CN110098734B - 一种用于磷酸铁锂电池组的电压转化方法 - Google Patents

一种用于磷酸铁锂电池组的电压转化方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于磷酸铁锂电池组的电压转化方法，包括以下步骤：S1、磷酸铁锂电池组模块输入电压升压：先对磷酸铁锂电池组及其组合电路进行温度与电路导通状态的检测，确定电路正常后，对磷酸铁锂电池组的输入电压进行预升压，使电压上升一个微小值。本发明通过磷酸铁锂电池组输出电压和输入电压的升压操作以及MPPT技术手段的应用，不仅可以将做出的磷酸铁锂电池组直接替换至急需维修的老式太阳能路灯上，使达到使用寿命的老式路灯可以继续使用，避免大量材料及资源浪费，还可以发挥太阳能板的最大功效，使其以最大功率向磷酸铁锂电池组供电，提升原有硅晶板的功率，实现资源的最大限度利用。

Description

一种用于磷酸铁锂电池组的电压转化方法
技术领域
本发明涉及电压转化方法领域，尤其涉及一种用于磷酸铁锂电池组的电压转化方法。
背景技术
太阳能路灯系统是由LED光源（含驱动）、太阳能电池板、蓄电池（包括蓄电池保温箱）、太阳能路灯控制器、路灯灯杆（含基础）及辅料线材等几部分构成。
太阳能电池组件一般选用单晶硅或者多晶硅太阳能电池组件；LED灯头一般选用大功率LED光源；控制器一般放置在灯杆内，具有光控、时控制、过充过放保护及反接保护，更高级的控制器更具备四季调整亮灯时间功能、半功率功能、智能充放电功能等；蓄电池一般放置于地下或则会有专门的蓄电池保温箱，可采用阀控式铅酸蓄电池、胶体蓄电池、铁铝蓄电池或者锂电池等。
太阳能路灯的具有一定的使用寿命年限，当大批量的老式太阳能路灯快达到使用寿命时，如果不做处理，及时替换掉这些路灯中的电池组件，则这大批量的老式路灯都将无法继续使用，这就造成了大量的材料及资源浪费，而传统的电池组因为其输出电压及输入电压不够，又无法直接替换原有老化的电池组。
为此，我们提出一种用于磷酸铁锂电池组的电压转化方法，来解决上述问题。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种用于磷酸铁锂电池组的电压转化方法，其通过磷酸铁锂电池组输出电压和输入电压的升压操作以及MPPT技术手段的应用，不仅可以将做出的磷酸铁锂电池组直接替换至急需维修的老式太阳能路灯上，使达到使用寿命的老式路灯可以继续使用，避免大量材料及资源浪费，还可以发挥太阳能板的最大功效，使其以最大功率向磷酸铁锂电池组供电，提升原有硅晶板的功率，实现资源的最大限度利用。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种用于磷酸铁锂电池组的电压转化方法，包括以下步骤：
S1、磷酸铁锂电池组模块输入电压升压：先对磷酸铁锂电池组及其组合电路进行温度与电路导通状态的检测，确定电路正常后，对磷酸铁锂电池组的输入电压进行预升压，使电压上升一个微小值；
S2、之后对预升压后的电池组及其组合电路进行温度与电路导通状态的检测，确定电路升压不会对电路产生不良影响，然后开始对电路升压；
S3、先由高频振荡电路产生低压脉冲，再由脉冲变压器将低压脉冲上升到预定电压值，最后经由脉冲整流后获得高压直流电，完成对输入电压的升压；
S4、电路升压完成后，再对电池组及其组合电路进行温度及电路导通状态的检测，确保电路可正常使用；
S5、磷酸铁锂电池组模块输出电压升压：先对磷酸铁锂电池组及其组合电路进行温度与电路导通状态的检测，确定电路正常后，对磷酸铁锂电池组的输出电压进行预升压，使电压上升一个微小值；
S6、之后对预升压后的电池组及其组合电路进行温度与电路导通状态的检测，确定电路升压不会对电路产生不良影响，然后开始对电路升压；
