專利名稱：新型太陽能充電控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于太陽能光伏領(lǐng)域，尤其涉及一種新型太陽能充電控制器， 主要應(yīng)用于供電盲區(qū)、供電系統(tǒng)不發(fā)達(dá)的或供電代價較高的高原、海島、高速 公路外場、通訊站等。
背景技術(shù)：
照射在地球上的太陽能非常巨大，大約4 O分鐘照射在地球上的太陽能， 便足以供全球人類一年的能量消費?？梢哉f，太陽能是真正取之不盡，用之不 竭的能源?，F(xiàn)有的太陽能電池可以高效率的將太陽能直接轉(zhuǎn)換成電能，不對環(huán) 境產(chǎn)生任何的污染，并具有不受資源分布地域的限制，可就近發(fā)電，可連接現(xiàn) 有的電力網(wǎng)絡(luò)等特點，因此太陽能發(fā)電被譽為最理想的能源，受到世界各國的 廣泛重視。
但是由于太陽能受晝夜、晴雨、季節(jié)的影響，太陽能電池發(fā)出的電能不穩(wěn) 定、不連續(xù)，為了保證光伏系統(tǒng)具有穩(wěn)定、可靠的輸出，在光伏系統(tǒng)中均另外 配置蓄電池和太陽能充電控制器。蓄電池可以用來存儲太陽能電池所發(fā)出的不 穩(wěn)定、不連續(xù)的電能。而太陽能充電控制器不但直接影響光伏系統(tǒng)的效率，而 且還決定了蓄電池的使用壽命。而在整個光伏系統(tǒng)中，太陽能電池一般為整個 系統(tǒng)成本的60%左右，因此提高太陽能充電器的效率將會顯著降低光伏系統(tǒng)的造 價；而蓄電池作為易損耗的重要部件，其占整個系統(tǒng)成本的20% 30%左右，因此， 提高蓄電池的有效使用壽命也會為降低光伏系統(tǒng)的造價和后期的維護(hù)成本提供 重要的保障。
目前太陽能充電器基本上采用恒流充電法、或階段充電法、或恒壓跟蹤充電法。
綜觀上述的幾種解決方案，存在以下不足
恒流充電法、階段充電法由于太陽能受晝夜、晴雨、季節(jié)的影響，太陽 能電池所發(fā)出的電能不穩(wěn)定、不連續(xù)，根據(jù)蓄電池的特性，為保證光伏系統(tǒng)的 蓄電池長期穩(wěn)定的充電(浮沖)，其設(shè)定的恒流值必然小于其日平均照射的太陽 能功率，為保證系統(tǒng)的電力供應(yīng)，需采用更多的太陽能電池板，并提高蓄電池 的容量，因此造成重大的投資浪費。
恒壓跟蹤根據(jù)太陽能電池的工作特性——輸出最大功率點處的電壓值在 不同日照下基本不變的原理，可以顯著提高充電效率，但是由于太陽能電池的 功率無規(guī)律的波動，根據(jù)蓄電池的特性，其使用壽命甚至?xí)?yán)重縮短，容易造 成后期維護(hù)成本的大幅度提升。
發(fā)明內(nèi)容
本實用新型為了解決上述技術(shù)問題，提供一種充分利用電能，最大限度地 提高充電效率，有效延長被充電的蓄電池的使用壽命，減少投入的新型太陽能 充電控制器。
本實用新型的上述技術(shù)問題主要是通過下述技術(shù)方案得以解決的本實用 新型包括與太陽能電池單元相連的充電控制單元，微處理器及通信單元接充電 控制單元、與負(fù)載相連的負(fù)載控制及保護(hù)單元，充電控制單元的一路輸出接主 蓄電池及檢測保護(hù)單元，主蓄電池及檢測保護(hù)單元的兩個輸出分別與微處理器 及通信單元、與負(fù)載相連的負(fù)載控制及保護(hù)單元相連，所述的充電控制單元的 又一路輸出與輔助蓄電池及檢測保護(hù)單元相連，輔助蓄電池及檢測保護(hù)單元的 三路輸出分別接微處理器及通信單元、負(fù)載控制及保護(hù)單元、放電控制及保護(hù) 單元，放電控制及保護(hù)單元的另一路輸入與微處理器及通信單元相連，放電控制及保護(hù)單元的輸出接所述的充電控制單元。