一种太阳能充电防倒灌控制器的制造方法

一种太阳能充电防倒灌控制器的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种太阳能充电防倒灌控制器，包括太阳能电池板、防雷击模块、PWM电流控制模块、二极管防倒灌模块、电压采样模块A、电压采样模块B、单片机控制模块和蓄电池。通过电压采样模块分别对太阳能电池板的输出电压和蓄电池电压信号进行实时监测和采样，并将电压信息传入单片机控制模块进行分析，根据不同的情形向PWM电流控制模块发出相应的控制信号，进而调节、控制充电电流；防雷击模块可有效防止雷电天气对太阳能充电系统的损坏；二极管防倒灌模块可以有效防止蓄电池电流倒灌。本实用新型可提高充电效率，保护蓄电池并延长其使用寿命，降低生产和安装成本。
【专利说明】一种太阳能充电防倒灌控制器

【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种蓄电池充电装置，尤其是一种太阳能充电防倒灌控制器。

【背景技术】
[0002]太阳能作为一种可再生的清洁能源，在人类生产和生活中已经得到了广泛应用，如太阳能热水器、太阳能发电等。当前，以“光生伏特效应”为原理的太阳能电池的开发应用已逐步走向商业化、产业化，小功率小面积的太阳能电池已大批量出现并开始广泛应用，这种太阳能电池由光伏板、控制器和蓄电池组成，通过光伏板将太阳能转化为电能并储存到蓄电池中，同时通过控制器对充电过程进行控制。
[0003]但由于太阳能资源具有不稳定性，如以重庆为例的西南地区处于东南暖湿气流与西北冷空气的交汇地带，四季潮湿多雨且多雷电天气，是全国日照时间最短、光照强度最差、太阳能资源最不稳定的地区，若使用普通的太阳能充电器，太阳能电池板电压、电流都极不稳定，因此充电效率极低，且会因为过冲而发生蓄电池电流倒灌现象，在频繁的雷雨天气下也容易遭雷电击中而被烧毁。为了使太阳能电池能够满足我国西南地区典型气候条件的需求，不仅首先需要有防雷击设计，还对太阳能电池的输出能力和蓄电池的存储能力提出了更高的要求，因此需要设计一款转换效率高、生产成本低、使用更安全的的太阳能充电控制装置，才能解决在复杂气候条件下有效利用太阳能的问题。
实用新型内容
[0004]为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种太阳能充电防倒灌控制器。
[0005]本实用新型所采用的技术方案包括太阳能电池板、防雷击模块、？丽电流控制模块、二极管防倒灌模块、电压采样模块八、电压采样模块8、单片机控制模块和蓄电池，其中:
[0006]所述太阳能电池通过？丽电流控制模块和二极管防倒灌模块对蓄电池进行充电；
[0007]所述防雷击模块一端连接太阳能电池板、另一端接地，用于避免电路遭受高于正常工作电压的瞬时过电压冲击；
[0008]所述电压采样模块八一端连接太阳能电池板输入端、另一端连接单片机控制模块，用于对太阳能电池板的两端电压进行采样并将信号传送到单片机控制模块；
[0009]所述电压采样模块8—端连接蓄电池输入端、另一端连接单片机控制模块，用于对蓄电池的两端电压进行采样并将信号传送到单片机控制模块；
[0010]所述单片机控制模块接收太阳能电池板和蓄电池的电压采样信号，并将相应的控制信号输入？丽电流控制模块，进而根据不同情况控制充电电流的通、断；
[0011]所述二极管防倒灌模块为大功率二极管01，具有单向导通功能，可根据其两端的电压差控制电流通断，可有效防止当光照强度过低时的蓄电池电流倒灌；
[0012]所述？丽电流控制模块包括电阻町、~沟道增强型103管01、电感[1、电解电容和驱动模块口2、光电耦合器口7，其中:电阻町一端连接太阳能电池板输入端和103管的
8极、另一端连接103管的6极!I和光电耦合器的输出极？丽1，108管的0极连接二极管01的正极，电感11 一端连接二极管01的负极、另一端连接电解电容的正极和蓄电池输入端，电解电容的负极接地，驱动模块的？丽2输出极连接一个~沟道增强型103管03的极，该103管03的3极接地、0极接二极管01的负极。所述？丽电流控制模块可接收单片机控制模块的控制信号，并通过光电耦合器对信号进行隔离处理后传输到103管的极，进而控制、调节充电电流；所述电感11可进一步对充电电流进行稳定调节，避免电流出现大幅振荡。
[0013]本实用新型通过电压采样模块分别对太阳能电池板的输出电压和蓄电池电压信号进行实时监测，并将电压信息传入单片机控制模块进行计算，根据不同的情形向电流控制模块发出相应的控制信号，进而控制充电电流的通、断以及调节电流值大小。同时，运用二极管防倒灌模块防止蓄电池电流倒灌。
[0014]进一步地，所述防雷击模块包括两个串联的陶瓷气体放电管04、05，当太阳能电池板遭到雷击时，瞬时过高压使其中气体被击穿，由高阻抗变成低阻抗，将雷电产生的巨大电流通过短路的方式直接导入到地面，避免电路烧毁。
[0015]进一步地，所述电压采样模块4包括电阻以、电阻阳和由电阻[1、电容⑶、运算放大器[1(:组成的电压跟随器，其中:电阻以一端连接太阳能电池板输入端、另一端与电阻尺5串联后接地，运算放大器口 1(:的同相输入端通过811连接到以与阳之间、反相输入端链接到其输出端和单片机控制模块的输入端，电容⑶一端连接运算放大器11(:的同相输入端、另一端接地。
[0016]所述电压采样模块8包括电阻…、电阻财和由电阻町2、电容07、运算放大器口 10组成的电压跟随器，其中:电阻…一端连接电解电容的正极、另一端与电阻财串联后接地，运算放大器口 10的同相输入端通过812连接到…与财之间、反相输入端链接到其输出端和单片机控制模块，电容07 —端连接运算放大器仍0的同相输入端、另一端接地。
[0017]进一步地，所述驱动模块为扣4469芯片。
[0018]进一步地，所述单片机控制模块为八191^17332单片机。
[0019]本实用新型的有益效果为:
[0020]可以有效防止频繁雷电天气下太阳能充电系统被烧毁的情况；
[0021]可以实时监测、采样太阳能电池板和蓄电池的电压，并自动控制、调节充电电流，保证了充电电流的稳定，实现了过充电保护，使得蓄电池充电更为安全、高效，也延长了其使用寿命；
[0022]可以有效防止蓄电池电流倒灌，保证了充电效率。

