CN108696236A - 一种集成锂电池保护板的太阳能控制器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及太阳能控制器领域，具体涉及一种集成锂电池保护板的太阳能控制器，其外接锂电池组，所述锂电池组由多节锂电池串联而成，所述太阳能控制器包括主体、主控电路板和锂电池保护板，所述主控电路板和锂电池保护板一体化设置在主体内部。将主控电路板、锂电池保护板和锂电池充电均衡板一体化设置，集成化程度高，便于生产，体积小，能够节省空间，同时便于运输。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能控制器领域，具体涉及一种集成锂电池保护板的太阳能控制器。
背景技术
LED照明光源具有寿命长、节能、安全、绿色环保、色彩丰富等优点，逐渐成为下一代光源而被人所关注，在注重节能环保的现代，LED灯已经广泛运用于各种场合，正逐渐取代白炽灯、卤素灯，应用在各种照明领域，尤其是路灯。
而LED路灯常常采用锂电池进行供电，并通过太阳能控制器为锂电池进行充电。传统的锂电池包括锂电池组和锂电池保护板两个部分，太阳能路灯为另一个独立装置安装在其他地方，这种分离式结构在路灯施工过程中很不方便，需要单独施工，再进行组装连接，运输也不方便，增加运输成本。另外，太阳能控制器和锂电池保护板两者相互独立工作，保护方式不同，太阳能控制器检测整体电压进行保护，锂电池保护板检测单节电池的电压进行保护，可能锂电池保护板对锂电池进行保护，但是太阳能控制器检测整体电压还没有达到保护点，导致太阳能控制器控制锂电池继续进行充电。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种集成锂电池保护板的太阳能控制器，解决主控电路板和锂电池保护板一体化设置的问题。
为解决所述技术问题，本发明提供一种集成锂电池保护板的太阳能控制器，其外接锂电池组，所述锂电池组由多节锂电池串联而成，所述太阳能控制器包括主体、主控电路板和锂电池保护板，所述主控电路板和锂电池保护板一体化设置在主体内部。
其中，较佳方案是：所述太阳能控制器还包括锂电池充电均衡板，所述锂电池充电均衡板、主控电路板和锂电池保护板一体化设置。
其中，较佳方案是：所述主控电路板和锂电池保护板封装在第一线路板上，所述锂电池充电均衡板封装在第二线路板上。
其中，较佳方案是：所述主控电路板和锂电池充电均衡板封装在第三线路板上，所述锂电池保护板封装在第四线路板上。
其中，较佳方案是：所述主控电路板封装在第五线路板上，所述锂电池保护板和锂电池充电均衡板设置在第六线路板上。
其中，较佳方案是：所述主控电路板、锂电池保护板和锂电池充电均衡板封装在同一线路板上。
其中，较佳方案是：所述主控电路板、锂电池保护板和锂电池充电均衡板为三个独立部件，分别封装在不同的线路板上。
其中，较佳方案是：所述主控电路板上设有主控模块，所述锂电池充电均衡板上设有充电均衡模块，所述主控模块连接充电均衡模块；所述主控模块控制充电均衡模块检测每节锂电池的充电电压，当检测出某节锂电池的充电电压超过均衡电压，所述充电均衡模块拉低该节锂电池的充电电压，并供给其他节锂电池充电。
其中，较佳方案是：所述锂电池保护板上设有过充检测模块和保护模块，所述过充检测模块和保护模块均连接主控模块，所述主控模块控制过充检测模块检测单节锂电池是否过充，若是，所述过充检测模块发送关闭信号到保护模块，所述保护模块控制锂电池组关闭充电；若不是，所述过充检测模块发送开启信号到保护模块，所述保护模块控制锂电池组开启充电。
其中，较佳方案是：所述锂电池保护板上设有过放检测模块，所述过放检测模块分别连接主控模块和保护模块，所述主控模块控制过放检测模块检测单节锂电池是否过放，若是，所述过充检测模块发送关闭信号到保护模块，所述保护模块控制锂电池组关闭放电；若不是，所述过放检测模块发送开启信号到保护模块，所述保护模块控制锂电池组开启放电。
