基于太阳能电板的充电装置的制作方法

文档序号:7270622阅读:209来源:国知局
专利名称:基于太阳能电板的充电装置的制作方法
技术领域
本实用新型涉及到充电装置,尤其涉及到一种基于太阳能电板的充电装置。
背景技术
顾名思义,太阳能电板在有日照的时候才能发电,在没有日照的夜间是不能发电的。为了在夜间也能使用太阳能,就只能通过充电装置将白天太阳能电板发的电能转化成其他的能量形式加以储存,例如将其转化成化学能储存在蓄电池中,到了夜间再将储存的能量释放出来。目前,传统的充电方式有两种一种是将太阳能电板的输出端直接与蓄电池并接对蓄电池进行充电,这种充电方式虽不会造成太阳能电板所发电能的浪费,但是,由于太阳能电板的输出电压随着光照的強弱而变化,当光照非常强烈时,太阳能电板过高的输出电压会对蓄电池造成过充,缩短蓄电池的使用寿命;另ー种是将太阳能电板通过充电装置对蓄电池进行充电,传统的充电装置只是对太阳能电板的输出电压进行简单转换,使得充电装置的输出电压与相应的蓄电池相适应,在阴天等光照天足的条件下,由于太阳能电板的输出电压较低,充电装置无法对蓄电池进行充电,造成太阳能电板能量的浪费。

实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题是提供一种既能防止过充、又能在日照不足的条件下对蓄电池进行充电的基于太阳能电板的充电装置。为解决上述的技术问题,本实用新型所采用的技术方案为基于太阳能电板的充电装置,包括充电控制电路、正、负充电输出端和与正、负充电输出端对应相连的正、负充电母线以及与太阳能电板正、负极对应相连的正、负电板母线,正电板母线与正充电母线相连,正、负电板母线之间设置有为充电控制电路供电的充电控制电源,所述的负充电母线与负电板母线之间串设有充电开关电路和导通电流采样电路,导通电流采样电路的输出端与充电控制电路的采样端相连,充电开关电路的控制端与充电控制电路的输出端相连,正电板母线与负充电母线之间设置有充电电压采样电路,负充电母线与负充电输出端之间串设有充电电流采样电路,正电板母线与负电板母线之间设置有电板电压采样电路,正电板母线与负充电母线之间还设置有充电检测电源,充电电压采样电路和充电电流采样电路通过充电反馈电路与充电控制电路的馈入端相连,电板电压采样电路通过电板反馈电路与充电控制电路的馈入端相连。所述的充电反馈电路包括设置在充电检测电源的正、负输出端之间的第一基准电压电路、第二基准电压电路以及电流反馈比较电路、电压反馈比较电路和光电隔离电路,第一基准电压电路比第二基准电压电路的输出电压高,电流反馈比较电路的输入端分别与第二基准电压电路的输出端、充电电流采样电路的输出端相连,电压反馈比较电路的输入端分别与第一基准电压电路的输出端、充电电压采样电路的输出端相连,电流反馈比较电路的输出端、电压反馈比较电路的输出端与光电隔离电路的输入端相连,光电隔离电路的输出端与所述充电控制电路的馈入端相连;所述的电板反馈电路包括设置在充电控制电源的正、负输出端之间的第三基准电压电路、电压反馈比较电路,电压反馈比较电路的输入端分别与第三基准电压电路的输出端和所述电板电压采样电路的输出端相连,电压反馈比较电路的输出端与充电控制电路的馈入端相连。所述的电板反馈电路还包括光电隔离电路,电压反馈比较电路的输出端与光电隔离电路的输入端相连,光电隔离电路的输出端与所述充电控制电路的馈入端相连。在所述的充电反馈电路中,电压反馈比较电路和电流反馈比较电路各自的输出端与充电控制电路的馈入端之间分别设置有单向导向电路。所述的第二基准电压电路包括第一基准电压电路,第一基准电压电路的输出端之间设置有分压电路。所述的充电开关电路与正电板母线之间设置有续流电路,负充电母线在充电开关电路与充电电流采样电路之间串设有储能电路。 