光伏充电控制系统及其充电控制方法与流程

本发明涉及光伏技术领域，尤其涉及一种光伏充电控制系统及其充电控制方法。

背景技术：

随着现代科技和经济的进步，房车等新型的家用娱乐工具正迅速兴起，由于房车等经常停泊于野外、风景区等无固定市电充电电源的场合，太阳能充电便成为此类场合补充电力的首选。

目前，为了提高太阳能充电的功率，通常在房车等新型的家用娱乐工具的多个部位分别铺设了光伏极板，且各光伏极板分别对应一个最大功率跟踪(Maximum Power Point Tracking；MPPT)控制器，形成光伏充电控制系统。其中各MPPT控制器分别获取对应的光伏极板对太阳能转换后形成的电能，并对对应的光伏极板的输出功率进行合理控制，从而对蓄电池进行有效的充电。

但是，现有技术中，由于采用多个MPPT控制器，并独立控制对应的光伏极板的输出功率，导致光伏充电系统设计复杂，浪费了房车等新型的家用娱乐工具内部可利用空间，增加了房车等新型的家用娱乐工具的制作成本。

技术实现要素：

本发明提供一种光伏充电控制系统及光伏充电控制方法，以解决房车等新型的家用娱乐工具的光伏充电控制系统MPPT控制器较多，导致光伏充电系统设计复杂，浪费了房车等新型的家用娱乐工具内部可利用空间，增加了房车等新型的家用娱乐工具的制作成本的问题。

本发明提供一种光伏充电控制系统，包括最大功率跟踪控制器、蓄电池和至少两个光伏极板；所述最大功率跟踪控制器的一端分别与各所述光伏极板连接，所述最大功率跟踪控制器的另一端与所述蓄电池连接；所述最大功 率跟踪控制器，用于控制各所述光伏极板的输出功率，以满足所述蓄电池充电时需要的功率。

本发明还提供一种光伏充电控制方法，包括：

采集蓄电池的信息数据和各光伏极板的信息数据；所述蓄电池的信息数据包括蓄电池的当前电压和蓄电池的充电电流，所述光伏极板的信息数据包括各所述光伏极板的电压；

根据所述蓄电池的信息数据与各所述光伏极板的信息数据之间的关系，以及所述蓄电池的信息数据与所述蓄电池的预设信息数据之间的关系，控制各所述光伏极板的输出功率，以满足所述蓄电池充电时需要的功率；所述蓄电池的预设信息数据包括所述蓄电池的预设电压幅值、所述蓄电池的预设充满电压、所述蓄电池的预设额定电流、所述蓄电池的预设超压电压、所述蓄电池的预设恢复电压和所述蓄电池的标准电压。

本发明的光伏充电控制系统，通过将至少两个光伏极板分别与同一个MPPT控制器连接，实现了由同一个MPPT控制器对至少两个光伏极板的输出功率进行控制。采用本发明的技术方案，能够由一个MPPT控制器控制至少两个光伏极板的输出功率，结构简单，节省了房车等新型的家用娱乐工具内部可利用空间，降低了房车等新型的家用娱乐工具成本。

本发明的光伏充电控制方法，通过采集蓄电池的信息数据和各光伏极板的信息数据，并根据蓄电池的信息数据与各光伏极板的信息数据之间的关系，以及蓄电池的信息数据与蓄电池的预设信息数据之间的关系，控制各光伏极板的输出功率，以满足蓄电池充电时需要的功率，实现了对至少两个光伏极板的输出功率进行协调控制。采用本发明的技术方案，能够使至少两个光伏极板相互配合，从而对蓄电池充电，提高了能源利用率，降低了光伏充电控制系统的成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明光伏充电控制系统一实施例的结构示意图；

图2为本发明光伏充电控制系统另一实施例的结构示意图；

图3为本发明光伏充电控制系统的充电控制方法一实施例的流程图；

图4为本发明光伏充电控制系统的充电控制方法另一实施例的流程图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明光伏充电控制系统一实施例的结构示意图。如图1所示，本实施例的光伏充电控制系统，包括MPPT控制器1、蓄电池2和至少两个光伏极板3。例如，本实施例的光伏充电控制系统具体以房车中的三个光伏极板3为例对本发明的技术方案进行说明。其中，MPPT控制器1的一端分别与各光伏极板3连接，MPPT控制器1的另一端与蓄电池2连接；MPPT控制器1用于控制各光伏极板3的输出功率，以满足蓄电池2充电时需要的功率。

