磷酸铁锂电池MPPT型太阳能充放电光源一体路灯系统的制作方法

磷酸铁锂电池mppt型太阳能充放电光源一体路灯系统
技术领域
1.本实用新型涉及新能源技术领域，具体为磷酸铁锂电池mppt型太阳能充放电光源一体路灯系统。


背景技术：

2.随着近几年国家大力推广新能源，太阳能路灯应用广泛，太阳能板和灯杆一般使用寿命15年，电池、光源和控制系统寿命一般3-5年，这么多年的使用下来，太阳能板的功率从40w-300w不等，电压有5v、6v、9v、10v、12v、 15v、18v、36v多种多样，电池有12v铅酸、12v胶体、24v胶体、6.4v锂电池、7.4v锂电池、11.1v锂电池、12.8v锂电池，甚至还有14.8v锂电池、22.2v 锂电池，种类繁多，现有系统的配件和简化安装难度大、维护费时费力、增加了成本，统一性低，大大降低了设备的实用性。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的在于提供磷酸铁锂电池mppt型太阳能充放电光源一体路灯系统，以解决上述背景技术中提出的统一性低、安装维护难的问题。
4.为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：磷酸铁锂电池mppt型太阳能充放电光源一体路灯系统，包括太阳能板和储能一体化灯头，所述储能一体化灯头包括蓄电池组、mptt光源一体化控制器、dcdc控制电路、单片机控制电路、恒流驱动电路、输出电压驱动电路和路灯led光源，太阳能板通过dcdc控制电路与蓄电池组电性连接，且蓄电池组分别与单片机控制电路以及恒流驱动电路电性连接，单片机控制电路通过恒流驱动电路与路灯led 光源电性连接，且单片机控制电路同样与太阳能板和dcdc控制电路电性连接。
5.优选的，所述蓄电池组为3.2v磷酸铁锂电池，且各单体电池之间采用全并联的方式进行连接。
6.优选的，所述dcdc控制电路分别与电池电压监测电路和光伏板电压监测电路电性连接，dcdc控制电路包括二极管d17、二极管d20、二极管d18、电阻r5、电阻r4、电阻r9、电阻r20、电阻r13、电容c3、电容c8、电容c10 和接地集成电路u1，太阳能板产生的pv电压从二极管d20的阳极输入，且二极管d20的阴极通过电阻r13和电容c8后接地，电阻r13的一端与二极管d18 阴极连接，且二极管d18阳极接地，batt电池输入与二极管d17阳极连接，且二极管d17阴极通过电阻r5、电阻r4和接地集成电路u1后接地，接地集成电路u1一端连接有电阻r20，且电阻r20二端通过电阻r9与电容c8连接，电阻r9一端通过电容c3接地，且电容c3一端与接地集成电路u1的二端电性连接，电阻r4一端通过电容c10接地。
7.优选的，所述电池电压监测电路包括电阻r15、电阻r17和电容c5，batt 电池输入通过电容c5接地，且电容c5一端分别电性连接有电阻r15和电阻 r17，电阻r17一端接地。
8.优选的，所述光伏板电压监测电路包括电阻r10、电阻r12、电阻r14、电容c6和电阻r19，太阳能板产生的pv电压经过电阻r12和电阻r14接地，且pv电压同时通过电阻r10接地，太阳能板电压检测信号sl_in通过电容c6 接地。
9.优选的，所述电阻r19两端接地，且电阻r19采样充电电流。
10.优选的，所述单片机控制电路包括电容c7、电容c11、电容c12、电容 c4、电容c14、电阻r22和集成电路u2，电池batt与接口j3-1电性连接，且接口j3-1分别通过电容c7、电容c11和电容c12与接口j4-1电性连接，电容c7和电容c11之间接地，pv电压输入与接口j5-1电性连接，且接口j6-1 接地，集成电路u2的接头与电容c14电性连接，且电容c14一端分别与电阻 r22和电容c4电性连接，电阻r22一端接地，且电阻r22另一端与集成电路 u2的接头电性连接，电容c4一端接地。
