太陽能充放電控制器的製作方法
2023-11-12 07:05:32 2
專利名稱：太陽能充放電控制器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及太陽能電池充放電控制裝置。
技術背景通常獨立光伏應用系統中必需配備貯能蓄電池，蓄電池起著儲存 和調節電能的作用。而蓄電池的充電與放電過程必須加以控制，過充 電和過放電都會影響蓄電池的使用壽命。過充電會使蓄電池大量析氣 (電解水)，造成水分散失和活性物質的脫落；過放電則容易加速柵 板的腐蝕和不可逆硫酸化。為了保護蓄電池不受過充和過放電的損 害，則必需有一套控制系統來防止蓄電池過充電和過放電控制裝置。 該裝置需具備如下功能蓄電池過放保護；負載過載和短路保護；蓄 電池反接保護；夜間防反充保護；蓄電池充電溫度補償；蓄電池開路 保護；故障診斷功能；運行狀態指示。目前業界對過載及短路保護實現方法主要有以下幾種 1、 在控制器與蓄電池的連接迴路中串入一支與負載電流相當 的保險絲或保險絲電阻、熔斷器自復保險絲、斷流器、空開或其它類 以的電流保護器件作保護， 一旦超出此電流則熔斷。其優點是電路 簡單，易於實現。其缺點是反應速度慢， 一旦熔斷不能自動恢復，
必須手動更換；自復保險絲、斷流器、空開等成本高。2、 在迴路中串入一支小阻值電阻，用來作電流釆樣，並利用 運算放大器將此信號放大、比較，產生控制邏輯去控制功率開關器件。其優點是反應速度快，通過適當的設計也能達到自動恢復的效果。 其缺點是電路較複雜，成本較高，且在釆樣電阻上將產生較大的功 率損耗。3、 利用霍爾電流傳感器進行電流釆樣，採樣信號送CPU運算分析與控制。其優點是測量精確、抗幹擾能力強、反應速快等優點。其缺點是成本高， 一般在大的系統中才釆用，小控制系統一般不用此法。發明內容本實用新型的目的在於提供一種電路簡單、成本低、實用的太 陽能充放電控制器。它包括太陽能電池，太陽能充電電路，蓄電池，負載放電電路和 信號採集電路；釆用如下方式實現電聯接SOLAR+端連接太陽能電池 板的正極、C8、 VAR1、 R8、 T6的D極，T6的S極連接C11、 Rl的一 端、Dl的負極、T8的S極，T6的柵極連接R5的一端、T8的柵極、 Dl的正極、Rl、 Cll的另一端，R5的另一端連接T1的集電極，Tl的 基極連接R7的一端,R7的另 一端連接集成電路IC1的5腳，IC1的2 腳連接C10的一端、晶振Y1的一端，IC1的3腳連接Y1的另一端、 Cl的一端，IC1的4腳連接R24、R25的一端，IC1的6腳連接R14，R14 的另一端連接LED1的正極，IC1的7腳連接R8的另一端、C12、 R28 的一端，R25的另一端連接S1、 C13的一端，S0L+連接R2的一端，R2的另 一端面連接D8負極，D8正極連接D13正極、LED2的負極， D13的負極連接R30的一端，R30的另 一端連接BAT+， T8的D極連接 蓄電池BATTERY的正極、D4的正極、R19、 R6、 C9、負載LAMP1的一 端，D4的負極連接T4的集電極、C3的正極、R17的一端，R17的另 一端連接T4的基極、D7的負極，T4的發射極連接Ul的Vin端，IC1 的8腳連接R22的一端面，R22的另一端連接LED3的正極，IC1的9 腳連接C7、 R18 —端、R19的另 一端，IC1的10腳連接R15、 R16、 C2的一端，IC1的11腳連接Loadslave, IC1的12腳連接R34的一 端、MS的1端，MS的2端連接R36 —端，R34的另一端連接Rll — 端、D2正極，ICl的13腳連接R21—端，R21的另一端連接LED5的 正極，R6的另一端連接D9的負極，D9的正極連接T5的基極，T5的 發射極連接C9、 R15、負載的另一端、T11的D極，T5的集電極連接 R35的一端，R35的另一端連接R26—端、Tll的柵極、D5的負極， T3的基極連接R16的另一端，T3的集電極連接R13、 R26的另一端； Vcc連接IC1的1腳、C6的一端、R24、 Ul的1腳、C5的正極、R36 的另一端、Rll的一端，Rll的另一端連接R34另一端、D2的正極； VDD連接R13另一端；C8、 VAR1另一端、Tl發射極、C13、 Sl、 R28、 C12、 Cl、 CIO、 C6的另一端、C5負極、Ul的2腳、C4的負極、D7 的正極、C3的負極、D2的負極、C7、 R18的另一端、太陽能電池的 負極SOLAR-、 LED2的正極、LED1負極、LED3負極、LED5負極、C2 另一端、T3發射極、D5正極、T11的S端、蓄電池的負極接地。