CN109660005A - 一种基于太阳能的锂电池充电系统及方法 - Google Patents
一种基于太阳能的锂电池充电系统及方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN109660005A CN109660005A CN201910056580.9A CN201910056580A CN109660005A CN 109660005 A CN109660005 A CN 109660005A CN 201910056580 A CN201910056580 A CN 201910056580A CN 109660005 A CN109660005 A CN 109660005A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- lithium battery
- charging
- current
- stage
- charge
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 255
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 255
- 238000007600 charging Methods 0.000 title claims abstract description 184
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 59
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 54
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 54
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims abstract description 54
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 25
- 238000010248 power generation Methods 0.000 claims abstract description 17
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims description 26
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 17
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 13
- 230000005611 electricity Effects 0.000 claims description 13
- 238000010280 constant potential charging Methods 0.000 claims description 12
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 7
- 238000010277 constant-current charging Methods 0.000 claims description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 6
- 238000009529 body temperature measurement Methods 0.000 claims description 5
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 5
- 239000003574 free electron Substances 0.000 claims description 5
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 claims description 3
- 125000004437 phosphorous atom Chemical group 0.000 claims description 3
- 230000009467 reduction Effects 0.000 claims description 3
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 claims description 3
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 claims description 3
- 230000009466 transformation Effects 0.000 claims description 3