本发明的有益效果在于，与现有技术相比，本发明通过设计一种集成锂电池保护板的太阳能控制器，将主控电路板、锂电池保护板和锂电池充电均衡板一体化设置，集成化程度高，便于生产，体积小，能够节省空间，同时便于运输；另外，锂电池保护板能够通过检测单节锂电池的充放电状态进行相应保护，保护效率高，能够避免锂电池组的损坏。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明太阳能控制器的示意图；
图2是本发明太阳能控制器与外部装置连接的结构框图；
图3是本发明充电均衡模块的结构框图；
图4是本发明过充检测模块的结构框图；
图5是本发明过放检测模块的结构框图；
图6是本发明红外收发模块和无线收发模块的结构框图；
图7是本发明无线休眠子模块的结构框图；
图8是本发明温度检测模块的结构框图；
图9是本发明存储模块的结构框图。
具体实施方式
现结合附图，对本发明的较佳实施例作详细说明。
如图1至图9所示，本发明提供一种集成锂电池保护板的太阳能控制器的优选实施例。
具体地，参考图2，一种集成锂电池保护板的太阳能控制器10，其外接锂电池组30，所述锂电池组30由多节锂电池串联而成，例如三串三元锂，四串磷酸铁锂等，所述太阳能控制器10还外接太阳能电池板20和负载设备40，用户通过遥控器50实现对太阳能控制器10的无线连接与控制。所述太阳能电池板20通过收集太阳能并将太阳能转化为电能传输到太阳能控制器10中，所述太阳能控制器10为锂电池组30充电，所述锂电池组30通过太阳能控制器10为负载设备40供电，从而使得负载设备40进行工作。
其中，参考图1，所述太阳能控制器10包括主体100、主控电路板1和锂电池保护板2，所述主体100内部有空腔，所述主控电路板1和锂电池保护板2一体化设置在主体100内部的空腔中。进一步地，所述太阳能控制器10还包括锂电池充电均衡板3，所述锂电池充电均衡板3、主控电路板1和锂电池保护板2一体化设置在主体100内部的空腔中。所述主控电路板1用于控制其他电路，所述锂电池保护板2用于保护锂电池组30不会发生过充或者过放情况，所述锂电池充电均衡板3用于防止锂电池组30超过均衡电压。
下述提供五种一体化设置方式：
方式一、所述主体100内部的空腔设有第一线路板和第二线路板，所述主控电路板1和锂电池保护板2封装在第一线路板上，所述锂电池充电均衡板3封装在第二线路板上，所述第一线路板和第二线路板通过焊制电线实现电连接。
方式二、所述主体100内部的空腔设有第三线路板和第四线路板，所述主控电路板1和锂电池充电均衡板3封装在第三线路板上，所述锂电池保护板2封装在第四线路板上，所述第三线路板和第四线路板通过焊制电线实现电连接。
方式三、所述主体100内部的空腔设有第五线路板和第六线路板，所述主控电路板1封装在第五线路板上，所述锂电池保护板2和锂电池充电均衡板3设置在第六线路板上，所述第五线路板和第六线路板通过焊制电线实现电连接。
方式四、所述主体100内部的空腔只设有一总线路板，所述主控电路板1、锂电池保护板2和锂电池充电均衡板3封装在同一线路板上。
方式五、所述主控电路板1、锂电池保护板2和锂电池充电均衡板3为三个独立部件，分别封装在不同的线路板上，相互通过焊制电线实现电连接，并且线路板均设置在主体100内部的空腔中。
无论何种实现方式，只需满足主控电路板1、锂电池保护板2和锂电池充电均衡板3均设置在主体100内部，而非设置在主体100外部即可。
将主控电路板1、锂电池保护板2和锂电池充电均衡板3一体化设置，集成化程度高，便于生产，体积小，能够节省空间，同时便于运输；另外，所述太阳能控制器10检测锂电池组30的整体电压进行保护，所述锂电池保护板2检测单节电池的电压进行保护，在锂电池保护板2对锂电池组30进行保护时，即使太阳能控制器10检测整体电压还没有达到保护点，所述锂电池组30依然无法继续进行充电，保护效率高，能够避免锂电池组30过充或者过放的情况。
