專利名稱：一種具有蓄電池硫化識別及處理的光伏充放電控制裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種光伏充放電控制裝置，特別是涉及一種具有蓄電池硫化識別及處 理的光伏充放電控制裝置。
背景技術：
鉛酸蓄電池獨有的價格優(yōu)勢，使得鉛酸蓄電池在光伏系統中被廣泛應用。然而，在 實際使用過程中，鉛酸蓄電池的使用壽命卻普遍偏短，但90%損壞的鉛酸蓄電池是由硫化 所造成的，且與光伏系統的特殊性有關，而并非全部是蓄電池的質量問題所致。太陽能充電 有時效性，只有當白天有陽光時才能對蓄電池進行充電，當出現連續(xù)多天的陰雨天氣時，蓄 電池將得不到太陽能電池組件的充電，而負載每天都在用電，因而蓄電池的內阻就會增加， 久而久之導致蓄電池處于虧電狀態(tài)。此外，蓄電池經過多次的充放電過程，特別是每次的極 限放電，也會導致蓄電池慢慢出現硫化現象，從而使其內阻逐漸增加。若蓄電池的硫化現象 沒有得到及時修復，將給蓄電池的充放電造成困難，如蓄電池一充電電壓就升得很高，一放 電電壓就降得很快，最終出現蓄電池基本不能充電、不能帶載放電等現象。目前，現有技術的光伏充電控制裝置一般采用浮充、均充的控制方式，還未有利用 太陽能電池組件本身的工作電壓與開路電壓的特性進行判別蓄電池硫化與否，并對硫化的 蓄電池進行修復的控制裝置。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于克服現有技術之不足，提供一種具有蓄電池硫化識別及處理的 光伏充放電控制裝置，通過及時檢測蓄電池的極限放電和內阻增加情況，判定蓄電池是否 出現硫化現象，并采用高電壓、低電流的充電方式對蓄電池的硫化現象進行修復，從而克服 了現有技術所存在的蓄電池硫化現象難以解決的不足之處。本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是一種具有蓄電池硫化識別及處理的 光伏充放電控制裝置，包括太陽能電池組件、蓄電池、過充保護電路，太陽能電池組件通過 過充保護電路與蓄電池相連接；還包括一比較控制電路和一硫化邏輯判斷電路；該比較控 制電路的輸入分別與太陽能電池組件和蓄電池相連接，該比較控制電路的輸出分別與過充 保護電路的輸入和硫化邏輯判斷電路的輸入相連接；硫化邏輯判斷電路的輸出與過充保護 電路的輸入相連接。所述的比較控制電路包括電流取樣電路和電壓比較電路；電流取樣電路連接在 所述太陽能電池組件和蓄電池的充電回路中，電流取樣電路的輸出接電壓比較電路的一輸 入；電壓比較電路的另一輸入與所述蓄電池相連接，電壓比較電路的輸出分別接所述硫化 邏輯判斷電路的輸入及過充保護電路的輸入。所述的電壓比較電路包括第一控制芯片、第一電阻、第二電阻、第三電阻、第四電 阻、第五電阻、第六電阻、穩(wěn)壓二極管、第一二極管、第一電容、第二電容和可調變阻器；蓄電 池的正極接第一二極管的正極，第一二極管的負極分別接第一電阻和第二電阻的一端，第一電阻的另一端分別通過第三電阻和第六電阻接第一控制芯片的第3引腳和第一控制芯 片的第1引腳，第二電阻的另一端接可調變阻器的一端，可調變阻器的調節(jié)端接第一控制 芯片的第2引腳；第五電阻連接在第一控制芯片的第1引腳和第2引腳之間；第四電阻連 接在第一控制芯片的第3引腳和第5引腳之間；第一電容連接在蓄電池的負極和第一二極 管的負極之間；第二電容連接在第一控制芯片的第2引腳和第5引腳之間，第一控制芯片的 第4引腳、第5引腳及可調變阻器的另一端分別接地；穩(wěn)壓二極管的正極接蓄電池的負極， 穩(wěn)壓二極管的負極接第一電阻的另一端；蓄電池的負極接地；第一控制芯片的第1引腳分 別接所述硫化邏輯判斷電路和所述過充保護電路的輸入。