一种户用光伏电源蓄电池保护电路的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开一种户用光伏电源蓄电池保护电路包括：分压支路、电压比较器和继电器，将分压支路获取的过充保护电压作为电压比较器的正输入，将蓄电池的电压作为电压比较器的负输入；继电器电连接在光伏电源与蓄电池之间的充电回路上；电压比较器的输出端与继电器电连接，通过输出的高、低电平控制继电器的导通、断开。本实用新型用以克服现有技术中过充电电路存在的不可靠问题，从而进一步的保障蓄电池不被过充电。
【专利说明】—种户用光伏电源蓄电池保护电路
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及光伏领域，具体而言，涉及一种户用光伏电源蓄电池保护电路。
【背景技术】
[0002]户用光伏电源是带蓄电池的发电、储电设备。蓄电池在系统中价格高，需要控制器对蓄电池的充电、放电进行过压、欠压的保护，以防止蓄电池出现过充、过放电，保护蓄电池，以免引起电池寿命下降，甚至损坏的情况发生。
[0003]图1为相关技术中常用的蓄电池充电、放电电路原理示意图；图中，P为光伏电源，M为MOS管，C为电容，R为电阻，B为蓄电池。如图所示，通常使用MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor,金属-氧化层-半导体-场效晶体管)功率管，和单片机的PWM (Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制)的控制方式来实现蓄电池充电、放电回路的的接通或者切断操作，来接通PV (Photovoltaic,光伏)和蓄电池之间的充电电路或者断开充电回路从而达到保护蓄电池的目的。
[0004]上述方案是在充电回路中通过MOS (Mosfetmos,场效应管)管实现的开关控制实现蓄电池的过充电保护，当蓄电池电压达到过充点电压，如12V150AH的电池，过充点电压为14.5V,MOS管在单片机软件控制下，发出PWM波关断MOS管，切断光伏电源到蓄电池的充电回路，从而保护蓄电池不再被充电。该方案的缺点是MOS管前端接入的是光伏组件PV，PV端引入的浪涌电流可能会引起MOS管被击穿，发生短路情况，在这种情况下，PV和蓄电池之间是短路的，这时PV和蓄电池之间是直通的，也就是PV充电到蓄电池满后会持续过充电给蓄电池，在电池电压达到过充电压点后蓄电池就处于高电压充电状态，蓄电池的过充情况下，容易引起蓄电池电解液被气化(主要是水)，长期就会出现电池寿命显著下降。
[0005]容易引起MOS管失效的另外一个原因是MOS管工作在功率段，首先要起到三段式充电的控制作用，保护功能相当于附加在其基本功能之上，而工作在功率段的MOS管本身承受:着可能的大电流、闻电压，存在着失效的风险。
实用新型内容
[0006]本实用新型提供一种户用光伏电源蓄电池保护电路，用以克服现有技术中过充电电路存在的不可靠问题，从而进一步的保障蓄电池不被过充电。
[0007]为达到上述目的，本实用新型提供了一种户用光伏电源蓄电池保护电路，包括:分压支路、电压比较器和继电器，其中:
[0008]将分压支路获取的过充保护电压作为电压比较器的正输入，将蓄电池的电压作为电压比较器的负输入；
[0009]继电器电连接在光伏电源与蓄电池之间的充电回路上；
[0010]电压比较器的输出端与继电器电连接，通过输出的高、低电平控制继电器的导通、断开。
[0011]可选的，蓄电池的负极接地，蓄电池的正极与电压比较器的负输入端电连接。[0012]可选的，电压比较器为运算放大器。
[0013]可选的，蓄电池为铅酸蓄电池。
[0014]可选的，分压支路上的分压电阻为可变电阻。
[0015]在上述实施例中，用电压比较器硬件替代MOS管和单片机的控制作用，电压比较器的输出接继电器，通过电压比较器直接比较蓄电池的检测电压和过充点的电压值来确定继电器的通断，从而保护蓄电池不被过充电。从本发明与现有技术的方案对比而言，本发明使用继电器代替MOS管，无需软件控制，继电器的可靠性要高于MOS管这种电控型的开关功率器件，因此本发明的可靠性更高，断开的响应时间更短，从而提高了对蓄电池的过充电的保护的可靠性、实时性；并且纯硬件实现的电路比软件更加可靠，消除了使用嵌入式操作系统的软件死机风险；次之本发明设计的保护电路是独立于充电回路的，区别于现有技术中对蓄电池的充电保护是在充电回路上通过发关断信号关闭MOS管的，现有技术中光伏电源侧是安装在户外的，可能会在雷雨天等情况下引入浪涌电流，浪涌电流会造成串接在充电回路上的MOS管被击穿短路(户用电源MOS管的开路电压是几十伏)，而本发明是独立的保护电路，和PV充电回路属于并联关系，因此光伏电源测的浪涌电流不会影响到保护电路，从而保证了保护电路不会失效，可靠性高于现有技术方案；再次，更改过充电电压阈值只需更改电阻大小，现场操作较为便利，适应性更高。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]为了更清楚地说明本实用新型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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0017]图1为相关技术中常用的蓄电池充电、放电电路原理示意图；
