专利名称：太阳能充放电控制器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及太阳能电池充放电控制装置。
技术背景通常独立光伏应用系统中必需配备贮能蓄电池，蓄电池起着储存 和调节电能的作用。而蓄电池的充电与放电过程必须加以控制，过充 电和过放电都会影响蓄电池的使用寿命。过充电会使蓄电池大量析气 (电解水)，造成水分散失和活性物质的脱落；过放电则容易加速栅 板的腐蚀和不可逆硫酸化。为了保护蓄电池不受过充和过放电的损 害，则必需有一套控制系统来防止蓄电池过充电和过放电控制装置。 该装置需具备如下功能蓄电池过放保护；负载过载和短路保护；蓄 电池反接保护；夜间防反充保护；蓄电池充电温度补偿；蓄电池开路 保护；故障诊断功能；运行状态指示。目前业界对过载及短路保护实现方法主要有以下几种 1、 在控制器与蓄电池的连接回路中串入一支与负载电流相当 的保险丝或保险丝电阻、熔断器自复保险丝、断流器、空开或其它类 以的电流保护器件作保护， 一旦超出此电流则熔断。其优点是电路 简单，易于实现。其缺点是反应速度慢， 一旦熔断不能自动恢复，
必须手动更换；自复保险丝、断流器、空开等成本高。2、 在回路中串入一支小阻值电阻，用来作电流釆样，并利用 运算放大器将此信号放大、比较，产生控制逻辑去控制功率开关器件。其优点是反应速度快，通过适当的设计也能达到自动恢复的效果。 其缺点是电路较复杂，成本较高，且在釆样电阻上将产生较大的功 率损耗。3、 利用霍尔电流传感器进行电流釆样，采样信号送CPU运算分析与控制。其优点是测量精确、抗干扰能力强、反应速快等优点。其缺点是成本高， 一般在大的系统中才釆用，小控制系统一般不用此法。发明内容本实用新型的目的在于提供一种电路简单、成本低、实用的太 阳能充放电控制器。它包括太阳能电池，太阳能充电电路，蓄电池，负载放电电路和 信号采集电路；釆用如下方式实现电联接SOLAR+端连接太阳能电池 板的正极、C8、 VAR1、 R8、 T6的D极，T6的S极连接C11、 Rl的一 端、Dl的负极、T8的S极，T6的栅极连接R5的一端、T8的栅极、 Dl的正极、Rl、 Cll的另一端，R5的另一端连接T1的集电极，Tl的 基极连接R7的一端,R7的另 一端连接集成电路IC1的5脚，IC1的2 脚连接C10的一端、晶振Y1的一端，IC1的3脚连接Y1的另一端、 Cl的一端，IC1的4脚连接R24、R25的一端，IC1的6脚连接R14，R14 的另一端连接LED1的正极，IC1的7脚连接R8的另一端、C12、 R28 的一端，R25的另一端连接S1、 C13的一端，S0L+连接R2的一端，R2的另 一端面连接D8负极，D8正极连接D13正极、LED2的负极， D13的负极连接R30的一端，R30的另 一端连接BAT+， T8的D极连接 蓄电池BATTERY的正极、D4的正极、R19、 R6、 C9、负载LAMP1的一 端，D4的负极连接T4的集电极、C3的正极、R17的一端，R17的另 一端连接T4的基极、D7的负极，T4的发射极连接Ul的Vin端，IC1 的8脚连接R22的一端面，R22的另一端连接LED3的正极，IC1的9 脚连接C7、 R18 —端、R19的另 一端，IC1的10脚连接R15、 R16、 C2的一端，IC1的11脚连接Loadslave, IC1的12脚连接R34的一 端、MS的1端，MS的2端连接R36 —端，R34的另一端连接Rll — 端、D2正极，ICl的13脚连接R21—端，R21的另一端连接LED5的 正极，R6的另一端连接D9的负极，D9的正极连接T5的基极，T5的 发射极连接C9、 R15、负载的另一端、T11的D极，T5的集电极连接 R35的一端，R35的另一端连接R26—端、Tll的栅极、D5的负极， T3的基极连接R16的另一端，T3的集电极连接R13、 R26的另一端； Vcc连接IC1的1脚、C6的一端、R24、 Ul的1脚、C5的正极、R36 的另一端、Rll的一端，Rll的另一端连接R34另一端、D2的正极； VDD连接R13另一端；C8、 VAR1另一端、Tl发射极、C13、 Sl、 R28、 C12、 Cl、 CIO、 C6的另一端、C5负极、Ul的2脚、C4的负极、D7 的正极、C3的负极、D2的负极、C7、 R18的另一端、太阳能电池的 负极SOLAR-、 LED2的正极、LED1负极、LED3负极、LED5负极、C2 另一端、T3发射极、D5正极、T11的S端、蓄电池的负极接地。