采用獨特的主蓄電池和輔助蓄電 池構(gòu)成的雙組蓄電池獨立控制技術(shù)，通過控制輔助蓄電池的充放電狀態(tài)及電流 大小，確保主蓄電池充電過程的穩(wěn)定，從而有效延長主蓄電池的使用壽命。并 且對輔助蓄電池采用恒壓跟蹤充電，最大限度地提高光伏系統(tǒng)的發(fā)電效率。采 用負(fù)載控制技術(shù)，減少主蓄電池的充放電次數(shù)，并在電池組電壓降到設(shè)定值后 能自動切斷對負(fù)載的供電實現(xiàn)對蓄電池的保護(hù)，并對所有充放電回路均設(shè)置保 護(hù)電路，有效提高系統(tǒng)的可靠性，延長蓄電池的使用壽命，減少系統(tǒng)的維護(hù)成 本。
作為優(yōu)選，所述的輔助蓄電池及檢測保護(hù)單元包括輔助蓄電池、輔助蓄電 池充電保護(hù)電路、輔助蓄電池電壓及溫度檢測電路，輔助蓄電池充電保護(hù)電路 的輸入與所述的充電控制單元的輸出相連，輔助蓄電池充電保護(hù)電路的輸出接 輔助蓄電池，輔助蓄電池又分別與所述的放電控制及保護(hù)單元、負(fù)載控制及保 護(hù)單元、輔助蓄電池電壓及溫度檢測電路相連，輔助蓄電池電壓及溫度檢測電 路的輸出接所述的微處理器及通信單元。
作為優(yōu)選，所述的微處理器及通信單元包括微處理器及與之相連的接口電 路、狀態(tài)指示電路、環(huán)境檢測電路。環(huán)境檢測電路用以檢測主蓄電池和輔助蓄 電池存放的環(huán)境參數(shù)，來對充電電壓進(jìn)行精確控制。通過接口電路實現(xiàn)本地及 遠(yuǎn)端對控制器工作狀態(tài)及環(huán)境參數(shù)的實時監(jiān)測。
作為優(yōu)選，所述的充電控制單元包括充電控制電路、驅(qū)動電路、脈沖放大 電路，所述的太陽能電池單元接充電控制電路，充電控制電路接驅(qū)動電路，驅(qū) 動電路接脈沖放大電路，脈沖放大電路接所述的微處理器及通信單元，所述的 充電控制電路又與所述的微處理器及通信單元、放電控制及保護(hù)單元、輔助蓄 電池及檢測保護(hù)單元、主蓄電池及檢測保護(hù)單元相連。作為優(yōu)選，所述的放電控制及保護(hù)單元包括放電保護(hù)電路、放電控制電路， 所述的輔助蓄電池及檢測保護(hù)單元的輸出接放電控制電路的輸入，所述的微處 理器及通信單元的輸出接放電控制電路的另一個輸入，放電控制電路的輸出接 放電保護(hù)電路的輸入，放電保護(hù)電路的輸出接所述的充電控制單元。
作為優(yōu)選，所述的主蓄電池及檢測保護(hù)單元包括主蓄電池、主蓄電池充電 保護(hù)電路、主蓄電池電壓及溫度檢測電路，主蓄電池充電保護(hù)電路的輸入與所 述的充電控制單元的輸出相連，主蓄電池充電保護(hù)電路的輸出接主蓄電池，主 蓄電池又分別與所述的負(fù)載控制及保護(hù)單元、主蓄電池電壓及溫度檢測電路相 連，主蓄電池電壓及溫度檢測電路的輸出接所述的微處理器及通信單元。
作為優(yōu)選，所述的負(fù)載控制及保護(hù)單元包括負(fù)載保護(hù)電路、負(fù)載控制電路， 負(fù)載控制電路的三個輸入分別接所述的主蓄電池及檢測保護(hù)單元、微處理器及 通信單元、輔助蓄電池及檢測保護(hù)單元，負(fù)載控制電路的輸出接負(fù)載保護(hù)電路 的輸入，負(fù)載保護(hù)電路的輸出與負(fù)載相連。