S7、先由高频振荡电路产生低压脉冲，再由脉冲变压器将低压脉冲上升到预定电压值，最后经由脉冲整流后获得高压直流电，完成对输出电压的升压；
S8、电路升压完成后，再对电池组及其组合电路进行温度及电路导通状态的检测，确保电路可正常使用；
S9、MPPT技术的使用：MPPT技术模块实时侦测太阳能发电板的发电电压，并追踪太阳能发电板的最高电压电流值，使系统以最大功率输出值对磷酸铁锂电池组模块供电。
优选地，所述步骤S1中的磷酸铁锂电池组模块电连接有状态检测模块、电路预升压模块、电路升压模块、温度检测模块和太阳能光伏板，所述状态检测模块用于检测磷酸铁锂电池组及其组合电路的导通状态，所述电路预升压模块用于电路升压前对电路进行若干次预升压，所述电路升压模块用于正式对电路进行升压，所述温度检测模块用于检测磷酸铁锂电池组及其组合电路的温度状态，所述太阳能光伏板用于接受太阳能进行光伏发电并将对磷酸铁锂电池组模块供电。
优选地，所述电路升压模块包括PWM控制器、脉冲变压器和脉冲整流器，所述PWM控制器用于产生高频信号振荡电路使电路产生低压脉冲，所述脉冲变压器用于将PWM控制器控制产生的低压脉冲升压到预定电压值，所述脉冲整流器用于将升压后的高压脉冲整合成高压直流电，完成电路的升压。
优选地，所述温度检测模块包括温度传感器和温度分析处理器，所述温度传感器用于实时监测磷酸铁锂电池组模块的温度情况并及时上传至温度分析处理器，所述温度分析处理器用于分析判断温度传感器传回的温度是否可以保证电路正常工作。
优选地，所述太阳能光伏板包括光伏电池阵列，所述太阳能光伏板电连接有MPPT技术模块，所述MPPT技术模块包括DC/DC变换器、PWM控制器和最大功率跟踪装置，所述DC/DC变换器用于将光伏阵列电池与负载进行连接，所述PWM控制器用于接受DC/DC变换器所发出的PWM驱动信号。
优选地，所述最大功率跟踪装置用于不断检测光伏电池阵列的电流及电压变化，并追踪光伏电池阵列的电流电压最大值，之后根据电流电压最大值对DC/DC变换器的PWM驱动信号占空比进行调节。
优选地，所述步骤S1中对磷酸铁锂电池组输入电压进行预升压时，需要重复操作若干次，每次预升压后都需对磷酸铁锂电池组及其组合电路的温度及其导通状态进行检测。
优选地，所述步骤S5中对磷酸铁锂电池组输出电压进行预升压时，需要重复操作若干次，每次预升压后都需对磷酸铁锂电池组及其组合电路的温度及其导通状态进行检测。
本发明具有以下有益效果：
1、通过对磷酸铁锂电池组输出电压及输入电压的升压操作，可将做出的磷酸铁锂电池组直接替换至急需维修的老式太阳能路灯上，使达到使用寿命的老式路灯可以继续使用，避免大量的材料及资源浪费；
2、通过应用MPPT技术手段，实时跟踪太阳能板中的最大的功率点，来发挥出太阳能板的最大功效，使太阳能光伏电池的最大功率向磷酸铁锂电池组供电，提升原有硅晶板的效率，实现资源的最大限度利用。
附图说明
图1为本发明提出的一种用于磷酸铁锂电池组的电压转化方法的方法流程图；
图2为本发明提出的一种MPPT技术模块工作原理示意图；
图3为本发明提出的一种MPPT技术模块工作作用示意图；
图4为本发明提出的一种用于磷酸铁锂电池组的电压转化方法的系统框图。
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。
参照图1-4，一种用于磷酸铁锂电池组的电压转化方法，包括以下步骤：
S1、磷酸铁锂电池组模块输入电压升压：先对磷酸铁锂电池组及其组合电路进行温度与电路导通状态的检测，确定电路正常后，对磷酸铁锂电池组的输入电压进行预升压，使电压上升一个微小值；
S2、之后对预升压后的电池组及其组合电路进行温度与电路导通状态的检测，确定电路升压不会对电路产生不良影响，然后开始对电路升压；
S3、先由高频振荡电路产生低压脉冲，再由脉冲变压器将低压脉冲上升到预定电压值，最后经由脉冲整流后获得高压直流电，完成对输入电压的升压；