所述的正电板母线通过单向导向电路与正充电母线相连。所述的充电电流采样电路并接有箍位电路。所述的单向导向电路、箍位电路均为ニ极管,所述的充电开关电路为MOS管。本实用新型的有益效果是本实用新型中的充电电压采样电路或/和充电电流采样电路通过充电反馈电路与充电控制电路的馈入端相连,电板电压采样电路通过电板反馈电路也与充电控制电路的馈入端相连,实现了充电过程的闭环控制,有效地防止了过充,并可以在光照不足的条件下进行充电,大幅提高了太阳能的利用率。除此之外,充电反馈电路中通过同时采用充电电压采样电路和充电电流采样电路,通过第一、第二基准电压电路产生两个不同电位的基准电压,使得在待充电电池电压较低时,对其进行恒流充电,在待充电电池电压较高时,对其进行恒压充电,这种充电方法更符合电池的特性,从而延长其使用寿命O

图I是本实用新型的电原理结构示意图。图2是图I的ー种具体实施方式
的电路图。图I、图2中的附图标记1、充电控制电路,2、单向导向电路,3、正电板母线,4、负电板母线,5、正充电母线,6、负充电母线,7、充电控制电源,8、充电检测电源,9、充电开关电路,10、导通电流采样电路,11、充电电压采样电路,12、充电电流采样电路,13、第一基准电压电路,15、分压电路,16、电流反馈比较电路,17、电压反馈比较电路,18、光电隔离电路,19、第三基准电压电路,20、电压反馈比较电路,21、光电隔离电路,22、电板电压采样电路,23、储能电路,24、箝位电路,25、续流电路,31、太阳能电板正极,32、太阳能电板负极,33、正充电输出端,34、负充电输出端。
具体实施方式
以下结合附图,详细描述本实用新型的具体实施方案。如图I、图2所示,本实用新型所述的基于太阳能电板的充电装置,包括充电控制电路I、正充电输出端33、负充电输出端34、与正充电输出端33相连的正充电母线5、与负充电输出端34相连的负充电母线6以及与太阳能电板正极31相连的正电板母线3和太阳能电板负极32相连的负电板母线4,正电板母线3与正充电母线5通过作为单向导向电路2的ニ极管D34相连,正、负电板母线3和4之间设置有为充电控制电路I供电的充电控制电源7,所述的负充电母线6与负电板母线4之间串设有作为充电开关电路9的开关MOS管Q2和作为导通电流采样电路10的电阻R44,导通电流采样电路10的输出端即电阻R44与开关MOS管Q2的源极相连的一端与充电控制电路I的采样端相连,充电开关电路9的控制端即MOS管Q2的栅极与充电控制电路I的输出端相连,正电板母线3与负充电母线6之间设置有充电电压采样电路11,负充电母线6与负充电输出端34之间串设有充电电流采样电路12,充电电流采样电路12上并接有作为箍位电路24的快恢复ニ极管D6,为了方便调整采样电流,充电电流采样电路12由电阻R47、R48和R49并接形成,正电板母线3与负电板母线4之间设置有电板电压采样电路22,正电板母线3与负充电母线6之间还设置有充电检测电源8,充电电压采样电路11和充电电流采样电路12通过充电反馈电路与充电控制电路I的馈入端相连,电板电压采样电路22通过电板反馈电路与充电控制电路I的馈入端相连;本实施例中,所述的充电反馈电路包括设置在充电检测电源8的正、负输出端之间的第一基准电压电路13、第二基准电压电路以及电流反馈比较电路16、电压反馈比较电路17和光电隔离电路18,第二基准电压电路包括第一基准电压电路13(复用)以及设置在第一基准电压电路13输出端上的由电阻R56和R57组成的分压电路15,电流反馈比较电路16的正、负输入端分别与第二基准电压电路的输出端、充电电流米样电路12的输出端相连,电压反馈比较电路17的正、负输入端分别与第一基准电压电路13的输出端、充电电压采样电路11的输出端相连,电流反馈