本實用新型的有益效果是通過采用獨特的雙組蓄電池獨立控制技術(shù)，通 過對輔助蓄電池的充放電狀態(tài)控制及電流大小的控制，確保主蓄電池充電過程 的穩(wěn)定，從而有效延長主蓄電池的使用壽命。并且對輔助蓄電池采用恒壓跟蹤 充電，最大限度地提高光伏系統(tǒng)的發(fā)電效率。通過采用負(fù)載控制技術(shù)，減少主 蓄電池的充放電次數(shù)，并在電池組電壓降到設(shè)定值后能自動切斷對負(fù)載的供電 實現(xiàn)對蓄電池的保護(hù)，并對所有充放電回路均設(shè)置保護(hù)電路，有效提高可靠性， 延長蓄電池的使用壽命，減少維護(hù)成本。通過環(huán)境檢測電路檢測蓄電池存放的 環(huán)境參數(shù)，實現(xiàn)對充電電壓進(jìn)行精確控制。通過接口電路實現(xiàn)本地及遠(yuǎn)端對控 制器工作狀態(tài)及環(huán)境參數(shù)的實時監(jiān)測。

圖1是本實用新型的一種連接關(guān)系示意圖。 圖2是本實用新型的一種原理框圖。
具體實施方式
下面通過實施例，并結(jié)合附圖，對本實用新型的技術(shù)方案作進(jìn)一步具體的 說明。
實施例l:本實施例的一種新型太陽能充電控制器，如圖l、圖2所示，包
括太陽能電池單元2、充電控制單元3、微處理器及通信單元l、主蓄電池及檢 測保護(hù)單元4、輔助蓄電池及檢測保護(hù)單元5、放電控制及保護(hù)單元6、負(fù)載控 制及保護(hù)單元7、負(fù)載8。微處理器及通信單元1包括微處理器11及與之相連 的接口電路12、狀態(tài)指示電路13、環(huán)境檢測電路14。充電控制單元3包括依次 相連的充電控制電路31、驅(qū)動電路32、脈沖放大電路33。放電控制及保護(hù)單元 6包括放電保護(hù)電路62、放電控制電路61。主蓄電池及檢測保護(hù)單元4包括依 次相連的主蓄電池充電保護(hù)電路41、主蓄電池42、主蓄電池電壓及溫度檢測電 路43。輔助蓄電池及檢測保護(hù)單元5包括依次相連的輔助蓄電池充電保護(hù)電路 51、輔助蓄電池52、輔助蓄電池電壓及^_度檢測電路53。負(fù)載控制及保護(hù)單元 7包括負(fù)載保護(hù)電路72、負(fù)載控制電路71。
太陽能電池的輸出與充電控制電路31相連，充電控制電路31的兩個輸出 分別接主蓄電池充電保護(hù)電路41的輸入、輔助蓄電池充電保護(hù)電路51的輸入。 主蓄電池電壓及溫度檢測電路43的輸出、輔助蓄電池電壓及溫度檢測電路53 的輸出分別與微處理器11的兩個輸入相連，微處理器11的四個輸出分別接放 電控制電路61的輸入、充電控制電路31的輸入、脈沖放大電路33的輸入、負(fù) 載控制電路71的輸入。主蓄電池42、輔助蓄電池52接負(fù)載控制電路71的另兩 個輸入，負(fù)載控制電路71的輸出接負(fù)載保護(hù)電路72的輸入，負(fù)載保護(hù)電路72的輸出接負(fù)載8。輔助蓄電池52還與放電控制電路61的一個輸入相連，放電控 制電路61的輸出接放電保護(hù)電路62的輸入，放電保護(hù)電路62的輸出與充電控 制電路31相連。
