CN110034600B - 一种太阳能充电装置及其校验方法、系统 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种太阳能充电装置的校验方法，应用于MOS管控制器，包括：控制MOS管单元的通断，使开关电源对储能电池进行恒流充电；监测所述MOS管单元及所述储能电池的状态参量，得到校验结果。由于本发明仅对储能电池进行恒流充电，避免了恒压充电时MOS管单元中MOS管频繁开关的动作，因此不会如现有技术一样引起开关电源的大电容放电，降低了MOS管导通时的电流尖峰幅值，解决了前期测试中对MOS管的潜在损伤，比现有技术更为安全可靠。相应的，本申请还公开了具有相同有益效果的一种太阳能充电装置及其校验系统。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能充放电控制领域，特别涉及一种太阳能充电装置及其校验方法、系统。
背景技术
近年来，锂电太阳能路灯凭借比常规太阳能路灯寿命更长、体积更小、更为环保节能等优势，迅速占领了市场。具体的，一般将锂电池和太阳能控制器集成组装在密闭壳体内，安装时将该密闭壳体安装于灯杆上方，结合太阳能电池板为路灯供电。
为了验证锂电池和太阳能控制器是否正常工作，生产厂家需要在工厂内使用开关电源模拟太阳能电池板，对锂电池和太阳能控制器进行测试。但是，由于开关电源输出端存在大容量的电解电容，开关电源与太阳能电池板存在本质的区分。如果在测试过程中，太阳能控制器依然按照原有接太阳能电池板的控制策略对锂电池进行充放电，在恒压充电阶段MOS管需要不停开关，其导通瞬间开关电源会因为大电容产生极大的电流尖峰，对MOS管造成潜在损伤。
如图1a所示，太阳能电池板充电时MOS管的瞬间峰值电流为7A左右，远小于MOS管的额定峰值电流，而对比图1b，在开关电源恒压充电阶段MOS管的瞬间峰值电流可达到150A，实际可能更高，完全有可能超过MOS管要求的最高电流限制，引起MOS管潜在损伤。
因此，如何提供一种解决上述技术问题的方案是目前本领域技术人员需要解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种太阳能充电装置及其校验方法、系统，以便在不损伤MOS管的情况下实现太阳能充电装置的校验测试。其具体方案如下：
一种太阳能充电装置的校验方法，应用于MOS管控制器，包括：
控制MOS管单元的通断，使开关电源对储能电池进行恒流充电；
监测所述MOS管单元及所述储能电池的状态参量，得到校验结果。
优选的，所述控制MOS管单元的通断，使开关电源对储能电池进行恒流充电的过程，具体包括：
控制所述MOS管单元，使所述开关电源对所述储能电池进行充电，并重复以下步骤：
当所述储能电池的电压上升到过充电保护电压，控制所述MOS管单元，以暂停所述开关电源对所述储能电池的充电动作；
当所述储能电池的电压下降到过充电恢复电压，控制所述MOS管单元，使所述开关电源对所述储能电池进行充电。
优选的，所述校验方法还包括：
当所述校验结果合格，控制所述MOS管单元，以停止所述开关电源对所述储能电池的充电动作。
优选的，在控制MOS管单元的通断，使开关电源对储能电池进行恒流充电之前，还包括：
根据所述MOS管单元的输入接口电压，判断接入电源是否为所述开关电源；
如果是，执行控制MOS管单元的通断，使开关电源对储能电池进行恒流充电的步骤。
优选的，所述根据所述MOS管单元的输入接口电压，判断接入电源是否为所述开关电源之后，还包括：
如果否，控制所述MOS管单元的通断，使太阳能电池板对所述储能电池进行预设充电。
优选的，所述根据所述MOS管单元的输入接口电压，判断接入电源是否为所述开关电源的过程，具体包括：