具体地，参考图3，所述主控电路板1上设有主控模块11，所述主控模块11即是设置在主控电路板1上的线路板，所述锂电池充电均衡板3上设有充电均衡模块12，所述充电均衡模块12即是设置在锂电池充电均衡板3上的线路板，所述主控模块11连接充电均衡模块12；所述主控模块11控制充电均衡模块12检测每节锂电池的充电电压，当检测出某节锂电池的充电电压超过均衡电压，所述充电均衡模块12拉低该节锂电池的充电电压，并供给其他节锂电池充电。
在实际使用中，各节锂电池之间的电压容量存在一些差异，因此在锂电池组30中，电压容量较小的锂电池最先达到保护点进行电压保护，而容量较大的锂电池又在没有用完电压容量的情况下进行充电。长久以往，对锂电池都有损耗，尤其是对于电压容量较小的锂电池。在所述太阳能控制器10中加入充电均衡模块12，设置一均衡电压，可控制在充电过程中，每节锂电池之间的电压差不会相差过大，避免局部电压和电流过高，从而所述锂电池保护模块1312只需检测锂电池组30的单节电压，判断单节电压是否超过保护电压，即可判断是否需要拉低该节电压。
进一步地，参考图4，所述锂电池保护板2上设有过充检测模块14和保护模块13，所述过充检测模块14和保护模块13即是设置在锂电池保护板2上的线路板，所述过充检测模块14和保护模块13均连接主控模块11，在锂电池组30的充电过程中，所述主控模块11控制过充检测模块14持续检测单节锂电池的电压，并判断是否过充，即是判断单节锂电池的电压是否超过保护电压，若是，所述过充检测模块14发送关闭信号到保护模块13，所述保护模块13根据关闭信号控制锂电池组30关闭充电；若不是，所述过充检测模块14发送开启信号到保护模块13，所述保护模块13根据开启信号控制锂电池组30开启充电。
再进一步地，参考图5，所述锂电池保护板2上设有过放检测模块15，所述过放检测模块15即是设置在锂电池保护板2上的线路板，所述过放检测模块15分别连接主控模块11和保护模块13，在锂电池组30的放电过程中，所述主控模块11控制过放检测模块15持续检测单节锂电池的电压，并判断是否过放，即是判断单节锂电池的电压是否低于放电电压，若是，所述过充检测模块14发送关闭信号到保护模块13，所述保护模块13根据关闭信号控制锂电池组30关闭放电；若不是，所述过放检测模块15发送开启信号到保护模块13，所述保护模块13根据开启信号控制锂电池组30开启放电。
具体地，参考图6，所述太阳能控制器10还包括信号收发电路板，所述信号收发电路板可以为设置在主控电路板1上的线路板，或者为独立的电路板，并通过焊制电线与主控电路板1实现电连接；所述信号收发电路板连接有红外收发模块161和无线收发模块162，所述红外收发模块161和无线收发模块162通过有线或者无线方式连接主控模块11；所述主控模块11根据红外收发模块161或无线收发模块162接收的控制信号，控制太阳能控制器10工作；以及，所述主控模块11根据红外收发模块161或无线收发模块162接收的控制信号，并通过红外收发模块161或无线收发模块162与外部的遥控器50进行数据交互。
其中，太阳能控制器10通过红外收发模块161与红外遥控器51连接，太阳能控制器10通过无线收发模块162与无线遥控器52连接。
一般而言，红外收发模块161设置在太阳能控制器10的主体100外侧，并设置在红外遥控器51可接收到红外信号的位置。以及，无线遥控器52的远程无线遥控功能，包括0.1米～20米遥控距离可调，无线信号可穿透塑胶外壳或铝制外壳。优选地，无线遥控模块为2.4G无线遥控器52，而太阳能控制器10的无线收发模块162为2.4G无线收发器。
进一步地，参考图7，所述无线收发模块162包括无线休眠子模块1621，所述无线休眠子模块1621即是内嵌于无线收发器中的子线路板；当无线收发模块162接收到外部的遥控器50发送的控制信号后，所述无线收发模块162在预设时间内正常工作；若无线收发模块162在预设时间内未能再次接收到外部的遥控器50发送的控制信号，所述无线休眠子模块1621控制无线收发模块162进入休眠模式，并且，所述主控模块11周期性地激活所述无线收发模块162。
