一种充放电控制器及装置的制作方法

1.本申请涉及能源发电技术领域，具体而言，涉及一种充放电控制器及装置。


背景技术：

2.太阳能充放电控制器是一种控制太阳能板给蓄电池充电以及蓄电池给负载供电的设备，用于太阳能发电系统中，可以大大降低能源损耗和环境污染。
3.现有技术中的充放电控制器包括两个独立的充电电路和放电电路。充电电路多采用脉冲宽度调制(pulse width modulation，pwm)控制，用不同占空比的pwm信号控制场效应晶体管的导通和关断，实现了对蓄电池的充电，或采用降压buck电路形成的直流/直流(dc/dc)变换电路对蓄电池充电。在需要对负载进行供电时，蓄电池通过一个独立的放电电路对负载供电。
4.目前大多数的控制器对负载进行供电时，其输出电压跟随蓄电池电压变化而变化，因此，通常要求负载的输入电源做一定的处理。但，伴随着太阳能充放电控制器用途用量的增多，控制器对负载进行供电时，其输出电压跟随蓄电池电压变化而变化，致使负载和电池易损坏的问题始终没有解决。


技术实现要素：

5.本申请实施例的目的在于提供一种充放电控制器及装置，用以解决现有技术中充放电控制器对负载进行供电时，其输出电压跟随蓄电池电压变化而变化，致使负载和电池易损坏的问题。
6.本发明实施例提供的一种充放电控制器，包括：
7.充电电路单元，其第一端用于连接蓄能装置，其第二端用于连接蓄电池；
8.欠压保护电路单元，其第一端用于连接蓄电池，其第二端连接放电电路单元；
9.放电电路单元，其第一端连接欠压保护电路单元，其第二端用于连接负载；
10.所述欠压保护电路单元用于监测蓄电池的电压，当所述电压低于第一阈值时，输出低电平至放电电路单元，禁止放电电路单元输出电压；当所述电压高于第二阈值时，输出高电平至放电电路单元，使能放电电路单元输出电压；其中，第一阈值小于第二阈值。
11.上述技术方案中，充放电控制器具有充电电路单元、欠压保护电路单元和放电电路单元，欠压保护电路单元用于监测蓄电池的电压，当所述电压低于第一阈值时，输出低电平至放电电路单元，禁止放电电路单元输出电压，当所述电压高于第二阈值时，输出高电平至放电电路单元，使能放电电路单元输出电压；在蓄电池输出电压欠压时能及时终止低压供电，保护负载，避免低压供电所带来的危害，同时又能保证负载峰值功率的需求，提高了可靠性，避免了输出电压跟随蓄电池电压变化而变化致使负载和电池易损坏的情形。
12.在一些可选的实施例中，所述充电电路单元包括：
13.内置有buck电路的充电芯片电路，用于将蓄能装置的光伏电压降为适合蓄电池的电压，以及利用最大功率追踪和电流管理功能提高蓄电池的充电效率；
14.第一保护电路，其一端连接所述充电芯片电路，其另一端用于连接蓄能装置；
15.第二保护电路，其一端连接所述充电芯片电路，其另一端用于连接蓄电池；
16.上述技术方案中，充电电路单元连接蓄能装置和蓄电池端均设置有保护电路，保护电路例如用于过电流保护的保险丝(也叫限流保险丝)，或用于过热保护的保险丝(也叫温度保险丝)。并且，充电电路单元中采用了内置有buck电路的充电芯片，buck电路将蓄能装置的光伏电压降为适合蓄电池的电压，该充电芯片还具有最大功率追踪和电流管理功能，以提高蓄电池的充电效率。
17.在一些可选的实施例中，所述放电电路单元包括：
18.buck－boost芯片电路，用于将其变化的输入电压转换为恒定的输出电压；
19.第三保护电路，其一端连接所述充电芯片电路，其另一端用于连接负载。
20.上述技术方案中，放电电路单元连接负载的一侧设置有保护电路，保护电路例如用于过电流保护的保险丝(也叫限流保险丝)，或用于过热保护的保险丝(也叫温度保险丝)。并且，放电电路单元采用了buck－boost芯片，可以保证在蓄电池电压变化的时候，能稳定输出12v/2a电源给负载供电，再配合输出保护电路，不仅可以保证负载的安全运行，还能极大地简化负载的输入电源部分的电路设计，缩短产品调试周期。
21.在一些可选的实施例中，充放电控制器还包括：第二检测电路，其一端连接充电芯片的vcc引脚，其另一端接地，所述第二检测电路用于在蓄能装置供电时进行提示。
22.上述技术方案中，第二检测电路一般采用发光二极管，当检测到充电芯片的vcc引脚为正电压时，该发光二极管点亮，以提示蓄能装置正在供电的状态。
23.在一些可选的实施例中，充放电控制器还包括：第三检测电路，其一端连接充电芯片的stat1引脚，其另一端用于连接蓄电池，所述第三检测电路用于在给蓄电池充电时进行提示。
24.上述技术方案中，第三检测单路一般采用发光二极管，连接到指示芯片充电状态的stat1引脚，在为蓄电池充电时，该发光二极管点亮，以提示蓄电池正在充电的状态。
25.在一些可选的实施例中，充放电控制器还包括：第一检测电路，其一端连接充电电路单元的第一端，其另一端接地，所述第一检测电路用于在蓄能装置反接时进行提示。
