CN110444827A - 一种基于mppt的充电控制方法及太阳能光伏系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及太阳能技术领域，具体涉及一种基于MPPT的充电控制方法及太阳能光伏系统。所述充电控制方法包括步骤：采用MPPT扫描获取单串锂电池的最大充电电流值，并根据最大充电电流值设置对应的PWM控制信号；采用MPPT爬坡扫描控制调节PWM控制信号，对单串锂电池进行充电。所述太阳能光伏系统包括太阳能板，单串锂电池，充放电模块，以及MPPT控制模块，MPPT控制模块包括MCU控制单元，以及用于采集单串锂电池信息的采样电路单元，MCU控制单元根据采样电路单元采集的单串锂电池信息并根据所述的充电控制方法控制充放电模块对单串锂电池进行充电。本发明无需考虑太阳能光伏系统中电池的电压均衡问题，降低电池的性能要求，也无需安装复杂的电池管理系统，成本低。

Description

一种基于MPPT的充电控制方法及太阳能光伏系统
技术领域
本发明涉及太阳能技术领域，具体涉及一种基于MPPT的充电控制方法及太阳能光伏系统。
背景技术
太阳能清洁环保，无任何污染，利用价值高，其在能源更替中有着不可取代的地位。太阳能发电应用于人类生活的方方面面，比如太阳能路灯、太阳能热水器、太阳能移动电源等。
在应用太阳能供电的系统中，有些价值不高的系统中应用的电池由多节锂电池串联而成，系统中不具有电池管理系统，对串联的多节锂电池的过充电、过放电、过温度等异常状况不能进行有效管理。由于每节电池不可能一致，充电的时候就会有的电池充电充的多，有的充的少，放电的时候，有的放电放的多，有的放的少。多节锂电池充放电不一致，长期使用，直到电池某一串锂电池馈电严重，导致整组电池充放电容量迅速下降。
对于上述问题，有些采用严格筛选的锂电池组成电池组，达到电动车或者以上标准，或者安装电池管理系统，但这些方案会导致成本高。
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，提供一种基于MPPT的充电控制方法及太阳能光伏系统，克服现有的解决太阳能光伏系统中多串锂电池的充放电异常状况管理成本高的问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种基于MPPT的充电控制方法，所述充电控制方法用于对具有单串锂电池的太阳能光伏系统进行充电控制，包括步骤：
采用MPPT扫描获取单串锂电池的最大充电电流值，并根据最大充电电流值设置对应的PWM控制信号；
采用MPPT爬坡扫描控制调节PWM控制信号，对单串锂电池进行充电。
本发明的更进一步优选方案是：所述采用MPPT扫描获取单串锂电池的最大充电电流值，并根据最大充电电流值设置对应的PWM控制信号包括步骤：
逐渐增大PWM控制信号的占空比；
扫描获取单串锂电池的充电电流和充电电压；
分别将获取的充电电流和充电电压与对应的预设值进行比较；
若充电电流先大于预设值，采用恒流方式对单串锂电池进行充电；
若充电电压先大于预设值，采用恒压方式对单串锂电池进行充电；
获取最大充电电流值，将与最大充电电流值对应的PWM值设置为对单串锂电池进行充电的PWM控制信号。
本发明的更进一步优选方案是：所述采用MPPT爬坡扫描控制调节PWM控制信号对单串锂电池进行充电包括步骤：
判断前一PWM控制信号调节是否为增大占空比；
若前一PWM控制信号调节为增大占空比，则增大PWM控制信号的占空比；
获取单串锂电池的充电电流并与前一次获取的充电电流进行比较；
若充电电流大于前一次获取的充电电流，则在下次调节PWM控制信号时增大其占空比；
若充电电流小于前一次获取的充电电流，在下次调节PWM控制信号时减少其占空比。
本发明的更进一步优选方案是：所述采用MPPT爬坡扫描控制调节PWM控制信号对单串锂电池进行充电还包括步骤：
若前一PWM控制信号调节不是增大占空比，则减少PWM控制信号的占空比；
获取单串锂电池的充电电流并与前一次获取的充电电流进行比较；
若充电电流大于前一次获取的充电电流，在下次调节PWM控制信号时减少其占空比；
若充电电流小于前一次获取的充电电流，在下次调节PWM控制信号时增大其占空比。
本发明的更进一步优选方案是：所述充电控制方法还包括步骤：
检测获取单串锂电池的温度数据，将其与预设下限值进行比较；
当温度数据低于预设下限值时，切断充电回路，通过MPPT方式为单串锂电池加热。
本发明的更进一步优选方案是：调节PWM控制信号减少或增大PWM控制信号的幅度为1。
本发明的更进一步优选方案是：所述采用恒流方式对单串锂电池进行充电包括步骤：
将获取的充电电流与预设值进行比较；
若充电电流大于预设值，减小PWM控制信号的占空比；
