CN104270086A - 一种多功能光伏发电系统的能量管理控制电路 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种多功能光伏发电系统能量管理控制电路，该电路包括太阳能光伏板充电管理电路、锂电池管理电路、USB-5V稳压电路、电量检测与输出控制电路。太阳能光伏板充电管理电路主要由太阳能电池充电管理芯片CN3722及其相关外围电路组成；锂电池管理电路包括锂离子可充电电池保护用芯片S-8054A及其外围电路组成；12V转USB-5V稳压输出电路将蓄电池电压转换为USB的5V电压输出给其他用电负载用电；所述的电量检测与输出控制电路主要用以实现蓄电池电量的检测和5级显示。本发明可以实现光伏电池板电能的转换和储存，环保节能；保护电池寿命；设置两路输出，同时可给12V用电负载和5V-USB用电负载供电。
Description
技术领域
本发明主要涉及一种光伏发电系统能量管理控制电路，主要用于对由光伏发电板和蓄电池以及负载组成的能量系统进行能量管理和控制。
背景技术
能源集约型社会光伏作为一种清洁能源倍受青睐，光伏能源目前在公共设置中得到较为广泛的应用。太阳能热水器是一种光热装置，在其上加装光伏系统，以收集太阳能转换为电能供气控制器等使用。现在技术中，单独的光伏电源无法做到能量的合理利用和多方式利用。为了实现对光伏储存的清洁能源进行科学管理和多种途径高效利用，针对光伏太阳能电池板、蓄电池和用电负载组成的系统设计合理的光伏能源管理控制电路显得尤为重要。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提出一套对能量系统进行能源管理和控制，可对太阳能光伏板发出的电能进行储存，实现锂电池充放电管理，同时设置电源输出口实现电能的多种用途合理利用的一种多功能光伏发电系统的能量管理控制电路。
本发明所要解决的技术问题是通过以下的技术方案来实现的。本发明是一种多功能光伏发电系统能量管理控制电路，其特点是：
该电路包括太阳能光伏板充电管理电路、锂电池管理电路、12V转USB-5V稳压电路、电量检测与输出控制电路；
所述的太阳能光伏板充电管理电路主要由太阳能电池充电管理芯片CN3722及其相关外围电路组成，CN3722连接光伏充电器和蓄电池，控制其充电，实现锂电池组的恒压和恒流充电；
所述的锂电池管理电路包括锂离子可充电电池保护用芯片S-8054A及其外围电路组成；S-8054A对电池充放电进行三段监测，通过对充放电回路上的MOS管进行调制控制以控制电池合理充放电；
所述的USB-5V稳压输出电路将蓄电池电压转换为USB的5V电压输出给其他用电负载用电；
所述的电量检测与输出控制电路主要用以实现蓄电池电量的检测和5级显示，同时触控开关可以控制输出电源的通断控制输出状态；触控开关周围设背光板用以显示输出电源通断状态；
该电路围绕电气节点VBAT（蓄电池组正极电压）分布，板充电管理电路通过MOS管M4连接光伏充电端口J1和蓄电池正极，U1芯片CN3722通过引脚16-DRV控制M4通断状态以控制蓄电池充电；锂电池管理电路通过两个MOS管M5、M6连接蓄电池和整体电路，U2芯片S-8254A控制引脚1-COP和2-DOP控制M5和M6的通断以控制锂电池组充放电；12V转USB-5V稳压输出电路通过稳压芯片U7 LM2596S-5.0的1-VIN引脚取蓄电池电压VBAT，将其转换成5V电压输出给USB用电器；电量检测和输出控制电路利用U101 ATtiny24-20SSU的引脚PA0采集蓄电池电压VBAT的值，并通过点亮LED输出显示电池电量。
本发明所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来进一步实现。以上所述的多功能光伏发电系统能量管理控制电路，其特点是：太阳能光伏板充电管理电路中：光伏电池板所产生的电能通过充电口J1输出，此电能经过MOS管M4输入到蓄电池VBAT端；U1芯片CN3722通过其MPPT引脚获取充电最大功率点，同时通过CSP引脚获取充电电流信号和FB引脚获取电池电压信号；U1通过DRV引脚对MOS管M4进行调制，实现恒压充电和恒流充电，并通过STAT1和STAT2两个引脚反应不同的充电状态。
本发明所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来进一步实现。以上所述的多功能光伏发电系统能量管理控制电路，其特点是：锂电池管理电路中：电池组保护用芯片U2 S-8254A对蓄电池组每个电池单元进行电压检测和3段过电流检测，通过控制M5和M6两个MOS管的开闭控制蓄电池的充放电状态，对过流和过充的情况作出相应的保护，以保护蓄电池组。