所述的電流取樣電路為一電流取樣電阻，該電流取樣電阻的一端接太陽能電池組 件的負極，電流取樣電阻的另一端接蓄電池的負極；還包括第七電阻和第八電阻；第八電 阻的一端接太陽能電池組件的負極，第八電阻的另一端接所述第一控制芯片的第6引腳； 第七電阻的一端接第八電阻的另一端，第七電阻的另一端分別接所述第一控制芯片的第8 引腳和所述第一電阻的另一端。所述的硫化邏輯判斷電路包括第二控制芯片、發(fā)光二極管、第九電阻、第十電阻、 第二二極管、蓄電池過放信號、蓄電池放電時間信號；第二控制芯片的第1引腳接所述第一 電阻的另一端；所述第一控制芯片的第1引腳接第二二極管的正極，第二二極管的負極接 第二控制芯片的第5引腳；該第二控制芯片的第5引腳還通過第九電阻接發(fā)光二極管的正 極，發(fā)光二極管的負極接第二控制芯片的第1引腳；第二控制芯片的第8引腳接地；第二控 制芯片的第7引腳接蓄電池過放信號；第二控制芯片的第6引腳通過第十電阻接蓄電池放 電時間信號。所述的過充保護電路包括第一三極管、第二三極管、第三電容和繼電器；所述第一 控制芯片的第1引腳接第一三極管的基極，第一三極管的發(fā)射極接第二三極管的基極，第 一三極管的集電極接第二三極管的集電極；第二三極管的發(fā)射極接地，第二三極管的集電 極接繼電器的線圈輸入的一端；繼電器的線圈輸入的另一端接蓄電池的正極，繼電器的動 觸點接太陽能電池組件的正極，繼電器的其中一靜觸點接蓄電池的正極；第三電容連接在 繼電器的線圈輸入端之間。本發(fā)明的一種具有蓄電池硫化識別及處理的光伏充放電控制裝置，采用比較控制 電路和硫化邏輯判斷電路，及時檢測蓄電池是否出現極限放電和內阻增加的現象，從而判 定蓄電池是否出現硫化現象，并在蓄電池出現硫化現象的情況下，將原有的高壓保護點取 消，采用提高充電電壓、降低充電電流的方式，對蓄電池進行修復性充電，使硫化的蓄電池 得到及時的小電流充電，慢慢降低其內阻，從而慢慢恢復到硫化之前的狀態(tài)。當蓄電池硫化 消失后才又恢復原有的高壓保護點，從而避免蓄電池液被蒸發(fā)而造成蓄電池貧液的現象。本發(fā)明的有益效果是，由于包括一比較控制電路和一硫化邏輯判斷電路；且比較 控制電路的輸入分別與太陽能電池組件的負極和蓄電池的正極相連接，該比較控制電路的 輸出分別與過充保護電路的輸入和硫化邏輯判斷電路的輸入相連接；硫化邏輯判斷電路 的輸出與過充保護電路的輸入相連接，使得比較控制電路不但能夠將蓄電池的電壓信號輸 出給硫化邏輯判斷電路，還能夠控制過充保護電路在蓄電池未硫化前對蓄電池進行過充保 護；硫化邏輯判斷電路則能夠集合蓄電池的過放信號、過放時間信號和電壓信號，對蓄電池 的內阻進行計算，輸出硫化信號，并關閉過充保護電路，使太陽能電池組件對蓄電池進行強
5制充電，從而使蓄電池在高電壓、低電流的充電方式下慢慢降低其內阻，達到蓄電池硫化識 別及處理的目的，提高蓄電池的使用壽命。綜上所述，本發(fā)明的一種具有蓄電池硫化識別及處理的光伏充放電控制裝置，具 有能夠大大延長蓄電池的使用壽命、降低系統運行成本，推動光伏系統的廣泛應用、運行穩(wěn) 定、可靠等特點。以下結合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步詳細說明；但本發(fā)明的一種具有蓄電池 硫化識別及處理的光伏充放電控制裝置不局限于實施例。


圖1是本發(fā)明的原理框圖；圖2是本發(fā)明的電路連接示意圖。
