CN102025130A - 太阳能或风力发电系统蓄电池保护装置 - Google Patents

太阳能或风力发电系统蓄电池保护装置 Download PDF

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房林
卢会水
李云东
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SHANDONG HUAYING ELECTRIC POWER DEVELOPMENT Co Ltd
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Abstract

一种太阳能或风力发电系统蓄电池保护装置，用以克服现有电压等级较高蓄电池过充电和电过放电得不到保护的缺陷。它由蓄电池电压过充电保护电路、蓄电池电压过放电保护电路、稳压供电电路、蓄电池、LED照明灯组成。当充电电压超过蓄电池充电最高允许电压时，自动切断充电电压；当放电电压超过放电允许最低电压时，自动切断负载。本发明应用到太阳能或风力发电系统中，保证了蓄电池工作在正常状态，提高了系统可靠性，最大限度地延长了蓄电池的使用寿命。

Description

太阳能或风力发电系统蓄电池保护装置
技术领域
本发明涉及一种蓄电池保护装置，尤其是涉及一种用于太阳能或风力发电系统的蓄电池保护装置，属电子技术应用领域。
背景技术
随着绿色新能源中的太阳能或风力发电技术正在得到开发和利用，与该技术配套的蓄电池一般为免维护铅蓄电池，其作用是在有光照和风力时将太阳能电池板或风力发电机所发出的电能作为化学能储存起来，到需要的时候再释放出来。在实际应用中对蓄电池产生危害最大的两个因素有：过充电和过放电，目前市场上能够购买到的蓄电池保护芯片，多是应用于锂电池的保护，电压等级多集中在3.6V。对于一些电压等级较高的蓄电池，例如12V、24V、48V的太阳能或风力发电系统中的蓄电池就无法应用。现有的运算放大器或比较器集成电路中都带有滞回电路，但通常内部滞回电路的滞回电压仅为5mV到10mV，这样小的压差极易产生“断开一接通一断开一接通”振荡，根本不能用于蓄电池过充电和过放电保护。
发明内容
本发明的目的在于提供了一种太阳能或风力发电系统蓄电池保护装置，以克服现有电压等级较高蓄电池过充电和过放电得不到保护、无法在太阳能或风力发电系统中应用的缺陷。
本发明的技术方案是：该太阳能或风力发电系统蓄电池保护装置，由蓄电池电压过充电保护电路、蓄电池电压过放电保护电路、稳压供电电路、蓄电池、LED照明灯组成，VIN、GND接太阳能光电池或风力发电机输出的正、负直流电压，其特征是：
所述蓄电池电压过充电保护电路由电阻R1、R2、R3、R4、可调电阻W1、W2、时基电路IC1、滤波电容C1、继电器J1和常开触点JK1组成，其中电阻R3、可调电阻W2、电阻R4串联组成的上限取样电路接时基电路IC1的6脚，电阻R1、可调电阻W1、电阻R2串联组成的下限取样电路接时基电路IC1的2脚；
所述蓄电池电压过放电保护电路由电阻R5、R6、R7、R8、可调电阻W3、W4、时基电路IC2、滤波电容C2、继电器J2和常闭触点JK2组成，其中电阻R7、可调电阻W4、电阻R8串联组成的上限取样电路接时基电路IC2的6脚，电阻R5、可调电阻W3、电阻R6串联组成的下限取样电路接时基电路IC2的2脚；
所述稳压供电电路由三端稳压器IC3、滤波电容C3、C4组成，其中A端接在蓄电池的正极，VDD接蓄电池电压过充电保护电路和蓄电池电压过放电保护电路中的时基电路IC1、IC2的复位端4和电源8脚，GND接蓄电池负极。
所述的时基电路在蓄电池电压过充电保护电路和蓄电池电压过放电保护电路中构成R-S触发器型双稳电路。
时基电路IC1和时基电路IC2均采用555时基电路。
时基电路IC1和时基电路IC2可以采用1只556双时基电路。
所述继电器J1、J2和常开触点JK1、常闭触点JK2可以用功率场效应管MOSFET分别代替。
本发明积极效果是：