釆用場效應管漏源導通內阻作為電流釆集信號源。 充電迴路釆用場效應管T6與T8組成的無觸點開關控制充電，放電迴路採用場效應管Tll組成無觸點幵關控制放電。 本實用新型具有如下優點釆用工業級微處理器晶片對太陽能電池電壓、蓄電池電壓、蓄電 池充電電流、蓄電池放電電流等物理量進行數據採集、運算分析與控 制。採用集成無觸點開關技術進行充電與放電的控制。 採用獨特的場效應管漏源導通內阻(RDS (on))電流信號釆集及短路保護技術對負載進行過載與短路保護。由於此電路簡單、成本低廉、不需另外增加採樣器件、工作可靠、 保護時反應速度快。
附圖l是本實用新型的電原理圖；具體實施方式
如圖1所示SOLAR+端連接太陽能電池板的正極、C8、 VAR1、 R8、 T6的極，T6的S極連接Cll、 Rl的一端、Dl的負極、T8的S極，T6 的柵極連接R5的一端、T8的柵極、Dl的正極、Rl、 Cll的另一端， R5的另一端連接T1的集電極，Tl的基極連接R7的一端，R7的另一 端連接集成電路IC1的5腳，IC1的2腳連接C10的一端、晶振Yl 的一端，IC1的3腳連接Yl的另一端、Cl的一端，IC1的4腳連接 R24、 R25的一端，IC1的6腳連接R14，R14的另一端連接LED1的正 極，IC1的7腳連接R8的另一端、C12、 R28的一端，R25的另一端 連接Sl、 C13的一端，S0L+連接R2的一端，R2的另一端面連接D8 負極，D8正極連接D13正極、LED2的負極，D13的負極連接IUO的 一端，R30的另一端連接BAT+,T8的D極連接蓄電池BATTEEY的正極、 D4的正極、R19、 R6、 C9、負載LAMP1的一端，D4的負極連接的 集電極、C3的正極、R17的一端，R17的另一端連接T4的基極、D7 的負極，T4的發射極連接U1的Vin端，IC1的8腳連接R22的一端 面，R22的另一端連接LED3的正極，IC1的9腳連接C7、 R18—端、 M9的另一端，IC1的10腳連接R15、 R16、 C2的一端，IC1的11腳 連接Loadslavo, IC1的12腳連接R34的一端、MS的1端，MS的2端 連接R36 —端，R34的另一端連接Rll —端、D2正極，IC1的13腳 連接R21—端，R21的另一端連接LED5的正極，R6的另一端連接D9 的負極，D9的正極連接T5的基極，T5的發射極連接C9、 R15、負載 的另一端、T11的D極，T5的集電極連接R35的一端，R35的另 一端 連接R26 —端、Tll的柵極、D5的負極，T3的基極連接R16的另一 端，T3的集電極連接R13、 R26的另一端；Vcc連接IC1的1腳、C6 的一端面、R24、 Ul的l腳、C5的正極、R36的另一端、Rll的一端， Rll的另一端連接R34另一端、D2的正極；VDD連接R13另一端；C8、 VAR1另一端、Tl發射極、C13、 Sl、 R28、 C12、 Cl、 CIO、 C6的另一 端、C5負極、Ul的2腳、C4的負極、D7的正極、C3的負極、D2的 負極、C7、 R18的另一端、太陽能電池的負極SOLAR-、 LED2的正極、 LED1負極、LED3負極、LED5負極、C2另 一端、T3發射極、D5正極、 Tll的S端、蓄電池的負極接地。當太陽光照射到太陽能電池板時，太陽能電池將光能轉換成電能 通過控制器向蓄電池充電，將能量存儲於蓄電池中，夜間再向負載(燈 泡)放電，控制器起著對蓄電池進行充放電管理的功能。場效應管漏源導通內阻(RDS (on))電流信號採集及短路保護電
路的具體工作原理如下1. 首先微處理器的第10腳輸出低電平此時T3截止，T3的C 極輸出高電平，並通過電阻M6驅動場效應管T11,此時負載得電工 作，並通過R15形成正反饋使T11鎖定在開啟狀態。2. 負載開啟後微處理器的第IO腳立即轉設為高阻狀態(即轉 成模擬輸入)，此時流經負載的電流流過場效應管的DS極(DS極導 通後有一個等效的導通電阻RDS (on)，該電阻在同一型號的器件上 基本一致，約為幾個毫歐至幾十個毫歐)產生與此電流成正比的電壓， 即VDS(on) ， VDS (on) -IDS* RDS (on),此電壓通過電阻R15施 加至微處理器的第10腳。微處理器通過測量該腳的電壓經過適當的 運算即可得到流經負載的電流。(當然這裡要求微處理器的模數轉換 分辯率要高，至少要有IO位以上的分辯率)。3、 測得電流之後即可得知當前負載狀態，並可對負載作相應 的控制。這是對過載情形的檢測與控制。4、 若由於某種原因負載短路了，流經RDS (on)的電流勢必 很大，在RDS (on)產生的電壓也高，若超過0.6V時通過R15，R16 施加到T3的B極使T3導通,T3的C極轉為低電平，Tll關斷切斷負載， 並再通過R15形成正反饋，使關閉狀態鎖定，與此同時微處理器也偵 測到短路發生並開始延時一段時間，之後再恢復負載連接，重複第1 點描述的動作。
