专利名称：新型太阳能充电控制器的制作方法
技术领域：
本实用新型属于太阳能光伏领域，尤其涉及一种新型太阳能充电控制器， 主要应用于供电盲区、供电系统不发达的或供电代价较高的高原、海岛、高速 公路外场、通讯站等。
背景技术：
照射在地球上的太阳能非常巨大，大约4 O分钟照射在地球上的太阳能， 便足以供全球人类一年的能量消费。可以说，太阳能是真正取之不尽，用之不 竭的能源。现有的太阳能电池可以高效率的将太阳能直接转换成电能，不对环 境产生任何的污染，并具有不受资源分布地域的限制，可就近发电，可连接现 有的电力网络等特点，因此太阳能发电被誉为最理想的能源，受到世界各国的 广泛重视。
但是由于太阳能受昼夜、晴雨、季节的影响，太阳能电池发出的电能不稳 定、不连续，为了保证光伏系统具有稳定、可靠的输出，在光伏系统中均另外 配置蓄电池和太阳能充电控制器。蓄电池可以用来存储太阳能电池所发出的不 稳定、不连续的电能。而太阳能充电控制器不但直接影响光伏系统的效率，而 且还决定了蓄电池的使用寿命。而在整个光伏系统中，太阳能电池一般为整个 系统成本的60%左右，因此提高太阳能充电器的效率将会显著降低光伏系统的造 价；而蓄电池作为易损耗的重要部件，其占整个系统成本的20% 30%左右，因此， 提高蓄电池的有效使用寿命也会为降低光伏系统的造价和后期的维护成本提供 重要的保障。
目前太阳能充电器基本上采用恒流充电法、或阶段充电法、或恒压跟踪充电法。
综观上述的几种解决方案，存在以下不足
恒流充电法、阶段充电法由于太阳能受昼夜、晴雨、季节的影响，太阳 能电池所发出的电能不稳定、不连续，根据蓄电池的特性，为保证光伏系统的 蓄电池长期稳定的充电(浮冲)，其设定的恒流值必然小于其日平均照射的太阳 能功率，为保证系统的电力供应，需采用更多的太阳能电池板，并提高蓄电池 的容量，因此造成重大的投资浪费。
恒压跟踪根据太阳能电池的工作特性——输出最大功率点处的电压值在 不同日照下基本不变的原理，可以显著提高充电效率，但是由于太阳能电池的 功率无规律的波动，根据蓄电池的特性，其使用寿命甚至会严重縮短，容易造 成后期维护成本的大幅度提升。
发明内容
本实用新型为了解决上述技术问题，提供一种充分利用电能，最大限度地 提高充电效率，有效延长被充电的蓄电池的使用寿命，减少投入的新型太阳能 充电控制器。
本实用新型的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的本实用 新型包括与太阳能电池单元相连的充电控制单元，微处理器及通信单元接充电 控制单元、与负载相连的负载控制及保护单元，充电控制单元的一路输出接主 蓄电池及检测保护单元，主蓄电池及检测保护单元的两个输出分别与微处理器 及通信单元、与负载相连的负载控制及保护单元相连，所述的充电控制单元的 又一路输出与辅助蓄电池及检测保护单元相连，辅助蓄电池及检测保护单元的 三路输出分别接微处理器及通信单元、负载控制及保护单元、放电控制及保护 单元，放电控制及保护单元的另一路输入与微处理器及通信单元相连，放电控制及保护单元的输出接所述的充电控制单元。采用独特的主蓄电池和辅助蓄电 池构成的双组蓄电池独立控制技术，通过控制辅助蓄电池的充放电状态及电流 大小，确保主蓄电池充电过程的稳定，从而有效延长主蓄电池的使用寿命。并 且对辅助蓄电池采用恒压跟踪充电，最大限度地提高光伏系统的发电效率。采 用负载控制技术，减少主蓄电池的充放电次数，并在电池组电压降到设定值后 能自动切断对负载的供电实现对蓄电池的保护，并对所有充放电回路均设置保 护电路，有效提高系统的可靠性，延长蓄电池的使用寿命，减少系统的维护成 本。