若充电电流小于预设值，增大PWM控制信号的占空比；
将获取的充电电流与预设的恒流电流进行比较；
若充电电流低于预设的恒流电流，重新采用MPPT扫描获取单串锂电池的最大充电电流值。
本发明的更进一步优选方案是：所述采用恒压方式对单串锂电池进行充电包括步骤：
将获取的充电电压与预设值进行比较；
若充电电压大于预设值，减小PWM控制信号的占空比；
若充电电压小于预设值，增大PWM控制信号的占空比；
将获取的充电电压与预设的恒压电压进行比较；
若充电电压低于预设的恒压电压的时间达到预设时间，重新采用MPPT扫描获取单串锂电池的最大充电电流值。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种基于MPPT的太阳能光伏系统，包括太阳能板，单串锂电池，充放电模块，以及MPPT控制模块，所述MPPT控制模块包括MCU控制单元，以及用于采集单串锂电池信息的采样电路单元，所述MCU控制单元根据采样电路单元采集的单串锂电池信息并根据上述所述的充电控制方法控制太阳能板通过充放电模块对单串锂电池进行充电。
本发明的更进一步优选方案是：所述太阳能光伏系统还包括与充放电模块连接用于为单串锂电池加热的加热模块，所述MCU控制单元控制太阳能板通过充放电模块驱动以MPPT方式为加热模块提供能量为单串锂电池加热。
本发明的有益效果在于，在具有单串锂电池的太阳能光伏系统中通过采用MPPT扫描获取单串锂电池的最大充电电流值，并根据最大充电电流值设置对应的PWM控制信号，然后采用MPPT爬坡扫描控制调节PWM控制信号，对单串锂电池进行充电，可靠性高，提高单串锂电池的使用寿命，无需考虑太阳能光伏系统中电池的电压均衡问题，降低太阳能光伏系统中电池的性能要求，也无需安装复杂的单串锂电池管理系统，成本低。
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是本发明基于MPPT的充电控制方法的流程框图；
图2是本发明的MPPT扫描获取最大充电电流值的流程框图；
图3是本发明的MPPT爬坡扫描控制调节PWM控制信号的具体流程框图；
图4是本发明采用恒流方式对单串锂电池进行充电的流程框图；
图5是本发明采用恒压方式对单串锂电池进行充电的流程框图；
图6是本发明基于MPPT的太阳能光伏系统的结构框图；
图7是本发明的MPPT控制模块的结构框图；
图8是本发明的温度保护模块的结构框图；
图9是本发明的负载模块的结构框图；
图10是本发明的加热模块的结构框图；
图11是本发明的温度检测模块的结构框图；
图12是本发明太阳能板为单串锂电池充电的电路图；
图13是本发明单串锂电池为负载模块供电的电路图。
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所示，本发明提供一种基于MPPT的充电控制方法的优选实施例。
一种基于MPPT的充电控制方法，用于对具有单串锂电池的太阳能光伏系统进行充电控制。所述充电控制方法包括步骤：
S10、采用MPPT扫描获取单串锂电池的最大充电电流值，并根据最大充电电流值设置对应的PWM控制信号；
S20、采用MPPT爬坡扫描控制调节PWM控制信号，对单串锂电池进行充电。
通过获取单串锂电池的充电电流，采用MPPT扫描获取单串锂电池的最大充电电流值，并根据最大充电电流值设置对应的PWM控制信号，然后采用MPPT爬坡扫描控制调节PWM控制信号，对单串锂电池进行充电，可靠性高，提高单串锂电池的使用寿命，控制简单，无需考虑太阳能光伏系统中电池的电压均衡问题，降低太阳能光伏系统中电池的性能要求，也无需安装复杂的电池管理系统，管理控制成本低。
参考图2，在步骤S10中，所述采用MPPT扫描获取单串锂电池的最大充电电流值，并根据最大充电电流值设置对应的PWM控制信号包括步骤：
S11、逐渐增大PWM控制信号的占空比；
S12、扫描获取单串锂电池的充电电流和充电电压；
S13、分别将获取的充电电流和充电电压与对应的预设值进行比较；
S14、若充电电流先大于预设值，采用恒流方式对单串锂电池进行充电；
S15、若充电电压先大于预设值，采用恒压方式对单串锂电池进行充电；
S16、获取最大充电电流值，将与最大充电电流值对应的PWM值设置为对单串锂电池进行充电的PWM控制信号。
采用MPPT扫描，对单串锂电池的充电电流和充电电压进行监控，将单串锂电池的充电电流和充电电压分别与其对应的预设值进行比较。若获取的充电电流先大于预设值，则以预设电流值进行恒流充电，若获取的充电电压先大于预设值，则以预设电压值恒压充电。在单串锂电池的充电电流和充电电压监控过程中，扫描获取电流最大点，扫描结束后，将与电流最大点对应的PWM值设置为对单串锂电池进行充电的PWM控制信号，以最大的充电功率对单串锂电池进行充电，提高充电效率。