11.优选的，所述恒流驱动电路包括p-mos管q1、p-mos管q2、三极管q3、三极管q4、三极管q5、电容c1、电容c13、电容c9、电容c2、电阻r2、电阻r8、电阻r7、电阻r1、二极管d16、二极管d21和二极管d19，pv电压输入到p-mos管q1中，p-mos管q1的s端连接有电阻r7和电阻r1，且电阻r1 一端与三极管q5的接线端电性连接，三极管q5的接线端接地，且三极管q5 的接线端通过电阻r8连接有mppt，且电阻r8两端分别与电容c2两端电性连接，p-mos管q1的s端同时分别通过电容c1和电容c13接地，p-mos管q1 的g端通过电阻r2与p-mos管q2电性连接，且p-mos管q2的d端分别与两个二极管d19的阴极电性连接，二极管d19的阳极接地，p-mos管q2的d端同时与j2-1电性连接，且j2-1与j1-1电性连接，j1-1与batt电性连接， p-mos管q1的g端同样通过电容c9接地，电阻r2两端分别与二极管d16和二极管d21的阴极电性连接，且二极管d16和二极管d21的阳极同时与三极管q3和三极管q4的连接端电性连接，且三极管q4的连接端与p-mos管q2 的s端电性连接，三极管q4的连接端与三极管q3的连接端电性连接，且三极管q3的连接端与三极管q5的接线端电性连接。
12.优选的，所述输出电压驱动电路包括电阻r26、电阻r25、电阻r24和集成电路u12，pwm_d端与电阻r26电性连接，且电阻r26一端与集成电路u12 的接线柱电性连接，电阻r26的另一端与电阻r25电性连接，且电阻r25与电阻r24电性连接，电阻r24与集成电路u12的接线柱电性连接。
13.与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
14.1.本实用新型采用mppt充电跟踪方式，配合dcdc电路，太阳能板电压可以从5v-45v通用，一站式解决太阳能板电压多样性的问题，追踪效率99％，转换效率95v以上；
15.2.本实用新型的3.2v磷酸铁锂电池全并联方式，有效降低电芯一致性问题对电池组的影响；
16.3.本实用新型利用mppt控制器系统+3.2v磷酸铁锂电池+led光源全并联一体的设计方式，解决了电池多样性问题；
17.4.本实用新型简化安装、提升稳定性和一致性，维护的时候，仅需要换一个灯头就可以解决所有的问题、维护一次保用5年以上。
附图说明
18.图1为本实用新型的整体结构示意图；
19.图2为本实用新型的原理框图；
20.图3为本实用新型的dcdc控制电路图；
21.图4为本实用新型的电池电压监测电路图；
22.图5为本实用新型的光伏板电压监测电路图；
23.图6为本实用新型的单片机控制电路图；
24.图7为本实用新型的恒流驱动电路图；
25.图8为本实用新型的输出电压驱动电路图；
26.图中：1、太阳能板；2、蓄电池组；3、mptt光源一体化控制器；4、储能一体化灯头；5、dcdc控制电路；6、电池电压监测电路；7、光伏板电压监测电路；8、单片机控制电路；9、恒流驱动电路；10、输出电压驱动电路； 11、路灯led光源。
具体实施方式
27.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做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。
28.请参阅图1-8，本实用新型提供的一种实施例：磷酸铁锂电池mppt型太阳能充放电光源一体路灯系统，包括太阳能板1和储能一体化灯头4，储能一体化灯头4包括蓄电池组2、mptt光源一体化控制器3、dcdc控制电路5、单片机控制电路8、恒流驱动电路9、输出电压驱动电路10和路灯led光源11，太阳能板1通过dcdc控制电路5与蓄电池组2电性连接，蓄电池组2为3.2v 磷酸铁锂电池，且各单体电池之间采用全并联的方式进行连接，且蓄电池组2 分别与单片机控制电路8以及恒流驱动电路9电性连接，单片机控制电路8 通过恒流驱动电路9与路灯led光源11电性连接，且单片机控制电路8同样与太阳能板1和dcdc控制电路5电性连接，dcdc控制电路5分别与电池电压监测电路6和光伏板电压监测电路7电性连接，dcdc控制电路5包括二极管 d17、二极管d20、二极管d18、电阻r5、电阻r4、电阻r9、电阻r20、电阻 r13、电容c3、电容c8、电容c10和接地集成电路u1，太阳能板1产生的pv 电压从二极管d20的阳极输入，且二极管d20的阴极通过电阻r13和电容c8 后接地，电阻r13的一端与二极管d18阴极连接，且二极管d18阳极接地， batt电池输入与二极管d17阳极连接，且二极管d17阴极通过电阻r5、电阻 r4和接地集成电路u1后接地，接地集成电路u1一端连接有电阻r20，且电阻r20二端通过电阻r9与电容c8连接，电阻r9一端通过电容c3接地，且电容c3一端与接地集成电路u1的二端电性连接，电阻r4一端通过电容c10 