CN101980410B - 太阳能蓄电池释放电能的控制电路 - Google Patents

Abstract

本发明涉及太阳能蓄电池释放电能的控制电路。电路包含蓄电池、交流电后备电源、一反向器ICCD4069、比较器ICLM399、光耦隔元件Q1和开关控制器Q2、Q3，变阻电阻R14的变阻端串接变阻R15、定值电阻R16连接反向器ICCD4069第11、12接脚构成施密特电路，在电阻R14串接电阻R8并连接比较器ICLM399第10接脚，电阻R8、R9组成一个分压电路，为比较器ICLM399提供基准电压；该电路可充分利用太阳能供应的电能，且以能保护蓄电池的正常使用。

Description

太阳能蓄电池释放电能的控制电路

技术领域：

本发明涉及一种太阳能蓄电池放电控制电路，这里特指太阳能蓄电池释放电能的控制电路。

背景技术：

为了节省能源，公路上交通信号灯可以太阳能供电。太阳能光伏板其输出的电压及功率因受到日照度不稳定变化的影响，出现非线不稳定状态，传统的太阳能供电设计都将光伏板的输出通过太阳能充电控制器接入蓄电池，待蓄电池被充满电量后才释放出电能供应负载使用，以解决电压不稳的问题。但考虑到将其应到红绿灯路口，大多红绿灯路口都处于钢筋水泥的高楼丛林之中，日照时间不是很长，如采用光伏板对较大容量的蓄电池进行充电达到满载后才释放电能供应负载载使用的话，太阳能使用率太低，因为光伏板输出对蓄电池进行充时，由于存在转换率的缘故，存在较大的损耗，所以本设计采用较小容量蓄电池来存储光伏板电能的方法，尽量使太阳能达到现采现用的效果，以减少光伏板对蓄电池的充电过程。

其次，因其日照时间不够长，无法供应红绿灯路口的全天使用电量，蓄电池必有亏电的时段，经过实验测试，当蓄电池的电压下降至20V以下时(对于24V蓄电池组而言)，光伏板将无法对蓄电池进行充电，光伏板输出的电能也将白白地浪费掉。因此，必须设计一种电路来控制蓄电池对负载的供应输出，以达到正常的太阳能应用。虽然，光伏板配套的太阳能控制器已有以上所述的控制功能，但经对其进行测试后却发现有不妥之处：此太阳能控制器对蓄电池进行充电必须达到近26V时才释放电能对负载供电，关断电能不彻底，仍有断断续续的方波输出。这些现象对灯具的供电转换电路有不利的因素同，增加开关量，引起干扰。另外，延长光伏板对蓄电池的充电时间，经过测试与观察，光伏板对蓄电池进行充电要达到接近26V(不可调)的电压需用要非常长的时间，而且考虑到以后蓄电池有所老化之后根本无法充电升至26V，那时太阳能将永远无法被负载所利用。所以，重新设计一个蓄电池释放电能的控制电路是有必要的。

发明内容：

本发明的目的在于针对现有技术不足，提供一种可以保护光伏板的蓄电池放电的控制电路。

为实现上述目的，本发明提供的太阳能蓄电池释放电能的控制电路，电路包含蓄电池、交流电后备电源、一反向器ICCD4069、比较器ICLM399、光耦合隔离元件Q1和开关控制器Q2、Q3，蓄电池正极连接一稳压元件LM7812后串联电阻R10连接反向器ICCD4069第1接脚和比较器ICLM399第10接脚，在电阻R10后端串联电阻R11连接反向器ICCD4069第4接脚，蓄电池负极一路串接变阻电阻R14，变阻电阻R14的变阻端连接反向器ICCD4069第8接脚，变阻电阻R14的变阻端串接变阻电阻R15、定值电阻R16连接反向器ICCD4069第11、12接脚构成施密特电路，蓄电池负极另一路连接反向器ICCD4069第14脚，蓄电池负极第三路串接电阻R17与反向器ICCD4069的第13接脚连接，蓄电池负极还串联电阻R9串接比较器ICLM399第11接脚，变阻电阻R14串接电阻R8并连接比较器ICLM399第11接脚，电阻R8、R9组成一个分压电路，为比较器ICLM399提供基准电压；比较器ICLM399的第2脚串联电阻R3，比较器ICLM399的第3脚和第6脚接蓄电池负极然后串联电阻R5，电阻R3和电阻R5并联后再串联电阻R4连接光耦合隔离元件Q1的第1脚，光耦合隔离元件Q1的第2脚接入蓄电池负极，光耦合隔离元件Q1的第4脚连接后备电源的正极，光耦合隔离元件Q1的第3脚串联电阻R6后连接开关控制器Q2的G极，然后串联电阻R7连接后备电源负极，开关控制器Q2的D极连接负载电路的负极，开关控制器Q2的S极连接后备电源负极，反向器ICCD4069的第7接脚串联电阻R13连接开关控制器Q3的G极，开关控制器Q3的D极连接负载电路的负极，开关控制器Q3的S极连接蓄电池的负极，蓄电池正极串联电阻R1和二极管D1接负载电路正极，后备电源正极串联二极管D2接负载电路的正极。