在步骤S20中，所述采用MPPT爬坡扫描控制调节PWM控制信号对单串锂电池进行充电包括步骤：
判断前一PWM控制信号调节是否为增大占空比；
若前一PWM控制信号调节为增大占空比，则增大PWM控制信号的占空比；
获取单串锂电池的充电电流并与前一次获取的充电电流进行比较；
若充电电流大于前一次获取的充电电流，则在下次调节PWM控制信号时增大其占空比；
若充电电流小于前一次获取的充电电流，在下次调节PWM控制信号时减少其占空比。
在步骤S20中，还包括步骤：
若前一PWM控制信号调节不是增大占空比，则减少PWM控制信号的占空比；
获取单串锂电池的充电电流并与前一次获取的充电电流进行比较；
若充电电流大于前一次获取的充电电流，在下次调节PWM控制信号时减少其占空比；
若充电电流小于前一次获取的充电电流，在下次调节PWM控制信号时增大其占空比。
进一步地，在步骤S20中，在整个MPPT爬坡扫描控制调节PWM控制信号过程中，还包括步骤：
定时判断前一PWM控制信号调节是否为增大占空比。
定时对PWM控制信号调节进行判断，可避免持续性判断，减少电能的损耗。
具体地，调节PWM控制信号减少或增大PWM控制信号的幅度为1。
参考图3，图3是采用MPPT爬坡扫描控制调节PWM控制信号对单串锂电池进行充电的具体流程框图。
在图3中，采用MPPT爬坡扫描控制调节PWM控制信号对单串锂电池进行充电具体包括步骤：
S21、设定时间到；S22、上次PWM设置要求是增大；S231、PWM增大1；S232、电流比上次大；S233、PWM下次增大；S234、PWM下次减小；S241、PWM减小1；S242、电流比上次大；S243、PWM下次增大；S244、PWM下次减小。
其中，判断设定时间是否到了，设定时间到了，执行步骤S22，判断上次PWM设置要求是否为增大；若是增大，执行步骤S231，将PWM增大1；然后执行步骤S232，判断充电电流是否比上次大；若充电电流比上次大，执行步骤S233,PWM下次增大；若充电电流不比上次大，执行步骤S234，PWM下次减小。在步骤S22中，若上次PWM设置要求为不是增大，执行步骤S241，将PWM减小1；然后执行步骤S242,判断充电电流是否比上次大，若充电电流比上次大，执行步骤S244,PWM下次减小；若充电电流不比上次大，执行步骤S243，PWM下次增大。在执行步骤233，S234，S243，S244后结束。
在步骤S14中，所述采用恒流方式对单串锂电池进行充电包括步骤：
将获取的充电电流与预设值进行比较；
若充电电流大于预设值，减小PWM控制信号的占空比；
若充电电流小于预设值，增大PWM控制信号的占空比；
将获取的充电电流与预设的恒流电流进行比较；
若充电电流低于预设的恒流电流，重新采用MPPT扫描获取单串锂电池的最大充电电流值。
采用恒流方式对电池进行充电，防止电池的充电电流过大对电池造成损伤，对太阳能光伏系统的单串锂电池进行有效的管控，提高电池的使用寿命。
参考图4，图4是采用恒流方式对单串锂电池进行充电的具体流程框图。
在图4中，采用恒流方式对单串锂电池进行充电具体包括步骤：
S141、充电电流是否偏大；S142、PWM值减小；S143、PWM增大；S144、电池电流低于恒流电流设定值达到一定时间；S145、重新开始MPPT扫描。
其中，判断充电电流是否偏大，若充电电流偏大，执行步骤S142，PWM值减小；若充电电流不存在偏大，执行步骤S143；在步骤S142和S143后，执行步骤S144，判断电池电流是否低于恒流电流设定值，若电池电流低于恒流电流设定值，执行步骤S145，重新开始MPPT扫描。
在步骤S15中，所述采用恒压方式对单串锂电池进行充电包括步骤：
将获取的充电电压与预设值进行比较；
若充电电压大于预设值，减小PWM控制信号的占空比；
若充电电压小于预设值，增大PWM控制信号的占空比；
将获取的充电电压与预设的恒压电压进行比较；
若充电电压低于预设的恒压电压的时间达到预设时间，重新采用MPPT扫描获取单串锂电池的最大充电电流值。
采用恒压方式对电池进行充电，防止电池的充电电压过大对电池造成损伤，对太阳能光伏系统的单串锂电池进行有效的管控，提高电池的使用寿命。
参考图5，图5是采用恒压方式对单串锂电池进行充电的具体流程框图。
在图5中，采用恒压方式对单串锂电池进行充电具体包括步骤：
S151、电池电压是否偏大；S152、PWM值减小；S153、PWM增大；S154、电池电压低于恒压电压设定值达到一定时间；S155、重新开始MPPT扫描。
