CN101741114B - 蓄电池太阳能充电和市电脉冲充电的方法 - Google Patents

蓄电池太阳能充电和市电脉冲充电的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及蓄电池太阳能充电和市电脉冲充电的方法，太阳能电池板正极直接与蓄电池正极相连，太阳能电池板负极通过太阳能脉冲充电模块及双向开关与蓄电池负极相连；市电接口与市电脉冲充电模块相连，市电脉冲充电模块正极通过防反充二极管与蓄电池的正极相连，市电脉冲充电模块负极通过双向开关与蓄电池的负极相连；控制逻辑分别与蓄电池的正极、双向开关、市电脉冲充电模块、输出开关电路相连接。在没有市电的情况下，双向开关打到“a”状态，太阳能充电回路形成，形成太阳能脉冲充电方式；当市电通上后，双向开关切换到“b”状态，市电充电回路形成。采用共阳极太阳能充电结构，大大提高了充电效率，降低了散热要求，非常实用。

Description

蓄电池太阳能充电和市电脉冲充电的方法
技术领域
本发明涉及一种充电方法，尤其涉及一种具有太阳能充电和市电脉冲充电的蓄电池充电方法。
背景技术
目前，太阳能光伏电源太阳能硅板对蓄电池充电回路，通常如图1所示，太阳能电池板(1)的负极与蓄电池(2)的负极短接，太阳能电池板(1)的正极(PV+)通过防反充二极管和其它相关电路连接到蓄电池(2)的正极。该结构通过二极管D1比较容易的实现防反充，太阳能电池电压可下降到蓄电池电压以下，不受蓄电池电压影响，容易实现光控。
但是该结构在充电时，始终存在二极管D1的压降，通常D1的压降在0.5V～1V之间，这部分压降存在浪费现象。同时，D1的存在要耗费一定功率，大电流时还会大量发热。比如D1压降为0.7V，太能电池板充电电流为5A时，D1损耗功率为：P＝U×I＝0.7V×5A＝3.5W；如果充电电流为10A，则P＝7W；此部分能量都通过发热的形式损耗掉。可以看出，该设计结构，须充分解决D1的散热问题。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术存在的不足，提供一种具有太阳能充电和市电脉冲充电的蓄电池充电方法。
本发明的目的通过以下技术方案来实现：
蓄电池太阳能充电和市电脉冲充电的方法，包含太阳能电池板和蓄电池，太阳能电池板用于将光能转换为电能，蓄电池用于存储电能同时向负载供能，特点是：包括太阳能充电回路和市电充电回路，太阳能充电回路由太阳能电池板、双向开关、太阳能脉冲充电模块、控制逻辑构成，市电充电回路由市电接口、市电脉冲充电模块、防反充二极管、双向开关、控制逻辑构成；所述太阳能电池板的正极直接与蓄电池的正极相连，太阳能电池板的负极通过太阳能脉冲充电模块及双向开关与蓄电池的负极相连；所述市电接口与市电脉冲充电模块相连，市电脉冲充电模块的正极通过防反充二极管与蓄电池的正极相连，市电脉冲充电模块的负极通过双向开关与蓄电池的负极相连；另外，输出开关电路的输入端接入蓄电池的正极，输出开关电路的输出端连接有逆变模块和直流输出模块；所述控制逻辑分别与蓄电池的正极、双向开关、市电脉冲充电模块、输出开关电路相连接；控制逻辑适时监控市电脉冲充电模块，在没有市电的情况下，双向开关打到“a”状态，太阳能充电回路形成，太阳能脉冲充电模块工作，形成太阳能脉冲充电方式；当市电接上后，双向开关切换到“b”状态，市电充电回路形成；
控制逻辑还适时对蓄电池电压进行采样，在充放电的过程中实现防过充、过放、防反接、短路保护、过载保护。
进一步地，上述的蓄电池太阳能充电和市电脉冲充电的方法，所述的直流输出模块提供直流12V/5V输出接口。
本发明技术方案突出的实质性特点和显著的进步主要体现在：
本发明包括太阳能充电回路和市电充电回路，采用新型共阳极太阳能充电结构，太阳能充电方式为脉冲充电方式，太阳能充电回路不存在防反充二极管；在回路中，两个MOS管结合PWM模块和充电选择模块实现PWM充电和这一回路的过充保护功能，另外，还实现市电脉冲充电功能。与现有技术相比，有效克服了防反充二极管带来的功耗和压降，从而大大提高了充电效率；同时由于采用PWM充电方式，不仅能保护蓄电池不会因过高的充电电压而损伤，同时很好减缓充电回路过分发热，显著降低散热要求。制造成本低、功能卓越，经济效益和社会效应显著，堪称具有新颖性、创造性、实用性的好技术，简易适用，应用前景十分看好。
附图说明
下面结合附图对本发明技术方案作进一步说明：
图1：现有太阳能充电装置的构造示意图；
图2：本发明太阳能充电系统的构造示意图；
图3：本发明充电系统的电路示意图。
图中各附图标记的含义见下表：
 