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 claims description 2
- 125000004429 atom Chemical group 0.000 claims description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 2
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 4
- 239000010405 anode material Substances 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 210000001787 dendrite Anatomy 0.000 description 1
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 230000002427 irreversible effect Effects 0.000 description 1
- 230000000258 photobiological effect Effects 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H02J7/0022—
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
- H01M10/44—Methods for charging or discharging
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
- H02J7/0013—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries acting upon several batteries simultaneously or sequentially
- H02J7/0014—Circuits for equalisation of charge between batteries
-
- H02J7/0026—
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Abstract
本发明涉及新能源技术技术领域，且公开了一种基于太阳能的锂电池充电系统及方法，包括接收太阳光发电的太阳能电池板，及能够有效控制充电状态的充电控制器，以及需要进行充电的锂电池，太阳能发电原理为：所述太阳能电池板是由N型硅板和P型硅板组成，N型硅板上有许多自由的电子，而P型硅板上有许多空位，N型硅板和P型硅板贴合在一起，连接处形成PN结。本发明通过建立基于太阳能的锂电池充电系统，通过该系统进行的锂电池充电方法，能够很好的避免锂电池充电过程中产生的过电压、过电流、过充、温度过高或过低的情况，提高锂电池的使用寿命，防止安全事故的发生，从而有效解决上述背景技术中提出的锂电池充电过程中产生的问题。
Description
技术领域
本发明涉及新能源技术领域，具体为一种基于太阳能的锂电池充电系统及方法。
背景技术
太阳能是指太阳的热辐射能，而太阳能光发电是指无需通过热过程直接将光能转变为电能的发电方式，太阳能发电包括光伏发电、光化学发电、光感应发电和光生物发电，其中太阳能充电系统是利用光伏发电原理所建立的发电系统。
在太阳能充电系统中，由于太阳能给锂电池充电过程的协调效果较差，锂电池容易出现过电压、过电流、过充、温度过高或过低的情况发生，容易造成锂电池的异常，严重的会引发安全事故，情节较轻会影响锂电池的正常使用，影响锂电池的使用寿命。
发明内容
本发明通过建立基于太阳能的锂电池充电系统，通过该系统进行的锂电池充电方法，能够很好的避免锂电池充电过程中产生的过电压、过电流、过充、温度过高或过低的情况，提高锂电池的使用寿命，防止安全事故的发生，从而有效解决上述背景技术中提出的锂电池充电过程中产生的问题。
本发明提供如下技术方案：一种基于太阳能的锂电池充电系统及方法，包括接收太阳光发电的太阳能电池板，及能够有效控制充电状态的充电控制器，以及需要进行充电的锂电池，太阳能发电原理为：
所述太阳能电池板是由N型硅板和P型硅板组成，N型硅板上有许多自由的电子，而P型硅板上有许多空位，N型硅板和P型硅板贴合在一起，连接处形成PN结，PN结是由于自由电子占领空位形成稳定区域，而PN结当中N型硅板上的磷原子失去电子带正电，P型硅板上的硼原子得到电子带负电，而N型硅板处于天阳能电池板的上方，通过N型硅板接收太阳光照射，使得N型硅板内部多了许多自由的电子，由于导线的连接作用，使得太阳能电池板与充电控制器进行连接，而充电控制器的正负极分别于太阳能电池板的N型硅板和P型硅板相连接，所以N型硅板多出的自由电子通过导线至充电控制器，然后通过导线回到P型硅板，电子再由PN结至N型硅板，实现循环，从而电子可通过充电控制器流向锂电池，对锂电池进行充电操作；