作为优选，所述的辅助蓄电池及检测保护单元包括辅助蓄电池、辅助蓄电 池充电保护电路、辅助蓄电池电压及温度检测电路，辅助蓄电池充电保护电路 的输入与所述的充电控制单元的输出相连，辅助蓄电池充电保护电路的输出接 辅助蓄电池，辅助蓄电池又分别与所述的放电控制及保护单元、负载控制及保 护单元、辅助蓄电池电压及温度检测电路相连，辅助蓄电池电压及温度检测电 路的输出接所述的微处理器及通信单元。
作为优选，所述的微处理器及通信单元包括微处理器及与之相连的接口电 路、状态指示电路、环境检测电路。环境检测电路用以检测主蓄电池和辅助蓄 电池存放的环境参数，来对充电电压进行精确控制。通过接口电路实现本地及 远端对控制器工作状态及环境参数的实时监测。
作为优选，所述的充电控制单元包括充电控制电路、驱动电路、脉冲放大 电路，所述的太阳能电池单元接充电控制电路，充电控制电路接驱动电路，驱 动电路接脉冲放大电路，脉冲放大电路接所述的微处理器及通信单元，所述的 充电控制电路又与所述的微处理器及通信单元、放电控制及保护单元、辅助蓄 电池及检测保护单元、主蓄电池及检测保护单元相连。作为优选，所述的放电控制及保护单元包括放电保护电路、放电控制电路， 所述的辅助蓄电池及检测保护单元的输出接放电控制电路的输入，所述的微处 理器及通信单元的输出接放电控制电路的另一个输入，放电控制电路的输出接 放电保护电路的输入，放电保护电路的输出接所述的充电控制单元。
作为优选，所述的主蓄电池及检测保护单元包括主蓄电池、主蓄电池充电 保护电路、主蓄电池电压及温度检测电路，主蓄电池充电保护电路的输入与所 述的充电控制单元的输出相连，主蓄电池充电保护电路的输出接主蓄电池，主 蓄电池又分别与所述的负载控制及保护单元、主蓄电池电压及温度检测电路相 连，主蓄电池电压及温度检测电路的输出接所述的微处理器及通信单元。
作为优选，所述的负载控制及保护单元包括负载保护电路、负载控制电路， 负载控制电路的三个输入分别接所述的主蓄电池及检测保护单元、微处理器及 通信单元、辅助蓄电池及检测保护单元，负载控制电路的输出接负载保护电路 的输入，负载保护电路的输出与负载相连。
本实用新型的有益效果是通过采用独特的双组蓄电池独立控制技术，通 过对辅助蓄电池的充放电状态控制及电流大小的控制，确保主蓄电池充电过程 的稳定，从而有效延长主蓄电池的使用寿命。并且对辅助蓄电池采用恒压跟踪 充电，最大限度地提高光伏系统的发电效率。通过采用负载控制技术，减少主 蓄电池的充放电次数，并在电池组电压降到设定值后能自动切断对负载的供电 实现对蓄电池的保护，并对所有充放电回路均设置保护电路，有效提高可靠性， 延长蓄电池的使用寿命，减少维护成本。通过环境检测电路检测蓄电池存放的 环境参数，实现对充电电压进行精确控制。通过接口电路实现本地及远端对控 制器工作状态及环境参数的实时监测。
图1是本实用新型的一种连接关系示意图。 图2是本实用新型的一种原理框图。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步具体的 说明。
实施例l:本实施例的一种新型太阳能充电控制器，如图l、图2所示，包