其中，判断电池电压是否偏大，若电池电压偏大，执行步骤S152，PWM值减小；若电池电压不存在偏大，执行步骤S153；在步骤S152和S153后，执行步骤S154，判断电池电压低于恒压电压设定值是否达到一定时间(即预设的时间)，若电池电压低于恒压电压设定值达到一定时间，执行步骤S155，重新开始MPPT扫描。
本实施例中，在开始对太阳能光伏系统的单串电池进行充电前，会对太阳能光伏系统的异常情况进行检测，异常情况包括太阳能板的电压过高或过低、单串锂电池的电压超过正常值、环境温度过高或过低、负载短路、负载开路、浮充超时等。在太阳能光伏系统处于异常情况下，不对单串锂电池进行充电操作，提高单串锂电池的使用寿命。
进一步地，在整个充电控制过程中，所述充电控制方法还包括步骤：
判断充电时间点是否处于白天；
若充电时间点是白天，采集单串锂电池的偏置电流。
判断时间点处于白天，采集单串锂电池的偏置电流，控制太阳能光伏系统进入充电状态，使太阳能光伏系统在白天工作，提高太阳能光伏系统的利用率，避免夜间进行充电工作减少能源损耗。
本发明中，在整个充放电控制过程中，所述充电控制方法还包括步骤：
检测获取单串锂电池的温度数据，将其与预设下限值进行比较；
当温度数据低于预设下限值时，切断充电回路，通过MPPT方式为单串锂电池加热。
在电池温度过低时，切断对电池的充电控制，及时对电池进行加热，保证电池的正常充放电。且通过MPPT方式，实时追踪太阳能板的最大功率点，发挥太阳能板的最大功效，给单串锂电池加热，提高单串锂电池的加热效率和太阳能的能量利用功率。同时，将检测获取的温度数据与预设上限值进行比较，当温度数据高于预设上限值时，停止对单串锂电池加热，重新进入充电控制。
如图6至图11所示，本发明提供一种基于MPPT的太阳能光伏系统的优选实施例。
所述太阳能光伏系统包括太阳能板10，单串锂电池20，充放电模块30，以及MPPT控制模块40，所述MPPT控制模块40包括MCU控制单元41，以及用于采集单串锂电池信息的电池采样电路单元42，所述MCU控制单元41根据电池采样电路单元42采集的单串锂电池信息并根据上述所述的充电控制方法控制太阳能板10通过充放电模块30对单串锂电池进行充电。
其中，单串锂电池信息包括充电电压、充电电流，以及单串锂电池20的温度。以及，MCU控制单元41内会预设充电的最大电压值、最大电流值、恒压电压值、恒流电流值等，将实时获取的参数分别与对应预设的值进行比较，避免对单串锂电池20的异常充电，提高单串锂电池20的使用寿命。
太阳能光伏系统中，MCU控制单元41通过根据电池采样电路单元42获取单串锂电池20的充电电流，控制采用MPPT扫描获取单串锂电池20的最大充电电流值，并根据最大充电电流值设置对应的PWM控制信号，然后采用MPPT爬坡扫描控制调节PWM控制信号，控制太阳能板通过充放电模块30对单串锂电池20进行充电，可靠性高，提高单串锂电池20的使用寿命，控制简单，无需考虑太阳能光伏系统中电池的电压均衡问题，降低太阳能光伏系统中电池的性能要求，也无需安装复杂的电池管理系统，管理控制成本低。
以及，所述太阳能光伏系统还包括与充放电模块连接的负载模块50。单串锂电池20在MCU控制单元41的控制下通过充放电模块30对负载模块50进行供电。
进一步地，所述太阳能光伏系统还包括与MCU控制单元41连接的通信模块60，通过通信模块60将充放电的历史信息、实时状态、异常数据等及时传输至外部移动终端，及时获取单串锂电池20的充放电容量，实时监控其运行状态，并获取外部移动终端的反馈信息，对充放电进行有效监控，减少安全事故的发生，减少工作量，提高工作效率。
其中，电池采样电路单元42的输入端与单串锂电池20连接，采集单串锂电池20的充电电流和充电电压，其输出端与MCU控制单元41连接，将单串锂电池20的充电电压和充电电流传输至MCU控制单元41，MCU控制单元41根据充电电压和充电电流，调节电流最大点对应的PWM控制信号，捕捉出现的最大充电功率，调节太阳能板10的输出电压，并保持最大充电功率对单串锂电池20充电，提高充电效率。
以及，电池采样电路单元42的采样精度高，可读取电池充电系统的充放电容量，并通过通信模块60传输至外部移动终端。
本实施例中，所述通信模块60包括无线传感器模块、红外模块、2.4G模块和蓝牙模块中的一种。优选地，通信模块60可具体包括无线传感器模块。在远距离传输中，使用无线传感器模块将电池电流电流和电压信息经无线传感器网络传输到外部监控中心的无线网关，直接送入移动终端。通过通信模块60将充放电的历史信息、实时状态、异常数据等及时传输至外部移动终端，及时获取单串锂电池20的充放电容量，实时监控电池的运行状态，对单串锂电池20进行有效的监控，减少安全事故的发生。