S4、电路升压完成后，再对电池组及其组合电路进行温度及电路导通状态的检测，确保电路可正常使用；
S5、磷酸铁锂电池组模块输出电压升压：先对磷酸铁锂电池组及其组合电路进行温度与电路导通状态的检测，确定电路正常后，对磷酸铁锂电池组的输出电压进行预升压，使电压上升一个微小值；
S6、之后对预升压后的电池组及其组合电路进行温度与电路导通状态的检测，确定电路升压不会对电路产生不良影响，然后开始对电路升压；
S7、先由高频振荡电路产生低压脉冲，再由脉冲变压器将低压脉冲上升到预定电压值，最后经由脉冲整流后获得高压直流电，完成对输出电压的升压；
S8、电路升压完成后，再对电池组及其组合电路进行温度及电路导通状态的检测，确保电路可正常使用；
S9、MPPT技术的使用：MPPT技术模块实时侦测太阳能发电板的发电电压，并追踪太阳能发电板的最高电压电流值，使系统以最大功率输出值对磷酸铁锂电池组模块供电。
步骤S1中的磷酸铁锂电池组模块电连接有状态检测模块、电路预升压模块、电路升压模块、温度检测模块和太阳能光伏板，状态检测模块用于检测磷酸铁锂电池组及其组合电路的导通状态，电路预升压模块用于电路升压前对电路进行若干次预升压，电路升压模块用于正式对电路进行升压，温度检测模块用于检测磷酸铁锂电池组及其组合电路的温度状态，太阳能光伏板用于接受太阳能进行光伏发电并将对磷酸铁锂电池组模块供电。
电路升压模块包括PWM控制器、脉冲变压器和脉冲整流器，PWM控制器用于产生高频信号振荡电路使电路产生低压脉冲，脉冲变压器用于将PWM控制器控制产生的低压脉冲升压到预定电压值，脉冲整流器用于将升压后的高压脉冲整合成高压直流电，完成电路的升压。
温度检测模块包括温度传感器和温度分析处理器，温度传感器用于实时监测磷酸铁锂电池组模块的温度情况并及时上传至温度分析处理器，温度分析处理器用于分析判断温度传感器传回的温度是否可以保证电路正常工作。
太阳能光伏板包括光伏电池阵列，太阳能光伏板电连接有MPPT技术模块，MPPT技术模块包括DC/DC变换器、PWM控制器和最大功率跟踪装置，DC/DC变换器用于将光伏阵列电池与负载进行连接，PWM控制器用于接受DC/DC变换器所发出的PWM驱动信号。
最大功率跟踪装置用于不断检测光伏电池阵列的电流及电压变化，并追踪光伏电池阵列的电流电压最大值，之后根据电流电压最大值对DC/DC变换器的PWM驱动信号占空比进行调节。
步骤S1中对磷酸铁锂电池组输入电压进行预升压时，需要重复操作若干次，每次预升压后都需对磷酸铁锂电池组及其组合电路的温度及其导通状态进行检测。
步骤S5中对磷酸铁锂电池组输出电压进行预升压时，需要重复操作若干次，每次预升压后都需对磷酸铁锂电池组及其组合电路的温度及其导通状态进行检测。
本发明中在对磷酸铁锂电池组的输出电压及输入电压进行升压时，是在3.2V单串或者6.4V两串的情况下进行的，需要说明的是，磷酸铁锂电池组的输入电压升压具体操作是先由PWM控制器高频振荡电路，使电池组产生5V的低压脉冲，再由脉冲变压器将5V的低压脉冲升压至18V的高压脉冲，最后由脉冲整流器将其整合18V的直流电，完成输入电压由5V到18V的转化；同理，磷酸铁锂电池组的输出电压升压具体操作是先由PWM控制器高频振荡电路，使电池组产生3.2V的低压脉冲，再由脉冲变压器将3.2V的低压脉冲升压至6.4-36V的高压脉冲，最后由脉冲整流器将其整合6.4-36V的直流电，完成输出电压由3.2V到36V的转化。