釆用场效应管漏源导通内阻作为电流釆集信号源。 充电回路釆用场效应管T6与T8组成的无触点开关控制充电，放电回路采用场效应管Tll组成无触点幵关控制放电。 本实用新型具有如下优点釆用工业级微处理器芯片对太阳能电池电压、蓄电池电压、蓄电 池充电电流、蓄电池放电电流等物理量进行数据采集、运算分析与控 制。采用集成无触点开关技术进行充电与放电的控制。 采用独特的场效应管漏源导通内阻(RDS (on))电流信号釆集及短路保护技术对负载进行过载与短路保护。由于此电路简单、成本低廉、不需另外增加采样器件、工作可靠、 保护时反应速度快。
附图l是本实用新型的电原理图；具体实施方式
如图1所示SOLAR+端连接太阳能电池板的正极、C8、 VAR1、 R8、 T6的极，T6的S极连接Cll、 Rl的一端、Dl的负极、T8的S极，T6 的栅极连接R5的一端、T8的栅极、Dl的正极、Rl、 Cll的另一端， R5的另一端连接T1的集电极，Tl的基极连接R7的一端，R7的另一 端连接集成电路IC1的5脚，IC1的2脚连接C10的一端、晶振Yl 的一端，IC1的3脚连接Yl的另一端、Cl的一端，IC1的4脚连接 R24、 R25的一端，IC1的6脚连接R14，R14的另一端连接LED1的正 极，IC1的7脚连接R8的另一端、C12、 R28的一端，R25的另一端 连接Sl、 C13的一端，S0L+连接R2的一端，R2的另一端面连接D8 负极，D8正极连接D13正极、LED2的负极，D13的负极连接IUO的 一端，R30的另一端连接BAT+,T8的D极连接蓄电池BATTEEY的正极、 D4的正极、R19、 R6、 C9、负载LAMP1的一端，D4的负极连接的 集电极、C3的正极、R17的一端，R17的另一端连接T4的基极、D7 的负极，T4的发射极连接U1的Vin端，IC1的8脚连接R22的一端 面，R22的另一端连接LED3的正极，IC1的9脚连接C7、 R18—端、 M9的另一端，IC1的10脚连接R15、 R16、 C2的一端，IC1的11脚 连接Loadslavo, IC1的12脚连接R34的一端、MS的1端，MS的2端 连接R36 —端，R34的另一端连接Rll —端、D2正极，IC1的13脚 连接R21—端，R21的另一端连接LED5的正极，R6的另一端连接D9 的负极，D9的正极连接T5的基极，T5的发射极连接C9、 R15、负载 的另一端、T11的D极，T5的集电极连接R35的一端，R35的另 一端 连接R26 —端、Tll的栅极、D5的负极，T3的基极连接R16的另一 端，T3的集电极连接R13、 R26的另一端；Vcc连接IC1的1脚、C6 的一端面、R24、 Ul的l脚、C5的正极、R36的另一端、Rll的一端， Rll的另一端连接R34另一端、D2的正极；VDD连接R13另一端；C8、 VAR1另一端、Tl发射极、C13、 Sl、 R28、 C12、 Cl、 CIO、 C6的另一 端、C5负极、Ul的2脚、C4的负极、D7的正极、C3的负极、D2的 负极、C7、 R18的另一端、太阳能电池的负极SOLAR-、 LED2的正极、 LED1负极、LED3负极、LED5负极、C2另 一端、T3发射极、D5正极、 Tll的S端、蓄电池的负极接地。当太阳光照射到太阳能电池板时，太阳能电池将光能转换成电能 通过控制器向蓄电池充电，将能量存储于蓄电池中，夜间再向负载(灯 泡)放电，控制器起着对蓄电池进行充放电管理的功能。场效应管漏源导通内阻(RDS (on))电流信号采集及短路保护电
路的具体工作原理如下1. 首先微处理器的第10脚输出低电平此时T3截止，T3的C 极输出高电平，并通过电阻M6驱动场效应管T11,此时负载得电工 作，并通过R15形成正反馈使T11锁定在开启状态。2. 负载开启后微处理器的第IO脚立即转设为高阻状态(即转 成模拟输入)，此时流经负载的电流流过场效应管的DS极(DS极导 通后有一个等效的导通电阻RDS (on)，该电阻在同一型号的器件上 基本一致，约为几个毫欧至几十个毫欧)产生与此电流成正比的电压， 即VDS(on) ， VDS (on) -IDS* RDS (on),此电压通过电阻R15施 加至微处理器的第10脚。微处理器通过测量该脚的电压经过适当的 运算即可得到流经负载的电流。(当然这里要求微处理器的模数转换 分辩率要高，至少要有IO位以上的分辩率)。3、 测得电流之后即可得知当前负载状态，并可对负载作相应 的控制。这是对过载情形的检测与控制。4、 若由于某种原因负载短路了，流经RDS (on)的电流势必 很大，在RDS (on)产生的电压也高，若超过0.6V时通过R15，R16 施加到T3的B极使T3导通,T3的C极转为低电平，Tll关断切断负载， 并再通过R15形成正反馈，使关闭状态锁定，与此同时微处理器也侦 测到短路发生并开始延时一段时间，之后再恢复负载连接，重复第1 点描述的动作。
