34、負充電輸出端。
具體實施方式
以下結合附圖，詳細描述本實用新型的具體實施方案。如圖I、圖2所示，本實用新型所述的基於太陽能電板的充電裝置，包括充電控制電路I、正充電輸出端33、負充電輸出端34、與正充電輸出端33相連的正充電母線5、與負充電輸出端34相連的負充電母線6以及與太陽能電板正極31相連的正電板母線3和太陽能電板負極32相連的負電板母線4，正電板母線3與正充電母線5通過作為單向導向電路2的ニ極管D34相連，正、負電板母線3和4之間設置有為充電控制電路I供電的充電控制電源7，所述的負充電母線6與負電板母線4之間串設有作為充電開關電路9的開關MOS管Q2和作為導通電流採樣電路10的電阻R44，導通電流採樣電路10的輸出端即電阻R44與開關MOS管Q2的源極相連的一端與充電控制電路I的採樣端相連，充電開關電路9的控制端即MOS管Q2的柵極與充電控制電路I的輸出端相連，正電板母線3與負充電母線6之間設置有充電電壓採樣電路11，負充電母線6與負充電輸出端34之間串設有充電電流採樣電路12，充電電流採樣電路12上並接有作為箍位電路24的快恢復ニ極管D6，為了方便調整採樣電流，充電電流採樣電路12由電阻R47、R48和R49並接形成，正電板母線3與負電板母線4之間設置有電板電壓採樣電路22，正電板母線3與負充電母線6之間還設置有充電檢測電源8，充電電壓採樣電路11和充電電流採樣電路12通過充電反饋電路與充電控制電路I的饋入端相連，電板電壓採樣電路22通過電板反饋電路與充電控制電路I的饋入端相連；本實施例中，所述的充電反饋電路包括設置在充電檢測電源8的正、負輸出端之間的第一基準電壓電路13、第二基準電壓電路以及電流反饋比較電路16、電壓反饋比較電路17和光電隔離電路18，第二基準電壓電路包括第一基準電壓電路13(復用)以及設置在第一基準電壓電路13輸出端上的由電阻R56和R57組成的分壓電路15，電流反饋比較電路16的正、負輸入端分別與第二基準電壓電路的輸出端、充電電流米樣電路12的輸出端相連，電壓反饋比較電路17的正、負輸入端分別與第一基準電壓電路13的輸出端、充電電壓採樣電路11的輸出端相連，電流反饋比較電路16、電壓反饋比較電路17各自的輸出端分別通過ニ極管D20和D21與光電隔離電路18的輸入端相連，光電隔離電路18的輸出端與所述充電控制電路I的饋入端相連；所述的電板反饋電路包括設置在充電控制電源7的正、負輸出端之間的第三基準電壓電路19、電壓反饋比較電路20和作為反向驅動電路的光電隔離電路21，電壓反饋比較電路20的正、負輸入端分別與第三基準電壓電路19的輸出端和電板電壓採樣電路22的輸出端相連，電壓反饋比較電路20的輸出端與光電隔離電路21的輸入端相連，光電隔離電路21的輸出端與所述充電控制電路I的饋入端相連。作為充電開關電路9的開關MOS管的漏極與正電板母線3和負充電母線6之間分別設置有作為續流電路25的續流ニ極管D17、作為儲能電路23的變壓器T2 (作為儲能電感用)。實際應用時，通常將變壓器T2的初級線圈串入負充電母線6中作為儲能電感用，變壓器T2的次級線圈可以閒置，也可以作為輸出電源使用，提供額外的能量。太陽能光照充足時，由充電電壓採樣電路11對正充電母線5與負充電母線6之間的電壓進行檢測，相當於對蓄電池兩端電壓進行檢測(與待充電的蓄電池兩端電壓相比，多出一個ニ極管D34的管壓降)，當蓄電池的電壓較低時，充電電壓米樣電路11的輸出電壓(運放U9B反向端的電壓)低於第一基準電壓電路13的輸出電壓(運放U9B正向端的電壓)吋，運放U9B輸出高電平，ニ極管D21截止；由充電電流採樣電路12對待充電蓄電池的充電電流進行檢測，當充電電流大於設定電流值時，運放U9A的反向端電壓大於正向端電壓，運放U9A輸出低電平，光電隔離電路18中的光耦U19導通，充電控制電路I通過調節佔空比使脈衝寬度降低，輸出電流減小，使充電電流恆定在一定的設置值，實現恆流充電。在太陽光照充足且蓄電池電壓較低吋，充電電流小於設定電流值的情況不會出現。[0022]如果蓄電池的電壓已經處於較高的狀態，則充電電流較小，運放U9A的反向端電壓小於正向端電壓，運放U9A輸出高電平,ニ極管D20截止,充電電壓米樣電路11的輸出電壓(運放U9B反向端的電壓)高於第一基準電壓電路13的輸出電壓(運放U9B正向端的電壓)時，運放U9B輸出低電平，光電隔離電路18中的光耦U19導通，充電控制電路I通過調節佔空比使脈衝寬度降低，輸出電壓降低，使蓄電池充電電壓不致於過高產生過充，同時隨著蓄電池電壓的逐漸升高，充電電流逐漸減小，從而實現從恆流充電向恆壓充電的轉換。 