本发明由于使用的都是低功耗的集成电路芯片和较大的取样电阻值，蓄电池能量的消耗极少，使电池仅处于一种近似自然放电的状态。对蓄电池充电最高允许充电电压和放电允许最低电压，分别设置了2个电压门限。最高允许充电电压设置了1V滞回区电压差，放电允许最低电压也可以设置1V滞回区电压差。这2个电压门限对应的4个电压值，可以通过并联在蓄电池两端取样电路的可调电阻任意设置。使蓄电池过充电和过放电得到充分保护：当充电电压超过蓄电池充电最高允许电压时，自动切断充电电压；当放电电压超过放电允许最低电压时，自动切断负载。本发明应用到太阳能或风力发电系统中，保证了蓄电池工作在正常状态，提高了系统可靠性，最大限度地延长了蓄电池的使用寿命。
附图说明
图1是本发明的方框示意图；
图2是本发明的电原理图；
图3是本发明稳压供电电路电原理图。
具体实施方式
如图1、图2所示，太阳能或风力发电系统蓄电池保护装置由蓄电池电压过充电保护电路、蓄电池电压过放电保护电路、稳压供电电路、蓄电池、LED照明灯组成。VIN、GND接太阳能光电池或风力发电机输出的正、负直流电压。时基电路IC1、IC2可采用555时基电路，时基电路在蓄电池电压过充电保护电路和蓄电池电压过放电保护电路中构成R-S触发器型双稳电路，根据其两个输入端的触发电平和阈值电压不同，取样电路分为上限和下限取样电路，可以设置1V滞回区电压差。
所述蓄电池电压过充电保护电路由电阻R1、R2、R3、R4、可调电阻W1、W2、时基电路IC1、滤波电容C1、继电器J1和常开触点JK1组成，其中电阻R3、可调电阻W2、电阻R4串联组成的上限取样电路接时基电路IC1的6脚；电阻R1、可调电阻W1、电阻R2串联组成的下限取样电路接时基电路IC1的2脚。时基电路IC1的滞回区电压差设定为1V，当蓄电池电压低于13.5V，使IC1的2脚电位低于1/3VDD时，时基电路IC1发生置位，IC1的输出端3脚输出的高电平使J1吸合，常开触点JK1闭合接通充电回路。当蓄电池电压充到14.5V，使IC1的6脚电位高于2/3VDD时，时基电路IC1发生复位，IC1的3脚输出的低电平使继电器J1释放，常开触点JK1断开充电回路，由于滞回区电压差的存在，可以避免“断开一接通一断开一接通”振荡。
蓄电池电压过放电保护电路由电阻R5、R6、R7、R8、可调电阻W3、W4、时基电路IC2、滤波电容C2、继电器J2和常闭触点JK2组成，其中电阻R7、可调电阻W4、电阻R8串联组成的上限取样电路接时基电路IC2的6脚；电阻R5、可调电阻W3、电阻R6串联组成的下限取样电路接时基电路IC2的2脚。时基电路IC2的滞回区电压差设定为1V，当蓄电池电压低于10.8V，使IC2的2脚电位低于1/3VDD时，时基电路IC2发生置位，IC2的输出端3脚输出的高电平使J2吸合，常闭触点JK2断开，放电回路的LED照明灯断开，这个时候蓄电池由于无负载，蓄电池端电压虽然会有升高，但由于仍低于11.8V，负载不会重新被接通，由于滞回区电压差的存在，避免了“断开一接通一断开一接通”振荡。当蓄电池电压被充电或恢复到高于11.8V时，使IC2的6脚电位高于2/3VDD，时基电路IC2发生复位，IC2的3脚输出的低电平使继电器J2释放，常闭触点JK2接通，放电回路接通。
如图3所示，所述稳压供电电路由三端稳压器IC3、滤波电容C3、C4组成，其中A端接在蓄电池E的正极，VDD接蓄电池电压过充电保护电路和蓄电池电压过放电保护电路中的2只555时基电路的复位端4脚和电源8脚，GND接蓄电池E负极。稳压供电电路提供稳压供电，保证了2只555时基电路稳定工作且不受充放电影响。
由于556双时基电路包含二个完全相同的555时基电路，所以可用1只556双时基电路取代蓄电池电压过充电保护电路和蓄电池电压过放电保护电路中的2只555时基电路。可以用功率场效应晶体管(MOSFET)分别代替继电器J1、J2和常开触点JK1、常闭触点JK2来实现无触点开关控制。
本发明对蓄电池充电最高允许充电电压和放电允许最低电压，分别设置了2个电压门限。最高允许充电电压设置了1V滞回区电压差，放电允许最低电压也可以设置1V滞回区电压差。这2个电压门限对应的4个电压值，可以通过并联在蓄电池两端取样电路的可调电阻任意设置。使蓄电池过充电和过放电得到充分保护：当充电电压超过蓄电池充电最高允许电压时，自动切断充电电压；当放电电压超过放电允许最低电压时，自动切断负载。本发明应用到太阳能或风力发电系统中，保证了蓄电池工作在正常状态，提高了系统可靠性，最大限度地延长了蓄电池的使用寿命。