本实施例中，参考图8，所述太阳能光伏系统还包括温度保护模块70，所述温度保护模块70包括用于检测电池温度的第一温度检测单元71，以及分别与第一温度检测单元71和充放电模块30连接的信号处理电路单元72，所述信号处理电路单元72根据第一温度检测单元71的高温信号切断充放电模块3040。通过信号处理电路单元72根据第一温度检测单元71的高温信号直接切断充放电模块30，避免电池在温度异常的情况下仍继续充放电，延长电池的使用寿命。
本实施例中，参考图9，所述负载模块50包括负载51，以及与MCU控制单元41连接且用于采集负载51电流的负载电流采样单元52，所述MCU控制单元41获取负载电流采样单元52采集的负载电流信息通过充放电模块30驱动并调节负载51，并通过通信模块60将负载电流信息发送至外部移动终端。所述MCU控制单元41根据负载电流采样单元52的电流，在负载电流异常的情况下，控制停止电池对负载51进行放电，以实现负载51短路、开路保护。同时，MCU控制单元41通过通信模块60将获取的负载电流信息传输至外部移动终端。
进一步地，所述太阳能光伏系统还包括分别与太阳能板10和MCU控制单元41连接且用于采集太阳能板10电压的太阳能板采样模块80，所述MCU控制单元41获取太阳能板采样模块80采集的太阳能板10电压信息并通过通信模块60发送至外部移动终端。
其中，参考图11，所述太阳能板采样模块80包括电阻R1和电阻R2，所述电阻R1和电阻R2并联后连接太阳能板10，以及连接MCU控制单元41。所述电阻R1和电阻R2组成的电阻分压采样电路可采集太阳能板10的实时电压，从而得以将太阳能板10的实时电压反馈到MCU控制单元41，所述MCU控制单元41再根据实时电压子在其PWM_buck引脚输出高电平或者PWM_boost引脚输出高电平。
本实施例中，所述太阳能光伏系统还包括与充放电模块30连接用于为单串锂电池20加热的加热模块90，所述MCU控制单元41控制太阳能板10通过充放电模块30驱动以MPPT方式为加热模块90提供能量为单串锂电池20加热。
其中，通过MCU控制单元41控制太阳能板10的工作，MCU控制单元41能实时检测太阳能板10的电压和电流，并不断追踪最大功率，使太阳能板10以最大功率为加热模块90提供能量，提高加热效率和能量利用率。
具体地，参考图10，所述加热模块90包括分别与信号处理电路单元72和充放电模块30连接的开关电路单元91，以及与开关电路单元91连接为单串锂电池20进行加热的加热膜92。控制加热膜92对单串锂电池20进行加热可以通过MCU控制单元41控制太阳能板10和充放电模块30以MPPT方式加热。当加热膜92对单串锂电池20加热到预设值时，MCU控制单元41通过第一温度检测单元71检测到单串锂电池20加热到高于预设上限值，MCU控制单元41通过开关电路单元91切断加热模块90，MCU控制单元41控制充放电模块30重新进入MPPT扫描，给单串锂电池20充电。当MCU控制单元41通过第一温度检测单元71检测到单串锂电池20温度低于预设下限值，MCU控制单元41关闭充放电模块30，停止给单串锂电池20充电，同时通过开关电路单元91切断单串锂电池20导通加热膜92，重新进入MPPT扫描以最大功率加热。当单串锂电池20的温度达到预设的高温极限值时，信号处理电路单元72根据第一温度检测单元71的高温信号直接切断开关电路单元91，切断单串锂电池20的加热控制，避免在MCU控制单元41失效而无法控制切断加热模块90，避免加热异常，保证单串锂电池20的正常工作。
其中，单串锂电池20在低于预设下限值的温度下进行充电操作，会造成单串锂电池的永久性失效。设置加热模块90为单串锂电池20加热，在外界低温的情况下，通过MCU控制单元41控制单串锂电池20在加热和充电之间切换，使单串锂电池20始终在高于预设下限值的温度下进行充电操作，保证单串锂电池的正常使用。
以及，将单串锂电池20的充放电驱动和加热驱动使用同一个回路驱动，简化电路，缩小体积，降低成本。
进一步地，参考图11，所述太阳能光伏系统还包括温度检测模块100，所述温度检测模块100包括用于检测电池温度的第二温度检测单元101，以及分别与第二温度检测单元101和MCU控制单元41连接的温度采集电路单元102，所述MCU控制单元41将温度采集电路单元102采集处理后的电池温度信息通过通信模块60发送至外部移动终端。外部移动终端可通过通信模块60获取电池的温度信息。
本实施例中，所述MCU控制单元41设有充电控制引脚PWM_buck以及放电控制引脚PWM_boost。参考图12和图13，所述充放电模块30包括驱动芯片U1、MOS管Q1、MOS管Q2和电感L1，所述电感L1一端连接单串锂电池20，所述电感L1另一端连接MOS管Q1和MOS管Q2，所述MOS管Q1还连接单串锂电池20，所述MOS管Q2还连接太阳能板10；所述驱动芯片U1接收MCU控制单元41的控制信号并驱动控制MOS管Q1、MOS管Q2的工作状态。