比较电路16、电压反馈比较电路17各自的输出端分别通过ニ极管D20和D21与光电隔离电路18的输入端相连,光电隔离电路18的输出端与所述充电控制电路I的馈入端相连;所述的电板反馈电路包括设置在充电控制电源7的正、负输出端之间的第三基准电压电路19、电压反馈比较电路20和作为反向驱动电路的光电隔离电路21,电压反馈比较电路20的正、负输入端分别与第三基准电压电路19的输出端和电板电压采样电路22的输出端相连,电压反馈比较电路20的输出端与光电隔离电路21的输入端相连,光电隔离电路21的输出端与所述充电控制电路I的馈入端相连。作为充电开关电路9的开关MOS管的漏极与正电板母线3和负充电母线6之间分别设置有作为续流电路25的续流ニ极管D17、作为储能电路23的变压器T2 (作为储能电感用)。实际应用时,通常将变压器T2的初级线圈串入负充电母线6中作为储能电感用,变压器T2的次级线圈可以闲置,也可以作为输出电源使用,提供额外的能量。太阳能光照充足时,由充电电压采样电路11对正充电母线5与负充电母线6之间的电压进行检测,相当于对蓄电池两端电压进行检测(与待充电的蓄电池两端电压相比,多出一个ニ极管D34的管压降),当蓄电池的电压较低时,充电电压米样电路11的输出电压(运放U9B反向端的电压)低于第一基准电压电路13的输出电压(运放U9B正向端的电压)吋,运放U9B输出高电平,ニ极管D21截止;由充电电流采样电路12对待充电蓄电池的充电电流进行检测,当充电电流大于设定电流值时,运放U9A的反向端电压大于正向端电压,运放U9A输出低电平,光电隔离电路18中的光耦U19导通,充电控制电路I通过调节占空比使脉冲宽度降低,输出电流减小,使充电电流恒定在一定的设置值,实现恒流充电。在太阳光照充足且蓄电池电压较低吋,充电电流小于设定电流值的情况不会出现。[0022]如果蓄电池的电压已经处于较高的状态,则充电电流较小,运放U9A的反向端电压小于正向端电压,运放U9A输出高电平,ニ极管D20截止,充电电压米样电路11的输出电压(运放U9B反向端的电压)高于第一基准电压电路13的输出电压(运放U9B正向端的电压)时,运放U9B输出低电平,光电隔离电路18中的光耦U19导通,充电控制电路I通过调节占空比使脉冲宽度降低,输出电压降低,使蓄电池充电电压不致于过高产生过充,同时随着蓄电池电压的逐渐升高,充电电流逐渐减小,从而实现从恒流充电向恒压充电的转换。 当太阳光照不足时,太阳能电板(也称电阳能电池或太阳能光伏板)无法提供足够的能量输出,则正、负充电母线5和6之间的电压被蓄电池拉低,充电电压米样电路11的输出电压(运放U9B反向端的电压)低于第一基准电压电路13的输出电压(运放U9B正向端的电压)时,运放U9B输出高电平,ニ极管D21截止;同时,这时充电电流很小(此时如果有大于恒定值的充电电流违背能量守恒定律),运放U9A的反向端电压小于正向端电压,运放U9A输出高电平,ニ极管D20截止,这样,光耦U19截止。这样,如果没有电板电压采样电路22、电压反馈比较电路20以及第三基准电压电路19和作为反向驱动电路的光电隔离电路21,整个充电装置无输出,造成太阳能电池能量的浪费。本充电装置在光照不足(如阴天)时,电板电压采样电路22的输出电压(运放U18B的反向端电压)低于第三基准电压电路19的输出电压(运放U18B的正向端电压)时,运放U18B输出高电平,光耦U20导通,充电控制电路I通过触发开关MOS管Q2,使MOS管Q2导通,对蓄电池进行充电,从而提高了太阳能电池的利用效率。