具體實施例方式實施例，請參見圖1所示，本發(fā)明的一種具有蓄電池硫化識別及處理的光伏充放 電控制裝置，包括太陽能電池組件1、蓄電池3、過充保護電路2、比較控制電路4和硫化邏輯 判斷電路5 ；太陽能電池組件1通過過充保護電路2與蓄電池3相連接；比較控制電路4的 輸入分別與太陽能電池組件1和蓄電池3相連接，該比較控制電路4的輸出分別與過充保 護電路2的輸入和硫化邏輯判斷電路5的輸入相連接；硫化邏輯判斷電路5的輸出與過充 保護電路2的輸入相連接。其中，所述的比較控制電路4包括電流取樣電路41和電壓比較電路42 ；電流取樣 電路41連接在所述太陽能電池組件1和蓄電池3的充電回路中，電流取樣電路41的輸出 接電壓比較電路42的一輸入；電壓比較電路42的另一輸入還與所述蓄電池3相連接，電壓 比較電路42的輸出分別接所述硫化邏輯判斷電路5的輸入及過充保護電路2的輸入。請參見圖2所示，所述的電壓比較電路42包括第一控制芯片IC1、第一電阻R1、第 二電阻R2、第三電阻R3、第四電阻R4、第五電阻R5、第六電阻R6、穩(wěn)壓二極管DZ1、第一二極 管D1、第一電容Cl、第二電容C2和可調變阻器RP ；蓄電池的正極接第一二極管Dl的正極， 第一二極管Dl的負極分別接第一電阻Rl和第二電阻R2的一端，第一電阻Rl的另一端分別 通過第三電阻R3和第六電阻R6接第一控制芯片ICl的第3引腳和第一控制芯片ICl的第 1引腳，第二電阻R2的另一端接可調變阻器RP的一端，可調變阻器RP的調節(jié)端接第一控制 芯片ICl的第2引腳；第五電阻R5連接在第一控制芯片ICl的第1引腳和第2引腳之間； 第四電阻R4連接在第一控制芯片ICl的第3引腳和第5引腳之間；第一電容Cl連接在蓄 電池的負極和第一二極管Dl的負極之間；第二電容C2連接在第一控制芯片ICl的第2引 腳和第5引腳之間，第一控制芯片ICl的第4引腳、第5引腳及可調變阻器RP的另一端分 別接地；穩(wěn)壓二極管DZl的正極接蓄電池的負極，穩(wěn)壓二極管DZl的負極接第一電阻Rl的 另一端；蓄電池的負極接地；第一控制芯片ICl的第1引腳分別接所述硫化邏輯判斷電路5 和所述過充保護電路2的輸入；所述的電流取樣電路41為一電流取樣電阻RX，該電流取樣電阻RX的一端接太陽 能電池組件的負極，電流取樣電阻RX的另一端接蓄電池的負極；還包括第七電阻R7和第八 電阻R8 ；第八電阻R8的一端接太陽能電池組件的負極，第八電阻R8的另一端接所述第一控制芯片ICl的第6引腳；第七電阻R7的一端接第八電阻R8的另一端，第七電阻R7的另 一端分別接所述第一控制芯片ICl的第8引腳和所述第一電阻Rl的另一端；所述的硫化邏輯判斷電路5包括第二控制芯片IC2、發(fā)光二極管LED、第九電阻R9、 第十電阻R10、第二二極管D2、蓄電池過放信號、蓄電池放電時間信號；第二控制芯片IC2的 第1引腳接所述第一電阻Rl的另一端；所述第一控制芯片ICl的第1引腳接第二二極管D2 的正極，第二二極管D2的負極接第二控制芯片IC2的第5引腳；該第二控制芯片IC2的第 5引腳還通過第九電阻R9接發(fā)光二極管LED的正極，發(fā)光二極管LED的負極接第二控制芯 片IC2的第1引腳；第二控制芯片IC2的第8引腳接地；第二控制芯片IC2的第7引腳接蓄 電池過放信號；第二控制芯片IC2的第6引腳通過第十電阻RlO接蓄電池放電時間信號；所述的過充保護電路2包括第一三極管BG1、第二三極管BG2、第三電容C3和繼電 器JK;所述第一控制芯片ICl的第1引腳接第一三極管BGl的基極，第一三極管BGl的發(fā) 射極接第二三極管BG2的基極，第一三極管BGl的集電極接第二三極管BG2的集電極；第 二三極管BG2的發(fā)射極接地，第二三極管BG2的集電極接繼電器JK的線圈輸入的一端；繼 電器JK的線圈輸入的另一端接蓄電池的正極，繼電器JK的動觸點接太陽能電池組件的正 極，繼電器JK的其中一靜觸點接蓄電池的正極；第三電容C3連接在繼電器JK的線圈輸入 端之間。本發(fā)明的一種具有蓄電池硫化識別及處理的光伏充放電控制裝置，太陽能充電電 流經電流取樣電阻RX取樣，經第七電阻R7和第八電阻R8微調后，從第一控制芯片ICl的 第6引腳進入第一控制芯片ICl內部，并在第一控制芯片ICl內部產生正比于電流變化的 0-2伏的電壓，該電壓和蓄電池的高壓保護點電壓(約為14.4伏)疊加，產生從14.4伏到 16. 