26.上述技术方案中，第二检测电路一般采用反接发光二极管的方式，当检测到充电电路单元的输入端为负电压时，该发光二极管点亮，以告警提示蓄能装置正处于反接的状态。
27.在一些可选的实施例中，充放电控制器还包括：第四检测电路，其两端分别用于连接蓄电池的正负极，所述第四检测电路用于在蓄电池反接时进行提示。
28.上述技术方案中，第四检测电路一般采用在蓄电池的正负极反接二极管的方式，在蓄电池反接入充放电控制器时，该发光二极管点亮，以告警提示蓄电池正处于反接的状态。
29.在一些可选的实施例中，充放电控制器还包括：第五检测电路，其一端连接放电电路单元的第二端，其另一端用于连接负载，所述第五检测电路用于在负载短路时进行提示。第五检测电路包括放电电路第二端、电阻r45、三极管q15的d极依次连接，三极管q15的d极还连接有二极管led5的正极，二极管led5负极接地，三极管q15的s极接地，三极管q15的g极连接电阻r62后接入负载，三极管q15的g极还连接电阻r61后接地。
30.上述技术方案中，第五检测电路连接与放电电路单元与负载之间，在负载短路时，该发光二极管点亮，以告警提示负载正处于短路的状态。
31.在一些可选的实施例中，充放电控制器还包括：第六检测电路，其一端连接放电电路单元的第二端，其另一端接地，所述第六检测电路用于在负载正常工作时进行提示。
32.上述技术方案中，第六检测电路一般采用发光二极管，该发光二极管点亮时，提示负载正处于正常工作的状态。
33.本发明实施例提供的一种充放电装置，包括壳体，以及设置于所述壳体内腔的如以上任一项所述的一种充放电控制器。
附图说明
34.为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
35.图1为本申请实施例提供的一种充放电控制器的结构示意图；
36.图2为本申请实施例提供的欠压保护电路的电路连接图；
37.图3为本申请实施例提供的另一种充放电控制器的结构示意图；
38.图4为本申请实施例提供的第三检测电路的电路连接图；
39.图5为本申请实施例提供的第二检测电路的电路连接图；
40.图6为本申请实施例提供的第一检测电路的电路连接图；
41.图7为本申请实施例提供的第六检测电路的电路连接图；
42.图8为本申请实施例提供的第五检测电路的电路连接图；
43.图9为本申请实施例提供的第四检测电路的电路连接图。
具体实施方式
44.下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述。
45.本发明实施例提供的一种充放电控制器及装置，通过设置欠压保护电路单元来监测蓄电池的电压，在蓄电池输出电压欠压时能及时终止低压供电，保护负载，避免低压供电所带来的危害。
46.为便于对本实施例进行理解，首先对本发明实施例所公开的一种充放电控制器进行详细介绍：
47.请参照图1，图1为一种充放电控制器的结构示意图，包括充电电路单元101、欠压保护电路单元102和放电电路单元103。
48.其中，充电电路单元101，其第一端用于连接太阳能板104(即蓄能装置，蓄能装置可以风力蓄能、水利蓄能或太阳能板，为描述方便，本发明实施例中均采用太阳能板104)，其第二端用于连接蓄电池105；欠压保护电路单元102，其第一端用于连接蓄电池105，其第二端连接放电电路单元103；放电电路单元103，其第一端连接欠压保护电路单元102，其第二端用于连接负载106。
49.所述欠压保护电路单元102用于监测蓄电池105的电压，当所述电压低于第一阈值
时，输出低电平至放电电路单元103，禁止放电电路单元103输出电压；当所述电压高于第二阈值时，输出高电平至放电电路单元103，使能放电电路单元103输出电压；其中，第一阈值小于第二阈值。
50.请参照图2，图2为欠压保护电路单元102的电路连接结构图，欠压保护电路单元102包括稳压二极管dz5，电阻r77，电阻r78，电阻r79，电阻r80，电阻r81，电阻r82，电容c22，电容c23，三极管q16和三极管q17。蓄电池vbat连接稳压二极管dz5的第2端，稳压二极管dz5的第1端连接电阻r77后接地，并且稳压二极管dz5的第1端连接电阻r80一端，电阻r80另一端分别连接电容c22、三极管q16的g极和电阻r81一端，电阻r81另一端连接三极管q17的d极，电容c22另一端接地并连接三极管q16的s极，三极管q16的d极连接电阻r78后连接至蓄电池vbat，三极管q16的d极还连接并联的电阻r82和电容c23后接地，三极管q16的d极还连接三极管q17的g极，三极管q17的s极接地，三极管q17的d极连接至放电电路单元103的vload＿en端(vload＿en端连接至buck－boost芯片的使能en引脚)，三极管q17的d极还连接电阻r79后连接至蓄电池vbat。通过该欠压保护电路单元102，例如，若蓄电池vbat电压小于11v，则vload＿en输出低电平至放电电路单元103，若蓄电池vbat电压大于12.7v，则vload＿en输出高电平至放电电路单元103。输出低电平至放电电路单元103，禁止放电电路单元103输出电压，输出高电平至放电电路单元103，使能放电电路单元103输出电，可以保证在蓄电池105电压变化的时候，能稳定输出12v/2a电源给负载106供电。
