专利名称：无线通信式太阳能充/放电控制电路的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种无线通信式太阳能充/放电控制电路。属于太阳能光伏发电 系统中的基本控制电路领域。
背景技术：
随着化石能源危机日益加剧，新能源的开发利用已提高到了国家战略层面。太阳 能是一种资源丰富又不会产生污染的可再生能源，随着电池转换率的提高，制造成本的降 低，太阳能光伏发电的利用取得了突破。目前，太阳能充放电控制器基本上以独立单机充电 为主，少数有通信功能的也以有线为主，具有无线通讯功能的尚未见到。所述有线通信结构 存在如下二方面缺点1、系统硬件零部件多、结构复杂、成本高，易出故障，稳定性差，维护 困难。2、需要一定的空间布置通信电缆，适用范围窄。
实用新型内容本实用新型的目的，是为了克服现有技术中的有线通讯结构的太阳能充放电控制 电路存在的硬件零部件多、结构复杂、成本高、适用范围窄的缺点，提供一种无线通信式太 阳能充/放电控制电路。本实用新型的目的可以通过如下措施达到无线通信式太阳能充/放电控制电路，其结构特点是1)包括太阳能充/放电控制模块和无线通信模块，所述无线通信模块的信号输入 /输出端与所述太阳能充/放电控制模块的信号输入/输出端连接；2)所述无线通信模块由无线收/发电路和MCU控制电路组成；无线收发/电路包 括收/发芯片U6及其外围振荡电路、比较放大芯片U2A、三极管Q20和收/发天线，MCU控 制电路由单片机最小系统、状态指示电路、控制按钮KlO和信号输出端子J20构成；收/发 芯片U6的信号输入端连接收/发天线的信号输出端，收/发芯片U6的信号输出端通过比 较放大芯片U2A连接三极管Q20的基极，三极管Q20的集电极连接单片机最小系统的输入 端，单片机最小系统的输出端通过信号输出端子J 20连接收/发天线的信号输入端；3)太阳能充/放电控制模块具有太阳能电压/电流采集、控制电路结构，通过对太 阳能电池电压、电流的采集和控制，实现对最大功率点的跟踪算法，实现对太阳能电池板的 利用效率最大化。本实用新型的目的还可以通过如下措施达到本实用新型的一种实施方式是所述收/发芯片U6的外围振荡电路由电阻R50、 R51、R52，电感L3、L4、L5，电容C24、C25、C26、C27、C28，晶振Y2组成；所述状态指示电路 由电源状态指示灯LEDO和收/发数据状态灯LED4-6组成；所述电感L3接收发芯片U6的 RFU RF2脚，电感L4的一端接RFl脚及电容C25的一端，C25另一端接地；RF2接电容以6 的一端和电感L5的一端，L5的另一端接电源VDD ；电容C26的另一端接L4的一端和电容 C27的一端，电容C27的另一端接收/发天线；收/发芯片TO的RSSI信号输入连接U2A的正输入端，U2A的负极连接电源VDD经电阻R50、R51的分压输入，接电容以8滤波，经U2A 放大接三极管Q20的基极，Q20集电极接地，发射极接电阻R52 —端、输入MCU的IO中，R52 另一端接电源VDD，收发芯片接晶振Y2，ARSSI经电容CM滤波接地。本实用新型的一种实施方式是所述太阳能充/放电控制模块包括MCU控制单元、 太阳能电压采集电路、太阳能电流采集电路、PWM驱动电路、输出电压采集电路、充电电流采 集电路、电池电压采集电路、输出单元温度采集电路、显示及按键设置电路和电源电路；MCU 控制单元各有一个输入端分别与太阳能电压采集电路、太阳能电流采集电路、输出电压采 集电路、充电电流采集电路、电池电压采集电路、温度采集电路、显示及按键设置电路、电源 电路的输出端连接；MCU控制单元的输出端分别与PWM驱动电路的输入端、显示及按键设置 电路的输入端、输出单元的控制端连接；所述MCU控制单元的信号输入/输出端与所述无线 通信模块的信号输入/输出端连接。