4伏動態(tài)變化的可變基準電壓，該可變基準電壓和由第一控制芯片ICl的第2引腳進入 的蓄電池電壓相比較；如果蓄電池電壓高于此電壓，則從第一控制芯片ICl的第1引腳輸出 高電平信號，用于驅動由第一三極管BGl和第二三極管BG2復合組成的過充保護電路，使繼 電器JK的動靜觸點斷開，太陽能電池組件不對蓄電池進行充電。蓄電池電壓在第一控制芯片ICl中完成模數轉換后，帶有蓄電池電壓信息的信號 從第二控制芯片IC2的第5引腳進入第二控制芯片IC2中，同時，第二控制芯片IC2結合由 第二控制芯片IC2的第6引腳輸入的蓄電池過放時間信號，對蓄電池的內阻進行計算，得到 蓄電池的相對硫化比例。當第二控制芯片IC2的第7引腳有蓄電池過放信號輸入時，該第 二控制芯片IC2立刻在其第5引腳輸出硫化信號，并驅動過充保護電路，使繼電器JK強制 閉合其動靜觸點，以使太陽能電池組件強制對蓄電池進行強充激活處理。本發(fā)明的一種具有蓄電池硫化識別及處理的光伏充放電控制裝置，其第一電阻Rl 和穩(wěn)壓二極管DZl組成+5伏給第一控制芯片ICl和第二控制芯片IC2供電；第四電阻R4 是14. 4伏的基準，第五電阻R5是回差；第二電阻R2和可調變阻器RP組成第一控制芯片 ICl的電壓輸入，并可以改變14. 4伏的蓄電池高壓保護點電壓；電流取樣電阻RX、第七電阻 R7和第八電阻R8可以調整輸入第一控制芯片ICl中的充電電流的大小，改變所疊加的0到 2伏的數值；第二控制芯片IC2的第5引腳既是硫化信號的輸出端，也是蓄電池電壓的輸入 端，且第5引腳作為硫化信號輸出端時為低電平有效；第一控制芯片ICl的第1引腳輸出的 蓄電池電壓數字脈沖信號會對過充保護電路的直流信號產生干擾，由第三電容C3消除。本發(fā)明的一種具有蓄電池硫化 別及處理的光伏充放電控制裝置，當蓄電池充滿時，其充電內阻變大，放電內阻變小，而當蓄電池處于虧電時，其放電內阻變大，充電內阻變 小，因此，采用硫化邏輯判斷電路，可以對蓄電池實現白天充電測量，晚上放電測量。采用比 較控制電路和硫化邏輯判斷電路，能夠及時檢測蓄電池是否出現極限放電和內阻增加的現 象，從而判定蓄電池是否出現硫化現象，并在蓄電池出現硫化現象的情況下，將原有的高壓 保護點取消，采用提高充電電壓、降低充電電流的方式，對蓄電池進行修復性充電，使硫化 的蓄電池得到及時的小電流充電，慢慢降低其內阻，從而慢慢恢復到硫化之前的狀態(tài)。當蓄 電池硫化消失后才又恢復原有的高壓保護點，從而避免蓄電池液被蒸發(fā)而造成蓄電池貧液 的現象。 上述實施例僅用來進一步說明本發(fā)明的一種具有蓄電池硫化識別及處理的光伏 充放電控制裝置，但本發(fā)明并不局限于實施例，凡是依據本發(fā)明的技術實質對以上實施例 所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均落入本發(fā)明技術方案的保護范圍內。
權利要求
一種具有蓄電池硫化識別及處理的光伏充放電控制裝置，包括太陽能電池組件、蓄電池、過充保護電路，太陽能電池組件通過過充保護電路與蓄電池相連接；其特征在于還包括一比較控制電路和一硫化邏輯判斷電路；該比較控制電路的輸入分別與太陽能電池組件和蓄電池相連接，該比較控制電路的輸出分別與過充保護電路的輸入和硫化邏輯判斷電路的輸入相連接；硫化邏輯判斷電路的輸出與過充保護電路的輸入相連接。
2.根據權利要求1所述的具有蓄電池硫化識別及處理的光伏充放電控制裝置，其特征 在于所述的比較控制電路包括電流取樣電路和電壓比較電路；電流取樣電路連接在所述 太陽能電池組件和蓄電池的充電回路中，電流取樣電路的輸出接電壓比較電路的一輸入； 電壓比較電路的另一輸入與所述蓄電池相連接，電壓比較電路的輸出分別接所述硫化邏輯 判斷電路的輸入及過充保護電路的輸入。
