太阳能蓄电池充放电控制芯片的制作方法

本发明涉及充电控制技术领域，特别涉及一种太阳能蓄电池充放电控制芯片。

背景技术：

目前市场上的太阳能控制芯片，功能单一，往往需要多个芯片组合才能完成对太阳能的充电或放电应用，且太阳能的利用率较低，也不利于缩小控制电路体积，造成生产复杂，管理繁琐，故障率高。

技术实现要素：

本发明提供了一种太阳能蓄电池充放电控制芯片，以解决现有技术中太阳能控制芯片功能单一，往往需要多个芯片组合才能完成对太阳能的充电或放电应用，也不利于缩小控制电路体积，造成生产复杂，管理繁琐，故障率高的问题。

为解决上述问题，作为本发明的一个方面，提供了一种太阳能蓄电池充放电控制芯片，包括：太阳能充电控制模块，用于控制外接的太阳能充电装置向待充电的蓄电池充电；直流充电控制模块，用于控制外接的直流电源向待充电的蓄电池充电；电池充电控制模块，用于控制由所述太阳能充电装置还是由所述直流电源向所述蓄电池充电；电池放电控制模块，用于控制所述蓄电池向负载放电；控制器，与所述太阳能充电控制模块、所述直流充电控制模块、所述电池充电控制模块、及所述电池放电控制模块连接，所述控制器在所述太阳能充电控制模块满足预设的充电条件时通过对太阳能充电控制模块的控制来驱动太阳能充电装置向待充电的蓄电池充电，否则采用直流电源向待充电的蓄电池充电。

优选地，所述太阳能蓄电池充放电控制芯片还包括iic通讯模块，与所述控制器连接，用于接收用户配置信息，所述用户配置信息包括所述太阳能充电控制模块、所述直流充电控制模块、所述电池充电控制模块的开关、充电电压规格、电池容量规格、充放电电流、充放电电压、输出电压、输出电流的配置及实时输出显示等。

优选地，所述太阳能蓄电池充放电控制芯片还包括：太阳能电流检测模块，用于获取所述太阳能充电装置的电流；太阳能电压检测模块，用于获取所述太阳能充电装置的电压；所述控制器在所述太阳能充电装置的电压达到太阳能开启的预设值时，开启外置大功率mos以采用太阳能输入充电；在太阳能输入开启时，若太阳能电压低于蓄电池的电压则所述控制器关闭太阳能输入，若太阳能电压大于预定的直流充电关闭值时则所述控制器通过直流充电控制模块关闭直流输入，若太阳能电压大于最大输入的电压值时、或电流大于设定的最大电流值或小于设定的最低电流值时所述控制器关闭太阳能输入；当太阳能输入关闭后，若经过一定延时后太阳能的电压条件符合，则所述控制器再次开启太阳能输入。

优选地，所述太阳能蓄电池充放电控制芯片还包括：直流电流检测模块，用于获取所述直流电源的电流；直流电压检测模块，用于获取所述直流电源的电压；当直流电源的电压达到直流电压开启的预设值时，控制器开启外置大功率mos以采用直流电源输入进行充电；当直流电源开启时，若直流电源的电压低于蓄电池的电压、或大于预定的直流电源电压的最大值时，关闭直流电源输入；同时当直流电源的电流大于设定的最大电流值、或满足太阳能输入关闭直流输入时，关闭直流电源输入；直流电源输入关闭后且不满足太阳能输入关闭直流输入时，且当电压条件符合时再次开启直流电源输入。

优选地，所述太阳能蓄电池充放电控制芯片还包括：电池电压检测模块，用于获取蓄电池的电压；电池充电电流检测模块，用于获取蓄电池的充电电流；当蓄电池的电压在规定的范围内时，控制器根据用户配置调取电池容量规格数据，然后计算充放电相关电流电压参数；当蓄电池的电压在预设范围内且有太阳能输入、或直流电源输入、或太阳能和直流电源同时输入时，开启充电程序；当蓄电池的电压在预设范围内且无太阳能输入又无直流电源输入时，开启放电程序。

优选地，充电程序包括：第一阶段：恒流充电，当电压达到预设值时，转至第二阶段；第二阶段：根据预设电流，进行恒流充电，当电压达到预设值且电流小于预设值时转为第三阶段；第三阶段：根据预设电流，进行恒流充电，当电压达到预设值且电流小于预设值时转为第四阶段；第四阶段：根据预设电压，进行恒压充电，并限制电流小于预设值；当电池电压达到预设值且充电电流小于最小预设值时，进放浮充阶段；其中，浮充阶段采取恒压限流方式，当充电时间达到预定时间后，充电结束。