根据所述MOS管单元的输入接口电压是否存在突变，判断所述接入电源是否为所述开关电源；
如果是，则确定所述接入电源为所述开关电源。
优选的，所述储能电池具体为锂电池。
相应的，本发明还公开了一种太阳能充电装置的校验系统，应用于MOS管控制器，包括：
动作模块，用于控制MOS管单元的通断，使开关电源对储能电池进行恒流充电；
监测模块，用于监测所述MOS管单元及所述储能电池的状态参量，得到校验结果。
优选的，所述校验系统还包括：
电源判断模块，用于根据所述MOS管单元的输入接口电压，判断接入电源是否为所述开关电源；如果是，触发所述动作模块。
相应的，本发明还公开了一种太阳能充电装置，包括MOS管单元、储能电池及MOS管控制器；
其中，所述MOS管控制器用于实现上文任一项所述太阳能充电装置的校验方法的步骤。
优选的，所述储能电池具体为锂电池。
本发明公开了一种太阳能充电装置的校验方法，应用于MOS管控制器，包括：控制MOS管单元的通断，使开关电源对储能电池进行恒流充电；监测所述MOS管单元及所述储能电池的状态参量，得到校验结果。由于本发明仅对储能电池进行恒流充电，避免了恒压充电时MOS管单元中MOS管频繁开关的动作，因此不会如现有技术一样引起开关电源的大电容放电，降低了MOS管导通时的电流尖峰幅值，解决了前期测试中对MOS管的潜在损伤，比现有技术更为安全可靠。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1a为太阳能电池板充电时MOS管的电流示意图；
图1b为开关电源恒压充电时MOS管的电流示意图；
图2为本发明实施例中一种太阳能充电装置的校验方法的步骤流程图；
图3a为现有技术中一种MOS管控制器控制策略的电流示意图；
图3b为本发明实施例中一种MOS管控制器控制策略的电流示意图；
图4为本发明实施例中另一种太阳能充电装置的校验方法的步骤流程图；
图5a为接入电源为开关电源时MOS管单元的输入接口电压示意图；
图5b为接入电源为太阳能电池板时MOS管单元的输入接口电压示意图；
图6为本发明实施例中一种太阳能充电装置的校验系统的结构分布图；
图7为本发明实施例中一种太阳能充电装置的结构分布图。
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。
现有技术在利用开关电源模拟太阳能电池板对锂电池和MOS管控制器进行测试时，会产生极高的电流尖峰，对MOS管造成潜在损伤；本发明改变了开关电源测试时的控制策略，降低了MOS管中电流尖峰的幅值，避免MOS管出现潜在损伤。
本发明实施例公开了一种太阳能充电装置的校验方法，应用于MOS管控制器，参见图2所示，包括：
S11：控制MOS管单元的通断，使开关电源对储能电池进行恒流充电；
具体的，这里的储能电池一般指锂电池，当然还可以是特性与锂电池相似、可应用本方法的其他电池。
可以理解的是，太阳能充电装置的校验，是因为储能电池和MOS管单元控制器被组装在密闭壳体中，通常应用时密闭壳体直接与太阳能电池板连接，工作过程中太阳能电池板与储能电池之间的电路由MOS管单元中MOS管的通断决定，MOS管单元的通断由MOS管控制器依据控制策略进行控制。
可以理解的是，常规接太阳能电池板时，MOS管控制器的控制策略如图3a所示，在储能电池达到过充电保护电压之前，MOS管控制器利用MOS管单元通过太阳能电池板对储能电池进行恒流充电，达到过充电保护电压之后进入恒压充电阶段，MOS管控制器通过控制MOS管单元内的MOS管不停地开关来维持恒定电压，恒压充电阶段维持一段时间后停止充电，当储能电池的电压低于过充电恢复电压后再开始恒流充电，该过程一直循环进行。
与现有技术不同，本实施例中取消了恒压充电阶段，MOS管控制器的控制策略如图3b所示，具体的：