51.因此，本发明实施例的充放电控制器具有充电电路单元101、欠压保护电路单元102和放电电路单元103，欠压保护电路单元102用于监测蓄电池105的电压，当所述电压低于第一阈值时，输出低电平至放电电路单元103，禁止放电电路单元103输出电压，当所述电压高于第二阈值时，输出高电平至放电电路单元103，使能放电电路单元103输出电压；在蓄电池105输出电压欠压时能及时终止低压供电，保护负载106，避免低压供电所带来的危害，同时又能保证负载106峰值功率的需求，提高了可靠性。
52.充电电路能把太阳能转换为电能，继而给蓄电池105充电。具体的充电电路至少有两种实现方式，例如，第一种实现方式，脉冲宽度调制pwm控制，用不同占空比的pwm信号控制场效应晶体管的导通和关断，实现对蓄电池105的充电，或，第二种实现方式，也可以采用降压buck电路形成的直流/直流(dc/dc)变换电路对蓄电池105充电。
53.下面介绍第二种实现方式的一个具体实施方式，即本发明实施例的充电电路采用降压buck电路的方式，在该具体的实施方式中，充电电路单元101包括内置有buck电路的太阳能充电芯片及芯片外围电路，即太阳能充电芯片电路，buck电路将太阳能板104的光伏电压降为适合蓄电池105的电压，该太阳能充电芯片还具有最大功率追踪和电流管理功能，通过最大功率追踪和电流管理功能提高了蓄电池105的充电效率。
54.充电电路单元101在连接太阳能板104和蓄电池105的端还分别设置有第一保护电路和第二保护电路，第一保护电路一端连接所述太阳能充电芯片电路，第一保护电路另一端用于连接太阳能板104；第二保护电路，其一端连接所述太阳能充电芯片电路，其另一端用于连接蓄电池105。充电电路单元101连接太阳能板104和蓄电池105端均设置有保护电路，第一保护电路、第二保护电路，例如限流保险丝、温度保险丝等，若采用限流保险丝则用于过电流保护的保险丝，若采用温度保险丝则用于过热保护的保险丝。
55.在需要对负载106进行供电时，蓄电池105通过放电电路单元103对负载106供电，
放电电路单元103可以是升压电路，也可以是降压电路，或是升降压电路。例如，负载106为要求具有恒流输出且工作电压高于蓄电池105电压的照明设备，则放电电路是由boost升压电路形成的直流/直流(dc/dc)变换电路。在本发明一个具体的实施例中，放电电路单元103为升降压电路，放电电路单元103包括buck－boost芯片及芯片外围电路，即buck－boost芯片电路，buck－boost芯片电路用于将其变化的输入电压(降压或升压)转换为恒定的输出电压。因此，放电电路单元103采用了buck－boost芯片，可以保证在蓄电池105电压变化的时候，能稳定输出12v/2a电源给负载106供电，再配合输出保护电路，不仅可以保证负载106的安全运行，还能极大地简化负载106的输入电源部分的电路设计，缩短产品调试周期。
56.放电电路单元103在连接负载106的一侧还设置有第三保护电路，第三保护电路一端连接所述太阳能充电芯片电路，第三保护电路另一端用于连接负载106。同样的，放电电路单元103连接负载106的一侧设置的第三保护电路，第三保护电路例如用于过电流保护的保险丝(也叫限流保险丝)，或用于过热保护的保险丝(也叫温度保险丝)。
57.在一个或多个的实施例，充放电控制器还包括一个或多个检测电路，检测电路用于指示充放电控制器的工作状态(例如，电池充电，给负载106供电)或异常状态(例如，蓄电池105反接，太阳能板104反接)，以实现短路告警、防反接等保护功能，提高了充放电控制器的稳定性和可靠性。其中，工作状态或异常状态的提示或显示的方式可以有多种，如蜂鸣器提醒，或发光器件提醒，下面的一些实施方式中采用最简单的点亮发光二极管的方式进行描述，如图3所示，当太阳能板104反接时，点亮第一检测电路201的发光二极管进行提示，当太阳能板104供电时，点亮第二检测电路202的发光二极管进行提示，当电池充电时，点亮第三检测电路203的发光二极管进行提示，当电池反接时，点亮第四检测电路204的发光二极管进行提示，当负载106短路时，点亮第五检测电路205的发光二极管进行提示，当负载106正常工作时，点亮第六检测电路206的发光二极管进行提示，需明确的是，发光二极管可以采用其他器件或设备，不做赘述。