當太陽光照不足時，太陽能電板(也稱電陽能電池或太陽能光伏板)無法提供足夠的能量輸出，則正、負充電母線5和6之間的電壓被蓄電池拉低,充電電壓米樣電路11的輸出電壓(運放U9B反向端的電壓)低於第一基準電壓電路13的輸出電壓(運放U9B正向端的電壓)時，運放U9B輸出高電平，ニ極管D21截止；同時，這時充電電流很小(此時如果有大於恆定值的充電電流違背能量守恆定律)，運放U9A的反向端電壓小於正向端電壓，運放U9A輸出高電平，ニ極管D20截止，這樣，光耦U19截止。這樣，如果沒有電板電壓採樣電路22、電壓反饋比較電路20以及第三基準電壓電路19和作為反向驅動電路的光電隔離電路21，整個充電裝置無輸出，造成太陽能電池能量的浪費。本充電裝置在光照不足(如陰天)時，電板電壓採樣電路22的輸出電壓(運放U18B的反向端電壓)低於第三基準電壓電路19的輸出電壓(運放U18B的正向端電壓)時，運放U18B輸出高電平，光耦U20導通，充電控制電路I通過觸發開關MOS管Q2，使MOS管Q2導通，對蓄電池進行充電，從而提高了太陽能電池的利用效率。
權利要求1.基於太陽能電板的充電裝置，包括充電控制電路、正、負充電輸出端和與正、負充電輸出端對應相連的正、負充電母線以及與太陽能電板正、負極對應相連的正、負電板母線，正電板母線與正充電母線相連，正、負電板母線之間設置有為充電控制電路供電的充電控制電源，其特徵在幹所述的負充電母線與負電板母線之間串設有充電開關電路和導通電流採樣電路，導通電流採樣電路的輸出端與充電控制電路的採樣端相連，充電開關電路的控制端與充電控制電路的輸出端相連，正電板母線與負充電母線之間設置有充電電壓採樣電路或/和負充電母線與負充電輸出端之間串設有充電電流採樣電路，正電板母線與負電板母線之間設置有電板電壓採樣電路，正電板母線與負充電母線之間還設置有充電檢測電源，充電電壓採樣電路和充電電流採樣電路通過充電反饋電路與充電控制電路的饋入端相連，電板電壓採樣電路通過電板反饋電路與充電控制電路的饋入端相連。
2.如權利要求I所述的充電裝置，其特徵在於所述的充電反饋電路包括設置在充電檢測電源的正、負輸出端之間的第一基準電壓電路、第二基準電壓電路及電流反饋比較電路、電壓反饋比較電路和光電隔離電路，第一基準電壓電路比第二基準電壓電路的輸出電壓高，電流反饋比較電路的輸入端分別與第二基準電壓電路的輸出端、充電電流採樣電路的輸出端相連，電壓反饋比較電路的輸入端分別與第一基準電壓電路的輸出端、充電電壓採樣電路的輸出端相連，電流反饋比較電路的輸出端、電壓反饋比較電路的輸出端與光電隔離電路的輸入端相連，光電隔離電路的輸出端與所述充電控制電路的饋入端相連；所述的電板反饋電路包括設置在充電控制電源的正、負輸出端之間的第三基準電壓電路、電壓反饋比較電路和反向驅動電路，電壓反饋比較電路的輸入端分別與第三基準電壓電路的輸出端和所述電板電壓採樣電路的輸出端相連，電壓反饋比較電路的輸出端與反向驅動電路的輸入端相連，反向驅動電路的輸出端與與充電控制電路的饋入端相連。
3.如權利要求2所述的充電裝置，其特徵在於所述的反向驅動電路為光電隔離電路。
4.如權利要求2所述的充電裝置，其特徵在幹在所述的充電反饋電路中，電壓反饋比較電路和電流反饋比較電路各自的輸出端與充電控制電路的饋入端之間分別設置有單向導向電路。
5.如權利要求2所述的充電裝置，其特徵在於所述的第二基準電壓電路包括第一基準電壓電路，第一基準電壓電路的輸出端之間設置有分壓電路。
6.如權利要求I所述的充電裝置，其特徵在於所述的充電開關電路與正電板母線之間設置有續流電路，負充電母線在充電開關電路與充電電流採樣電路之間串設有儲能電路。
7.如權利要求I所述的充電裝置，其特徵在於所述的正電板母線通過單向導向電路與正充電母線相連。
8.如權利要求I所述的充電裝置，其特徵在於所述的充電電流採樣電路並接有箍位電路。
9.如權利要求I至8中任一項所述的充電裝置，其特徵在於所述的單向導向電路、箍位電路均為ニ極管，所述的充電開關電路為MOS管。
專利摘要本實用新型公開了一種既能防止過充、又能在日照不足時充電的基於太陽能電板的充電裝置，包括充電控制電路、和正、負電板母線，正電板母線與正充電母線相連，負充電母線與負電板母線間串設有開關管和採樣電組，採樣電阻的輸出端與充電控制電路的採樣端相連，開關管的控制端與充電控制電路的輸出端相連，正電板母線與負充電母線間設置有充電電壓採樣電路或/和負充電母線與負充電輸出端間串設有充電電流採樣電路，正電板母線與負電板母線間設置有電板電壓採樣電路，充電電壓採樣電路和充電電流採樣電路通過充電反饋電路、電板電壓採樣電路通過電板反饋電路分別與充電控制電路的饋入端相連。該充電裝置大幅提高了太陽能的利用率。
文檔編號H02J7/00GK202721478SQ20122042975
公開日2013年2月6日 申請日期2012年8月28日 優先權日2012年8月28日
發明者袁周紅, 季偉源, 王乾, 錢科 申請人:江蘇索爾光電科技有限公司