MPPT技术模块中的最大功率跟踪装置实时侦测光伏电池阵列的发电电压及电流，并追踪太阳能发电板的最高电压电流值，通过改变DC/DC变换器的PWM驱动信号的占空比来使太阳能光伏板以最大功率输出值对磷酸铁锂电池组模块供电，实现硅晶板的最大功效化，使原有硅晶板的效率提升20%。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种用于磷酸铁锂电池组的电压转化方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、磷酸铁锂电池组模块输入电压升压：先对磷酸铁锂电池组及其组合电路进行温度与电路导通状态的检测，确定电路正常后，对磷酸铁锂电池组的输入电压进行预升压，使电压上升一个微小值；
S2、之后对预升压后的电池组及其组合电路进行温度与电路导通状态的检测，确定电路升压不会对电路产生不良影响，然后开始对电路升压；
S3、先由高频振荡电路产生低压脉冲，再由脉冲变压器将低压脉冲上升到预定电压值，最后经由脉冲整流后获得高压直流电，完成对输入电压的升压；
S4、电路升压完成后，再对电池组及其组合电路进行温度及电路导通状态的检测，确保电路可正常使用；
S5、磷酸铁锂电池组模块输出电压升压：先对磷酸铁锂电池组及其组合电路进行温度与电路导通状态的检测，确定电路正常后，对磷酸铁锂电池组的输出电压进行预升压，使电压上升一个微小值；
S6、之后对预升压后的电池组及其组合电路进行温度与电路导通状态的检测，确定电路升压不会对电路产生不良影响，然后开始对电路升压；
S7、先由高频振荡电路产生低压脉冲，再由脉冲变压器将低压脉冲上升到预定电压值，最后经由脉冲整流后获得高压直流电，完成对输出电压的升压；
S8、电路升压完成后，再对电池组及其组合电路进行温度及电路导通状态的检测，确保电路可正常使用；
S9、MPPT技术的使用：MPPT技术模块实时侦测太阳能发电板的发电电压，并追踪太阳能发电板的最高电压电流值，使系统以最大功率输出值对磷酸铁锂电池组模块供电；
所述步骤S1中的磷酸铁锂电池组模块电连接有状态检测模块、电路预升压模块、电路升压模块、温度检测模块和太阳能光伏板，所述状态检测模块用于检测磷酸铁锂电池组及其组合电路的导通状态，所述电路预升压模块用于电路升压前对电路进行若干次预升压，所述电路升压模块用于正式对电路进行升压，所述温度检测模块用于检测磷酸铁锂电池组及其组合电路的温度状态，所述太阳能光伏板用于接受太阳能进行光伏发电并将对磷酸铁锂电池组模块供电；所述电路升压模块包括PWM控制器、脉冲变压器和脉冲整流器，所述PWM控制器用于产生高频信号振荡电路使电路产生低压脉冲，所述脉冲变压器用于将PWM控制器控制产生的低压脉冲升压到预定电压值，所述脉冲整流器用于将升压后的高压脉冲整合成高压直流电，完成电路的升压；所述温度检测模块包括温度传感器和温度分析处理器，所述温度传感器用于实时监测磷酸铁锂电池组模块的温度情况并及时上传至温度分析处理器，所述温度分析处理器用于分析判断温度传感器传回的温度是否可以保证电路正常工作；所述太阳能光伏板包括光伏电池阵列，所述太阳能光伏板电连接有MPPT技术模块，所述MPPT技术模块包括DC/DC变换器、PWM控制器和最大功率跟踪装置，所述DC/DC变换器用于将光伏阵列电池与负载进行连接，所述PWM控制器用于接受DC/DC变换器所发出的PWM驱动信号；所述最大功率跟踪装置用于不断检测光伏电池阵列的电流及电压变化，并追踪光伏电池阵列的电流电压最大值，之后根据电流电压最大值对DC/DC变换器的PWM驱动信号占空比进行调节。
2.根据权利要求1所述的一种用于磷酸铁锂电池组的电压转化方法，其特征在于，所述步骤S1中对磷酸铁锂电池组输入电压进行预升压时，需要重复操作若干次，每次预升压后都需对磷酸铁锂电池组及其组合电路的温度及其导通状态进行检测。
3.根据权利要求1所述的一种用于磷酸铁锂电池组的电压转化方法，其特征在于，所述步骤S5中对磷酸铁锂电池组输出电压进行预升压时，需要重复操作若干次，每次预升压后都需对磷酸铁锂电池组及其组合电路的温度及其导通状态进行检测。
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