实际应用中，所述PWM驱动电路的输出端与MOS管的输入端连接。本实用新型的一种实施方式是所述太阳能充/放电控制模块还包括防止反接电 路，防止反接电路由二极管Dl组成。本实用新型的一种实施方式是所述太阳能电压采集电路由放大芯片IC2A及电 容C4和电阻R3、R6组成；太阳能电流采集电路由电流处理芯片U2、康铜丝Rl和电容C18 组成。本实用新型的一种实施方式是所述PWM驱动电路包括三极管Q6、Q7和Q10、电 阻RlO和R12 R16、电容C8和电容EC4及二极管D4、D9 ；所述三极管Q7的基极通过电阻 R13、R15接地，Q7的发射极经电阻R14到地，Q7的集电极连接到Q6的基极，Q6的发射极通 过电阻R12连接到Q7的集电极，三极管Q6的集电极连接到三极管QlO的基极，电阻RlO与 二极管D9串联后跨接在三极管QlO的发射极与基极之间，电阻R16跨接在三极管QlO的集 电极与基极之间，三极管QlO集电极通过电容EC4连接Q6的发射极；三极管QlO的集电极 外接MOS管的S极，三极管QlO发射极外接MOS管的G极。本实用新型的一种实施方式是所述输出电压采集电路由放大芯片IClB及外围 电阻R4、R7、电容C6组成；充电电流采集电路由电流处理芯片U3及康铜丝R2、电容Cl7组 成；电池电压采集电路由放大芯片IClA及电阻R5、R8、电容C3、C7组成。本实用新型的一种实施方式是所述温度采集电路由电阻R9、与插口 C0N3连接的 热敏电阻和电容C5组成。本实用新型的一种实施方式是所述显示及按键设置电路主要由4位8字数码管， 三个LED灯组成。本实用新型的一种实施方式是所述辅助电源由两片电压转换控制芯片MC34063 及外围电路组成。本实用新型的一种实施方式是所述MCU控制单元由单片机芯片及其外围电路构 成；所述单片机芯片的型号为STC12CM10AD。本实用新型的有益效果是1、由于本实新型设有无线收/发电路，可以实现远距离的太阳能电池数据、充电 数据、储能电池状态等数据的收发，在空旷地带可以实现通讯距离200米左右，室内可以实 现几十米的通讯距离，使太阳能充放电控制电路可以实现组网、远程控制等无线功能。在保证太阳能充放电控制功能的同时，还具备无线收发功能，使太阳能充放电控制电路可以实 现组网、远程控制等无线功能。2、本实新型能够对储能电池进行充电参数的精确控制，针对蓄电池充电采用最好 的三段式充电，通过对温度的采集，可以选择温度补偿的充电策略；利用对太阳能电池的输 入电压、电流的采集，控制PWM的占空比可以实现对输入功率的最大跟踪，使太阳能电池板 的输入效率得到极大提高。
图1是本实用新型的电路功能框图。图加是无线通信模块的第一部分电路原理图。图2b是无线通信模块的第二部分电路原理图。图3a是太阳能充/放电控制模块的电路主回路的第一部分电路原理图。图北是太阳能充/放电控制模块的电路主回路的第二部分电路原理图。图3c是太阳能充/放电控制模块的电路主回路的太阳能电流采集电路原理图。图3d是太阳能充/放电控制模块的电路主回路的充电电流采集电路原理图。图3e是太阳能充/放电控制模块的电路主回路的温度采集电路原理图。图4是太阳能充/放电控制模块的P丽驱动电路原理图。图5是太阳能充/放电控制模块的辅助电源电路原理图。图6a是太阳能充/放电控制模块显示及按键设置电路的第一部分电路原理图。图6b是太阳能充/放电控制模块显示及按键设置电路的第二部分电路原理图。
具体实施方式