括太阳能电池单元2、充电控制单元3、微处理器及通信单元l、主蓄电池及检 测保护单元4、辅助蓄电池及检测保护单元5、放电控制及保护单元6、负载控 制及保护单元7、负载8。微处理器及通信单元1包括微处理器11及与之相连 的接口电路12、状态指示电路13、环境检测电路14。充电控制单元3包括依次 相连的充电控制电路31、驱动电路32、脉冲放大电路33。放电控制及保护单元 6包括放电保护电路62、放电控制电路61。主蓄电池及检测保护单元4包括依 次相连的主蓄电池充电保护电路41、主蓄电池42、主蓄电池电压及温度检测电 路43。辅助蓄电池及检测保护单元5包括依次相连的辅助蓄电池充电保护电路 51、辅助蓄电池52、辅助蓄电池电压及^_度检测电路53。负载控制及保护单元 7包括负载保护电路72、负载控制电路71。
太阳能电池的输出与充电控制电路31相连，充电控制电路31的两个输出 分别接主蓄电池充电保护电路41的输入、辅助蓄电池充电保护电路51的输入。 主蓄电池电压及温度检测电路43的输出、辅助蓄电池电压及温度检测电路53 的输出分别与微处理器11的两个输入相连，微处理器11的四个输出分别接放 电控制电路61的输入、充电控制电路31的输入、脉冲放大电路33的输入、负 载控制电路71的输入。主蓄电池42、辅助蓄电池52接负载控制电路71的另两 个输入，负载控制电路71的输出接负载保护电路72的输入，负载保护电路72的输出接负载8。辅助蓄电池52还与放电控制电路61的一个输入相连，放电控 制电路61的输出接放电保护电路62的输入，放电保护电路62的输出与充电控 制电路31相连。
微处理器是整个新型太阳能充电控制器的核心，它通过主蓄电池电压及温 度检测电路将主蓄电池的电压及内部温度参数读入，通过辅助蓄电池电压及温 度检测电路将辅助蓄电池的电压及内部温度参数读入，通过环境检测电路将蓄 电池的使用环境参数读入，微处理器将获得的这些数据与预设值比较，进行综 合分析并生成控制策略，通过充电控制单元控制主蓄电池及辅助蓄电池的充电 方式、充电电压和充电电流，通过放电控制及保护单元控制辅助蓄电池的充放 电状态，通过负载控制及保护单元控制主蓄电池及辅助蓄电池的负载供电方式。
本实用新型根据密闭闸阀铅酸蓄电池的充放电特性和寿命影响因素，克服 目前的太阳能充电器的弊端，采用独特的双组蓄电池(其中辅助蓄电池的容量 为主蓄电池的容量的1/5 1/10，具体容量可根据应用场合的实际情况和需要调 整)独立控制技术，不但充分利用了电能，最大限度地提高了充电效率，而且 有效延长主蓄电池的使用寿命，提高可靠性，减少投入和维护成本。本实用新 型还具有远程监测、环境检测、故障诊断、欠压报警、放电控制和充放电保护 的功能。
权利要求1.一种新型太阳能充电控制器，包括与太阳能电池单元(2)相连的充电控制单元(3)，微处理器及通信单元(1)接充电控制单元(3)、与负载(8)相连的负载控制及保护单元(7)，充电控制单元(3)的一路输出接主蓄电池及检测保护单元(4)，主蓄电池及检测保护单元(4)的两个输出分别与微处理器及通信单元(1)、与负载相连的负载控制及保护单元(7)相连，其特征在于所述的充电控制单元(3)的又一路输出与辅助蓄电池及检测保护单元(5)相连，辅助蓄电池及检测保护单元(5)的三路输出分别接微处理器及通信单元(1)、负载控制及保护单元(7)、放电控制及保护单元(6)，放电控制及保护单元(6)的另一路输入与微处理器及通信单元(1)相连，放电控制及保护单元(6)的输出接所述的充电控制单元(3)。
2. 根据权利要求1所述的新型太阳能充电控制器，其特征在于所述的辅助 蓄电池及检测保扩单元(5)包括辅助蓄电池(52)、辅助蓄电池充电保护电路(51)、辅助蓄电池电压及温度检测电路(53)，辅助蓄电池充电保护电路(51) 的输入与所述的充电控制单元(3)的输出相连，辅助蓄电池充电保护电路(51) 的输出接辅助蓄电池(52)，辅助蓄电池(52)又分别与所述的放电控制及保护 单元(6)、负载控制及保护单元(7)、辅助蓄电池电压及温度检测电路(53) 相连，辅助蓄电池电压及温度检测电路(53)的输出接所述的微处理器及通信 单元(1)。