本发明所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来进一步实现。以上所述的多功能光伏发电系统能量管理控制电路，其特点是：USB-5V稳压电路中：U7 LM2596S-5.0是一个5端稳压元件，该元件将蓄电池VBAT的12V电压转换为5V，并通过USB插座J101给外围负载提供5V的稳定电源。
本发明所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来进一步实现。以上所述的多功能光伏发电系统能量管理控制电路，其特点是：电量检测与输出控制电路中：U101 ATtiny24-20SSU为一个8位电源控制MCU，通过R14和R18组成的分压电路，其13引脚采VBAT蓄电池正极输出端的电压，并通过8、9、10、11、12这五个引脚控制HL1，HL2，HL3，HL4，HL5这组发光二极管的亮灭，分5档显示蓄电池的电量值；触摸开关K1与U4单键电容式触摸按键IC-JR223B连接，将开关信号输入U101，U101根据该信号控制7引脚输出电平，通过由三极管Q103组成的开关电路控制继电器U3开断，以实现输出端口J2的上电控制；同时U101接收到触摸信号后，调整3引脚电平，通过由三级管Q1组成的开关电路，控制接插件P2的通电状态，其中P2外接触摸开关K1周围的背光底板，用以示意当前输出端口J2的工作状态。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1. 实现光伏电池板电能的转换和储存，环保节能；
2. 实现光伏充电和锂电池组充放电的管理，保护电池寿命；
3. 设置两路输出，同时可给12V用电负载和5V-USB用电负载供电，方便实用。
附图说明
图1为多功能光伏发电系统能量管理控制电路框图；
图2为太阳能光伏板充电管理电路图；
图3为锂电池管理电路图；
图4为12V转USB-5V稳压输出电路图；
图5为电量检测与输出控制电路图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步说明，以使本技术领域的技术人员进一步地理解本发明，而不构成对本发明权利的限制。
实施例1，参照图1－5，一种多功能光伏发电系统能量管理控制电路，
该电路包括太阳能光伏板充电管理电路、锂电池管理电路、12V转USB-5V稳压电路、电量检测与输出控制电路；
所述的太阳能光伏板充电管理电路主要由太阳能电池充电管理芯片CN3722及其相关外围电路组成，CN3722连接光伏充电器和蓄电池，控制其充电，实现锂电池组的恒压和恒流充电；
所述的锂电池管理电路包括锂离子可充电电池保护用芯片S-8054A及其外围电路组成；S-8054A对电池充放电进行三段监测，通过对充放电回路上的MOS管进行调制控制以控制电池合理充放电；
所述的USB-5V稳压输出电路将蓄电池电压转换为USB的5V电压输出给其他用电负载用电；
所述的电量检测与输出控制电路主要用以实现蓄电池电量的检测和5级显示，同时触控开关可以控制输出电源的通断控制输出状态；触控开关周围设背光板用以显示输出电源通断状态；
该电路围绕电气节点VBAT分布，板充电管理电路通过MOS管M4连接光伏充电端口J1和蓄电池正极，U1芯片CN3722通过引脚16-DRV控制M4通断状态以控制蓄电池充电；锂电池管理电路通过两个MOS管M5、M6连接蓄电池和整体电路，U2芯片S-8254A控制引脚1-COP和2-DOP控制M5和M6的通断以控制锂电池组充放电；12V转USB-5V稳压输出电路通过稳压芯片U7 LM2596S-5.0的1-VIN引脚取蓄电池电压VBAT，将其转换成5V电压输出给USB用电器；电量检测和输出控制电路利用U101 ATtiny24-20SSU的引脚PA0采集蓄电池电压VBAT的值，并通过点亮LED输出显示电池电量。
实施例2，参照图2，实施例1所述的多功能光伏发电系统能量管理控制电路中：太阳能光伏板充电管理电路中：光伏电池板所产生的电能通过充电口J1输出，此电能经过MOS管M4输入到蓄电池VBAT端；U1芯片CN3722通过其MPPT引脚获取充电最大功率点，同时通过CSP引脚获取充电电流信号和FB引脚获取电池电压信号；U1通过DRV引脚对MOS管M4进行调制，实现恒压充电和恒流充电，并通过STAT1和STAT2两个引脚反应不同的充电状态。
实施例3，参照图3，实施例1或2所述的多功能光伏发电系统能量管理控制电路中：锂电池管理电路中：电池组保护用芯片U2 S-8254A对蓄电池组每个电池单元进行电压检测和3段过电流检测，通过控制M5和M6两个MOS管的开闭控制蓄电池的充放电状态，对过流和过充的情况作出相应的保护，以保护蓄电池组。
实施例4，参照图4，实施例1或2或3所述的多功能光伏发电系统能量管理控制电路中：USB-5V稳压电路中：U7 LM2596S-5.0是一个5端稳压元件，该元件将蓄电池VBAT的12V电压转换为5V，并通过USB插座J101给外围负载提供5V的稳定电源。