以下结合附图及实施例对本实用新型作进一步的详细描述具体实施例参照图1，本实施例包括太阳能充/放电控制模块1和无线通信模块2，所述无线 通信模块的信号输入/输出端与所述太阳能充/放电控制模块1的信号输入/输出端连接； 所述无线通信模块2由无线收/发电路和MCU控制电路组成；无线收发/电路包括收/发 芯片U6及其外围振荡电路、比较放大芯片U2A、三极管Q20和收/发天线，MCU控制电路由 单片机最小系统、状态指示电路、控制按钮KlO和信号输出端子J20构成；收/发芯片U6的 信号输入端连接收/发天线的信号输出端，收/发芯片U6的信号输出端通过比较放大芯片 U2A连接三极管Q20的基极，三极管Q20的集电极连接单片机最小系统的输入端，单片机最 小系统的输出端通过信号输出端子J20连接收/发天线的信号输入端；太阳能充/放电控 制模块1具有太阳能电压/电流采集、控制电路结构，通过对太阳能电池电压、电流的采集 和控制，实现对最大功率点的跟踪算法，实现对太阳能电池板的利用效率最大化。本实施例中太阳能充/放电控制模块1包括MCU控制单元1-1、太阳能电压采集电路1-2、太阳 能电流采集电路1-3、PWM驱动电路1-4、输出电压采集电路1-5、充电电流采集电路1-6、电 池电压采集电路1-7、输出单元1-8、温度采集电路1-9、显示及按键设置电路1-10、辅助电 源1-11 ；所述MCU控制单元1-1的输入端分别与太阳能电压采集电路1-2、太阳能电流采集电路1-3、输出电压采集电路1-5、充电电流采集电路1-6、电池电压采集电路1-7、温度采集 电路1-9、显示及按键设置电路1-10、辅助电源1-11的输出端连接；所述MCU控制单元1-1 的输出端分别与PWM驱动电路1-4的输入端、显示及按键设置电路1-10的输入端、输出单 元的控制端连接；所述PWM驱动电路1-4的输出端与MOS管的输入端连接。所述辅助电源 1-11的输入端与储能电池1-12的输出端连接。所述MCU控制单元1-1的信号输入/输出 端与所述无线通信模块2的信号输入/输出端连接。图加和图2b构成无线通信模块2的电路原理图，所述收/发芯片U6的外围振荡 电路由电阻 R50、R51、R52，电感 L3、L4、L5，电容 C24、C25、C26、C27、C28，晶振 Y2 组成；所 述状态指示电路由电源状态指示灯LEDO和收/发数据状态灯LED4-6组成；所述电感L3接 收发芯片U6的RF1、RF2脚，电感L4的一端接RFl脚及电容C25的一端，C25另一端接地； RF2接电容C26的一端和电感L5的一端，L5的另一端接电源VDD ；电容C26的另一端接L4 的一端和电容C27的一端，电容C27的另一端接收/发天线；收/发芯片U6的RSSI信号输 入连接U2A的正输入端，U2A的负极连接电源VDD经电阻R50、R51的分压输入，接电容以8 滤波，经U2A放大接三极管Q20的基极，Q20集电极接地，发射极接电阻R52 —端、输入MCU 的IO中，R52另一端接电源VDD，收发芯片接晶振Y2，ARSSI经电容CM滤波接地。在图加 和图2b中还包括电阻R53⑴R58,电容C29⑴C36，晶振TO，及Pl和U7。图3a、图3b、图3c、图3d和图；^构成太阳能充/放电控制模块1的电路主回路， 图中包括电阻 RU R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R45,电容 Cl、C2、C3、C4、C5、C17、C18, 电解电容 EC1、EC2、EC3, 二极管 Dl、D2、D3、D7、D8，三极管 Qll, MOS 管 Q8,芯片 Ul、U2、U3, 熔断器F1、F2，压敏电阻ZNR1，线圈Tl，放大电路IC2A、IC1A、IC1B，继电器REL1，以及接口 C0N1、C0N2、C0N3、C0N5。