附图标记 含义 附图标记 含义 附图标记 含义
1 太阳能电池 2 蓄电池组 3 双向开关
4 控制逻辑 5 太阳能脉冲充电模块 6 市电脉冲充电模块
7 防反充二极管 8 市电接口 9 输出开关电路
10 逆变模块 11 直流输出模块
具体实施方式
如图2、图3所示，蓄电池太阳能充电和市电脉冲充电的系统，由太阳能电池板1将光能转换为电能，蓄电池2用于存储电能同时向负载供能，包括太阳能充电回路和市电充电回路，太阳能充电回路由太阳能电池板1、双向开关3、太阳能脉冲充电模块5、控制逻辑4构成，市电充电回路由市电接口8、市电脉冲充电模块6、防反充二极管7、双向开关3、控制逻辑4构成。太阳能电池板1的正极直接与蓄电池2的正极相连，太阳能电池板1的负极通过太阳能脉冲充电模块5及双向开关3与蓄电池2的负极相连。市电接口8与市电脉冲充电模块6相连，市电脉冲充电模块6正极通过防反充二极管7与蓄电池2的正极相连，市电脉冲充电模块6的负极通过双向开关3与蓄电池2的负极相连。输出开关电路9的输入端接入蓄电池2的正极，输出开关电路9的输出端连接有逆变模块10和直流输出模块11，直流输出模块11提供直流12V/5V输出接口。另外，控制逻辑4分别与蓄电池2的正极、双向开关3、市电脉冲充电模块6、输出开关电路9相连接。
控制逻辑4适时监控市电脉冲充电模块6，在市电没有情况下，双向开关3打到“a”状态，太阳能充电回路形成，太阳能脉冲充电模块5工作，形成太阳能充电脉冲方式；当市电接上后，双向开关3切换到“b”状态，市电充电回路形成。市电脉冲充电模块6与蓄电池2之间有防反充二极管7，用以防止在太阳能充电状态下对市电脉冲充电模块6的冲击。市电脉冲充电模块6具体由输入EMI滤波模块、输入保护电路、直流变换电路、输出滤波电路、脉冲振荡电路、充放电电路和反馈控制电路构成。脉冲充电方式用脉冲电流对电池充电，然后让电池放电。放电脉冲电流值很大，宽带很窄。在该模块PWM(脉冲宽度调制)控制中，采用Onsemic符合欧洲“能源之星”标准要求的业界新进的NCP1207集成控制器，脉冲电路采用555时基电路与十进位计数器/分频电路。
控制逻辑4还适时对蓄电池电压进行采样，在充放电的过程中实现各种有效的保护机制，比如：防过充、过放、防反接、短路保护、过载保护等功能。其中，过放和过充点根据太阳能蓄电池厂家提供数据而设定，同时具有温度补偿功能，更加符合蓄电池的充放电特性。温度补偿范围为-25℃～50℃(15℃～35℃之间不补偿)，如超过此范围将不再补偿，从而使最终充电电压不超过某一电压值。当蓄电池电压低于10.8V时，封锁输出以及相应指示灯亮起来，当电压高于12.3V时自动恢复。
具有多输出接口：50Hz 220V交流输出/12V直流输出/5V直流输出等，适合多种场合应用要求，通过稳压模块提供稳定的直流12V/5V输出。
综上所述，本发明设计新颖，该充电电源系统采用新型共阳极太阳能充电结构，太阳能充电方式为脉冲充电方式，在太阳能充电回路不存在防反充二极管。在回路中，两个MOS管结合PWM模块和充电选择模块实现PWM充电和这一回路的过充保护功能，另外，还具有市电脉冲充电功能。与现有技术相比，有效克服了防反充二极管带来的功耗和压降，从而大大提高了充电效率；同时由于采用PWM充电方式，不仅能保护蓄电池不会因过高的充电电压而损伤，同时很好减缓充电回路过分发热，显著降低散热要求。成本低、功能卓越，使用方便，经济效益和社会效应显著，值得在业内广泛推广应用，市场前景广阔。
需要理解到的是：上述说明并非是对本发明的限制，在本发明构思范围内，所进行的添加、变换、替换等，也应属于本发明的保护范围。

Claims (2)

1.蓄电池太阳能充电和市电脉冲充电的方法，由太阳能电池板(1)将光能转换为电能，蓄电池(2)存储电能同时可向负载供能，其特征在于：包括太阳能充电回路和市电充电回路，太阳能充电回路由太阳能电池板(1)、双向开关(3)、太阳能脉冲充电模块(5)、控制逻辑(4)构成，市电充电回路由市电接口(8)、市电脉冲充电模块(6)、防反充二极管(7)、双向开关(3)、控制逻辑(4)构成；所述太阳能电池板(1)的正极直接与蓄电池(2)的正极相连，太阳能电池板(1)的负极通过太阳能脉冲充电模块(5)及双向开关(3)与蓄电池(2)的负极相连；所述市电接口(8)与市电脉冲充电模块(6)相连，市电脉冲充电模块(6)正极通过防反充二极管(7)与蓄电池(2)的正极相连，市电脉冲充电模块(6)的负极通过双向开关(3)与蓄电池(2)的负极相连；另外，输出开关电路(9)的输入端接入蓄电池(2)的正极，输出开关电路(9)的输出端连接有逆变模块(10)和直流输出模块(11)；所述控制逻辑(4)分别与蓄电池(2)的正极、双向开关(3)、市电脉冲充电模块(6)、输出开关电路(9)相连接；
控制逻辑(4)适时监控市电脉冲充电模块(6)，在没有市电的情况下，双向开关(3)打到“a”状态，使太阳能充电回路形成，太阳能脉冲充电模块(5)工作，形成太阳能脉冲充电方式；当市电接上后，双向开关(3)切换到“b”状态，使市电充电回路形成；
控制逻辑(4)还适时对蓄电池电压进行采样，在充放电的过程中实现防过充、过放、防反接、短路保护、过载保护。
2.根据权利要求1所述的蓄电池太阳能充电和市电脉冲充电的方法，其特征在于：所述的直流输出模块(11)提供直流12V/5V输出接口。
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