[0018]图2为本实用新型一个实施例的户用光伏电源蓄电池保护电路原理示意图。
【具体实施方式】
[0019]下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0020]图2为本实用新型一个实施例的户用光伏电源蓄电池保护电路原理示意图。如图所示，户用光伏电源蓄电池保护电路包括:分压支路、电压比较器A和继电器J，其中:
[0021]将分压支路获取的过充保护电压作为电压比较器A的正输入，将蓄电池B的电压作为电压比较器A的负输入；
[0022]继电器J电连接在光伏电源P与蓄电池B之间的充电回路上，图中的C和Rl分别是充电回路上的电容和电阻；
[0023]电压比较器A的输出端与继电器J电连接，通过输出的高、低电平控制继电器J的导通、断开。
[0024]图2还示出了分压电路的一种实现方式，电阻R2和R3串联，分压电路的一端接地，另一端连接电压源如36V电压源，通过电阻R3的电压作为电压比较器正输入端的输入。其中，过充保护电压根据蓄电池的额定电压、额定电流来确定。例如，假定蓄电池是12V、150Ah的铅酸蓄电池，该蓄电池的过充点电压是14.5V，电压比较器采用运算放大器来实现，当蓄电池两端的电压值高于14.5V以后，运算放大器输出逻辑电平O，电压达到低电平(5V)以下，继电器断开充电回路，从而保护蓄电池不被过充电。
[0025]在上述实施例中，当过充保护电压改变时，通过更换分压电路中任意一个电阻的阻值即可实现。此外，分压电路的电阻还可以采用可变电阻，便于调整过充保护电压。
[0026]将蓄电池的电压作为电压比较器的负输入的一种实现方式时，将蓄电池的负极接地，将蓄电池的正极与电压比较器的负输入端电连接。此外，还可以在蓄电池的两端并联取样电阻，将取样电阻的电压作为电压比较器的负输入。
[0027]在上述实施例中，用电压比较器硬件替代MOS管和单片机的控制作用，电压比较器的输出接继电器，通过电压比较器直接比较蓄电池的检测电压和过充点的电压值来确定继电器的通断，从而保护蓄电池不被过充电。从本发明与现有技术的方案对比而言，本发明使用继电器代替MOS管，无需软件控制，继电器的可靠性要高于MOS管这种电控型的开关功率器件，因此本发明的可靠性更高，断开的响应时间更短，从而提高了对蓄电池的过充电的保护的可靠性、实时性；并且纯硬件实现的电路比软件更加可靠，消除了使用嵌入式操作系统的软件死机风险；次之本发明设计的保护电路是独立于充电回路的，区别于现有技术中对蓄电池的充电保护是在充电回路上通过发关断信号关闭MOS管的，现有技术中光伏电源侧是安装在户外的，可能会在雷雨天等情况下引入浪涌电流，浪涌电流会造成串接在充电回路上的MOS管被击穿短路(户用电源MOS管的开路电压是几十伏)，而本发明是独立的保护电路，和PV充电回路属于并联关系，因此光伏电源测的浪涌电流不会影响到保护电路，从而保证了保护电路不会失效，可靠性高于现有技术方案；再次，更改过充电电压阈值只需更改电阻大小，现场操作较为便利，适应性更高。
[0028]本领域普通技术人员可以理解:附图只是一个实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本实用新型所必须的。
[0029]本领域普通技术人员可以理解:实施例中的装置中的模块可以按照实施例描述分布于实施例的装置中，也可以进行相应变化位于不同于本实施例的一个或多个装置中。上述实施例的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块。
[0030]最后应说明的是:以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分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实用新型实施例技术方案的精神和范围。
【权利要求】
1.一种户用光伏电源蓄电池保护电路，其特征在于，包括:分压支路、电压比较器和继电器，其中: 将所述分压支路获取的过充保护电压作为所述电压比较器的正输入，将所述蓄电池的电压作为所述电压比较器的负输入； 所述继电器电连接在光伏电源与蓄电池之间的充电回路上； 所述电压比较器的输出端与所述继电器电连接，通过输出的高、低电平控制所述继电器的导通、断开。
2.根据权利要求1所述的户用光伏电源蓄电池保护电路，其特征在于，所述蓄电池的负极接地，所述蓄电池的正极与所述电压比较器的负输入端电连接。
3.根据权利要求1所述的户用光伏电源蓄电池保护电路，其特征在于，所述电压比较器为运算放大器。
4.根据权利要求1所述的户用光伏电源蓄电池保护电路，其特征在于，所述蓄电池为铅酸蓄电池。
5.根据权利要求1所述的户用光伏电源蓄电池保护电路，其特征在于，所述分压支路上的分压电阻为可变电阻。
【文档编号】H02H7/18GK203456862SQ201320580664
【公开日】2014年2月26日 申请日期:2013年9月18日 优先权日:2013年9月18日
【发明者】韦安, 郭军 申请人:中兴能源（唐山）节能有限公司