權利要求1、一種太陽能充放電控制器，其特徵在於它包括太陽能電池，太陽能充電電路，蓄電池，負載放電電路和信號採集電路；採用如下方式實現電聯接SOLAR+端連接太陽能電池板的正極、C8、VAR1、R8、T6的D極，T6的S極連接C11、R1的一端、D1的負極、T8的S極，T6的柵極連接R5的一端、T8的柵極、D1的正極、R1、C11的另一端，R5的另一端連接T1的集電極，T1的基極連接R7的一端，R7的另一端連接集成電路IC1的5腳，IC1的2腳連接C10的一端、晶振Y1的一端，IC1的3腳連接Y1的另一端、C1的一端，IC1的4腳連接R24、R25的一端，IC1的6腳連接R14，R14的另一端連接LED1的正極，IC1的7腳連接R8的另一端、C12、R28的一端，R25的另一端連接S1、C13的一端，SOL+連接R2的一端，R2的另一端面連接D8負極，D8正極連接D13正極、LED2的負極，D13的負極連接R30的一端，R30的另一端連接BAT+，T8的D極連接蓄電池BATTERY的正極、D4的正極、R19、R6、C9、負載LAMP1的一端，D4的負極連接T4的集電極、C3的正極、R17的一端，R17的另一端連接T4的基極、D7的負極，T4的發射極連接U1的Vin端，IC1的8腳連接R2 2的一端面，R22的另一端連接LED3的正極，IC1的9腳連接C7、R18一端、R19的另一端，IC1的10腳連接R15、R16、C2的一端，IC1的11腳連接Loadslave，IC1的12腳連接R34的一端、MS的1端，MS的2端連接R36一端，R34的另一端連接R11一端、D2正極，IC1的13腳連接R21一端，R21的另一端連接LED5的正極，R6的另一端連接D9的負極，D9的正極連接T5的基極，T5的發射極連接C9、R15、負載的另一端、T11的D極，T5的集電極連接R35的一端，R35的另一端連接R26一端、T11的柵極、D5的負極，T3的基極連接R16的另一端，T3的集電極連接R13、R26的另一端；Vcc連接IC1的1腳、C6的一端、R24、U1的1腳、C5的正極、R36的另一端、R11的一端，R11的另一端連接R34另一端、D2的正極；VDD連接R13另一端；C8、VAR1另一端、T1發射極、C13、S1、R28、C12、C1、C10、C6的另一端、C5負極、U1的2腳、C4的負極、D7的正極、C3的負極、D2的負極、C7、R18的另一端、太陽能電池的負極SOLAR-、LED2的正極、LED1負極、LED3負極、LED5負極、C2另一端、T3發射極、D5正極、T11的S端、蓄電池的負極接地。
2、 如權利要求1所述的太陽能充放電控制器，其特徵在於釆 用場效應管漏源導通內阻作為電流採集信號源。
3、 如權利要求l所述的太陽能充放電控制器，其特徵在於充 電迴路釆用場效應管T6與T8組成的無觸點開關控制充電，放電迴路 釆用場效應管Tll組成無觸點開關控制放電。
專利摘要本實用新型太陽能充放電控制器涉及太陽能電池充放電控制裝置；它包括太陽能電池，太陽能充電電路，蓄電池，負載放電電路和信號採集電路；採用場效應管漏源導通內阻作為電流採集信號源；充電迴路採用場效應管T6與T8組成的無觸點開關控制充電，放電迴路採用場效應管T11組成無觸點開關控制放電；本實用新型採用工業級微處理器晶片對太陽能電池電壓、蓄電池電壓、蓄電池充電電流、蓄電池放電電流等物理量進行數據採集、運算分析與控制；採用集成無觸點開關技術進行充電與放電的控制；採用獨特的場效應管漏源導通內阻(RDS(on))電流信號採集及短路保護技術對負載進行過載與短路保護；電路簡單、成本低廉、不需另外增加採樣器件、工作可靠、保護時反應速度快。
文檔編號H02J7/35GK201044372SQ20072012031
公開日2008年4月2日 申請日期2007年5月28日 優先權日2007年5月28日
發明者徐金波 申請人:駱國豪