【专利附图】

【附图说明】
[0023]图1为本实用新型结构示意图。
[0024]图2为本实用新型主电路结构图。
[0025]图3为本实用新型电压采样模块八的电压跟随器电路结构图。
[0026]图4为本实用新型电压采样模块8的电压跟随器电路结构图。
[0027]图5为本实用新型？丽电流控制模块部分电路结构图。

【具体实施方式】
[0028]结合附图及实施例对本实用新型进一步说明。
[0029]如图1所示，本实用新型包括太阳能电池板、防雷击模块、?II电流控制模块、二极管防倒灌模块、电压采样模块八、电压采样模块8、单片机控制模块和蓄电池，其中:所述太阳能电池板通过？丽电流控制模块和二极管防倒灌模块为蓄电池进行充电；所述防雷击模块一端连接太阳能电池板、另一端接地；所述？丽电流控制模块一端连接太阳能电池板、另一端通过二极管防倒灌模块连接到蓄电池；所述电压采样模块纟一端连接太阳能电池板、另一端连接单片机控制模块，用于对太阳能电池板的电压进行采样并将信号传送到单片机控制模块；所述电压采样模块8 —端连接蓄电池、另一端连接单片机控制模块。所述单片机控制模块为八1913八17332单片机，可接收太阳能电池板和蓄电池的电压采样信号，并将相应的控制信号输入？丽电流控制模块。
[0030]如图2所示，所述防雷击模块包括两个串联的陶瓷气体放电管04、05，当遭受雷击时由高阻抗变为低阻抗，将雷击产生的瞬时巨大电流短路导入地面，保护其他元件不受损坏。
[0031]如图2所示，所述二极管防倒灌模块包括大功率二极管01，可有效防止当太阳光照度过低的时候蓄电池产生的电流倒灌。
[0032]如图2、图3所示，所述电压采样模块4包括电阻82、电阻85和由电阻811、电容⑶、运算放大器[1(:组成的电压跟随器，电阻以一端连接太阳能电池板、另一端与电阻尺5串联后接地，运算放大器口X的同相输入端通过[1连接到以与阳之间、反相输入端连接到其输出端和八191^17332单片机的八01输入端，电容⑶一端连接运算放大器口的同相输入端、另一端接地。
[0033]如图2、图4所示，所述电压采样模块8包括电阻83、电阻财和由电阻812、电容07、运算放大器仍0组成的电压跟随器，电阻…一端连接电解电容的正极、另一端与电阻尺4串联后接地，运算放大器口 10的同相输入端通过812连接到…与财之间、反相输入端连接到其输出端和八191^17332单片机的八02输入端，电容07 —端连接运算放大器口 10的同相输入端、另一端接地。
[0034]如图2、图5所示，所述？丽电流控制模块包括电阻814沟道增强型103管01、电感11、电解电容和驱动模块似、光电耦合器价，其中驱动模块为扣4469驱动芯片，电阻尺1 一端连接太阳能电池板和103管的3极、另一端连接103管6极!I和光电耦合器的输出极？丽1，108管的0极连接二极管01的正极，电感11 一端连接二极管01的负极、另一端连接电解电容的正极和蓄电池，电解电容的负极接地，驱动模块的？丽2输出极连接一个~沟道增强型103管03的极，该103管03的3极接地、0极接二极管01的负极。