在本实施例中，由于红外收发模块161的损耗较小，不需要对红外收发模块161进行休眠控制；由于无线收发模块162的损耗较大，因此需要对无线收发模块162进行休眠控制。当接收到无线遥控器52发送的控制信号时，在以后的一分钟内无线收发模块162正常工作，功耗较大，整体需要约45mA；若以后的一分钟内没有再接收到无线遥控器52发送的控制信号时，所述无线收发模块162进入低功耗的休眠模式。但是为了能够唤醒所述无线收发模块162，所述主控模块11会以8秒的周期激活无线收发模块162，则空载损耗会以8秒的周期变大。如果无线收发模块162进入休眠模式时，最长需要8秒才能够再次实现太阳能控制器10与无线遥控器52之间的数据交互。另外，用户也可以直接通过无线遥控器52的休眠按键，发送休眠信号到太阳能控制器10，所述太阳能控制器10根据休眠信号进入低功耗休眠模式。
再具体地，参考图8，所述太阳能控制器10还包括温控电路板，所述温控电路板可以为设置在主控电路板1上的线路板，或者为独立的电路板，并通过焊制电线与主控电路板1实现电连接；所述温控电路板连接有温度检测模块171和回路切断模块172，所述温度检测模块171和回路切断模块172均连接主控模块11；所述主控模块11控制温度检测模块171检测外部环境温度，若温度检测模块171检测外部环境温度高于预设高温度时，所述温度检测模块171发送第一切断信号到回路切断模块172，所述回路切断模块172切断太阳能控制器10与锂电池组30的充电回路和放电回路；若温度检测模块171检测外部环境温度低于预设低温度时，所述温度检测模块171发送第二切断信号到回路切断模块，所述回路切断模块172切断太阳能控制器10与锂电池组30的充电回路。
其中，所述主控模块11分别与温度检测模块171和回路切断模块172连接，所述主控模块11获取温度值，并对温度值进行判断，再将判断结果发送至回路切断模块172中；回路切断模块172设置在充电回路和放电回路上，并控制充电回路和放电回路的通断。
进一步地，所述温度检测模块171即是温度传感器，多选用高精度薄膜型NTC温度传感器。安装时，需要把温度传感器粘贴于锂电池表面；其中，温度传感器的探头线长度优选为250(mm)。其中，NTC温度传感器是一种热敏电阻、探头，其原理为：电阻值随着温度上升而迅速下降。其通常由2或3种金属氧化物组成,混合在类似流体的粘土中，并在高温炉内锻烧成致密的烧结陶瓷。实际尺寸十分灵活，它们可小至0.1英寸或很小的直径。最大尺寸几乎没有限制，但通常适用半英寸以下。
由于锂电池的特性受温度影响较大。在低温下，锂电池的特性会发生较大变化，容量会迅速减小，不适宜再继续充电。低温充电功能开启后，当检测到外部环境温度低于设定温度，太阳能控制器10会停止给锂电池充电，防止锂电池产生析锂现象对锂电池造成不可修复的损坏，以保护锂电池的安全。
低温充电功能的保护温度通过遥控器50设置，当外部环境温度低于设定的低温充电温度后，太阳能控制器10会停止对锂电池充电；当外部环境温度上升为设定的低温充电温度+5℃后，太阳能控制器10会恢复对锂电池充电。
由于锂电池的特性受温度影响较大。在高温下，锂离子的迁移速度加快，当温度达到高温临界值时，会出现“热失控”，不适宜再继续充放电。高温工作功能开启后，当检测到外部环境温度高于设定温度，太阳能控制器1010会停止给锂电池充电和放电，防止损坏锂电池，以保护锂电池的安全。
高温保护功能的保护温度通过遥控器50设置，当外部环境温度高于设定的高温工作温度后，太阳能控制器10会停止对锂电池充电或锂电池对负载供电；当外部环境温度下降为设定的高温工作温度-5℃后，太阳能控制器10会恢复对锂电池充电或锂电池对负载供电。