例如，当各光伏极板3将采集的太阳能转化为电能后，可以输入至MPPT控制器1，由于各光伏极板3的输出功率受光强等因素的影响，此时各光伏极板3的输出功率可能并不满足蓄电池2充电时需要的功率，因此MPPT控制器1需要将各光伏极板3的输出功率进行控制调节，使各光伏极板3的输出功率满足蓄电池2充电时需要的功率，从而由各光伏极板3对蓄电池2进行光伏充电。

需要说明的是，当光伏极板3的数量为两个、四个或者大于四个的时候，其连接关系与实现机制与光伏极板3的数量为三个时一致，在此不再一一举例，其中各光伏极板3的输出功率可以相同可以不同。

本实施例的光伏充电控制系统，通过将至少两个光伏极板3分别与同一个MPPT控制器1连接，实现了由同一个MPPT控制器1对至少两个光伏极板3的输出功率进行控制。采用本实施例的技术方案，能够由一个 MPPT控制器1控制至少两个光伏极板3的输出功率，结构简单，节省了房车等新型的家用娱乐工具内部可利用空间，降低了房车等新型的家用娱乐工具成本。

图2为本发明光伏充电控制系统另一实施例的结构示意图。如图2所示，本实施例的光伏充电控制系统，在图1所示实施例的基础上，进一步更加详细地对本发明的技术方案进行说明。

如图2所示，本实施例的光伏充电控制系统中，MPPT控制器1可以包括控制模块11和各光伏极板3对应的电源模块12。对应的，各光伏极板3分别与对应的电源模块12的一端连接，各电源模块12的另一端分别与蓄电池2连接。电源模块12用于调节光伏极板3的输出功率。控制模块11分别与各电源模块12连接，控制模块11用于控制各电源模块12工作，以控制各光伏极板3的输出功率，满足蓄电池2充电时需要的功率，即使得各光伏极板3的输出功率之和等于蓄电池2充电时需要的功率。

例如，本实施例的光伏充电控制系统中，电源模块12具体可以包括降压(Buck)电路。三个光伏极板3作为输入电源，控制模块11可以对各Buck电路进行脉冲宽度调制(Pulse-Width Modulation；PWM)，从而改变光伏极板3的输出电压，并得到使各光伏极板3的输出功率，将各光伏极板3的输出功率相加，从而满足蓄电池2充电时需要的功率。

进一步可选地，本实施例的光伏充电控制系统中，电源模块12用于采集蓄电池2的当前电压U_bat和各光伏极板3的电压U_pv。由于电源模块12的两端分别与蓄电池2和对应的光伏极板3连接，因此各电源模块12能够采集到蓄电池2的当前电压U_bat和对应的光伏极板3的电压U_pv。控制模块11用于比较蓄电池2的当前电压U_bat和蓄电池2的预设电压幅值U_△之和与各光伏极板3的电压U_pv的大小关系。

具体地，根据实际情况可以知道，只有U_pv＞U_bat一定数值时，各光伏极板3才能够对蓄电池2进行充电。因此控制模块11内设置有蓄电池2的预设电压幅值U_Δ，控制模块11从各电源模块12获取到蓄电池2的当前电压U_bat和各光伏极板3的电压U_pv后，先计算得到蓄电池2的当前电压U_bat和蓄电池2的预设电压幅值U_△之和，然后再比较各光伏极板3的电压U_pv与蓄电池2的当前电压U_bat和蓄电池2的预设电压幅值U_△之和的大小关系。当U_pv＞U_bat+U_△ 时，开启各光伏极板3对应的电源模块12，使开启的电源模块12对蓄电池2进行充电。否则当U_pv≤U_bat+U_△时，关闭各光伏极板3对应的电源模块12，使关闭的电源模块12对蓄电池2不充电。

进一步可选地，本实施例的光伏充电控制系统中，当电源模块12开启后对蓄电池2充电时，控制模块11还用于比较蓄电池2的当前电压U_bat与蓄电池2的预设充满电压U_full的大小关系，当U_bat＜U_full时，控制模块11还用于确定蓄电池2未充满；或者当U_bat≥U_full时，控制模块11还用于确定蓄电池2充满。

具体地，当蓄电池2未充满时，电源模块12还用于追踪各光伏极板3的最大输出功率，以对蓄电池2进行充电。为了充分利用各光伏极板3的能源，在各光伏极板3对蓄电池2进行充电时，电源模块12能够追踪各光伏极板3的最大输出功率，以使整个光伏充电系统在最大输出功率下对蓄电池2进行充电。