控制MOS管单元，使开关电源对储能电池进行充电，并重复以下步骤：当储能电池的电压上升到过充电保护电压，控制MOS管单元，以暂停开关电源对储能电池的充电动作；当储能电池的电压下降到过充电恢复电压，控制MOS管单元，使开关电源对储能电池进行充电。
可见，由于取消了恒压充电阶段，MOS管单元不需要再去执行频繁的开关动作，因此图1b中大幅值的电流尖峰不再出现，因此本实施例中的校验方法不会损伤MOS管单元中的MOS管，出现各类潜在损伤。这些潜在损伤在测试过程中未必显现，但是受过损伤的MOS管安装在太阳能路灯系统中，其工作寿命必然受到影响。
具体的，MOS管内部包括很多个小单元，在超过MOS管所能承受的最大峰值电流时，会造成内部局部发热以及内部电源受损，从而造成MOS管潜在损伤。如果这种损伤导致MOS管内部断开，即使外界光照良好，MOS管控制器也无法对储能电池充电，最终锂电池电压过低导致夜晚无法亮灯；如果这种损伤导致MOS管内部短路，则充电过程中即使达到了储能电池要求的过充电保护电压，MOS管控制器也无法维持此电压恒定，如果储能电池保护板正常，在充电电压超过储能电压的过充电保护电压后，会触动储能电池保护板动作，从内部断开储能电池，如果储能电池保护板故障，储能电池电压过高则会出现爆炸，对人员和财产安全造成严重影响。
以美国功率半导体生产商AOS生产的型号为AOD4184的MOS管为例，其允许的最大峰值电流为120A，而实际电路中MOS管所能承受的电流峰值随频率上升而下降，必然会低于其额定最大峰值电流，因此尽可能地降低通过MOS管的电流尖峰幅值是非常有必要的。
S12：监测MOS管单元及储能电池的状态参量，得到校验结果。
具体的，监测到的状态参量包括MOS管单元和储能电池的电流量和/或电压量，从而获取其电流变化和/或电压变化，进而通过分析得到太阳能充电装置的校验结果，该校验结果包括MOS管单元、储能电池和/或MOS管控制器能否正常工作。
进一步的，当校验结果合格，控制MOS管单元，以停止开关电源对储能电池的充电动作。
可以理解的是，如果MOS管单元、储能电池或MOS管控制器的校验结果不合格，则将整个太阳能充电装置退回处理。
本发明实施例公开了一种太阳能充电装置的校验方法，应用于MOS管控制器，包括：控制MOS管单元的通断，使开关电源对储能电池进行恒流充电；监测MOS管单元及储能电池的状态参量，得到校验结果。由于本实施例仅对储能电池进行恒流充电，避免了恒压充电时MOS管单元中MOS管频繁开关的动作，因此不会如现有技术一样引起开关电源的大电容放电，降低了MOS管导通时的电流尖峰幅值，解决了前期测试中对MOS管的潜在损伤，比现有技术更为安全可靠。
本发明实施例公开了一种具体的太阳能充电装置的校验方法，相对于上一实施例，本实施例对技术方案作了进一步的说明和优化。具体的，参见图4所示：
S21：根据MOS管单元的输入接口电压，判断接入电源是否为开关电源；
具体的，根据MOS管单元的输入接口电压是否存在突变，判断接入电源是否为开关电源；
如果是，则确定接入电源为开关电源；
如果否，则确定接入电源为太阳能电池板。
可以理解的是，开关电源与太阳能电池板作为供电电源时，其供电特性是不一样的，图5a中开关电源的电压发生突变，电压变化率很高，而图5b中太阳能电池板接入时电压缓慢上升，变化率远低于开关电源的电压变化率。根据MOS管单元的输入接口电压的变化趋势，可以判断接入电源是开关电源还是太阳能电池板。
S22：如果是，控制MOS管单元的通断，使开关电源对储能电池进行恒流充电。
具体的，利用开关电源进行恒流充电的过程参照上一实施例的细节描述。
S23：监测MOS管单元及储能电池的状态参量，得到校验结果。
S24：如果否，控制MOS管单元的通断，使太阳能电池板对储能电池进行预设充电。