所述充电控制器的内部包括充电模块和锂电池保护模块，以及充电控制器内部的核心模块主控制器单元，所述充电模块的输出端和输入端分别与主控器单元的输入端和输出端的相连接，所述锂电池保护模块的输出端和输入端分别与主控器单元输入端和输出端相连接；
所述充电模块的内部包括电流电压转换器、充电电压监测模块以及充电电流监测模块；所述锂电池保护模块包括锂电池管理模块、电流测量模块、电压测量模块、温度测量模块以及电容量测量模块；所述充电电压监测以及充电电流监测的输出端与主控器单元的输入端相连接，所述锂电池管理模块、电流测量、电压测量、温度测量以及电容量测量的输出端均与主控器单元的输入端相连接；
所述太阳能电池板的输出端与充电控制器的输入端电连接，且太阳能电池板的输出端主要与充电控制器内部充电模块的输入端电连接，所述锂电池的输入端与充电控制器的输出端电连接，且锂电池的输入端与充电控制器内部的锂电池保护模块的输出端相连接，且充电控制器内部的充电模块的输出端与锂电池的输入端电连接。
优选的，所述充电模块起到电能转换作用，能够使得太阳能电池板产生的电能适配锂电池使用，便于太阳能电池板与锂电池之间的电性连接。
优选的，所述充电电压监测模块是监测太阳能电池板到电流电压转换器这过程中的电压值；而充电电流监测模块是监测太阳能电池板到电流电压转换器这过程中的电流值。
优选的，所述电流测量模块是检测电流电压转换器转换电能后供给锂电池的电流值是否稳定，而电压测量模块是检测电流电压转换器转换电能后供给锂电池的电压值是否稳定，而温度测量模块的作用是检测锂电池充电过程中其表面温度值，电容量测量模块是与锂电池相连接的，主要是用来测量锂电池的充电状态。
优选的，所述锂电池采用均衡技术，锂电池是由多组电池串联而成，由于电池的不一致，电池的电容量存在差异，通过均衡技术，使得串联后的电池电容量达成一致。
优选的，所述均衡锂电池组基于锂电池保护模块构建成锂电池直流高压保护系统，直流高压保护系统是用于监控及保护电池组，能够给出锂电池组剩余电量和功能强度预测、进行智能充电和电池诊断安全等功能集合的综合系统。
一种基于太阳能的锂电池充电方法，锂电池的充电分为四个阶段，且四个阶段是根据锂电池的电容量进行分类的，其中：
第一阶段：锂电池预充电阶段(适用：锂电池电容量含量＜20％)
第二阶段：锂电池恒流充电阶段(适用：70％＞锂电池电容含量＞20％)
第三阶段：锂电池恒压充电阶段(适用：98％＞锂电池电容含量＞70％)
第四阶段：锂电池终止充电阶段(适用：100％＞锂电池电容含量＞98％)
当锂电池组需要充电时，由太阳能电池板发电为锂电池组充电，通过充电控制器控制电压电流，具体充电过程包括以下步骤：
第一步，锂电池预充电阶段
锂电池在刚开始连接的充电阶段，大电流对于电池来说是承受不住的，容易造成锂电池的损坏，所以需要使用较小的电流对锂电池进行充电，这时候通过充电控制器控制电流的输出，使得充电的电流为第二阶段恒流充电电流的十分之一左右；
第二步，锂电池恒流充电阶段
随着充电过程的进行，锂电池在进行预充电的过程中，电池内部的电压会上升，当锂电池内部的电容量达到10％左右时，可以提高充电电流，通过充电控制器控制电流的输出端，使得充电的电流以锂电池能接受的最大电流量进行充电，且保证该阶段充电电流的稳定，这个阶段采用该种方法充电，能够提高锂电池的充电效率，节省了充电时间，且该阶段充电过程中，充电电压也在逐渐升高；
第三步，锂电池恒压充电阶段
充电电压逐渐升高的过程中，锂电池的充电电压会逐渐接近或达到临界值，处于该阶段时，通过充电控制器使得恒流充电转变为恒压充电，此时，保持满充电压基本不变，在快要充满的过程中，为了防止过充的危险，充电的电流通过充电控制器会逐渐降低，且充电速率会变慢；
第四步，锂电池终止充电阶段
经过第三步恒压充电阶段后，随着电流的降低，充电速率会变慢，当电流下降到与第一阶段的电流相同值时，就表面电池已经到达满充状态，这时候充电控制器会切断电源，终止充电。
优选的，所述第三阶段，恒压充电方式的充电电流是由电池两端的电压来决定的，初期采用大电流，末期采用小电流，在充电末期，需要根据充电电流对电阻值进行调整，从而保证充电电流不会超过锂电池的允许值。
优选的，所述锂电池的四个阶段中，每个阶段到每个阶段充电状态的改变，都是有充电控制器进行调节改变而成，且充电控制器内部含有锂电池保护模块，通过该模块能够随时监测锂电池的充电状态，实现锂电池充电阶段性的调整。
优选的，所述锂电池不同充电阶段的电容含量适用范围可根据实际情况做出相应改变。
优选的，所述通过太阳能对锂电池组进行充电时，会存在其剩余电容量含量较多的可能性，这种存在的话，还是按照上述的充电步骤进行充电，因为当电容量较多的锂电池在充电时，刚开始充电阶段会以较小的电流对锂电池组进行充电，配合内部的保护系统对锂电池组进行检测，测出锂电池组的电容量、以及电池两端的电压，方便进行充电阶段的调节，相对于电容量较低的锂电池组充电，该类充电过程，第一阶段和第二阶段所花的时间较短，方便根据不同电容量的锂电池组进行充电阶段时间的调节。
该基于太阳能的锂电池充电系统及方法具备以下有益效果：