其中，接口 C0N2接蓄电池，接口 C0N2接热敏电阻，接口 C0N5接负 载。参照图3a、图3c，所述太阳能电压采集电路1_2由电阻R3、R6，放大电路IC2A，及 电容C4组成；太阳能电压采集由电阻R3、R6分压经过IC2A放大输出，电容C4滤波得到。 所述太阳能电流采集电路1-3由康铜丝R1，电流处理芯片U2，及电容C18组成；太阳能电流 采集由康铜丝Rl两端采集，经电流处理芯片U2(MAX4080Q处理，电容C18滤波得到。参照图3b、图3d，所述输出电压采集电路1-5由电阻R4、R7，放大电路IC1B，电容 C6组成；输出电压采集由电阻R4、R7分压，经IClB放大输出，电容C6滤波得到。所述充电 电流采集电路1-6由康铜丝R2电流处理芯片U3，电容C17组成；充电电流采集由康铜丝R2 两端采集，经电流处理芯片U3(MAX4080Q处理，电容C17滤波得到。所述电池电压采集电 路1-7由电阻R5、R8、电容C3，放大电路IC1A，电容C7组成；电池电压采集由电阻R5、R8分 压、电容C3滤波，经IClA放大输出，电容C7滤波得到。参照图3d，所述温度采集电路1-9由电阻R9、与插口 C0N3连接的热敏电阻，电容 C5组成；温度采集由5V电源经电阻R9、热敏电阻连接到地，热敏电阻与R9连接端经电容C5 滤波得到。参照图3a、图北，太阳能充/放电控制模块1还包括防止反接电路，防止反接电路 由二极管Dl组成。所述输出单元1-8利用继电器RELl控制对负载的通断。参照图4，所述PWM驱动电路1-4包括三极管Q6、Q7和Q10、电阻RlO和R12 R16、 电容C8和电容EC4及二极管D4、D9 ；所述三极管Q7的基极通过电阻Rl3、Rl5接地，Q7的发射极经电阻R14到地，Q7的集电极连接到Q6的基极，Q6的发射极通过电阻R12连接到 Q7的集电极，三极管Q6的集电极连接到三极管QlO的基极，电阻RlO与二极管D9串联后跨 接在三极管QlO的发射极与基极之间，电阻R16跨接在三极管QlO的集电极与基极之间，三 极管QlO集电极通过电容EC4连接Q6的发射极；三极管QlO的集电极外接MOS管的S极， 三极管QlO发射极外接MOS管的G极。参照图5，所述辅助电源1-11由两片芯片MC34063组成BUCK、Boost电路。图中 包括电阻 R21、R22、R23、R24、R25、R26、R27,电容 C12、C13、C14、C15、C16,电解电容 EC5、 EC6、EC8，二极管 D5、D6，电感 Li、L2，芯片 U4、U5。图6a、图6b构成显示及按键设置电路，所述显示及按键设置电路1_10主要由4位 8字数码管，三个1^0灯1^01、1^02、1^03组成。图中包括电阻R11、I^8⑴R44，电容C11、 C19、C20、C21、C22、C23，三极管 Ql、Q2、Q3、Q4、Q9,开关 SW1、SW2，LED 灯 LED1、LED2、LED3, 晶振Y1，接口 C0N4，数码管以及IC3和IC4。所述MCU控制单元1-1采用STC12CM10AD芯片对整个电路实现采集、显示、按键、 MPPT算法实现等功能。实际应用中所述通过无线通信模块2，可以实现远距离的太阳能电池数据、充电 数据、储能电池状态等数据的收发。所述太阳能电压采集电路1-2用于对太阳能光电板的 电压进行采集；所述太阳能电流采集电路1-3用于对太阳能光电板的电流进行采集；通过 对太阳能电池电压、电流的采集、控制，实现对最大功率点的跟踪算法，实现对太阳能电池 板的利用效率最大化。所述输出电压采集电路1-5、充电电流采集电路1-6、电池电压采集 电路1-7分别用于采集输出电压、充电电流、充电电压；通过采集输出电压、充电电压、充电 电流来实现对储能电池的充电参数的精确控制。