其中，参考图12，所述MCU控制单元41判断太阳能板10的电压高于设定电压时，此时太阳能板10储能已达到合适值，对单串锂电池20进行充电。所述MCU控制单元41的PWM_buck引脚输出高电平，驱动芯片U1的引脚2输入高电平，所述MOS管Q2打开，所述MOS管Q1关闭，所述太阳能板10为电感L1充电，一段时间过后，所述MOS管Q2关闭，所述MOS管Q1打开，进行续流，抑制电感L1产生自感电压，此过程实现为单串锂电池20充电，重复上述过程，可为单串锂电池20充满电。在本实施例中，所述充放电模块30还包括MOS管Q3和三极管Q4，所述MOS管Q3设在MOS管Q2和太阳能板10之间，所述三极管Q4连接MOS管Q3。
以及，所述充放电模块30还包括瞬态抑制单元，所述瞬态抑制单元包括二极管D1，所述二极管D1的正极连接MOS管Q1和单串锂电池20，所述二极管D1的负极接MOS管Q2。所述二极管D1为一瞬态抑制二极管，保护后面的电路元件不受瞬态高压尖峰脉冲的冲击。
参考图7、图12和图13，所述MCU控制单元41判断太阳能板10的电压低于设定电压时，所述太阳能板10停止输出，所述MCU控制单元41的PWM_boost引脚输出高电平，驱动芯片U1的引脚3输入高电平，所述MOS管Q1打开，所述MOS管Q2关闭，所述电池模块20为电感L1充电，所述MOS管Q2打开，所述MOS管Q1关闭，所述电感L1得以释放电能，从而实现为负载51供电，重复上述过程，可为负载模块50供满电，所述负载51可拥有充足电量顺利使用。在本实施例中，参考图13，所述负载51为双色温LED，所述MOS管Q5连接第一色温LED的负极，所述MOS管Q6连接第二色温LED的负极。所述MOS管Q5导通时，所述负载51亮起与第一色温相对应的灯光，所述MOS管Q6导通时，所述负载51亮起与第二色温相对应的灯光。当然，所述负载51也可以为其他，此处不一一赘述。
在电池充放电系统的充放电过程中采用同步整流，同步驱动的方式，降低电子元件的损耗，提高效率。
更进一步地，参考图12和图13，所述充放电模块30还包括滤波模块，所述滤波模块包括电容C1和电容C2，所述电容C1的正极连接MOS管Q2和太阳能板10，所述电容C1的负极接地，电容C2的正极连接电感L1，所述电容C2的负极接地。所述电容C1和C2可降低交流脉动波纹系数，在整流过程中，用于滤除交流信号，使输出的直流信号更平滑。
应当理解的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，对本领域技术人员来说，可以对上述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而所有这些修改和替换，都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于MPPT的充电控制方法，其特征在于，所述充电控制方法用于对具有单串锂电池的太阳能光伏系统进行充电控制，包括步骤：
采用MPPT扫描获取单串锂电池的最大充电电流值，并根据最大充电电流值设置对应的PWM控制信号；
采用MPPT爬坡扫描控制调节PWM控制信号，对单串锂电池进行充电。
2.根据权利要求1所述的充电控制方法，其特征在于，所述采用MPPT扫描获取单串锂电池的最大充电电流值，并根据最大充电电流值设置对应的PWM控制信号包括步骤：
逐渐增大PWM控制信号的占空比；
扫描获取单串锂电池的充电电流和充电电压；
分别将获取的充电电流和充电电压与对应的预设值进行比较；
若充电电流先大于预设值，采用恒流方式对单串锂电池进行充电；
若充电电压先大于预设值，采用恒压方式对单串锂电池进行充电；
获取最大充电电流值，将与最大充电电流值对应的PWM值设置为对单串锂电池进行充电的PWM控制信号。
3.根据权利要求1所述的充电控制方法，其特征在于，所述采用MPPT爬坡扫描控制调节PWM控制信号对单串锂电池进行充电包括步骤：
判断前一PWM控制信号调节是否为增大占空比；
若前一PWM控制信号调节为增大占空比，则增大PWM控制信号的占空比；
获取单串锂电池的充电电流并与前一次获取的充电电流进行比较；
若充电电流大于前一次获取的充电电流，则在下次调节PWM控制信号时增大其占空比；
若充电电流小于前一次获取的充电电流，在下次调节PWM控制信号时减小其占空比。
4.根据权利要求3所述的充电控制方法，其特征在于，所述采用MPPT爬坡扫描控制调节PWM控制信号对单串锂电池进行充电还包括步骤：
若前一PWM控制信号调节不是增大占空比，则减少PWM控制信号的占空比；
获取单串锂电池的充电电流并与前一次获取的充电电流进行比较；