具体的，当太阳能电池板与MOS管单元相接，MOS管单元控制器按照原有的预设控制策略控制MOS管单元进行预设充电，也就是执行图3a中恒流充电与恒压充电反复的过程。
在本实施例中，MOS管控制器有两种MOS管单元的控制模式，一种控制模式为实验室模式，对应开关电源；另一种控制模式为原有的正常工作模式，对应太阳能电池板。MOS管控制器在进行控制之前，会自动判断接入电源，并选择相应的控制模式，由于自动判断出错概率更低，保证了校验及工作的效率，可最大限度避免MOS管潜在风险，减少MOS管控制器的故障率，保证整个太阳能充电系统安全高效的长期运行。
相应的，本发明实施例还公开了一种太阳能充电装置的校验系统，应用于MOS管控制器，参见图6所示，包括：
动作模块11，用于控制MOS管单元的通断，使开关电源对储能电池进行恒流充电；
监测模块12，用于监测MOS管单元及储能电池的状态参量，得到校验结果。
进一步的，校验系统还包括电源判断模块13，用于根据MOS管单元的输入接口电压，判断接入电源是否为开关电源；如果是，触发动作模块11。
在一些具体实施例中，动作模块11具体用于：控制MOS管单元，使开关电源对储能电池进行充电，并重复以下步骤：当储能电池的电压上升到过充电保护电压，控制MOS管单元，以暂停开关电源对储能电池的充电动作；当储能电池的电压下降到过充电恢复电压，控制MOS管单元，使开关电源对储能电池进行充电。
在一些具体实施例中，动作模块11具体还用于：当校验结果合格，控制MOS管单元，以停止开关电源对储能电池的充电动作。
在一些具体实施例中，动作模块11具体还用于：根据MOS管单元的输入接口电压，判断接入电源是否为开关电源；
如果是，执行控制MOS管单元的通断，使开关电源对储能电池进行恒流充电的步骤。
在一些具体实施例中，动作模块11具体还用于：如果否，控制MOS管单元的通断，使太阳能电池板对储能电池进行预设充电。
在一些具体实施例中，动作模块11具体还用于：根据MOS管单元的输入接口电压是否存在突变，判断接入电源是否为开关电源；如果是，则确定接入电源为开关电源。
在一些具体实施例中，储能电源具体为锂电池。
由于本发明实施例仅对储能电池进行恒流充电，避免了恒压充电时MOS管单元中的MOS管频繁开关的动作，因此不会如现有技术一样引起开关电源的大电容放电，降低了MOS管导通时的电流尖峰幅值，解决了前期测试中对MOS管的潜在损伤，比现有技术更为安全可靠。
相应的，本发明实施例还公开了一种太阳能充电装置，参见图7所示，包括MOS管单元21、储能电池22及MOS管控制器23；
其中，MOS管控制器23用于实现以下步骤：
控制MOS管单元21的通断，使开关电源对储能电池22进行恒流充电；
监测MOS管单元21及储能电池22的状态参量，得到校验结果。
在一些具体的实施例中，MOS管控制器23具体可以实现以下步骤：
控制MOS管单元，使开关电源对储能电池进行充电，并重复以下步骤：
当储能电池的电压上升到过充电保护电压，控制MOS管单元，以暂停开关电源对储能电池的充电动作；
当储能电池的电压下降到过充电恢复电压，控制MOS管单元，使开关电源对储能电池进行充电。
在一些具体的实施例中，MOS管控制器23具体还可以实现以下步骤：
当校验结果合格，控制MOS管单元，以停止开关电源对储能电池的充电动作。
在一些具体的实施例中，MOS管控制器23具体还可以实现以下步骤：
根据MOS管单元的输入接口电压，判断接入电源是否为开关电源；
如果是，执行控制MOS管单元的通断，使开关电源对储能电池进行恒流充电的步骤。
在一些具体的实施例中，MOS管控制器23具体还可以实现以下步骤：
如果否，控制MOS管单元的通断，使太阳能电池板对储能电池进行预设充电。
在一些具体的实施例中，MOS管控制器23具体可以实现以下步骤：