权利要求1.基于太阳能电板的充电装置,包括充电控制电路、正、负充电输出端和与正、负充电输出端对应相连的正、负充电母线以及与太阳能电板正、负极对应相连的正、负电板母线,正电板母线与正充电母线相连,正、负电板母线之间设置有为充电控制电路供电的充电控制电源,其特征在干所述的负充电母线与负电板母线之间串设有充电开关电路和导通电流采样电路,导通电流采样电路的输出端与充电控制电路的采样端相连,充电开关电路的控制端与充电控制电路的输出端相连,正电板母线与负充电母线之间设置有充电电压采样电路或/和负充电母线与负充电输出端之间串设有充电电流采样电路,正电板母线与负电板母线之间设置有电板电压采样电路,正电板母线与负充电母线之间还设置有充电检测电源,充电电压采样电路和充电电流采样电路通过充电反馈电路与充电控制电路的馈入端相连,电板电压采样电路通过电板反馈电路与充电控制电路的馈入端相连。
2.如权利要求I所述的充电装置,其特征在于所述的充电反馈电路包括设置在充电检测电源的正、负输出端之间的第一基准电压电路、第二基准电压电路及电流反馈比较电路、电压反馈比较电路和光电隔离电路,第一基准电压电路比第二基准电压电路的输出电压高,电流反馈比较电路的输入端分别与第二基准电压电路的输出端、充电电流采样电路的输出端相连,电压反馈比较电路的输入端分别与第一基准电压电路的输出端、充电电压采样电路的输出端相连,电流反馈比较电路的输出端、电压反馈比较电路的输出端与光电隔离电路的输入端相连,光电隔离电路的输出端与所述充电控制电路的馈入端相连;所述的电板反馈电路包括设置在充电控制电源的正、负输出端之间的第三基准电压电路、电压反馈比较电路和反向驱动电路,电压反馈比较电路的输入端分别与第三基准电压电路的输出端和所述电板电压采样电路的输出端相连,电压反馈比较电路的输出端与反向驱动电路的输入端相连,反向驱动电路的输出端与与充电控制电路的馈入端相连。
3.如权利要求2所述的充电装置,其特征在于所述的反向驱动电路为光电隔离电路。
4.如权利要求2所述的充电装置,其特征在干在所述的充电反馈电路中,电压反馈比较电路和电流反馈比较电路各自的输出端与充电控制电路的馈入端之间分别设置有单向导向电路。
5.如权利要求2所述的充电装置,其特征在于所述的第二基准电压电路包括第一基准电压电路,第一基准电压电路的输出端之间设置有分压电路。
6.如权利要求I所述的充电装置,其特征在于所述的充电开关电路与正电板母线之间设置有续流电路,负充电母线在充电开关电路与充电电流采样电路之间串设有储能电路。
7.如权利要求I所述的充电装置,其特征在于所述的正电板母线通过单向导向电路与正充电母线相连。
8.如权利要求I所述的充电装置,其特征在于所述的充电电流采样电路并接有箍位电路。
9.如权利要求I至8中任一项所述的充电装置,其特征在于所述的单向导向电路、箍位电路均为ニ极管,所述的充电开关电路为MOS管。
专利摘要本实用新型公开了一种既能防止过充、又能在日照不足时充电的基于太阳能电板的充电装置,包括充电控制电路、和正、负电板母线,正电板母线与正充电母线相连,负充电母线与负电板母线间串设有开关管和采样电组,采样电阻的输出端与充电控制电路的采样端相连,开关管的控制端与充电控制电路的输出端相连,正电板母线与负充电母线间设置有充电电压采样电路或/和负充电母线与负充电输出端间串设有充电电流采样电路,正电板母线与负电板母线间设置有电板电压采样电路,充电电压采样电路和充电电流采样电路通过充电反馈电路、电板电压采样电路通过电板反馈电路分别与充电控制电路的馈入端相连。该充电装置大幅提高了太阳能的利用率。
文档编号H02J7/00GK202721478SQ20122042975
公开日2013年2月6日 申请日期2012年8月28日 优先权日2012年8月28日
发明者袁周红, 季伟源, 王乾, 钱科 申请人:江苏索尔光电科技有限公司
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