1、本发明设计的锂电池充电系统能够对锂电池进行有效检测，检测锂电池充电过程中的状态，该类状态包括充电时锂电池的电压、电流以及温度等，方便充电控制器根据锂电池的状态进行充电电流电压的调节，保证锂电池的充电效率，且太阳能电池板发电产生的电能是不稳定的，通过电流电压转化器对电能进行转换，保证了电能的稳定，使得太阳能电池板在不同光照强度的情况下，其产生的电能都是稳定的，提高锂电池的充电效果，减少锂电池的充电时间。
2、本发明基于锂电池充电系统的充电方法，通过该类充电方法对锂电池进行充电，能够有效降低锂电池内部构造的损坏，且采用预充电、恒流充电、恒压充电和终止充电四个阶段，能够给锂电池安全可靠的充电环境，同时也延长了锂电池的使用寿命，防止锂电池出现过电压、过电流、过充、温度过高或过低的现象，使得锂电池充电时，安全性上升。
附图说明
图1为本发明太阳能充电示意图；
图2为本发明充电控制器结构系统图；
图3为本发明太阳能充电方法分布图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1和图2，一种基于太阳能的锂电池充电系统，包括接收太阳光发电的太阳能电池板，及能够有效控制充电状态的充电控制器，以及需要进行充电的锂电池，太阳能发电原理为：
太阳能电池板是由N型硅板和P型硅板组成，N型硅板上有许多自由的电子，而P型硅板上有许多空位，N型硅板和P型硅板贴合在一起，连接处形成PN结，PN结是由于自由电子占领空位形成稳定区域，而PN结当中N型硅板上的磷原子失去电子带正电，P型硅板上的硼原子得到电子带负电，而N型硅板处于天阳能电池板的上方，通过N型硅板接收太阳光照射，使得N型硅板内部多了许多自由的电子，由于导线的连接作用，使得太阳能电池板与充电控制器进行连接，而充电控制器的正负极分别于太阳能电池板的N型硅板和P型硅板相连接，所以N型硅板多出的自由电子通过导线至充电控制器，然后通过导线回到P型硅板，电子再由PN结至N型硅板，实现循环，从而电子可通过充电控制器流向锂电池，对锂电池进行充电操作；
充电控制器的内部包括充电模块和锂电池保护模块，以及充电控制器内部的核心模块主控制器单元，充电模块的输出端和输入端分别与主控器单元的输入端和输出端的相连接，锂电池保护模块的输出端和输入端分别与主控器单元输入端和输出端相连接，充电模块起到电能转换作用，能够使得太阳能电池板产生的电能适配锂电池使用，便于太阳能电池板与锂电池之间的电性连接；
充电模块的内部包括电流电压转换器、充电电压监测模块以及充电电流监测模块，充电电压监测模块是监测太阳能电池板到电流电压转换器这过程中的电压值；而充电电流监测模块是监测太阳能电池板到电流电压转换器这过程中的电流值；锂电池保护模块包括锂电池管理模块、电流测量模块、电压测量模块、温度测量模块以及电容量测量模块，电流测量模块是检测电流电压转换器转换电能后供给锂电池的电流值是否稳定，而电压测量模块是检测电流电压转换器转换电能后供给锂电池的电压值是否稳定，而温度测量模块的作用是检测锂电池充电过程中其表面温度值，电容量测量模块是与锂电池相连接的，主要是用来测量锂电池的充电状态；充电电压监测以及充电电流监测的输出端与主控器单元的输入端相连接，锂电池管理模块、电流测量、电压测量、温度测量以及电容量测量的输出端均与主控器单元的输入端相连接；
太阳能电池板的输出端与充电控制器的输入端电连接，且太阳能电池板的输出端主要与充电控制器内部充电模块的输入端电连接，锂电池的输入端与充电控制器的输出端电连接，且锂电池的输入端与充电控制器内部的锂电池保护模块的输出端相连接，且充电控制器内部的充电模块的输出端与锂电池的输入端电连接；锂电池采用均衡技术，锂电池是由多组电池串联而成，由于电池的不一致，电池的电容量存在差异，通过均衡技术，使得串联后的电池电容量达成一致，均衡锂电池组基于锂电池保护模块构建成锂电池直流高压保护系统，直流高压保护系统是用于监控及保护电池组，能够给出锂电池组剩余电量和功能强度预测、进行智能充电和电池诊断安全等功能集合的综合系统，锂电池充电系统能够对锂电池进行有效检测，检测锂电池充电过程中的状态，该类状态包括充电时锂电池的电压、电流以及温度等，方便充电控制器根据锂电池的状态进行充电电流电压的调节，保证锂电池的充电效率，且太阳能电池板发电产生的电能是不稳定的，通过电流电压转化器对电能进行转换，保证了电能的稳定，使得太阳能电池板在不同光照强度的情况下，其产生的电能都是稳定的，提高锂电池的充电效果，减少锂电池的充电时间。
请参阅图3，一种基于太阳能的锂电池充电方法，锂电池的充电分为四个阶段，且四个阶段是根据锂电池的电容量进行分类的，其中：
第一阶段：锂电池预充电阶段(适用：锂电池电容量含量＜20％)
第二阶段：锂电池恒流充电阶段(适用：70％＞锂电池电容含量＞20％)
第三阶段：锂电池恒压充电阶段(适用：98％＞锂电池电容含量＞70％)
第四阶段：锂电池终止充电阶段(适用：100％＞锂电池电容含量＞98％)
锂电池不同充电阶段的电容含量适用范围可根据实际情况做出相应改变；
当锂电池组需要充电时，由太阳能电池板发电为锂电池组充电，通过充电控制器控制电压电流，具体充电过程包括以下步骤：
第一步，锂电池预充电阶段