Claims (5)

1.一种太阳能或风力发电系统蓄电池保护装置，由蓄电池电压过充电保护电路、蓄电池电压过放电保护电路、稳压供电电路、蓄电池、LED照明灯组成，VIN、GND接太阳能光电池或风力发电机输出的正、负直流电压，其特征是：
所述蓄电池电压过充电保护电路由电阻(R1、R2、R3、R4)、可调电阻(W1、W2)、时基电路(IC1)、滤波电容(C1)、继电器(J1)和常开触点(JK1)组成，其中电阻(R3)、可调电阻(W2)、电阻(R4)串联组成的上限取样电路接时基电路(IC1)的6脚，电阻(R1)、可调电阻(W1)、电阻(R2)串联组成的下限取样电路接时基电路(IC1)的2脚；
所述蓄电池电压过放电保护电路由电阻(R5、R6、R7、R8)、可调电阻(W3、W4)、时基电路(IC2)、滤波电容(C2)、继电器(J2)和常闭触点(JK2)组成，其中电阻(R7)、可调电阻(W4)、电阻(R8)串联组成的上限取样电路接时基电路(IC2)的6脚，电阻(R5)、可调电阻(W3)、电阻(R6)串联组成的下限取样电路接时基电路(IC2)的2脚；
所述稳压供电电路由三端稳压器(IC3)、滤波电容(C3、C4)组成，其中A端接在蓄电池的正极，VDD接蓄电池电压过充电保护电路和蓄电池电压过放电保护电路中的时基电路(IC1)、(IC2)的复位端4和电源8脚，GND接蓄电池负极。
2.如权利要求1所述的太阳能或风力发电系统蓄电池保护装置，其特征是：所述的时基电路(IC1)和时基电路(IC2)均采用555时基电路。
3.如权利要求2所述的太阳能或风力发电系统蓄电池保护装置，其特征是：时基电路(IC1)和时基电路(IC2)可采用1只556双时基电路。
4.如权利要求1-3任何之一所述的太阳能或风力发电系统蓄电池保护装置，其特征是：时基电路在蓄电池电压过充电保护电路和蓄电池电压过放电保护电路中构成R-S触发器型双稳电路。
5.如权利要求1-3任何之一所述的太阳能或风力发电系统蓄电池保护装置，其特征是：所述继电器(J1、J2)和常开触点(JK1)、常闭触点(JK2)用功率场效应管分别代替。
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Inventor after: Lu Huishui

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