所述的反向器ICCD4069与变阻电阻R14、变阻电阻R15、电阻R16构成了施密特电路，电路设有回差值，其回差值由变阻电阻R14、R15的阻值决定，其回差值调为21.5V～23.5V。

本发明的有益效果在于：通过太阳能蓄电池释放电能的控制电路，可充分利用太阳能供应的电能，且以能保护蓄电池的正常使用，设定其释放电能的电压为23.5V(可调)，关断输出电能的电压为21.5V(可调)。即当光伏板对蓄电池充电电压达到23.5V以上时，控制电路释放蓄电池的电能供负载使用；当蓄电池因供应负载耗电降压至21.5V以下时，控制电路关断蓄电池电能停止对负载供电。待蓄电池再次被充电达到23.5V以上时，控制电路再次释放蓄电池的电能供应负载使用，以此循环。

附图说明：

下面结合附图对本发明做进一步的说明：

附图1为本发明原理图。

具体实施方式：

以下所述仅为体现本发明原理的较佳实施例，并不因此而限定本发明的保护范围。

本发明公开的太阳能蓄电池释放电能的控制电路，电路包含蓄电池1、交流电后备电源2、一反向器ICCD4069、比较器ICLM399、光耦合隔离元件Q1和开关控制器Q2、Q3，蓄电池1正极连接一稳压元件LM7812后串联电阻R10连接反向器ICCD4069第1接脚和比较器ICLM399第10接脚，在电阻R10后端串联电阻R11连接反向器ICCD4069第4接脚，蓄电池1负极一路串接变阻电阻R14，变阻电阻R14的变阻端连接反向器ICCD4069第8接脚，变阻电阻R14的变阻端串接变阻电阻R15、定值电阻R16连接反向器ICCD4069第11、12接脚构成施密特电路，蓄电池1负极另一路连接反向器ICCD4069第14脚，蓄电池1负极第三路串接电阻R17与反向器ICCD4069的第13接脚连接，蓄电池1负极还串联电阻R9串接比较器ICLM399第11接脚，变阻电阻R14串接电阻R8并连接比较器ICLM399第11接脚，电阻R8、R9组成一个分压电路，为比较器ICLM399提供基准电压；比较器ICLM399的第2脚串联电阻R3，比较器ICLM399的第3脚和第6脚接蓄电池负极然后串联电阻R5，电阻R3和电阻R5并联后再串联电阻R4连接光耦合隔离元件Q1的第1脚，光耦合隔离元件Q1的第2脚接入蓄电池负极，光耦合隔离元件Q1的第4脚连接后备电源的正极，光耦合隔离元件Q1的第3脚串联电阻R6后连接开关控制器Q2的G极，然后串联电阻R7连接后备电源负极，开关控制器Q2的D极连接负载电路的负极，开关控制器Q2的S极连接后备电源2负极，反向器ICCD4069的第7接脚串联电阻R13连接开关控制器Q3的G极，开关控制器Q3的D极连接负载电路的负极，开关控制器Q3的S极连接蓄电池1的负极，蓄电池1正极串联电阻R1和二极管D1接负载电路正极，后备电源2正极串联二极管D2接负载电路的正极。

所述的反向器ICCD4069与变阻电阻R14、变阻电阻R15、电阻R16构成了施密特电路，电路设有回差值，其回差值由变阻电阻R14、R15的阻值决定，其回差值调为21.5V～23.5V。

本发明的工作原理如下：

当蓄电池1的电压下降底于21.5V时，反向器ICCD4069与电阻R17连接管脚输出为1，传送至比较器ICLM399中的两个电压比较器与基准电压进行比较，比较器ICLM399经过电阻R2、R11上拉后分两路输出：1、通过电阻R3、R4、R5光耦隔元件Q1导通，光耦隔元件Q1导通使电阻R6与电阻R7之间产生一个触发光耦隔元件Q2的电压，将光耦隔元件Q2导通，此时系统的工作状态为启用后备电源2状态，但如果此时系统仍有市电供应，后备电源2是与该电路是断开状态，所以此时该电路不向系统提供电源，整个系统为启用市电状态。2、第二路输出经过电阻R11上拉后传到反向器ICCD4069，通CD4069里面的非门分别向R12、R13提供输出，由于此时CD4069里面的非门接到的是1的信号，电阻R12、R13输出为0。光耦隔元件Q3处于截止状态。