根据MOS管单元的输入接口电压是否存在突变，判断接入电源是否为开关电源；
如果是，则确定接入电源为开关电源。
可以理解的是，MOS管单元21外接电源，其接入电源可以是开关电源，也可以是太阳能电池板。
在一些具体的实施例中，储能电池具体为锂电池。
由于本发明实施例仅对储能电池进行恒流充电，避免了恒压充电时MOS管单元中的MOS管频繁开关的动作，因此不会如现有技术一样引起开关电源的大电容放电，降低了MOS管导通时的电流尖峰幅值，解决了前期测试中对MOS管的潜在损伤，比现有技术更为安全可靠。
最后，还需要说明的是，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。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上对本发明所提供的一种太阳能充电装置及其校验方法、系统进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (6)
1.一种太阳能充电装置的校验方法，其特征在于，应用于MOS管控制器，包括：
控制MOS管单元的通断，使开关电源对储能电池进行恒流充电；
监测所述MOS管单元及所述储能电池的状态参量，得到校验结果；
在控制MOS管单元的通断，使开关电源对储能电池进行恒流充电之前，还包括：
根据所述MOS管单元的输入接口电压，判断接入电源是否为所述开关电源；
如果是，执行所述控制MOS管单元的通断，使开关电源对储能电池进行恒流充电的步骤；
如果否，控制所述MOS管单元的通断，使太阳能电池板对所述储能电池进行预设充电；
其中，所述根据所述MOS管单元的输入接口电压，判断接入电源是否为所述开关电源的过程，具体包括：
根据所述MOS管单元的输入接口电压是否存在突变，判断所述接入电源是否为所述开关电源；
如果是，则确定所述接入电源为所述开关电源。
2.根据权利要求1所述校验方法，其特征在于，所述控制MOS管单元的通断，使开关电源对储能电池进行恒流充电的过程，具体包括：
控制所述MOS管单元，使所述开关电源对所述储能电池进行充电，并重复以下步骤：
当所述储能电池的电压上升到过充电保护电压，控制所述MOS管单元，以暂停所述开关电源对所述储能电池的充电动作；
当所述储能电池的电压下降到过充电恢复电压，控制所述MOS管单元，使所述开关电源对所述储能电池进行充电。
3.根据权利要求1所述校验方法，其特征在于，还包括：
当所述校验结果合格，控制所述MOS管单元，以停止所述开关电源对所述储能电池的充电动作。
4.一种太阳能充电装置的校验系统，其特征在于，应用于MOS管控制器，包括：
动作模块，用于控制MOS管单元的通断，使开关电源对储能电池进行恒流充电；
监测模块，用于监测所述MOS管单元及所述储能电池的状态参量，得到校验结果；
所述动作模块还用于；
根据所述MOS管单元的输入接口电压，判断接入电源是否为所述开关电源；
如果是，执行所述控制MOS管单元的通断，使开关电源对储能电池进行恒流充电的步骤；
如果否，控制所述MOS管单元的通断，使太阳能电池板对所述储能电池进行预设充电；
其中，所述根据所述MOS管单元的输入接口电压，判断接入电源是否为所述开关电源的过程，具体包括：
根据所述MOS管单元的输入接口电压是否存在突变，判断所述接入电源是否为所述开关电源；
如果是，则确定所述接入电源为所述开关电源。
5.一种太阳能充电装置，其特征在于，包括MOS管单元、储能电池及MOS管控制器；
其中，所述MOS管控制器用于实现权利要求1至3任一项所述太阳能充电装置的校验方法的步骤。
6.根据权利要求5所述太阳能充电装置，其特征在于，所述储能电池具体为锂电池。
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