优选地，充电程序还包括自耗补充程序，即当一个充电过程结束后，且没有进行过放电，若蓄电池的电压自耗降至预设电压值时，自动开启充电程序进行补充。

优选地，所述控制器在收到放电开启指令后，根据上述计算的放电数据开启放电，并在蓄电池的电压低于预设的最小值时，结束放电。

优选地，当直流电源的输入电流值大于预设的直流风扇开启电流值、且主板温度在预设的正常运行温度值范围内时，控制器开启直流风扇；当直流风扇开启后，经过一定时间的延时，若直流电流小于直流风扇的关闭电流值、且主板温度在预设的正常运行温度值范围内时，控制器闭关dc风扇；当主板工作温度大于预计值时，开启系统风扇；当系统风扇开启后，若主板温度降至正常工作的温度值范围时，关闭系统风扇；当主板工作温度大于极限预计值时，关闭充放电模块，开启直流风扇和系统风扇；当直流风扇和系统风扇开启后，若主板温度降至正常工作的温度值范围时，重新开启充放电模块，关闭直流风扇和系统风扇；当输出电压检测值大于预设的监测最大值时，关闭外部升降压模块或其它输出控制电路，关闭后，经过一定延时后，重新开启外部升降模块或其它输出控制电路。

优选地，所述控制器在检测到总负载电流大于预设值时，关闭向负载输出的mos，并在延时预定时间后重新开启。

本发明无需借助任何外部控制芯片，单颗芯片即可完成太阳能输入、dc输入的控制；完成太阳能充电、dc充电、蓄电池充放电管理；输出电压、电流监测；还能通过iic进行人机交互管理，不但缩小控制电路体积、简化了生产和管理，还降低了故障率。

附图说明

图1示意性地示出了系统框架图；

图2示意性地示出了主流程示意图；

图3示意性地示出了太阳能输入控制流程图；

图4示意性地示出了直流电源输入控制流程图；

图5示意性地示出了充电控制流程图；

图6示意性地示出了放电控制流程图；

图7示意性地示出了直流风扇控制流程图；

图8示意性地示出了系统风扇控制流程图；

图9示意性地示出了总负载控制流程图；

图10示意性地示出了输出电压控制流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

本发明是一款全自动太阳能控制芯片及技术解决方案。使用该芯片无需借助任何外部控制芯片，单颗芯片即可完成太阳能输入、dc输入的控制；完成太阳能充电、dc充电、蓄电池充放电管理；输出电压、电流监测；iic人机交互管理。

使用该芯片可实现：太阳能输入、dc输入的控制；太阳能充电、dc充电、蓄电池充放电管理；输出电压、电流监测；系统散热风扇的控制；自适应蓄电池电压规格；iic人机交互管理。

下面，结合图1，对本发明中的系统框架进行详细详述。

processor综合处理来自各个内置功能模块的数据，并根据设定程序做出相应的判断给各个功能模块去执行。太阳能电压检测：通过ad转换，读取太阳能实时电压，并送至processor处理。太阳能电流检测：通过ad转换，读取太阳能实时输出电流，并送至processor处理。太阳能控制：根据processor处理的数据与指令，控制太阳能的连接与断开；可直接驱动大功率mos管。dc(直流电源)电压检测：通过ad转换，读取dc实时电压，并送至processor处理。dc电流检测：通过ad转换，读取dc实时输出电流，并送至processor处理。dc控制：根据processor处理的数据与指令，控制dc的连接与断开；可直接驱动大功率mos管。bt电压检测：通过ad转换，读取蓄电池实时电压，并送至processor处理。bt充电电流检测：通过ad转换，读取蓄电池实时充电电流，并送至processor处理。bt充电控制：根据processor处理的数据与指令，控制dc蓄电池按程序充电；可直接驱动大功率mos管。bt放电控制：根据processor处理的数据与指令，控制dc蓄电池按程序放电；可直接驱动大功率mos管。pwm：与处理器连连，在充电阶段启用，并通过充电控制输出，根据预设程序，对充电过程的电流与电压控制。总负载电流检测、开关控制：通过ad转换，实现检测输出的总负载电流，并送到processor处理，并根据处理结果，控制外接大功率mos的和开和关。输出电压控制器：通过ad转换，实现检测输出电压，并送到processor处理，根据处理结果，控制外接大功率mos管的开和关。dc风扇控制器：根据processor处理的数据与指令，控制dc输入电源的散热风扇。系统风扇控制器：根据processor处理的数据与指令，控制系统主板的散热风扇。电池规格设置：电池容量配置接口。iic总线控制：iic接口方式，通过该接口，控制本发明芯片的各项重要参数。状态指示：指示充放电状态、电池状态、充放电电量、输入状态。