权利要求1、一种太阳能充放电控制器，其特征在于它包括太阳能电池，太阳能充电电路，蓄电池，负载放电电路和信号采集电路；采用如下方式实现电联接SOLAR+端连接太阳能电池板的正极、C8、VAR1、R8、T6的D极，T6的S极连接C11、R1的一端、D1的负极、T8的S极，T6的栅极连接R5的一端、T8的栅极、D1的正极、R1、C11的另一端，R5的另一端连接T1的集电极，T1的基极连接R7的一端，R7的另一端连接集成电路IC1的5脚，IC1的2脚连接C10的一端、晶振Y1的一端，IC1的3脚连接Y1的另一端、C1的一端，IC1的4脚连接R24、R25的一端，IC1的6脚连接R14，R14的另一端连接LED1的正极，IC1的7脚连接R8的另一端、C12、R28的一端，R25的另一端连接S1、C13的一端，SOL+连接R2的一端，R2的另一端面连接D8负极，D8正极连接D13正极、LED2的负极，D13的负极连接R30的一端，R30的另一端连接BAT+，T8的D极连接蓄电池BATTERY的正极、D4的正极、R19、R6、C9、负载LAMP1的一端，D4的负极连接T4的集电极、C3的正极、R17的一端，R17的另一端连接T4的基极、D7的负极，T4的发射极连接U1的Vin端，IC1的8脚连接R2 2的一端面，R22的另一端连接LED3的正极，IC1的9脚连接C7、R18一端、R19的另一端，IC1的10脚连接R15、R16、C2的一端，IC1的11脚连接Loadslave，IC1的12脚连接R34的一端、MS的1端，MS的2端连接R36一端，R34的另一端连接R11一端、D2正极，IC1的13脚连接R21一端，R21的另一端连接LED5的正极，R6的另一端连接D9的负极，D9的正极连接T5的基极，T5的发射极连接C9、R15、负载的另一端、T11的D极，T5的集电极连接R35的一端，R35的另一端连接R26一端、T11的栅极、D5的负极，T3的基极连接R16的另一端，T3的集电极连接R13、R26的另一端；Vcc连接IC1的1脚、C6的一端、R24、U1的1脚、C5的正极、R36的另一端、R11的一端，R11的另一端连接R34另一端、D2的正极；VDD连接R13另一端；C8、VAR1另一端、T1发射极、C13、S1、R28、C12、C1、C10、C6的另一端、C5负极、U1的2脚、C4的负极、D7的正极、C3的负极、D2的负极、C7、R18的另一端、太阳能电池的负极SOLAR-、LED2的正极、LED1负极、LED3负极、LED5负极、C2另一端、T3发射极、D5正极、T11的S端、蓄电池的负极接地。
2、 如权利要求1所述的太阳能充放电控制器，其特征在于釆 用场效应管漏源导通内阻作为电流采集信号源。
3、 如权利要求l所述的太阳能充放电控制器，其特征在于充 电回路釆用场效应管T6与T8组成的无触点开关控制充电，放电回路 釆用场效应管Tll组成无触点开关控制放电。
专利摘要本实用新型太阳能充放电控制器涉及太阳能电池充放电控制装置；它包括太阳能电池，太阳能充电电路，蓄电池，负载放电电路和信号采集电路；采用场效应管漏源导通内阻作为电流采集信号源；充电回路采用场效应管T6与T8组成的无触点开关控制充电，放电回路采用场效应管T11组成无触点开关控制放电；本实用新型采用工业级微处理器芯片对太阳能电池电压、蓄电池电压、蓄电池充电电流、蓄电池放电电流等物理量进行数据采集、运算分析与控制；采用集成无触点开关技术进行充电与放电的控制；采用独特的场效应管漏源导通内阻(RDS(on))电流信号采集及短路保护技术对负载进行过载与短路保护；电路简单、成本低廉、不需另外增加采样器件、工作可靠、保护时反应速度快。
文档编号H02J7/35GK201044372SQ20072012031
公开日2008年4月2日 申请日期2007年5月28日 优先权日2007年5月28日
发明者徐金波 申请人:骆国豪