[0035]本实用新型通过电压采样模块分别对太阳能电池板的输出电压和蓄电池电压信号进行实时监测、采样，并将电压信息传入单片机控制模块进行分析计算，当太阳能电池板输出电压满足充电条件时，则单片机控制模块向？丽电流控制信号输出充电信号，则开始充电；当太阳能电池板输出电压不满足充电条件时，则断开充电电流，避免因过充导致的过热和缺水，从而保护电池。
【权利要求】
1.一种太阳能充电防倒灌控制器，其特征在于:包括太阳能电池板、防雷击模块、PWM电流控制模块、二极管防倒灌模块、电压采样模块A、电压采样模块B、单片机控制模块和蓄电池，其中:防雷击模块一端连接太阳能电池板、另一端接地；电压采样模块A—端连接太阳能电池板输入端、另一端连接单片机控制模块；电压采样模块B —端连接蓄电池输入端、另一端连接单片机控制模块；所述二极管防倒灌模块为二极管Dl ；所述PWM电流控制模块包括电阻R1、N沟道增强型MOS管Ql、电感L1、电解电容Cl和驱动模块U2、光电耦合器U7，其中:电阻Rl —端连接太阳能电池板输出端和MOS管Ql的S极、另一端连接MOS管Ql的G极H和光电耦合器U7的输出极PWM1，MOS管Ql的D极连接二极管Dl的正极，电感LI 一端连接二极管Dl的负极、另一端连接电解电容Cl的正极和蓄电池输入端，电解电容Cl的负极接地，驱动模块U2的PWM2输出极连接一个N沟道增强型MOS管Q3的G极，该MOS管Q3的S极接地、D极接二极管Dl的负极；所述太阳能电池板通过PWM电流控制模块和二极管防倒灌模块对蓄电池进行充电，同时电压米样模块A、电压米样模块B分别对太阳能电池板、蓄电池的两端电压进行米样并传输到单片机控制模块，单片机控制模块向PWM电流控制模块发出控制信号。
2.如权利要求1所述的一种太阳能充电防倒灌控制器，其特征在于:所述电压采样模块A包括电阻R2、电阻R5和由电阻R11、电容C6、运算放大器UlC组成的电压跟随器，其中:电阻R2—端连接太阳能电池板、另一端与电阻R5串联后接地，运算放大器UlC的同相输入端通过Rll连接到R2与R5之间、反相输入端接到其输出端和单片机控制模块的输入端，电容C6 —端连接运算放大器UlC的同相输入端、另一端接地；所述电压采样模块B包括电阻R3、电阻R4和由电阻R12、电容C7、运算放大器UlD组成的电压跟随器，其中:电阻R3 —端连接电解电容Cl的正极、另一端与电阻R4串联后接地，运算放大器UlD的同相输入端通过R12连接到R3与R4之间、反相输入端连接到其输出端和单片机控制模块，电容C7 —端连接运算放大器UlD的同相输入端、另一端接地。
3.如权利要求1所述的一种太阳能充电防倒灌控制器，其特征在于:所述驱动模块U2为TC4469驱动芯片。
4.如权利要求1所述的一种太阳能充电防倒灌控制器，其特征在于:所述单片机控制模块为AT91SAM7S32单片机。
5.如权利要求1所述的一种太阳能充电防倒灌控制器，其特征在于:所述防雷击模块包括两个串联的陶瓷气体放电管D4、D5。
【文档编号】H02J7/00GK204156568SQ201420628204
【公开日】2015年2月11日 申请日期:2014年10月28日 优先权日:2014年10月28日
【发明者】陈秀高, 胡青华, 杜云 申请人:重庆永翕光电科技有限公司