58.请参照图5，图5为本发明实施例设置的第二检测电路202，第二检测电路202一端连接太阳能充电芯片的vcc引脚，其另一端接地，所述第二检测电路202用于在太阳能板104供电时进行提示。具体的，第二检测电路202包括发光二极管led2和电阻r56，发光二极管led2正极通过电阻r56后连接至太阳能充电芯片的vcc引脚，发光二极管led2负极接地，当检测到太阳能充电芯片的vcc引脚为正电压时，该发光二极管led2点亮，以提示太阳能板104正在供电的状态。
59.请参照图4，图4为本发明实施例设置的第三检测，第三检测电路203一端连接太阳能充电芯片u1的stat1引脚，其另一端用于连接蓄电池v＿bat+，第三检测电路203用于在给蓄电池105充电时进行提示。具体的，第三检测单路包括电阻r76，电阻r49，电阻r60和发光二极管led3，发光二极管led3负极连接到指示太阳能芯片充电状态的stat1引脚，发光二极管led3正极通过电阻r76后连接至蓄电池v＿bat+，蓄电池v＿bat+还连接电阻r49后接地，电阻r49还连接太阳能芯片充电状态的stat2引脚，蓄电池105充电时，该发光二极管led3点亮，以提示蓄电池105正在充电的状态。
60.请参照图6，图6为本发明实施例设置的第一检测电路201，第一检测电路201一端连接充电电路单元101的第一端，其另一端接地，所述第一检测电路201用于在太阳能板104反接时进行提示。第一检测电路201包括电阻57和发光二极管led1，采用反接发光二极管的
方式，当检测到充电电路单元101的输入端为负电压时，该发光二极管led1点亮，以告警提示太阳能板104正处于反接的状态。
61.请参照图9，图9为本发明实施例设置的第四检测电路204，第四检测电路204的两端分别用于连接蓄电池105的正负极，所述第四检测电路204用于在蓄电池105反接时进行提示。第四检测电路204包括电阻r28，电阻r75，电阻r74，电阻r43，mos管u5，三极管q4和二极管led4，蓄电池v＿bat+连接二极管led4的负极，二极管led4的正极连接电阻r43后接入蓄电池v＿bat－，蓄电池v＿bat+还依次连接电阻r74、r75后接模拟地，r75并联有三极管q4、mos管u5和电阻r28的电路，在蓄电池105反接入充放电控制器时，该二极管led4点亮，以告警提示蓄电池105正处于反接的状态。
62.请参照图8，图8为本发明实施例设置的第五检测电路205，第五检测电路205一端连接放电电路单元103的第二端，其另一端用于连接负载106，所述第五检测电路205用于在负载106短路时进行提示。具体的，第五检测电路205包括放电电路第二端、电阻r45、三极管q15的d极依次连接，三极管q15的d极还连接有二极管led5的正极，二极管led5负极接地，三极管q15的s极接地，三极管q15的g极连接电阻r62后接入负载106，三极管q15的g极还连接电阻r61后接地，在负载106短路时，该发光二极管点亮，以告警提示负载106正处于短路的状态。
63.请参照图7，充放电控制器还包括：第六检测电路206，其一端连接放电电路单元103的第二端，其另一端接地，所述第六检测电路206用于在负载106正常工作时进行提示。第六检测电路206包括电阻r44和发光二极管led6，发光二极管led6的正极连接电阻r44后接入放电电路单元103的第二端，发光二极管led6的负极接地，该发光二极管led6点亮时，提示负载106正处于正常工作的状态。
64.基于同一发明构思，本申请实施例中还提供一种充放电装置，包括壳体，以及设置于所述壳体内腔的如以上任一实施例的一种充放电控制器。
65.在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露装置和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
66.另外，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，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
67.再者，在本申请各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。
68.在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
69.以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请的保护范围，对于本领
域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。