锂电池在刚开始连接的充电阶段，大电流对于电池来说是承受不住的，容易造成锂电池的损坏，所以需要使用较小的电流对锂电池进行充电，这时候通过充电控制器控制电流的输出，使得充电的电流为第二阶段恒流充电电流的十分之一左右；
第二步，锂电池恒流充电阶段
随着充电过程的进行，锂电池在进行预充电的过程中，电池内部的电压会上升，当锂电池内部的电容量达到10％左右时，可以提高充电电流，通过充电控制器控制电流的输出端，使得充电的电流以锂电池能接受的最大电流量进行充电，且保证该阶段充电电流的稳定，这个阶段采用该种方法充电，能够提高锂电池的充电效率，节省了充电时间，且该阶段充电过程中，充电电压也在逐渐升高；
第三步，锂电池恒压充电阶段
充电电压逐渐升高的过程中，锂电池的充电电压会逐渐接近或达到临界值，处于该阶段时，通过充电控制器使得恒流充电转变为恒压充电，此时，保持满充电压基本不变，在快要充满的过程中，为了防止过充的危险，充电的电流通过充电控制器会逐渐降低，且充电速率会变慢；
第三阶段，恒压充电方式的充电电流是由电池两端的电压来决定的，初期采用大电流，末期采用小电流，在充电末期，需要根据充电电流对电阻值进行调整，从而保证充电电流不会超过锂电池的允许值；
第四步，锂电池终止充电阶段
经过第三步恒压充电阶段后，随着电流的降低，充电速率会变慢，当电流下降到与第一阶段的电流相同值时，就表面电池已经到达满充状态，这时候充电控制器会切断电源，终止充电；
锂电池的四个阶段中，每个阶段到每个阶段充电状态的改变，都是有充电控制器进行调节改变而成，且充电控制器内部含有锂电池保护模块，通过该模块能够随时监测锂电池的充电状态，实现锂电池充电阶段性的调整；
通过太阳能对锂电池组进行充电时，会存在其剩余电容量含量较多的可能性，这种存在的话，还是按照上述的充电步骤进行充电，因为当电容量较多的锂电池在充电时，刚开始充电阶段会以较小的电流对锂电池组进行充电，配合内部的保护系统对锂电池组进行检测，测出锂电池组的电容量、以及电池两端的电压，方便进行充电阶段的调节，相对于电容量较低的锂电池组充电，该类充电过程，第一阶段和第二阶段所花的时间较短，方便根据不同电容量的锂电池组进行充电阶段时间的调节；
锂电池都是拥有额定电压，现有普遍的锂电池额定电压为3.7V，锂电池的截止充电电压与阳极材料有关，不同的阳极材料其的截止电压不同，电池的终止放电电压通常为2.75V左右，在锂电池充电过程，电压超过4.3V，就会出现过充的现象，当充电电压高压4.5V时，就会电解液分解，产生气体，导致电池内部压力上升，电池内部就会受到不可逆转的破坏，当电池电压低于2.75V时，仍继续放电的话，会导致电极产生晶枝，最终电池内部出现短路现象；
通过该类充电方法对锂电池进行充电，能够有效降低锂电池内部构造的损坏，且采用预充电、恒流充电、恒压充电和终止充电四个阶段，能够给锂电池安全可靠的充电环境，同时也延长了锂电池的使用寿命，防止锂电池出现过电压、过电流、过充、温度过高或过低的现象，使得锂电池充电时，安全性上升。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (11)
1.一种基于太阳能的锂电池充电系统，包括接收太阳光发电的太阳能电池板，及能够有效控制充电状态的充电控制器，以及需要进行充电的锂电池，其特征在于：太阳能发电原理为：
所述太阳能电池板是由N型硅板和P型硅板组成，N型硅板上有许多自由的电子，而P型硅板上有许多空位，N型硅板和P型硅板贴合在一起，连接处形成PN结，PN结是由于自由电子占领空位形成稳定区域，而PN结当中N型硅板上的磷原子失去电子带正电，P型硅板上的硼原子得到电子带负电，而N型硅板处于天阳能电池板的上方，通过N型硅板接收太阳光照射，使得N型硅板内部多了许多自由的电子，由于导线的连接作用，使得太阳能电池板与充电控制器进行连接，而充电控制器的正负极分别于太阳能电池板的N型硅板和P型硅板相连接，所以N型硅板多出的自由电子通过导线至充电控制器，然后通过导线回到P型硅板，电子再由PN结至N型硅板，实现循环，从而电子可通过充电控制器流向锂电池，对锂电池进行充电操作；
所述充电控制器的内部包括充电模块和锂电池保护模块，以及充电控制器内部的核心模块主控制器单元，所述充电模块的输出端和输入端分别与主控器单元的输入端和输出端的相连接，所述锂电池保护模块的输出端和输入端分别与主控器单元输入端和输出端相连接；
所述充电模块的内部包括电流电压转换器、充电电压监测模块以及充电电流监测模块；所述锂电池保护模块包括锂电池管理模块、电流测量模块、电压测量模块、温度测量模块以及电容量测量模块；所述充电电压监测以及充电电流监测的输出端与主控器单元的输入端相连接，所述锂电池管理模块、电流测量、电压测量、温度测量以及电容量测量的输出端均与主控器单元的输入端相连接；
所述太阳能电池板的输出端与充电控制器的输入端电连接，且太阳能电池板的输出端主要与充电控制器内部充电模块的输入端电连接，所述锂电池的输入端与充电控制器的输出端电连接，且锂电池的输入端与充电控制器内部的锂电池保护模块的输出端相连接，且充电控制器内部的充电模块的输出端与锂电池的输入端电连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于太阳能的锂电池充电系统，其特征在于：所述充电模块起到电能转换作用，能够使得太阳能电池板产生的电能适配锂电池使用，便于太阳能电池板与锂电池之间的电性连接。