接地，电池电压监测电路6包括电阻r15、电阻r17和电容c5，batt电池输入通过电容c5接地，且电容c5一端分别电性连接有电阻r15和电阻r17，电阻r17一端接地，光伏板电压监测电路7包括电阻r10、电阻r12、电阻r14、电容c6和电阻r19，太阳能板1产生的pv电压经过电阻r12和电阻r14接地，且pv电压同时通过电阻r10接地，太阳能板1电压检测信号sl_in通过电容 c6接地，电阻r19两端接地，且电阻r19采样充电电流，单片机控制电路8 包括电容c7、电容c11、电容c12、电容c4、电容c14、电阻r22和集成电路 u2，电池batt与接口j3-1电性连接，且接口j3-1分别通过电容c7、电容 c11和电容c12与接口j4-1电性连接，电容c7和电容c11之间接地，pv电压输入与接口j5-1电性连接，且接口j6-1接地，集成电路u2的接头与电容c14电性连接，且电容c14一端分别与电阻r22和电容c4电性连接，电阻r22 一端接地，且电阻r22另一端与集成电路u2的接头电性连接，电容c4一端接地，恒流驱动电路9包括p-mos管q1、p-mos管q2、三极管q3、三极管q4、三极管q5、电容c1、电容c13、电容c9、电容c2、电阻r2、电阻r8、电阻 r7、电阻r1、二极管d16、二极管d21和二极管d19，pv电压输入到p-mos 管q1中，p-mos管q1的s端连接有电阻r7和电阻
r1，且电阻r1一端与三极管q5的接线端电性连接，三极管q5的接线端接地，且三极管q5的接线端通过电阻r8连接有mppt，且电阻r8两端分别与电容c2两端电性连接，p-mos 管q1的s端同时分别通过电容c1和电容c13接地，p-mos管q1的g端通过电阻r2与p-mos管q2电性连接，且p-mos管q2的d端分别与两个二极管d19 的阴极电性连接，二极管d19的阳极接地，p-mos管q2的d端同时与j2-1电性连接，且j2-1与j1-1电性连接，j1-1与batt电性连接，p-mos管q1的g 端同样通过电容c9接地，电阻r2两端分别与二极管d16和二极管d21的阴极电性连接，且二极管d16和二极管d21的阳极同时与三极管q3和三极管q4 的连接端电性连接，且三极管q4的连接端与p-mos管q2的s端电性连接，三极管q4的连接端与三极管q3的连接端电性连接，且三极管q3的连接端与三极管q5的接线端电性连接，输出电压驱动电路10包括电阻r26、电阻r25、电阻r24和集成电路u12，pwm_d端与电阻r26电性连接，且电阻r26一端与集成电路u12的接线柱电性连接，电阻r26的另一端与电阻r25电性连接，且电阻r25与电阻r24电性连接，电阻r24与集成电路u12的接线柱电性连接。
29.工作原理：本实用新型在使用过程中，太阳能板1的电压最高能达到45v，蓄电池组2电压3.2v，当蓄电池组2没电时，太阳能板1的pv电压通过二极管d20和电阻r13的输入，随即经过二极管d18和电容c8的稳压之后来给集成电路u2供电，集成电路u2的型号为ft61f042，保证了电池电压为0v时，设备的稳定工作，电阻r22、电容c14、电容c4和集成电路u2内部的放大器组成了信号放大电路，对电流信号功率放大之后ad转换，有利于功率追踪，光伏板电压监测电路7用于对太阳能板1的电压进行实时监测，电池电压监测电路6用于对蓄电池组2的电压进行实时监测，恒流驱动电路9中的p-mos 管q1与电容c9、电阻r2和二极管d16组合成太阳能板1防反接电路，避免了电路反接导致的设备损坏的情况出现，同时利用p-mos管q1做防反接电路有利于降低功耗，减少了发热，提升了太阳能板1的充电效率，p-mos管q2 与二极管d19组成buck dcdc功率电路，三极管q3、三极管q4、二极管d21、电阻r1、电阻r7、电阻r8、电容c2组成金属氧化物半导体场效应晶体管的驱动电路，此驱动器电路开关速度快，并且能通过二极管d21把p-mos管q1 和p-mos管q2的g-s极电压钳位在-10v，有效保护p-mos管q1和p-mos管 q2，输出电压驱动电路10用于对输出电压进行驱动，集成电路u12的型号为 fds3672。
30.对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。