实施例5，参照图5，实施例1－4任何一项所述的多功能光伏发电系统能量管理控制电路中：电量检测与输出控制电路中：U101 ATtiny24-20SSU为一个8位电源控制MCU，通过R14和R18组成的分压电路，其13引脚采VBAT蓄电池正极输出端的电压，并通过8、9、10、11、12这五个引脚控制HL1，HL2，HL3，HL4，HL5这组发光二极管的亮灭，分5档显示蓄电池的电量值；触摸开关K1与U4单键电容式触摸按键IC-JR223B连接，将开关信号输入U101，U101根据该信号控制7引脚输出电平，通过由三极管Q103组成的开关电路控制继电器U3开断，以实现输出端口J2的上电控制；同时U101接收到触摸信号后，调整3引脚电平，通过由三级管Q1组成的开关电路，控制接插件P2的通电状态，其中P2外接触摸开关K1周围的背光底板，用以示意当前输出端口J2的工作状态。
Claims (5)
1.一种多功能光伏发电系统能量管理控制电路，其特征在于：
该电路包括太阳能光伏板充电管理电路、锂电池管理电路、12V转USB-5V稳压电路、电量检测与输出控制电路；
所述的太阳能光伏板充电管理电路主要由太阳能电池充电管理芯片CN3722及其相关外围电路组成，CN3722连接光伏充电器和蓄电池，控制其充电，实现锂电池组的恒压和恒流充电；
所述的锂电池管理电路包括锂离子可充电电池保护用芯片S-8054A及其外围电路组成；S-8054A对电池充放电进行三段监测，通过对充放电回路上的MOS管进行调制控制以控制电池合理充放电；
所述的USB-5V稳压输出电路将蓄电池电压转换为USB的5V电压输出给其他用电负载用电；
所述的电量检测与输出控制电路主要用以实现蓄电池电量的检测和5级显示，同时触控开关可以控制输出电源的通断控制输出状态；触控开关周围设背光板用以显示输出电源通断状态；
该电路围绕电气节点VBAT分布，板充电管理电路通过MOS管M4连接光伏充电端口J1和蓄电池正极，U1芯片CN3722通过引脚16-DRV控制M4通断状态以控制蓄电池充电；锂电池管理电路通过两个MOS管M5、M6连接蓄电池和整体电路，U2芯片S-8254A控制引脚1-COP和2-DOP控制M5和M6的通断以控制锂电池组充放电；12V转USB-5V稳压输出电路通过稳压芯片U7 LM2596S-5.0的1-VIN引脚取蓄电池电压VBAT，将其转换成5V电压输出给USB用电器；电量检测和输出控制电路利用U101 ATtiny24-20SSU的引脚PA0采集蓄电池电压VBAT的值，并通过点亮LED输出显示电池电量。
2.根据权利要求1所述的多功能光伏发电系统能量管理控制电路，其特征在于：太阳能光伏板充电管理电路中：光伏电池板所产生的电能通过充电口J1输出，此电能经过MOS管M4输入到蓄电池VBAT端；U1芯片CN3722通过其MPPT引脚获取充电最大功率点，同时通过CSP引脚获取充电电流信号和FB引脚获取电池电压信号；U1通过DRV引脚对MOS管M4进行调制，实现恒压充电和恒流充电，并通过STAT1和STAT2两个引脚反应不同的充电状态。
3.根据权利要求1所述的多功能光伏发电系统能量管理控制电路，其特征在于：锂电池管理电路中：电池组保护用芯片U2 S-8254A对蓄电池组每个电池单元进行电压检测和3段过电流检测，通过控制M5和M6两个MOS管的开闭控制蓄电池的充放电状态，对过流和过充的情况作出相应的保护，以保护蓄电池组。
4.根据权利要求1所述的多功能光伏发电系统能量管理控制电路，其特征在于：USB-5V稳压电路中：U7 LM2596S-5.0是一个5端稳压元件，该元件将蓄电池VBAT的12V电压转换为5V，并通过USB插座J101给外围负载提供5V的稳定电源。
5.根据权利要求1所述的多功能光伏发电系统能量管理控制电路，其特征在于：电量检测与输出控制电路中：U101 ATtiny24-20SSU为一个8位电源控制MCU，通过R14和R18组成的分压电路，其13引脚采VBAT蓄电池正极输出端的电压，并通过8、9、10、11、12这五个引脚控制HL1，HL2，HL3，HL4，HL5这组发光二极管的亮灭，分5档显示蓄电池的电量值；触摸开关K1与U4单键电容式触摸按键IC-JR223B连接，将开关信号输入U101，U101根据该信号控制7引脚输出电平，通过由三极管Q103组成的开关电路控制继电器U3开断，以实现输出端口J2的上电控制；同时U101接收到触摸信号后，调整3引脚电平，通过由三级管Q1组成的开关电路，控制接插件P2的通电状态，其中P2外接触摸开关K1周围的背光底板，用以示意当前输出端口J2的工作状态。
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