请参考图2，本发明的主控制流程如下：

a01(系统初始化)：开始对程序和所有端口进行复位。

a02(用户配置)：调取已存用户配置信息；读取外部电阻编程信息，调取与之匹配的电池容量规格；iic连接通讯，通过iic可对ic进行所述所有功能的配置与管理(包括各个功能模块的开关、充电电压规格、电池容量规格、充放电电流、充放电电压、输出电压、输出电流的配置及实时输出显示)。

a03(processor)综合处理来自各个内置功能模块的数据，并根据设定程序做出相应的判断给各个功能模块去执行；cpu实时通过外置温度电阻检测系统主板温度；当达到预设最高值时，终止a05、a06、a07、a08，开启dc散热风扇和系统散热风扇；系统主板温度小于预计复位点时，重新打开a05、a06、a07、a08。

a04(使能开关)：接收a03的数据和指令，开启对应功能程序模块。

a05(太阳能输入控制程序)：收到a03的开启指令后，执行太阳能输入控制程序。

a06(dc输入控制程序)：收到a03的开启指令后，执行dc输入控制程序。

a07(充电控制程序)：收到a03的开启指令后，执行充电控制程序。

a08(放电控制程序)：收到a03的开启指令后，执行放电控制程序。

a09(辅助功能程序)：收到a03的开启指令后，执行辅助功能控制程序。

请参考图3，本发明中的太阳能输入控制流程如下：

04(使能开关)：收到a03的开启a05的数据和指令后，开启太阳能输入控制程序。

a05-1(太阳能电压检测)：收到a04的开启指令后，通过ad实时读取太阳能输入电压值关发送至a5-02，

a05-2(太阳能控制)：接收a05-1的电压值并进行判断(根据太阳能电池板的工作特性)；当达到太阳能开启的预设值时，控制端输出开启外置大功率mos，太阳能输入开启(有实际太阳能电量)；当太阳能输入开启时，如太阳能电压低于电池电压时，关闭太阳能输入(当太阳能电压低于电池电压为无效充电)；当太阳能输入开启时，如太阳能电压大于预定的dc的关闭值是，发送关闭指令给a06-2(dc控制)，关闭dc输入(根据太阳能电池板工作特性，大于特定值时，太阳板具有足够的电量支持负载工作，无需dc输入辅助，最大限制的利用太阳能)；当太阳输入开启时，如太阳能电压大于最大输入的电压值时，关闭太阳能输入(接入错误的太阳能电池板或意外的高压输入带来的设备损坏)；同时接收来自a05-3的电流数据，当大于设定的最大电流值时关闭太阳能输入，当小于设定的最低电流值时关闭太阳能输入(太于最大电流值防止过充所以关闭、小于最低值时为无效充电所以关闭)；太阳能输入关闭后，经过一定延时后，当电压条件符合时再次开启太阳能输入循环(实现过流和过压关闭后自动复充；实现日夜太阳板输入自动开或关)；a05-2实际发送太阳能是否有效的指令给(bt充放电判断)(有太阳能或dc输入的情况下才可以充电))；a05-2太阳能输入开启时，点亮太阳能输入指示灯。

a05-3(太阳能电流检测判断)：通过ad实时读取太阳能输入的电流值，并发送至a05-2

请参考图4，本发明的直流电源输入控制流程如下：

a04(使能开关)：收到a03的开启a06的数据和指令后，开启太阳能输入控制程序。

a06-1(dc电压检测)：收到a04的开启指令后，通过ad实时读取dc输入电压值关发送至a6-02，

a06-2(dc控制)：接收a06-1的电压值并进行判断；当达到dc开启的预设值时，控制端输出开启外置大功率mos，dc输入开启(在有效电压范围内可充电)；当dc开启时，如dc电压低于电池电压时，关闭dc输入(当dc电压低于电池电压时为无效充电)；当dc输入开启时，如dc电压大于预定的dc的最大值时，关闭dc输入(输入dc过压保护)；同时接收来自a06-3的电流数据，当大于设定的最大电流值时关闭dc输入(防止过充)；dc输入关闭后，太阳能小于太阳能关闭dc输入值时，且dc电压条件符合时再次开启dc输入循环(如果太阳能电量能完全满足负载的情况下，不需要接入dc，可最大限度的利用太阳能)；当dc输入开启时，点亮dc输入指示灯；a05-2实际发送太阳能是否有效的指令给(bt充放电判断)。