3.根据权利要求1所述的一种基于太阳能的锂电池充电系统，其特征在于：所述充电电压监测模块是监测太阳能电池板到电流电压转换器这过程中的电压值；而充电电流监测模块是监测太阳能电池板到电流电压转换器这过程中的电流值。
4.根据权利要求1所述的一种基于太阳能的锂电池充电系统，其特征在于：所述电流测量模块是检测电流电压转换器转换电能后供给锂电池的电流值是否稳定，而电压测量模块是检测电流电压转换器转换电能后供给锂电池的电压值是否稳定，而温度测量模块的作用是检测锂电池充电过程中其表面温度值，电容量测量模块是与锂电池相连接的，主要是用来测量锂电池的充电状态。
5.根据权利要求1所述的一种基于太阳能的锂电池充电系统，其特征在于：所述锂电池采用均衡技术，锂电池是由多组电池串联而成，由于电池的不一致，电池的电容量存在差异，通过均衡技术，使得串联后的电池电容量达成一致。
6.根据权利要求5所述的一种基于太阳能的锂电池充电系统，其特征在于：所述均衡锂电池组基于锂电池保护模块构建成锂电池直流高压保护系统，直流高压保护系统是用于监控及保护电池组，能够给出锂电池组剩余电量和功能强度预测、进行智能充电和电池诊断安全等功能集合的综合系统。
7.一种基于太阳能的锂电池充电方法，其特征在于：锂电池的充电分为四个阶段，且四个阶段是根据锂电池的电容量进行分类的，其中：
第一阶段：锂电池预充电阶段(适用：锂电池电容量含量＜20％)
第二阶段：锂电池恒流充电阶段(适用：70％＞锂电池电容含量＞20％)
第三阶段：锂电池恒压充电阶段(适用：98％＞锂电池电容含量＞70％)
第四阶段：锂电池终止充电阶段(适用：100％＞锂电池电容含量＞98％)
当锂电池组需要充电时，由太阳能电池板发电为锂电池组充电，通过充电控制器控制电压电流，具体充电过程包括以下步骤：
第一步，锂电池预充电阶段
锂电池在刚开始连接的充电阶段，大电流对于电池来说是承受不住的，容易造成锂电池的损坏，所以需要使用较小的电流对锂电池进行充电，这时候通过充电控制器控制电流的输出，使得充电的电流为第二阶段恒流充电电流的十分之一左右；
第二步，锂电池恒流充电阶段
随着充电过程的进行，锂电池在进行预充电的过程中，电池内部的电压会上升，当锂电池内部的电容量达到10％左右时，可以提高充电电流，通过充电控制器控制电流的输出端，使得充电的电流以锂电池能接受的最大电流量进行充电，且保证该阶段充电电流的稳定，这个阶段采用该种方法充电，能够提高锂电池的充电效率，节省了充电时间，且该阶段充电过程中，充电电压也在逐渐升高；
第三步，锂电池恒压充电阶段
充电电压逐渐升高的过程中，锂电池的充电电压会逐渐接近或达到临界值，处于该阶段时，通过充电控制器使得恒流充电转变为恒压充电，此时，保持满充电压基本不变，在快要充满的过程中，为了防止过充的危险，充电的电流通过充电控制器会逐渐降低，且充电速率会变慢；
第四步，锂电池终止充电阶段
经过第三步恒压充电阶段后，随着电流的降低，充电速率会变慢，当电流下降到与第一阶段的电流相同值时，就表面电池已经到达满充状态，这时候充电控制器会切断电源，终止充电。
8.根据权利要求7所述的一种基于太阳能的锂电池充电方法，其特征在于：所述第三阶段，恒压充电方式的充电电流是由电池两端的电压来决定的，初期采用大电流，末期采用小电流，在充电末期，需要根据充电电流对电阻值进行调整，从而保证充电电流不会超过锂电池的允许值。
9.根据权利要求7所述的一种基于太阳能的锂电池充电方法，其特征在于：所述锂电池的四个阶段中，每个阶段到每个阶段充电状态的改变，都是有充电控制器进行调节改变而成，且充电控制器内部含有锂电池保护模块，通过该模块能够随时监测锂电池的充电状态，实现锂电池充电阶段性的调整。
10.根据权利要求7所述的一种基于太阳能的锂电池充电方法，其特征在于：所述锂电池不同充电阶段的电容含量适用范围可根据实际情况做出相应改变。
11.根据权利要求7或10所述的一种基于太阳能的锂电池充电方法，其特征在于：所述通过太阳能对锂电池组进行充电时，会存在其剩余电容量含量较多的可能性，这种存在的话，还是按照上述的充电步骤进行充电，因为当电容量较多的锂电池在充电时，刚开始充电阶段会以较小的电流对锂电池组进行充电，配合内部的保护系统对锂电池组进行检测，测出锂电池组的电容量、以及电池两端的电压，方便进行充电阶段的调节，相对于电容量较低的锂电池组充电，该类充电过程，第一阶段和第二阶段所花的时间较短，方便根据不同电容量的锂电池组进行充电阶段时间的调节。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910056580.9A CN109660005A (zh) | 2019-01-22 | 2019-01-22 | 一种基于太阳能的锂电池充电系统及方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910056580.9A CN109660005A (zh) | 2019-01-22 | 2019-01-22 | 一种基于太阳能的锂电池充电系统及方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN109660005A true CN109660005A (zh) | 2019-04-19 |