所述温度采集电路1-9用于对温度的精度 采集，添加温度补偿的充电策略，实现对储能电池的保护和最优化控制。MCU利用对输出电 压和充电电流的采集，控制PWM驱动电路的占空比来实现恒流、恒压、浮充的充电方式；MCU 利用对太阳能电池的输入电压、电流的采集，控制PWM驱动电路对输入功率进行调整，始终 保持太阳能电池板的输入功率最大。以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施例，但本实用新型的保护范围并不局 限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的范围内，根据本实用新型的 技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都属于本实用新型的保护范围。
权利要求1.无线通信式太阳能充/放电控制电路，其特征是1)包括太阳能充/放电控制模块(1)和无线通信模块O)，所述无线通信模块(2)的 信号输入/输出端与所述太阳能充/放电控制模块(1)的信号输入/输出端连接；2)所述无线通信模块(2)由无线收/发电路和MCU控制电路组成；无线收发/电路包 括收/发芯片U6及其外围振荡电路、比较放大芯片U2A、三极管Q20和收/发天线，MCU控 制电路由单片机最小系统、状态指示电路、控制按钮KlO和信号输出端子J20构成；收/发 芯片U6的信号输入端连接收/发天线的信号输出端，收/发芯片U6的信号输出端通过比 较放大芯片U2A连接三极管Q20的基极，三极管Q20的集电极连接单片机最小系统的输入 端，单片机最小系统的输出端通过信号输出端子J20连接收/发天线的信号输入端；3)太阳能充/放电控制模块(1)具有太阳能电压/电流采集、控制电路结构，通过对太 阳能电池电压、电流的采集和控制，实现对最大功率点的跟踪算法，实现对太阳能电池板的 利用效率最大化。
2.根据权利要求1所述的无线通信式太阳能充/放电控制电路，其特征是所述收/ 发芯片U6的外围振荡电路由电阻R50、R51、R52，电感L3、L4、L5，电容C24、C25、C26、C27、 C28，晶振Y2组成；所述状态指示电路由电源状态指示灯LEDO和收/发数据状态灯LED4-6 组成；所述电感L3接收发芯片U6的RF1、RF2脚，电感L4的一端接RFl脚及电容C25的一 端，C25另一端接地；RF2接电容C26的一端和电感L5的一端，L5的另一端接电源VDD ；电 容C26的另一端接L4的一端和电容C27的一端，电容C27的另一端接收/发天线；收/发 芯片U6的RSSI信号输入连接U2A的正输入端，U2A的负极连接电源VDD经电阻R50、R51 的分压输入，接电容以8滤波，经U2A放大接三极管Q20的基极，Q20集电极接地，发射极接 电阻R52 —端、输入MCU的IO中，R52另一端接电源VDD，收发芯片接晶振Y2，ARSSI经电容 CM滤波接地。
3.根据权利要求1所述的无线通信式太阳能充/放电控制电路，其特征是所述太阳 能充/放电控制模块(1)包括MCU控制单元(1-1)、太阳能电压采集电路(1-2)、太阳能 电流采集电路(1-3)、PWM驱动电路(1-4)、输出电压采集电路(1-5)、充电电流采集电路 (1-6)、电池电压采集电路(1-7)、输出单元(1-8)、温度采集电路(1-9)、显示及按键设置 电路(1-10)、辅助电源(1-11)；所述MCU控制单元(1-1)的输入端分别与太阳能电压采 集电路(1-2)、太阳能电流采集电路(1-3)、输出电压采集电路(1-5)、充电电流采集电路 (1-6)、电池电压采集电路(1-7)、输出单元(1-8)、温度采集电路(1-9)、显示及按键设置电 路(1-10)、辅助电源(1-11)的输出端连接；所述MCU控制单元(1-1)的输出端分别与PWM 驱动电路(1-4)的输入端、显示及按键设置电路(1-10)的输入端、输出单元(1-8)的控制 端连接；所述MCU控制单元(1-1)的信号输入/输出端与所述无线通讯模块O)的信号输 入/输出端连接。