a06-3(dc电流检测判断)：通过ad实时读取dc输入的电流值，并发送至a06-2

请参考图5，本发明中的充电控制流程如下：

a04(使能开关)：收到a03的开启a07的数据和指令后，开启充电控制程序。

a07-1(bt电压检测)：通过ad实时检测电池电压，当电池电压在规定的范围内时，继续向下执行并将电压值传送至a07-2；当电池电压不在规定的范围内时，程序停留此步。

a07-2(电池规格判断)：收到a07-1的电压数据，根据电压值判断是12v或24v电阻组，并将结果送至a07-3；现时根据用户配置调取电池容量规格数据，并送至a07-3。

a07-3(自动计算充放电参数)：收到a07-2的电池规格参数后，自动计算充放电相当电流电压参数，并送至a07-4。

a07-4(bt充放电判断)：收到a07-3的充放电数据后，根据电池电压和输入电源进行判断(符合程序设定值)：当电池电压在预设范围内且有(太阳能输入或dc输入或太阳能和dc同时)输入时，开启充电执行a08-5(有有效的电源情况下才可以开启充电)；当电池电压在预设范围内且无太阳能输入又无dc输入时，开启放电执行a08-1(没有dc和太阳能输入的情况才可以进行放电)。

a07-5(充电控制)：收到a07-4的充电开启指令，开启四段式充电程序+浮充充电程序+自耗充电程序并启动pwm通过驱动外部mos对电池进行充电，开启充电状态指示灯和和充电电量指示灯。同a07-5根据电池电压和充电电流为控制充电程序。

四段式充电程序：1段(恒流充电(1段预设电流值)，当电压达到预设值时，转至2段)；2段(根据预设电流，进行恒流充电，当电压达到预设值且电流小于预设值时转为3段)，3段(根据预设电流，进行恒流充电，当电压达到预设值且电流小于预设值时转为5段)四段式(根据预设电压，进行恒压充电，并限制电流小于预设值；当电池电压达到预设值且充电电流小于最小预设值时，进放浮充阶段)；

浮充充电程序：浮充阶段采取恒压限流方式，当充电时间达到预定时间后，充电结束。

自耗补充程序：当一个充电过程结束后，未有放电开始标识，电池电压自耗降至预设电压值时，自动开启充电程序进行补充。

请参考图6，本发明中的放电控制流程如下：

a08-1(bt放电控制)：收到a7-4的放电开启指令，并根据a07-3计算数据开启放电并开启放电指示灯和放电电量灯；当电池电压低于预设的最小值时，结束放电。

请参考图7，本发明中的辅助控制中对直流风扇的控制流程如下：

a04(使能开关)：收到a03的开启a09的数据和指令后，开启辅助控制程序。

a09-1(dc系统风扇控制器)：

收到a04的开启a09-1的数据和指令后，a09-1根据dc电流检测的电流值和主板温度检测的温度值做出判断：

当dc输入电流值大于预设dc风扇开启电流值且主板温度在预设的正常运行温度值范围内时，开启dc风扇；

当dc风扇开启后，如dc电流小于dc风扇关闭电流值且主板温度在预设的正常运行温度值范围内时，闭关dc风扇。

请参考图8，本发明中的辅助控制中对系统风扇的控制流程如下：

a04(使能开关)：收到a03的开启a09的数据和指令后，开启辅助控制程序。

a09-2(系统风扇控制器)：

收到a04的开启a09-2的数据和指令后，a09-2根据主板温度检测数值判断：当主板温度值大于预计值是，开启系统散热风扇；

当主板温度小于预计关闭温度值时，关闭散热风扇。

请参考图9，本发明中的辅助控制中对总负载的控制流程如下：

a04(使能开关)：收到a03的开启a09的数据和指令后，开启辅助控制程序。

a09-3(总负载控制)：

收到a04的开启a09-3的数据和指令后，输出电压驱动外置mos管，打开负载(控制总负载的开和关)；同时检测总负载电流，当总负载电流大于预设值时，关闭输出mos(过载保护、短路保护)；延时5s重新开启循环。

请参考图10，本发明中的辅助控制中对输出电压的控制流程如下：

a04(使能开关)：收到a03的开启a09的数据和指令后，开启辅助控制程序。

a09-4(输出电压控制器)：

收到a04的开启a09-4的数据和指令后，通过ad实时检测输出电压值判断：当输出电压在预设电压范围内，开启状态指示灯；当输出电压不在预设电压范围内时，关闭状态指示灯，并可连组第2组mos关闭输出(主要用于特殊电压输出监控使用，该电压值可通过iic进行设定)。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。