当各电源模块12对蓄电池2充电时，各电源模块12还用于采集蓄电池2的充电电流I_bat。控制模块11还用于比较蓄电池2的充电电流I_bat与蓄电池2的预设额定电流I_r的大小关系，并当I_bat＞I_r时，控制各电源模块12的工作条件，降低蓄电池2的充电电流I_bat。具体地，蓄电池2的充电电流I_bat为各光伏极板3经对应的电源模块12控制调节后输出的电流之和。由于I_bat过大时，蓄电池2会存在一定危险，因此在控制模块11设置有蓄电池2的预设额定电流I_r，当I_bat＞I_r时，同步减小各电源模块12的PWM占空比以降低蓄电池2的充电电流I_bat，反之，则继续充电。

当各电源模块12对蓄电池2充电时，蓄电池2的当前电压U_bat并不能过大，因此可以在控制模块11内设置蓄电池2的预设超压电压U_ov。控制模块11还用于比较蓄电池2的当前电压U_bat与蓄电池2的预设超压电压U_ov的大小关系，并当U_ba＞U_ov时，关闭所有电源模块12，使各光伏极板3不再通过对应的电源模块12对蓄电池2进行充电，从而使得蓄电池2的当前电压U_bat降低。但蓄电池2的当前电压U_bat不能无限降低，因此在控制模块11还设置有蓄电池2的预设恢复电压U_ovr，且U_ovr＜U_ov。当蓄电池2的当前电压U_bat降低到蓄电池2的预设恢复电压U_ovr时，重新开启对应的电源模块12，即开启满足开启条件的电源模块12，继续对蓄电池2充电。

进一步可选地，本实施例的光伏充电控制系统中，当蓄电池2充满时，控制模块11还用于按照由大到小的顺序将各光伏极板3的最大输出功率进行排序，根据维持蓄电池2的预设充满电压U_full所需的蓄电池2充电电流I_bat的大小以及各光伏极板3的最大输出功率排序结果，控制包括该排序结果中最大的最大输出功率对应的电源模块12在内的至少一个电源模块12开启，以对蓄电池2进行恒压控制。例如，当蓄电池2充满后，需要使蓄电池2进行恒压控制，因此需要调节各电源模块12，在满足能维持蓄电池2的预设充满电压U_full的充电电流I_bat基础上，保持三个电源模块12中最大的输出功率对应的电源模块12开启，可关闭另外两个中的一个或两个电源模块12，使用当前具有最大输出功率的电源模块12对蓄电池2进行恒压控制。若该电源模不足以满足维持蓄电池2恒压控制需要的蓄电池2的充电电流I_bat时，可再次开启另外一个或两个电源模块12。

进一步可选地，本实施例的光伏充电控制系统中，当对蓄电池2进行恒压控制的时间达到预设时间阈值，蓄电池2的预设充满电压U_full降低至蓄电池2的标准电压U_normal时，控制模块11还用于根据维持蓄电池2的标准电压U_normal所需的蓄电池2的充电电流I_bat的大小以及各光伏极板3的最大输出功率的排序结果，至少保持该排序结果中最大的最大输出功率对应的电源模块12开启，以对蓄电池2进行恒压控制。例如，本实施例的光伏充电控制系统并不需要一直维持蓄电池2的预设充满电压U_full，可以设定一个预设时间阈值T，可以为30min、60min或者90min等，当维持蓄电池2的预设充满电压U_full的累计时间大于T时，恒压目标电压由蓄电池2的预设充满电压U_full降为蓄电池2的标准电压U_normal，根据维持标准电压U_normal的蓄电池2的充电电流I_bat的大小，继续执行恒压操作，其原理与恒压目标电压为蓄电池2的充满电压U_full时一致，在此不再赘述。

需要说明的是，当光伏极板3的数量为两个、四个或者大于四个的时候，其连接关系与实现机制与光伏极板3的数量为三个时一致，在此不再一一举例。其中各光伏极板3的输出功率可以相同可以不同。

本实施例的光伏充电控制系统，通过将至少两个光伏极板3分别与同一个MPPT控制器1连接，实现了由同一个MPPT控制器1对至少两个光伏极板3的输出功率进行控制，同时可以协调至少两个光伏极板3对蓄电 池2进行充电。采用本实施例的技术方案，能够由一个MPPT控制器1控制至少两个光伏极板3的输出功率，结构简单，节省了房车等新型的家用娱乐工具内部可利用空间，降低了房车等新型的家用娱乐工具成本，同时提高了能源利用率和电池的充电效率。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到至少两个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