进一步地，参考图9，所述太阳能控制器10还包括存储电路板，所述存储电路板可以为设置在主控电路板1上的线路板，或者为独立的电路板，并通过焊制电线与主控电路板1实现电连接；所述存储电路板上设有存储模块18，所述存储模块18即是焊制在存储电路板上的线路板，所述存储模块18存储记录太阳能控制器10自身以及其接收的信息数据；其中，所述信息数据包括运行天数、过放次数、过充次数和充满次数中的一种或多种。
其中，所述主控模块11与存储模块18连接，该主控模块11获取太阳能控制器10自身以及其接收的信息数据，并发送至存储模块18存储记录；以及，在需要时，通过存储模块18读取需要的信息数据，一般包括遥控器50需要读取信息，或者后台通过网络获取相关信息。
优选地，系统状态记录，最长可记录7天系统状态，对系统进行全面监测。可以记录整个系统的运行状态，包括运行天数、过放次数、充满次数等，还可以记录一周锂电池组30电压变化的情况，使得用户可以更清楚的了解和分析系统。用户需要用遥控器50读取其运行状态，读取成功后，参数会记录在遥控器50中。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改，等同替换，改进等，均应包含在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种集成锂电池保护板的太阳能控制器，其外接锂电池组，所述锂电池组由多节锂电池串联而成，其特征在于：所述太阳能控制器包括主体、主控电路板和锂电池保护板，所述主控电路板和锂电池保护板一体化设置在主体内部。
2.根据权利要求1所述的太阳能控制器，其特征在于：所述太阳能控制器还包括锂电池充电均衡板，所述锂电池充电均衡板、主控电路板和锂电池保护板一体化设置。
3.根据权利要求2所述的太阳能控制器，其特征在于：所述主控电路板和锂电池保护板封装在第一线路板上，所述锂电池充电均衡板封装在第二线路板上。
4.根据权利要求2所述的太阳能控制器，其特征在于：所述主控电路板和锂电池充电均衡板封装在第三线路板上，所述锂电池保护板封装在第四线路板上。
5.根据权利要求2所述的太阳能控制器，其特征在于：所述主控电路板封装在第五线路板上，所述锂电池保护板和锂电池充电均衡板设置在第六线路板上。
6.根据权利要求2所述的太阳能控制器，其特征在于：所述主控电路板、锂电池保护板和锂电池充电均衡板封装在同一线路板上。
7.根据权利要求2所述的太阳能控制器，其特征在于：所述主控电路板、锂电池保护板和锂电池充电均衡板为三个独立部件，分别封装在不同的线路板上。
8.根据权利要求2至7任一所述的太阳能控制器，其特征在于：所述主控电路板上设有主控模块，所述锂电池充电均衡板上设有充电均衡模块，所述主控模块连接充电均衡模块；所述主控模块控制充电均衡模块检测每节锂电池的充电电压，当检测出某节锂电池的充电电压超过均衡电压，所述充电均衡模块拉低该节锂电池的充电电压，并供给其他节锂电池充电。
9.根据权利要求8所述的太阳能控制器，其特征在于：所述锂电池保护板上设有过充检测模块和保护模块，所述过充检测模块和保护模块均连接主控模块，所述主控模块控制过充检测模块检测单节锂电池是否过充，若是，所述过充检测模块发送关闭信号到保护模块，所述保护模块控制锂电池组关闭充电；若不是，所述过充检测模块发送开启信号到保护模块，所述保护模块控制锂电池组开启充电。
10.根据权利要求9所述的太阳能控制器，其特征在于：所述锂电池保护板上设有过放检测模块，所述过放检测模块分别连接主控模块和保护模块，所述主控模块控制过放检测模块检测单节锂电池是否过放，若是，所述过充检测模块发送关闭信号到保护模块，所述保护模块控制锂电池组关闭放电；若不是，所述过放检测模块发送开启信号到保护模块，所述保护模块控制锂电池组开启放电。
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