4.根据权利要求3所述的无线通信式太阳能充/放电控制电路，其特征是所述太阳 能充/放电控制模块(1)还包括防止反接电路，防止反接电路由二极管Dl组成。
5.根据权利要求3或4所述的无线通信式太阳能充/放电控制电路，其特征是所述 太阳能电压采集电路(1-2)由放大芯片IC2A及电容C4和电阻R3、R6组成；所述太阳能电 流采集电路(1-3)由电流处理芯片U2、康铜丝Rl和电容C18组成。
6.根据权利要求3或4所述的无线通信式太阳能充/放电控制电路，其特征是所述PWM驱动电路(1-4)包括三极管Q6、Q7和Q10、电阻RlO和R12 R16、电容C8和电容EC4 及二极管D4、D9 ；所述三极管Q7的基极通过电阻R13、R15接地，Q7的发射极经电阻R14到 地，Q7的集电极连接到Q6的基极，Q6的发射极通过电阻R12连接到Q7的集电极，三极管 Q6的集电极连接到三极管QlO的基极，电阻RlO与二极管D9串联后跨接在三极管QlO的发 射极与基极之间，电阻R16跨接在三极管QlO的集电极与基极之间，三极管QlO集电极通过 电容EC4连接Q6的发射极；三极管QlO的集电极外接MOS管的S极，三极管QlO发射极外 接MOS管的G极。
7.根据权利要求3或4所述的无线通信式太阳能充/放电控制电路，其特征是所述 输出电压采集电路(1-5)由放大芯片IClB及外围电阻R4、R7、电容C6组成；所述充电电 流采集电路(1-6)由电流处理芯片U3及康铜丝R2、电容C17组成；所述电池电压采集电路 (1-7)由放大芯片IClA及电阻R5、R8、电容C3、C7组成。
8.根据权利要求3或4所述的无线通信式太阳能充/放电控制电路，其特征是所述 温度采集电路(1-9)由电阻R9、与插口 C0N3连接的热敏电阻和电容C5组成；显示及按键 设置电路(1-10)主要由4位8字数码管，三个LED灯组成；所述辅助电源(1-11)由两片电 压转换控制芯片MC34063及外围电路组成。
9.根据权利要求3或4所述的无线通信式太阳能充/放电控制电路，其特征是 所述MCU控制单元(1-1)由单片机芯片及其外围电路构成；所述单片机芯片的型号为 STCl 2(^41 OAD。
专利摘要本实用新型涉及无线通信式太阳能充/放电控制电路，包括太阳能充/放电控制模块(1)和无线通信模块(2)，无线通信模块(2)的信号输入/输出端与太阳能充/放电控制模块(1)的信号输入/输出端连接；无线通信模块(2)由无线收/发电路和MCU控制电路组成；包括收/发芯片U6及其外围振荡电路、比较放大芯片U2A、三极管Q20和收/发天线，MCU控制电路由单片机、状态指示电路、控制按钮K10和输出端子J20构成；太阳能充/放电控制模块(1)具有太阳能电压/电流采集、控制电路结构，实现对最大功率点的跟踪算法及利用效率最大化。本实用新型实现远距离太阳能电池数据、充电数据、储能电池状态等数据的收发，实现组网、远程控制等无线功能。
文档编号H02J7/00GK201854046SQ2010205142
公开日2011年6月1日 申请日期2010年8月31日 优先权日2010年8月31日
发明者姚长标, 汪军 申请人:佛山市顺德区瑞德电子实业有限公司