图3为本发明光伏充电控制系统的充电控制方法一实施例的流程图。本实施例的光伏充控制电系统的充电控制方法是用于对如上图1或者图2所示的光伏充电控制系统进行充电控制。本实施例的光伏充电系统具体可以参考上述图1或者图2所示实施例的记载，在此不再赘述。如图3所示，本实施例的光伏充电控制方法，具体可以包括如下步骤：

100、采集蓄电池的信息数据和各光伏极板的信息数据；

例如，蓄电池的信息数据包括蓄电池的当前电压和蓄电池的充电电流，光伏极板的信息数据包括各光伏极板的电压。具体地，该步骤可以由上述图2所示的光伏充电控制系统中的电源模块12来实现。

101、根据蓄电池的信息数据与各光伏极板的信息数据之间的关系，以及蓄电池的信息数据与蓄电池的预设信息数据之间的关系，控制各光伏极板的输出功率，以满足蓄电池充电时需要的功率。

例如，蓄电池的预设信息数据包括蓄电池的预设电压幅值、蓄电池的预设充满电压、蓄电池的预设额定电流、蓄电池的预设超压电压、蓄电池的预设恢复电压和蓄电池的标准电压。根据上述各信息数据可以比较蓄电池的当前电压与上述蓄电池的其它预设电压的大小关系、蓄电池的当前电压与各光伏极板的电压的大小关系以及蓄电池的充电电流与蓄电池的预设额定电流的大小关系，从而有效的控制光伏极板的输出功率，以满足蓄电池充电时需要的功率。具体地，该步骤可以由上述图2所示的光伏充电控制系统中的控制模块11来实现。

本实施例的光伏充电控制方法，通过采集蓄电池的信息数据和各光伏极板的信息数据，并根据蓄电池的信息数据与各光伏极板的信息数据之间的关系，以及蓄电池的信息数据与蓄电池的预设信息数据之间的关系，控制各光伏极板的输出功率，以满足蓄电池充电时需要的功率，实现了对至少两个光伏极板的输出功率进行协调控制。采用本实施例的技术方案，能够使至少两个光伏极板相互配合，从而对蓄电池充电，提高了能源利用率，降低了光伏充电控制系统的成本。

图4为本发明光伏充电控制系统的充电控制方法另一实施例的流程图。如图4所示本实施例的光伏充电控制系统的充电控制方法，在图3所示实施例的基础上，且以三个电源模块为例，进一步更加详细地对本发明的技术方案进行描述。如图4所示本实施例的光伏充电控制方法可以包括：

200、采集蓄电池的当前电压U_bat和各光伏极板的电压U_pv；

201、比较蓄电池的当前电压U_bat和蓄电池的预设电压幅值U_△之和与各光伏极板的电压U_pv的大小关系；当U_pv＞U_bat+U_△时，执行步骤202；当U_pv＜U_bat+U_△时，执行步骤203；

例如，采集得到蓄电池的当前电压U_bat和各光伏极板的电压U_pv后，先计算得到蓄电池的当前电压U_bat和蓄电池的预设电压幅值U_△之和，然后再比较各光伏极板的电压U_pv与蓄电池的当前电压U_bat和蓄电池的预设电压幅值U_△之和的大小关系，设定蓄电池的当前电压U_bat＝13.2V，U_△＝1V。

202、开启各光伏极板对应的电源模块，使开启的电源模块对蓄电池进行充电；执行步骤204；

例如，当各光伏极板的电压U_pv1＝14.5V，U_pv2＝74.0V，U_pv3＝50.0V时，U_pv＞U_bat+U_△，该光伏极板对应的电源模块开启，并由开启的电源模块对蓄电池进行充电。即U_pv1(14.5V)＞U_bat(13.2V)+U_△(1V)时，第一个电源模块开启；U_pv2(74.0V)＞U_bat(13.2V)+U_△(1V)时，第二个电源模块开启；U_pv3(50.0V)＞U_bat(13.2V)+U_△(1V)时，第三个电源模块开启。

203、关闭各光伏极板对应的电源模块，使关闭的电源模块对蓄电池不充电；

当U_pv＜U_bat+U_△时，该光伏极板对应的电源模块关闭，使关闭的电源模块 对蓄电池无法充电。

204、当电源模块开启后对蓄电池进行充电时，比较蓄电池的当前电压U_bat与蓄电池的预设充满电压U_full的大小关系；当U_bat＜U_full时，执行步骤205；当U_bat≥U_full时，执行步骤206；