当蓄电池1的电压上升高于23.5V时，反向器ICCD4069与电阻R17连接管脚输出为0，传送至比较器ICLM399中的两个电压比较器与基准电压进行比较，比较器ICLM399经过电阻R2、R11上拉后分两路输出：1、通过电阻R3、R4、R5输出也为0，光耦隔元件Q1处于截止状态，光耦隔元件Q2也处于截止状。2、第二路输出经过电阻R11上拉后传到反向器ICCD4069，通反向器ICCD4069里面的非门分别向电阻R12、R13提供输出，由于此时反向器ICCD4069里面的非门接到的是0的信号，R12、R13输出为1。Q3处于导通状态，此时系统启用的是蓄电池1的电源(即启用太阳能电源进行供电)。

以上电路可以看得出，当蓄电池1的电压底于21.5V时，光耦隔元件Q2处于导通而光耦隔元件Q2处于截止。当蓄电池1的电压上升稍高于21.5V时，电路并没有马上发生翻转，光耦隔元件Q2仍然保持导通状态而光耦隔元件Q3也仍然保持截止状态，直到蓄电池1的电压上升高于23.5V时，电路才发生翻转，转变为光耦隔元件Q2截止而光耦隔元件Q3导通。同样，当蓄电池1的电压稍低于23.5V时，电路也是并不马上发生翻转，光耦隔元件Q2保持截止而光耦隔元件Q3保持导通，直到蓄电池1的电压下降到低于21.5V时，电路才发生翻转。也就是说，蓄电池1的电压处于21.5V～23.5V的状态时，光耦隔元件Q2与光耦隔元件Q3处于某种稳定的工作状态。

通过上面的控制电路，可充分利用太阳能供应的电能，且以能保护蓄电池1的正常使用，设定其释放电能的电压为23.5V(可调)，关断输出电能的电压为21.5V(可调)。即当光伏板对蓄电池1充电电压达到23.5V以上时，控制电路释放蓄电池的电能供负载使用；当蓄电池1因供应负载耗电降压至21.5V以下时，控制电路关断蓄电池1电能停止对负载供电。待蓄电池1再次被充电达到23.5V以上时，控制电路再次释放蓄电池1的电能供应负载使用，以此循环。

Claims (2)

1.太阳能蓄电池释放电能的控制电路，其特征在于：电路包含蓄电池、交流电后备电源、一反向器ICCD4069、比较器ICLM399、光耦合隔离元件Q1和开关控制器Q2、Q3，蓄电池正极连接一稳压元件LM7812后串联电阻R10连接反向器ICCD4069第1接脚和比较器ICLM399第10接脚，在电阻R10后端串联电阻R11连接反向器ICCD4069第4接脚，蓄电池负极一路串接变阻电阻R14，变阻电阻R14的变阻端连接反向器ICCD4069第8接脚，变阻电阻R14的变阻端串接变阻电阻R15、定值电阻R16连接反向器ICCD4069第11、12接脚构成施密特电路，蓄电池负极另一路连接反向器ICCD4069第14脚，蓄电池负极第三路串接电阻R17与反向器ICCD4069的第13接脚连接，蓄电池负极还串联电阻R9串接比较器ICLM399第11接脚，变阻电阻R14串接电阻R8并连接比较器ICLM399第11接脚，电阻R8、R9组成一个分压电路，为比较器ICLM399提供基准电压；比较器ICLM399的第2脚串联电阻R3，比较器ICLM399的第3脚和第6脚接蓄电池负极然后串联电阻R5，电阻R3和电阻R5并联后再串联电阻R4连接光耦合隔离元件Q1的第1脚，光耦合隔离元件Q1的第2脚接入蓄电池负极，光耦合隔离元件Q1的第4脚连接后备电源的正极，光耦合隔离元件Q1的第3脚串联电阻R6后连接开关控制器Q2的G极，然后串联电阻R7连接后备电源负极，开关控制器Q2的D极连接负载电路的负极，开关控制器Q2的S极连接后备电源负极，反向器ICCD4069的第7接脚串联电阻R13连接开关控制器Q3的G极，开关控制器Q3的D极连接负载电路的负极，开关控制器Q3的S极连接蓄电池的负极，蓄电池正极串联电阻R1和二极管D1接负载电路正极，后备电源正极串联二极管D2接负载电路的正极。

2.根据权利要求1所述的太阳能蓄电池释放电能的控制电路，其特征在于：所述的反向器ICCD4069与变阻电阻R14、变阻电阻R15、电阻R16构成了施密特电路，电路设有回差值，其回差值由变阻电阻R14、R15的阻值决定，其回差值调为21.5V～23.5V。