若充电电流大于前一次获取的充电电流，在下次调节PWM控制信号时减少其占空比；
若充电电流小于前一次获取的充电电流，在下次调节PWM控制信号时增大其占空比。
5.根据权利要求1所述的充电控制方法，其特征在于，所述充电控制方法还包括步骤：
检测获取单串锂电池的温度数据，将其与预设下限值进行比较；
当温度数据低于预设下限值时，切断充电回路，通过MPPT方式为单串锂电池加热。
6.根据权利要求3所述的充电控制方法，其特征在于，调节PWM控制信号减少或增大PWM控制信号的幅度为1。
7.根据权利要求2所述的充电控制方法，其特征在于，所述采用恒流方式对单串锂电池进行充电包括步骤：
将获取的充电电流与预设值进行比较；
若充电电流大于预设值，减小PWM控制信号的占空比；
若充电电流小于预设值，增大PWM控制信号的占空比；
将获取的充电电流与预设的恒流电流进行比较；
若充电电流低于预设的恒流电流，重新采用MPPT扫描获取单串锂电池的最大充电电流值。
8.根据权利要求2所述的充电控制方法，其特征在于，所述采用恒压方式对单串锂电池进行充电包括步骤：
将获取的充电电压与预设值进行比较；
若充电电压大于预设值，减小PWM控制信号的占空比；
若充电电压小于预设值，增大PWM控制信号的占空比；
将获取的充电电压与预设的恒压电压进行比较；
若充电电压低于预设的恒压电压的时间达到预设时间，重新采用MPPT扫描获取单串锂电池的最大充电电流值。
9.一种基于MPPT的太阳能光伏系统，其特征在于，所述太阳能光伏系统包括太阳能板，单串锂电池，充放电模块，以及MPPT控制模块，所述MPPT控制模块包括MCU控制单元，以及用于采集单串锂电池信息的采样电路单元，所述MCU控制单元根据采样电路单元采集的单串锂电池信息并根据权利要求1-8任一所述的充电控制方法控制太阳能板通过充放电模块对单串锂电池进行充电。
10.根据权利要求9所述的太阳能光伏系统，其特征在于，所述太阳能光伏系统还包括与充放电模块连接用于为单串锂电池加热的加热模块，所述MCU控制单元控制太阳能板通过充放电模块驱动以MPPT方式为加热模块提供能量为单串锂电池加热。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110739762A (zh) * 2019-12-03 2020-01-31 中环天仪（天津）气象仪器有限公司 一种气象监测用全天候通讯供电装置及实现方法
CN113466721A (zh) * 2021-08-31 2021-10-01 蜂巢能源科技有限公司 锂离子电池的失效识别方法、装置、电子设备及介质

Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6222347B1 (en) * 1998-04-30 2001-04-24 Apple Computer, Inc. System for charging portable computer's battery using both the dynamically determined power available based on power consumed by sub-system devices and power limits from the battery
WO2006137948A2 (en) * 2004-12-29 2006-12-28 Isg Technologies Llc Efficiency booster circuit and technique for maximizing power point tracking
CN102545339A (zh) * 2012-02-06 2012-07-04 苏州大学 具备mppt功能的宽电压输入智能光伏充电控制系统
CN102782979A (zh) * 2010-03-09 2012-11-14 德州仪器公司 能量采集器电池充电器电路及方法
CN103441555A (zh) * 2013-09-17 2013-12-11 深圳市晶福源电子技术有限公司 一种基于mppt控制的蓄电池充电控制方法
CN103529898A (zh) * 2013-07-22 2014-01-22 北京吉阳技术股份有限公司 一种应用于光伏充电系统的最大功率点跟踪的控制方法
US20150353036A1 (en) * 2014-06-05 2015-12-10 Enow Multiple vehicular charge sources and loads
CN205657469U (zh) * 2016-05-26 2016-10-19 九江学院 一种可实现快速充电的独立光伏智能控制装置