微處理器是整個新型太陽能充電控制器的核心，它通過主蓄電池電壓及溫 度檢測電路將主蓄電池的電壓及內(nèi)部溫度參數(shù)讀入，通過輔助蓄電池電壓及溫 度檢測電路將輔助蓄電池的電壓及內(nèi)部溫度參數(shù)讀入，通過環(huán)境檢測電路將蓄 電池的使用環(huán)境參數(shù)讀入，微處理器將獲得的這些數(shù)據(jù)與預(yù)設(shè)值比較，進(jìn)行綜 合分析并生成控制策略，通過充電控制單元控制主蓄電池及輔助蓄電池的充電 方式、充電電壓和充電電流，通過放電控制及保護(hù)單元控制輔助蓄電池的充放 電狀態(tài)，通過負(fù)載控制及保護(hù)單元控制主蓄電池及輔助蓄電池的負(fù)載供電方式。
本實用新型根據(jù)密閉閘閥鉛酸蓄電池的充放電特性和壽命影響因素，克服 目前的太陽能充電器的弊端，采用獨特的雙組蓄電池(其中輔助蓄電池的容量 為主蓄電池的容量的1/5 1/10，具體容量可根據(jù)應(yīng)用場合的實際情況和需要調(diào) 整)獨立控制技術(shù)，不但充分利用了電能，最大限度地提高了充電效率，而且 有效延長主蓄電池的使用壽命，提高可靠性，減少投入和維護(hù)成本。本實用新 型還具有遠(yuǎn)程監(jiān)測、環(huán)境檢測、故障診斷、欠壓報警、放電控制和充放電保護(hù) 的功能。
權(quán)利要求1.一種新型太陽能充電控制器，包括與太陽能電池單元(2)相連的充電控制單元(3)，微處理器及通信單元(1)接充電控制單元(3)、與負(fù)載(8)相連的負(fù)載控制及保護(hù)單元(7)，充電控制單元(3)的一路輸出接主蓄電池及檢測保護(hù)單元(4)，主蓄電池及檢測保護(hù)單元(4)的兩個輸出分別與微處理器及通信單元(1)、與負(fù)載相連的負(fù)載控制及保護(hù)單元(7)相連，其特征在于所述的充電控制單元(3)的又一路輸出與輔助蓄電池及檢測保護(hù)單元(5)相連，輔助蓄電池及檢測保護(hù)單元(5)的三路輸出分別接微處理器及通信單元(1)、負(fù)載控制及保護(hù)單元(7)、放電控制及保護(hù)單元(6)，放電控制及保護(hù)單元(6)的另一路輸入與微處理器及通信單元(1)相連，放電控制及保護(hù)單元(6)的輸出接所述的充電控制單元(3)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型太陽能充電控制器，其特征在于所述的輔助 蓄電池及檢測保擴單元(5)包括輔助蓄電池(52)、輔助蓄電池充電保護(hù)電路(51)、輔助蓄電池電壓及溫度檢測電路(53)，輔助蓄電池充電保護(hù)電路(51) 的輸入與所述的充電控制單元(3)的輸出相連，輔助蓄電池充電保護(hù)電路(51) 的輸出接輔助蓄電池(52)，輔助蓄電池(52)又分別與所述的放電控制及保護(hù) 單元(6)、負(fù)載控制及保護(hù)單元(7)、輔助蓄電池電壓及溫度檢測電路(53) 相連，輔助蓄電池電壓及溫度檢測電路(53)的輸出接所述的微處理器及通信 單元(1)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的新型太陽能充電控制器，其特征在于所述的 微處理器及通信單元(1)包括微處理器(11)及與之相連的接口電路(12)、 狀態(tài)指示電路(13)、環(huán)境檢測電路(14)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的新型太陽能充電控制器，其特征在于所述的 充電控制單元(3)包括充電控制電路(31 )、驅(qū)動電路(32)、脈沖放大電路(33)， 所述的太陽能電池單元(2)接充電控制電路(31)，充電控制電路(31)接驅(qū)動電路(32)，驅(qū)動電路(32)接脈沖放大電路(33)，脈沖放大電路(33)接 所述的微處理器及通信單元(1)，所述的充電控制電路(31)又與所述的微處 理器及通信單元(1)、放電控制及保護(hù)單元(6)、輔助蓄電池及檢測保護(hù)單元 (5)、主蓄電池及檢測保護(hù)單元(4)相連。