Family
ID=66119019
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201910056580.9A Pending CN109660005A (zh) | 2019-01-22 | 2019-01-22 | 一种基于太阳能的锂电池充电系统及方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN109660005A (zh) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110098734A (zh) * | 2019-05-15 | 2019-08-06 | 广东省华虎新能源科技有限公司 | 一种用于磷酸铁锂电池组的电压转化方法 |
| CN110798143A (zh) * | 2019-12-23 | 2020-02-14 | 苏师大半导体材料与设备研究院(邳州)有限公司 | 倾角可调节的光伏充电方法 |
| CN111030252A (zh) * | 2019-12-31 | 2020-04-17 | 深圳市飞狮电池有限公司 | 一种用于可充电电池的节能充电装置及其充电方法 |
| CN113506413A (zh) * | 2021-07-09 | 2021-10-15 | 浙江杭兴智能科技有限公司 | 一种预防高压触电的安全提醒系统 |
| WO2023273911A1 (zh) * | 2021-06-28 | 2023-01-05 | 浙江吉利控股集团有限公司 | 一种电池剩余充电时间估算方法及装置 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN204156804U (zh) * | 2014-10-09 | 2015-02-11 | 深圳市力通威电子科技有限公司 | 一种新型家用分布式太阳能发电储能系统 |
| CN105244956A (zh) * | 2015-10-20 | 2016-01-13 | 四川科能锂电有限公司 | 一种锂电池组智能管理监控系统 |
| CN106304490A (zh) * | 2016-08-25 | 2017-01-04 | 安徽朗越能源股份有限公司 | 一种锂电型太阳能led路灯的控制系统及方法 |
| CN106602638A (zh) * | 2016-11-28 | 2017-04-26 | 德阳九鼎智远知识产权运营有限公司 | 一种锂电池组智能管理系统及方法 |
| CN108321921A (zh) * | 2018-03-27 | 2018-07-24 | 新日(无锡)发展有限公司 | 用于电池均衡的新能源汽车光伏发电系统 |
| CN207910502U (zh) * | 2018-01-03 | 2018-09-25 | 东莞市钜大电子有限公司 | 一种光伏储能逆变器的锂电池充电装置 |
| CN108808780A (zh) * | 2018-06-22 | 2018-11-13 | 郑州意特斯电子科技有限公司 | 一种太阳能电池板用锂电池组电池管理系统 |
-
2019
- 2019-01-22 CN CN201910056580.9A patent/CN109660005A/zh active Pending
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN204156804U (zh) * | 2014-10-09 | 2015-02-11 | 深圳市力通威电子科技有限公司 | 一种新型家用分布式太阳能发电储能系统 |
| CN105244956A (zh) * | 2015-10-20 | 2016-01-13 | 四川科能锂电有限公司 | 一种锂电池组智能管理监控系统 |
| CN106304490A (zh) * | 2016-08-25 | 2017-01-04 | 安徽朗越能源股份有限公司 | 一种锂电型太阳能led路灯的控制系统及方法 |
| CN106602638A (zh) * | 2016-11-28 | 2017-04-26 | 德阳九鼎智远知识产权运营有限公司 | 一种锂电池组智能管理系统及方法 |
| CN207910502U (zh) * | 2018-01-03 | 2018-09-25 | 东莞市钜大电子有限公司 | 一种光伏储能逆变器的锂电池充电装置 |
| CN108321921A (zh) * | 2018-03-27 | 2018-07-24 | 新日(无锡)发展有限公司 | 用于电池均衡的新能源汽车光伏发电系统 |