3. 根据权利要求1或2所述的新型太阳能充电控制器，其特征在于所述的 微处理器及通信单元(1)包括微处理器(11)及与之相连的接口电路(12)、 状态指示电路(13)、环境检测电路(14)。
4. 根据权利要求1或2所述的新型太阳能充电控制器，其特征在于所述的 充电控制单元(3)包括充电控制电路(31 )、驱动电路(32)、脉冲放大电路(33)， 所述的太阳能电池单元(2)接充电控制电路(31)，充电控制电路(31)接驱动电路(32)，驱动电路(32)接脉冲放大电路(33)，脉冲放大电路(33)接 所述的微处理器及通信单元(1)，所述的充电控制电路(31)又与所述的微处 理器及通信单元(1)、放电控制及保护单元(6)、辅助蓄电池及检测保护单元 (5)、主蓄电池及检测保护单元(4)相连。
5. 根据权利要求1或2所述的新型太阳能充电控制器，其特征在于所述的 放电控制及保护单元(6)包括放电保护电路(62)、放电控制电路(61)，所述 的辅助蓄电池及检测保护单元(5)的输出接放电控制电路(61)的输入，所述 的微处理器及通信单元(1)的输出接放电控制电路(61)的另一个输入，放电 控制电路(61)的输出接放电保护电路(62)的输入，放电保护电路(62)的 输出接所述的充电控制单元(3)。
6. 根据权利要求1或2所述的新型太阳能充电控制器，其特征在于所述的 主蓄电池及检测保护单元(4)包括主蓄电池(42)、主蓄电池充电保护电路(41 )、 主蓄电池电压及温度检测电路(43)，主蓄电池充电保护电路(41)的输入与所 述的充电控制单元(3)的输出相连，主蓄电池充电保护电路(41)的输出接主 蓄电池(42)，主蓄电池(42)又分别与所述的负载控制及保护单元(7)、主蓄 电池电压及温度检测电路(43)相连，主蓄电池电压及温度检测电路(43)的 输出接所述的微处理器及通信单元(1)。
7. 根据权利要求1或2所述的新型太阳能充电控制器，其特征在于所述的 负载控制及保护单元(7)包括负载保护电路(72)、负载控制电路(71)，负载 控制电路(71)的三个输入分别接所述的主蓄电池及检测保护单元(4)、微处 理器及通信单元(1)、辅助蓄电池及检测保护单元(5)，负载控制电路(71) 的输出接负载保护电路(72)的输入，负载保护电路(72)的输出与负载(8) 相连。
专利摘要本实用新型涉及一种新型太阳能充电控制器，包括与太阳能电池单元、微处理器及通信单元相连的充电控制单元，微处理器及通信单元接与负载相连的负载控制及保护单元，充电控制单元的一路输出接主蓄电池及检测保护单元，主蓄电池及检测保护单元的两个输出分别与微处理器及通信单元、负载控制及保护单元相连，充电控制单元的又一路输出与辅助蓄电池及检测保护单元相连，辅助蓄电池及检测保护单元的三路输出分别接微处理器及通信单元、负载控制及保护单元、放电控制及保护单元，放电控制及保护单元的另一路输入与微处理器及通信单元相连，其输出接充电控制单元。本实用新型充分利用电能，有效提高充电效率，延长主蓄电池的使用寿命，减少投入和维护成本。
文档编号H02J7/35GK201222658SQ20082008861
公开日2009年4月15日 申请日期2008年6月13日 优先权日2008年6月13日
发明者吴尧才, 王长华, 章海燕 申请人:浙江省机电设计研究院有限公司