CN106329626A (zh) * 2016-08-31 2017-01-11 浙江腾腾电气有限公司 一种mppt光伏充电控制系统
CN107979123A (zh) * 2017-08-08 2018-05-01 上海裕芯电子科技有限公司 一种电源自适应锂电池充电管理电路
CN207766018U (zh) * 2017-10-28 2018-08-24 合肥华巨科技有限公司 一种基于mppt的太阳能智能充电系统
CN108521166A (zh) * 2018-04-23 2018-09-11 西南大学 一种mppt充电系统及充电实现方法
CN109755689A (zh) * 2019-03-04 2019-05-14 深圳源创智能照明有限公司 一种可温度控制的电池保护系统

Patent Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6222347B1 (en) * 1998-04-30 2001-04-24 Apple Computer, Inc. System for charging portable computer's battery using both the dynamically determined power available based on power consumed by sub-system devices and power limits from the battery
WO2006137948A2 (en) * 2004-12-29 2006-12-28 Isg Technologies Llc Efficiency booster circuit and technique for maximizing power point tracking
CN102782979A (zh) * 2010-03-09 2012-11-14 德州仪器公司 能量采集器电池充电器电路及方法
CN102545339A (zh) * 2012-02-06 2012-07-04 苏州大学 具备mppt功能的宽电压输入智能光伏充电控制系统
CN103529898A (zh) * 2013-07-22 2014-01-22 北京吉阳技术股份有限公司 一种应用于光伏充电系统的最大功率点跟踪的控制方法
CN103441555A (zh) * 2013-09-17 2013-12-11 深圳市晶福源电子技术有限公司 一种基于mppt控制的蓄电池充电控制方法
US20150353036A1 (en) * 2014-06-05 2015-12-10 Enow Multiple vehicular charge sources and loads
CN205657469U (zh) * 2016-05-26 2016-10-19 九江学院 一种可实现快速充电的独立光伏智能控制装置
CN106329626A (zh) * 2016-08-31 2017-01-11 浙江腾腾电气有限公司 一种mppt光伏充电控制系统
CN107979123A (zh) * 2017-08-08 2018-05-01 上海裕芯电子科技有限公司 一种电源自适应锂电池充电管理电路
CN207766018U (zh) * 2017-10-28 2018-08-24 合肥华巨科技有限公司 一种基于mppt的太阳能智能充电系统
CN108521166A (zh) * 2018-04-23 2018-09-11 西南大学 一种mppt充电系统及充电实现方法
CN109755689A (zh) * 2019-03-04 2019-05-14 深圳源创智能照明有限公司 一种可温度控制的电池保护系统

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110739762A (zh) * 2019-12-03 2020-01-31 中环天仪（天津）气象仪器有限公司 一种气象监测用全天候通讯供电装置及实现方法
CN110739762B (zh) * 2019-12-03 2024-01-09 中环天仪（天津）气象仪器有限公司 一种气象监测用全天候通讯供电装置及实现方法
CN113466721A (zh) * 2021-08-31 2021-10-01 蜂巢能源科技有限公司 锂离子电池的失效识别方法、装置、电子设备及介质
CN113466721B (zh) * 2021-08-31 2021-12-21 蜂巢能源科技有限公司 锂离子电池的失效识别方法、装置、电子设备及介质

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