例如，设定蓄电池的预设充满电压U_full＝14.6V。

205、确定蓄电池未充满电，执行步骤207；

当检测到设定蓄电池的当前电压U_bat＝13V时，U_bat＜U_full确定蓄电池未充满电。

206、确定蓄电池充满电，执行步骤214；

当检测到设定蓄电池的当前电压U_bat＝14.7V时，U_batt≥U_full确定蓄电池充满电。

207、追踪各光伏极板的最大输出功率，以对蓄电池进行充电；

当蓄电池未充满电时，可以追踪各光伏极板的最大输出功率，以使整个光伏充电系统在最大输出功率下对蓄电池进行充电。

208、采集蓄电池的充电电流I_bat；

例如，采集到三个电源模块输出的电流为I_buck1＝0.6A，I_buck2＝7.0A，I_buck3＝3.0A，则蓄电池的充电电流I_bat＝I_buck1+I_buck2+I_buck3＝10.6A。

209、比较蓄电池的充电电流I_bat与蓄电池的预设额定电流I_r的大小关系，当I_bat＞I_r时，执行步骤210；当I_bat≤I_r时，执行步骤211；

例如，设定蓄电池的充电电流I_bat＝10.0A，则有I_bat＞I_r执行步骤210。

210、控制各电源模块的工作条件，降低蓄电池的充电电流I_bat；

控制各电源模块的PWM占空比，从而使各电源模块的输出电流减小，蓄电池的充电电流会I_bat随着减小。

211、比较蓄电池的当前电压U_bat与蓄电池的预设超压电压U_ov的大小关系，当U_bat＞U_ov时，执行步骤212，当U_bat＜U_ov时，执行步骤207；

例如，设定蓄电池的预设超压电压U_ov＝16.0V，充电过程中，当U_bat升到16.1V时，则U_bat＞U_ov执行步骤212；若U_bat升到14V时，则U_bat＜U_ov时，执行步骤207，以继续充电。

212、关闭所有电源模块；

当电源模块关闭以后，可以使光伏极板不再通过对应的电源模块对蓄电 池进行充电，蓄电池的当前电压U_bat会降低；

213、当蓄电池的当前电压U_bat降低到蓄电池的预设恢复电压U_ovr时，开对应的启电源模块；

例如，设定蓄电池的预设恢复电压U_ovr＝15.0V，当蓄电池的当前电压U_bat降低到15.0V以下时，重新开启对应的电源模块，即开启满足开启条件的电源模块。

214、按照由大到小的顺序将当前的各光伏极板的最大输出功率进行排序；

当蓄电池充满电时，将当前的各光伏极板的最大输出功率由大到小进行排序。

215、根据维持蓄电池的预设充满电压U_full所需的蓄电池充电电流I_bat的大小以及各光伏极板的最大输出功率的排序结果，控制包括该排序结果中最大的最大输出功率对应的电源模块在内的至少一个电源模块开启，以对蓄电池进行恒压控制。

具体地，本实施例的光伏充控制电系统的充电控制方法是用于对如上图2所示的光伏充电控制系统进行充电控制。

本实施例的光伏充电系统具体可以参考上述图2所示实施例的记载，在此不再赘述。其中步骤200“采集蓄电池的当前电压U_bat和各光伏极板的电压U_pv”和步骤208“采集蓄电池的充电电流I_bat”可以由上述图2所示的光伏充电控制系统中的电源模块11来实现。其余步骤可以由上述图2所示的光伏充电控制系统中的控制模块12来实现。

本实施例的光伏充电控制系统，通过采集蓄电池的信息数据和各光伏极板的信息数据，并根据蓄电池的信息数据与各光伏极板的信息数据之间的关系，以及蓄电池的信息数据与蓄电池的预设信息数据之间的关系，控制各光伏极板的输出功率，以满足蓄电池充电时需要的功率，实现了对至少两个光伏极板的输出功率进行协调控制。采用本实施例的技术方案，能够使至少两个光伏极板相互配合，从而对蓄电池充电，提高了能源利用率，降低了光伏充电控制系统的成本。

进一步可选地，上述实施例的光伏充电控制方法中，当对蓄电池进行恒压控制的时间达到预设时间阈值，蓄电池的预设充满电压U_full降低至蓄电池 的标准电压U_normal时，控制模块还用于根据维持蓄电池的标准电压U_normal所需的蓄电池的充电电流I_bat的大小以及各光伏极板的最大输出功率的排序结果，至少保持该排序结果中最大的最大输出功率对应的电源模块开启，以对蓄电池进行恒压控制。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成。前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中。该程序在执行时，执行包括上述各方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。