3.根據權利要求2所述的具有蓄電池硫化識別及處理的光伏充放電控制裝置，其特征 在于所述的電壓比較電路包括第一控制芯片、第一電阻、第二電阻、第三電阻、第四電阻、 第五電阻、第六電阻、穩(wěn)壓二極管、第一二極管、第一電容、第二電容和可調變阻器；蓄電池 的正極接第一二極管的正極，第一二極管的負極分別接第一電阻和第二電阻的一端，第一 電阻的另一端分別通過第三電阻和第六電阻接第一控制芯片的第3引腳和第一控制芯片 的第1引腳，第二電阻的另一端接可調變阻器的一端，可調變阻器的調節(jié)端接第一控制芯 片的第2引腳；第五電阻連接在第一控制芯片的第1引腳和第2引腳之間；第四電阻連接在 第一控制芯片的第3引腳和第5引腳之間；第一電容連接在蓄電池的負極和第一二極管的 負極之間；第二電容連接在第一控制芯片的第2引腳和第5引腳之間，第一控制芯片的第4 引腳、第5引腳及可調變阻器的另一端分別接地；穩(wěn)壓二極管的正極接蓄電池的負極，穩(wěn)壓 二極管的負極接第一電阻的另一端；蓄電池的負極接地；第一控制芯片的第1引腳分別接 所述硫化邏輯判斷電路和所述過充保護電路的輸入。
4.根據權利要求3所述的具有蓄電池硫化識別及處理的光伏充放電控制裝置，其特征 在于所述的電流取樣電路為一電流取樣電阻，該電流取樣電阻的一端接太陽能電池組件 的負極，電流取樣電阻的另一端接蓄電池的負極；還包括第七電阻和第八電阻；第八電阻 的一端接太陽能電池組件的負極，第八電阻的另一端接所述第一控制芯片的第6引腳；第 七電阻的一端接第八電阻的另一端，第七電阻的另一端分別接所述第一控制芯片的第8引 腳和所述第一電阻的另一端。
5.根據權利要去3所述的具有蓄電池硫化識別及處理的光伏充放電控制裝置，其特 征在于所述的硫化邏輯判斷電路包括第二控制芯片、發(fā)光二極管、第九電阻、第十電阻、第 二二極管、蓄電池過放信號、蓄電池放電時間信號；第二控制芯片的第1引腳接所述第一電 阻的另一端；所述第一控制芯片的第1引腳接第二二極管的正極，第二二極管的負極接第 二控制芯片的第5引腳；該第二控制芯片的第5引腳還通過第九電阻接發(fā)光二極管的正極， 發(fā)光二極管的負極接第二控制芯片的第1引腳；第二控制芯片的第8引腳接地；第二控制 芯片的第7引腳接蓄電池過放信號；第二控制芯片的第6引腳通過第十電阻接蓄電池放電 時間信號。
6.根據權利要求3所述的具有蓄電池硫化識別及處理的光伏充放電控制裝置，其特 征在于所述的過充保護電路包括第一三極管、第二三極管、第三電容和繼電器；所述第一 控制芯片的第1引腳接第一三極管的基極，第一三極管的發(fā)射極接第二三極管的基極，第2一三極管的集電極接第二三極管的集電極；第二三極管的發(fā)射極接地，第二三極管的集電 極接繼電器的線圈輸入的一端；繼電器的線圈輸入的另一端接蓄電池的正極，繼電器的動 觸點接太陽能電池組件的正極，繼電器的其中一靜觸點接蓄電池的正極；第三電容連接在 繼電器的線圈輸入端之間。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種具有蓄電池硫化識別及處理的光伏充放電控制裝置，包括太陽能電池組件、蓄電池、過充保護電路，太陽能電池組件通過過充保護電路與蓄電池相連接；還包括一比較控制電路和一硫化邏輯判斷電路；該比較控制電路的輸入分別與太陽能電池組件和蓄電池相連接，該比較控制電路的輸出分別與過充保護電路的輸入和硫化邏輯判斷電路的輸入相連接；硫化邏輯判斷電路的輸出與過充保護電路的輸入相連接。本發(fā)明通過及時檢測蓄電池的極限放電和內阻增加情況，判定蓄電池是否出現硫化現象，并采用高電壓、低電流的充電方式對蓄電池的硫化現象進行修復，從而大大延長了蓄電池的使用壽命。
文檔編號H02J7/00GK101976875SQ20101053482
公開日2011年2月16日 申請日期2010年11月5日 優(yōu)先權日2010年11月5日
發(fā)明者曾少南 申請人:漳州國綠太陽能科技有限公司