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的新型太陽能充電控制器，其特征在于所述的 放電控制及保護(hù)單元(6)包括放電保護(hù)電路(62)、放電控制電路(61)，所述 的輔助蓄電池及檢測保護(hù)單元(5)的輸出接放電控制電路(61)的輸入，所述 的微處理器及通信單元(1)的輸出接放電控制電路(61)的另一個輸入，放電 控制電路(61)的輸出接放電保護(hù)電路(62)的輸入，放電保護(hù)電路(62)的 輸出接所述的充電控制單元(3)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的新型太陽能充電控制器，其特征在于所述的 主蓄電池及檢測保護(hù)單元(4)包括主蓄電池(42)、主蓄電池充電保護(hù)電路(41 )、 主蓄電池電壓及溫度檢測電路(43)，主蓄電池充電保護(hù)電路(41)的輸入與所 述的充電控制單元(3)的輸出相連，主蓄電池充電保護(hù)電路(41)的輸出接主 蓄電池(42)，主蓄電池(42)又分別與所述的負(fù)載控制及保護(hù)單元(7)、主蓄 電池電壓及溫度檢測電路(43)相連，主蓄電池電壓及溫度檢測電路(43)的 輸出接所述的微處理器及通信單元(1)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的新型太陽能充電控制器，其特征在于所述的 負(fù)載控制及保護(hù)單元(7)包括負(fù)載保護(hù)電路(72)、負(fù)載控制電路(71)，負(fù)載 控制電路(71)的三個輸入分別接所述的主蓄電池及檢測保護(hù)單元(4)、微處 理器及通信單元(1)、輔助蓄電池及檢測保護(hù)單元(5)，負(fù)載控制電路(71) 的輸出接負(fù)載保護(hù)電路(72)的輸入，負(fù)載保護(hù)電路(72)的輸出與負(fù)載(8) 相連。
專利摘要本實用新型涉及一種新型太陽能充電控制器，包括與太陽能電池單元、微處理器及通信單元相連的充電控制單元，微處理器及通信單元接與負(fù)載相連的負(fù)載控制及保護(hù)單元，充電控制單元的一路輸出接主蓄電池及檢測保護(hù)單元，主蓄電池及檢測保護(hù)單元的兩個輸出分別與微處理器及通信單元、負(fù)載控制及保護(hù)單元相連，充電控制單元的又一路輸出與輔助蓄電池及檢測保護(hù)單元相連，輔助蓄電池及檢測保護(hù)單元的三路輸出分別接微處理器及通信單元、負(fù)載控制及保護(hù)單元、放電控制及保護(hù)單元，放電控制及保護(hù)單元的另一路輸入與微處理器及通信單元相連，其輸出接充電控制單元。本實用新型充分利用電能，有效提高充電效率，延長主蓄電池的使用壽命，減少投入和維護(hù)成本。
文檔編號H02J7/35GK201222658SQ20082008861
公開日2009年4月15日 申請日期2008年6月13日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月13日
發(fā)明者吳堯才, 王長華, 章海燕 申請人:浙江省機電設(shè)計研究院有限公司