| CN108808780A (zh) * | 2018-06-22 | 2018-11-13 | 郑州意特斯电子科技有限公司 | 一种太阳能电池板用锂电池组电池管理系统 |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110098734A (zh) * | 2019-05-15 | 2019-08-06 | 广东省华虎新能源科技有限公司 | 一种用于磷酸铁锂电池组的电压转化方法 |
| CN110098734B (zh) * | 2019-05-15 | 2021-01-29 | 广东省华虎新能源科技有限公司 | 一种用于磷酸铁锂电池组的电压转化方法 |
| CN110798143A (zh) * | 2019-12-23 | 2020-02-14 | 苏师大半导体材料与设备研究院(邳州)有限公司 | 倾角可调节的光伏充电方法 |
| CN111030252A (zh) * | 2019-12-31 | 2020-04-17 | 深圳市飞狮电池有限公司 | 一种用于可充电电池的节能充电装置及其充电方法 |
| WO2023273911A1 (zh) * | 2021-06-28 | 2023-01-05 | 浙江吉利控股集团有限公司 | 一种电池剩余充电时间估算方法及装置 |
| CN113506413A (zh) * | 2021-07-09 | 2021-10-15 | 浙江杭兴智能科技有限公司 | 一种预防高压触电的安全提醒系统 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US11855250B2 (en) | Systems and methods for series battery charging | |
| CN109660005A (zh) | 一种基于太阳能的锂电池充电系统及方法 | |
| KR101074785B1 (ko) | 배터리 관리 시스템 및 이의 제어 방법, 및 배터리 관리 시스템을 포함한 에너지 저장 시스템 | |
| CN104145399B (zh) | 电池控制系统和电池组 | |
| KR101181822B1 (ko) | 배터리 관리 시스템 및 배터리 관리 방법, 이를 이용하는 전력 저장 장치 | |
| US20150194707A1 (en) | Battery pack, energy storage system including the battery pack, and method of operating the battery pack | |
| KR20130138611A (ko) | 에너지 저장 시스템 | |
| CN101262079A (zh) | 电池管理系统、电池包以及电池包的充电方法 | |
| CN103036258A (zh) | 一种蓄电池组均衡系统及方法 | |
| CN202309117U (zh) | 一种蓄电池组均衡系统 | |
| CN106712257A (zh) | 光伏储能全直流电动汽车充电站 | |
| KR102112726B1 (ko) | 스마트 기기와 통신되는 태양광 충전 시스템을 사용한 개별 배터리 셀 충전 시스템 | |
| Reema et al. | Comparative analysis of CC-CV/CC charging and charge redistribution in supercapacitors | |
| CN106685012A (zh) | 锂电池充电控制系统及其工作方法 | |
| KR20130061814A (ko) | 배터리 전압 측정회로 및 이를 구비한 전력 저장 시스템 | |
| CN110190638A (zh) | 一种锂电池快速均衡电感式拓扑电路 | |
| CN206475768U (zh) | 充电桩自动检测系统 | |
| CN209526548U (zh) | 一种蓄电池自平衡快速充电耦合控制的光伏发电装置 | |
| CN108347073A (zh) | 用于动力型锂离子蓄电池组的充电均衡控制方法 | |
| JP2011160635A (ja) | 蓄電池の充電方法および太陽光発電システム | |
| CN104767248A (zh) | 智能化能源高效管理系统 | |
| CN106712185A (zh) | 锌银蓄电池组用充电设备 | |
| CN208461514U (zh) | 一种包含辅电池的蓄电池组均衡电路 | |
| CN208707358U (zh) | 一种电池均衡充电装置 | |
| CN110376529A (zh) | 储能式多功能锂电池检测系统 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20190419 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |