CN112769207A - 一种太阳能路灯老化测试锂电池容量电能回收系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种太阳能路灯老化测试锂电池容量电能回收系统；包括被测电池、电能回收电池、MPPT充放电控制电路、供电电路、运放电路、MOS管驱动模块和MCU模块；所述被测电池与供电电路连接；所述被测电池与MPPT充放电控制电路连接；所述被测电池与运放电路连接；所述MOS管驱动模块与MPPT充放电控制电路连接，所述MPPT充放电控制电路与电能回收电池连接；所述MCU模块与MOS管驱动模块连接；所述运放电路与MCU模块连接；所述MOS管驱动模块和MCU模块均通过供电电路进行供电。本发明优点：能够实现对电能进行回收利用，避免传统电池容量测试放电时采用接LED或电子负载将升压放电的电能作为光、热直接消耗掉造成的浪费问题。

Description

一种太阳能路灯老化测试锂电池容量电能回收系统
技术领域
本发明涉及通信技术领域，特别涉及一种太阳能路灯老化测试锂电池容量电能回收系统。
背景技术
太阳能锂电池具有重量轻、体积小、寿命长等优点，现被广泛应用于太阳能路灯中。太阳能锂电池在生产完成后，为了保证太阳能锂电池的性能，使太阳能锂电池性能更加稳定，需要通过测试设备对太阳能锂电池进行测试。现有技术在使用测试设备对太阳能锂电池进行测试的过程中，存在有以下不足之处：1、在容量测试的过程中需要对太阳能锂电池本身进行放电，传统的做法都是采用在放电时接LED或电子负载将升压放电的电能作为光、热直接消耗掉，这造成了能源的极大浪费；2、测试设备和被测试电池的充电都需要依赖外部市电进行供电，导致对市电依赖性强且电能消耗大，这会增大电网压力；3、测试过程和测试结果需要人员在场查看，查看不方便。
发明内容
本发明要解决的技术问题，在于提供一种太阳能路灯老化测试锂电池容量电能回收系统，解决现有容量测试过程采用在放电时接LED或电子负载将升压放电的电能作为光、热直接消耗掉，造成能源浪费的问题。
本发明是这样实现的：一种太阳能路灯老化测试锂电池容量电能回收系统，所述回收系统包括：被测电池、电能回收电池、MPPT充放电控制电路、供电电路、运放电路、MOS管驱动模块和MCU模块；
所述被测电池与所述供电电路相连接；所述被测电池与所述MPPT充放电控制电路相连接；所述被测电池与所述运放电路相连接；所述MOS管驱动模块与所述MPPT充放电控制电路相连接，所述MPPT充放电控制电路与所述电能回收电池相连接；所述MCU模块与所述MOS管驱动模块相连接；所述运放电路与所述MCU模块相连接；所述MOS管驱动模块和MCU模块均通过所述供电电路进行供电。
进一步的，所述回收系统还包括太阳能板组件；所述太阳能板组件与所述MPPT充放电控制电路相连接。
进一步的，所述MPPT充放电控制电路包括MOS管Q1、MOS管Q4、MOS管Q6、升降压电感L1、保护电路、第一驱动管电路、第二驱动管电路、第三驱动管电路和第四驱动管电路；所述MOS管Q4和MOS管Q6为互补MOS管；
所述被测电池的正极与所述升降压电感L1相连接；所述被测电池的负极与所述保护电路相连接；所述第一驱动管电路与所述MOS管Q6的G极相连接；所述升降压电感L1和MOS管Q6的D极与所述MOS管Q4的S极相连接；所述MOS管Q6的S极接地；所述第二驱动管电路与所述MOS管Q4的G极相连接；所述电能回收电池的正极和MOS管Q1的S极与所述MOS管Q4的D极相连接；所述第三驱动管电路与所述MOS管Q1的G极相连接；所述太阳能板组件与所述MOS管Q1的D极相连接；所述第四驱动管电路与所述电能回收电池的负极相连接。
进一步的，所述保护电路包括MOS管Q7、二极管D7和电阻R14；所述被测电池的负极与所述MOS管Q7的D极相连接；所述MOS管Q7的S极接地；所述二极管D7和电阻R14的一端均与所述MOS管Q7的G极相连接，所述二极管D7的另一端接地，所述电阻R14的另一端连接电源。
进一步的，所述第一驱动管电路包括三极管Q9、二极管D6、二极管D8、电阻R18和电阻R21；
所述三极管Q9的e极、二极管D6的一端、二极管D8的一端和电阻R18的一端均与所述MOS管Q6的G极相连接；所述三极管Q9的c极、二极管D8的另一端和电阻R18的另一端均接地；所述三极管Q9的b极和二极管D6的另一端均与所述电阻R21的一端相连接；所述电阻R21的另一端与所述MOS管驱动模块相连接。
进一步的，所述第二驱动管电路包括三极管Q5、二极管D4和二极管D5；所述三极管Q5的e极、二极管D4的一端和二极管D5的一端均与所述MOS管Q4的G极相连接；所述二极管D5的另一端与所述三极管Q5的b极相连接；所述三极管Q5的c极和二极管D4的另一端均与所述MOS管Q4的S极相连接。
进一步的，所述第三驱动管电路包括三极管Q2、MOS管Q3、二极管D3、电阻R52、电阻R2、电阻R4、电阻R7和电阻R9；
所述二极管D3的一端、电阻R7的一端、三极管Q2的c极和电阻R4的一端均与所述MOS管Q1的G极相连接；所述二极管D3的另一端、电阻R7的另一端和三极管Q2的e极均与所述MOS管Q1的S极相连接；所述电阻R1的一端与所述三极管Q2的b极相连接；所述电阻R1的另一端和电阻R2的一端均与所述MOS管Q1的D极相连接，所述电阻R2的另一端接地；所述电阻R4的另一端与所述MOS管Q3的D极相连接，所述MOS管Q3的S极接地，所述MOS管Q3的G极与所述电阻R9的一端相连接；所述电阻R9的另一端与所述MCU模块相连接。
进一步的，所述第四驱动管电路包括MOS管Q8、电阻R17、电阻R19和电阻R20；所述MOS管Q8的D极与所述电能回收电池的负极相连接；所述电阻R19的一端与所述MOS管Q8的S极相连接，电阻R19的另一端接地；所述电阻R17的一端和电阻R20的一端均与所述MOS管Q8的G极相连接；所述电阻R17的另一端与所述MCU模块相连接，所述电阻R20的另一端接地。
进一步的，所述MPPT充放电控制电路还包括保护电阻R11；所述保护电阻R11的一端与所述电能回收电池的负极相连接，另一端与所述电能回收电池的正极相连接。
进一步的，所述MPPT充放电控制电路还包括第一电容滤波电路；所述第一电容滤波电路的一端与所述被测电池的正极相连接，另一端接地。
进一步的，所述第一电容滤波电路包括并联设置的电容C7、电容C8、电容C9和电容C50。
进一步的，所述MPPT充放电控制电路还包括取样电阻R1；所述取样电阻R1设置在所述被测电池的正极与升降压电感L1之间。
进一步的，所述MPPT充放电控制电路还包括固定比例运放芯片U9；所述取样电阻R1的两端与所述固定比例运放芯片U9相连接，所述固定比例运放芯片U9与所述MCU模块相连接。
进一步的，所述MPPT充放电控制电路还包括升压滤波电路；所述升压滤波电路的一端与所述MOS管Q4的D极相连接，另一端接地。
进一步的，所述升压滤波电路包括并联设置的电容C10和电容C11。
进一步的，所述MPPT充放电控制电路还包括第一RC滤波电路；所述第一RC滤波电路的一端与所述MOS管Q1的S极相连接，另一端与所述MOS管Q4的S极相连接。
进一步的，所述MPPT充放电控制电路还包括第一辅助供电电路，所述辅助供电电路与所述MOS管Q1的D极相连接。
进一步的，所述第一辅助供电电路包括稳压降压芯片U1、共阴管D1、电阻R5、电阻R6和电容C2；所述MOS管Q1的D极与所述稳压降压芯片U1的输入端相连接；所述共阴管D1、电阻R5的一端和电容C2的一端均与所述稳压降压芯片U1的输出端相连接；所述电阻R6的一端与电容C2的另一端接地；所述电阻R5的另一端和电阻R6的另一端均与所述稳压降压芯片U1的接地端相连接。
进一步的，所述MPPT充放电控制电路还包括第二辅助供电电路；所述第二辅助供电电路与所述第一辅助供电电路相连接。
进一步的，所述第二辅助供电电路包括稳压降压芯片U2、隔离二极管D2、电容C3和电容C4；所述隔离二极管D2的一端与共阴管D1相连接；所述隔离二极管D2的另一端和电容C4的一端均与所述稳压降压芯片U2的输入端相连接；所述电容C3的一端与所述稳压降压芯片U2的输出端相连接；所述电容C4的另一端、电容C3的另一端和稳压降压芯片U2的接地端均接地。
进一步的，所述供电电路包括升压供电电路和降压供电电路；所述MOS管驱动模块通过所述升压供电电路进行供电；所述MCU模块通过所述降压供电电路进行供电；所述降压供电电路与所述升压供电电路相连接。
进一步的，所述升压供电电路包括升压芯片U6、升压电感L3、二极管D11、二极管D10和电阻R42；所述二极管D11的一端通过所述电阻R42与所述被测电池的正极相连接；所述二极管D11的另一端分别与所述升压电感L3的一端和升压芯片U6的IN端相连接；所述升压电感L3的另一端分别与所述二极管D10和升压芯片U6的SW端相连接。
进一步的，所述升压供电电路还包括第二电容滤波电路；所述第二电容滤波电路设置在所述二极管D11与升压芯片U6的IN端之间。
进一步的，所述升压供电电路还包括第三电容滤波电路；所述第三电容滤波电路设置在所述二极管D10与升压芯片U6的GND端之间。
进一步的，所述升压供电电路还包括第一分压取样电路；所述第一分压取样电路设置在所述二极管D10与升压芯片U6的FB端之间。
进一步的，所述降压供电电路包括降压芯片U4、降压电感L2和二极管D12；所述二极管D12的一端和降压芯片U4的LX端、BST端均与所述降压电感L2的一端相连接；所述降压电感L2的另一端与所述二极管D12的另一端相连接；所述降压芯片U4的IN端、EN端与所述升压供电电路相连接。
进一步的，所述降压供电电路还包括第四电容滤波电路；所述第四电容滤波电路与所述降压电感L2的另一端相连接。
进一步的，所述降压供电电路还包括第二分压取样电路；所述第二分压取样电路设置在所述降压电感L2的另一端与降压芯片U4的FB端之间。
进一步的，所述降压芯片U4的IN端、EN端连接有电容C29。
进一步的，所述降压芯片U4的BST端连接有电容C16。
进一步的，所述回收系统还包括电压采样电路；所述电压采样电路与所述MCU模块相连接；所述升压供电电路的输入端、太阳能板组件的输出端和电能回收电池的正极均与所述电压采样电路相连接。
进一步的，所述电压采样电路包括连接所述升压供电电路输入端的供电电压采样电路、连接所述太阳能板组件输出端的充电电压采样电路和连接所述电能回收电池正极的LED电压采样电路。
进一步的，所述运放电路包括第一电流放大电路和第二电流放大电路；所述第一电流放大电路的一端与所述MCU模块相连接，另一端与所述第四驱动管电路相连接；所述第二电流放大电路的一端与所述MCU模块相连接，另一端与所述被测电池相连接。
进一步的，所述第一电流放大电路包括第一放大器U3B和第一放大系数电路；所述第一放大系数电路连接在所述第一放大器U3B的负输入端与输出端之间；所述第一放大器U3B的正输入端与所述第四驱动管电路相连接；所述第一放大器U3B的输出端与所述MCU模块相连接。
进一步的，所述第一电流放大电路还包括设置在所述第一放大器U3B的正输入端的第二RC滤波电路。
进一步的，所述第一电流放大电路还包括设置在所述第一放大器U3B的输出端的第三RC滤波电路。
进一步的，所述第二电流放大电路包括第二放大器U3A和第二放大系数电路；所述第二放大系数电路连接在所述第二放大器U3A的负输入端与输出端之间；所述第二放大器U3A的正输入端与所述被测电池的负极相连接；所述第二放大器U3A的输出端与所述MCU模块相连接。
进一步的，所述第二电流放大电路还包括设置在所述第二放大器U3A的正输入端的第四RC滤波电路。
进一步的，所述第二电流放大电路还包括设置在所述第二放大器U3A的输出端的第五RC滤波电路。
进一步的，所述回收系统还包括连接所述MCU模块的通信模块。
进一步的，所述通信模块包括NB通信芯片U8A、电平转换电路和天线电路；所述电平转换电路和天线电路均与所述NB通信芯片U8A相连接。
进一步的，所述NB通信芯片U8A还连接有第五电容滤波电路。
进一步的，所述NB通信芯片U8A还连接有开机电路。
进一步的，所述NB通信芯片U8A还连接有复位电路。
进一步的，所述通信模块还包括2.4G短距离通信模块和连接所述2.4G短距离通信模块的通信接口J2。
进一步的，所述2.4G短距离通信模块还连接有第六电容滤波电路。
进一步的，所述通信模块还包括SIM卡电路。
进一步的，所述回收系统还包括温度检测电路；所述温度检测电路与所述MCU模块相连接。
进一步的，所述温度检测电路包括热敏电阻R40、热敏电阻R41、电阻R38和电阻R39；所述电阻R38的一端与所述电阻R39的一端相连接；所述电阻R38的另一端和热敏电阻R40的一端均与所述MCU模块相连接；所述电阻R39的另一端和热敏电阻R41的一端均与所述MCU模块相连接；所述热敏电阻R40的另一端和热敏电阻R41的另一端均接地。
进一步的，所述回收系统还包括状态指示灯电路；所述状态指示灯电路与MCU模块相连接。
本发明具有如下优点：
1、通过MPPT充放电控制电路的设计，使得被测电池在MPPT充放电控制电路的控制下能够在容量测试放电过程中对电能回收电池进行充电，从而实现对电能进行回收利用，避免了传统电池容量测试放电时采用接LED或电子负载将升压放电的电能作为光、热直接消耗掉造成的浪费问题。
2、通过MPPT充放电控制电路的设计，使得在工作时可通过被测电池提供电源给供电电路，并由供电电路进行电压转换后为整个回收系统进行供电，因此，能够实现在实现电池容量测试的同时为整个回收系统进行供电，而无需依赖外部市电进行供电，有助于减少电网的用电压力。
3、通过MPPT充放电控制电路的设计，使得在太阳能板组件对被测电池进行充电的过程中，通过MCU模块驱动MOS管驱动模块对MOS管输出的PWM进行调整，能够找到太阳能板组件此刻的最大功率点，从而达到使太阳能板组件输出最大功率的目的，即实现最大功率追踪。
4、太阳能板组件除了可以对被测电池进行充电，还可以辅助提供整个回收系统所需的电源，因此，本发明的回收系统可以真正做到不依赖市电进行独立供电，可以极大地降低电网的供电压力。
5、通过设计通信模块包括NB通信芯片、电平转换电路、2.4G短距离通信模块和SIM卡电路；使得工作时可将MCU模块搜集到的各项参数及计算、测试结果通过NB物联网上传至云平台，用户可通过手机APP、PC端、小程序等直观地查看整套系统的详细参数及状态，为数据查看带来极大方便。
附图说明
下面参照附图结合实施例对本发明作进一步的说明。
图1为本发明一种太阳能路灯老化测试锂电池容量电能回收系统的电路原理框图；
图2为本发明中MPPT充放电控制电路的具体电路结构图；
图3为本发明中升压供电电路的具体电路结构图；
图4为本发明中降压供电电路的具体电路结构图；
图5为本发明中电压采样电路的具体电路结构图；
图6为本发明中第一电流放大电路的具体电路结构图；
图7为本发明中第二电流放大电路的具体电路结构图；
图8为本发明中通信模块中NB通信芯片的连接电路结构图；
图9为本发明中NB通信芯片的复位电路的具体电路结构图；
图10为本发明中NB通信芯片的开机电路的具体电路结构图；
图11为本发明中NB通信芯片的通信指示灯电路的具体电路结构图；
图12为本发明中2.4G短距离通信模块的示意图；
图13为本发明中2.4G短距离通信模块的通信接口示意图；
图14为本发明中2.4G短距离通信模块的第六电容滤波电路的具体电路结构图；
图15为本发明中SIM卡电路的具体电路结构图；
图16为本发明中温度检测电路的具体电路结构图；
图17为本发明中状态指示灯电路的具体电路结构图；
图18为本发明中MOS管驱动模块的具体电路结构图；
图19为本发明中MCU模块的具体电路结构图。
具体实施方式
为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1至图19所示，本发明一种太阳能路灯老化测试锂电池容量电能回收系统，所述回收系统包括被测电池1、电能回收电池2、MPPT充放电控制电路3、供电电路4、运放电路5、MOS管驱动模块6和MCU模块7；
所述被测电池1与所述供电电路4相连接；所述被测电池1与所述MPPT充放电控制电路3相连接；所述被测电池1与所述运放电路5相连接，实现电流的放大；所述MOS管驱动模块6与所述MPPT充放电控制电路3相连接，以通过MOS管驱动模块6驱动MPPT充放电控制电路3工作；所述MPPT充放电控制电路3与所述电能回收电池2相连接；所述MCU模块7与所述MOS管驱动模块6相连接，以通过MCU模块7对MOS管驱动模块6进行控制；所述运放电路5与所述MCU模块7相连接；所述MOS管驱动模块6和MCU模块7均通过所述供电电路4进行供电。本发明在具体工作时，可通过所述被测电池1提供电源给供电电路4，由供电电路4进行电压转换后为整个回收系统进行供电，因此，能够实现在实现电池容量测试的同时为整个回收系统进行供电，而无需依赖外部市电进行供电，有助于减少电网的用电压力；所述被测电池1在MPPT充放电控制电路3的控制下可以在容量测试放电过程中对电能回收电池2进行充电，从而实现对电能进行回收利用，避免了传统电池容量测试放电时采用接LED或电子负载将升压放电的电能作为光、热直接消耗掉造成的浪费问题。
在本发明中，所述回收系统还包括太阳能板组件8；所述太阳能板组件8与所述MPPT充放电控制电路3相连接。在具体工作时，可通过太阳能板组件8对被测电池1进行充电，同时可以辅助提供整个回收系统所需的电源，因此，本发明的回收系统可以真正做到不依赖市电进行独立供电，可以极大地降低电网的供电压力。
在本发明中，所述MPPT充放电控制电路3包括MOS管Q1、MOS管Q4、MOS管Q6、升降压电感L1、保护电路31、第一驱动管电路32、第二驱动管电路33、第三驱动管电路34和第四驱动管电路35；所述MOS管Q4和MOS管Q6为互补MOS管；
所述被测电池1的正极与所述升降压电感L1相连接，以实现充放电时的升降压；所述被测电池1的负极与所述保护电路31相连接，起到防逆流作用，避免器件被损坏；所述第一驱动管电路32与所述MOS管Q6的G极相连接，以驱动MOS管Q6开启或关闭；所述升降压电感L1和MOS管Q6的D极与所述MOS管Q4的S极相连接；所述MOS管Q6的S极接地；所述第二驱动管电路33与所述MOS管Q4的G极相连接，以驱动MOS管Q4开启或关闭；所述电能回收电池2的正极和MOS管Q1的S极与所述MOS管Q4的D极相连接；所述第三驱动管电路34与所述MOS管Q1的G极相连接，以驱动MOS管Q1开启或关闭；所述太阳能板组件8与所述MOS管Q1的D极相连接；所述第四驱动管电路35与所述电能回收电池2的负极相连接，以控制电能回收电池2是否进行电能回收。在具体使用时，MCU模块7控制MOS管驱动模块6驱动MOS管Q4和MOS管Q6进行工作，并实现对MOS管Q4、MOS管Q6输出的PWM进行调整。
本发明的MPPT充放电控制电路3在具体工作时，当使用太阳能板组件8对被测电池1进行充电时，MCU模块7控制第三驱动管电路34驱动MOS管Q1导通，太阳能板组件8输入9-30V电压，电流通过MOS管Q1后进入主体为MOS管Q4、MOS管Q6、升降压电感L1的DC转DC形式的MPPT电路，实现将高电压小电流转换成低电压大电流对被测电池1进行充电；同时，可以采用MPPT算法对MOS管Q4、MOS管Q6输出的PWM进行调整，找到输入太阳能板组件8此刻的最大功率点，从而达到使太阳能板组件8输出最大功率的目的。当被测电池1对电能回收电池2进行放电时，被测电池1输出3.2V的放电电压，放电电压经由升降压电感L1、MOS管Q6、MOS管Q4组成的主升压电路进行升压后进行恒流放电，其所产生的电压及电流会对比9-15V的电能回收电池2进行充电。因此，通过本发明的MPPT充放电控制电路3，能够实现利用太阳能板组件8对被测电池1进行充电，且能够不依赖市电进行独立供电，可以极大地降低电网的供电压力；也能够控制被测电池1在放电时对电能回收电池2进行充电，实现电能的回收再利用；还能够在太阳能板组件8对被测电池1进行充电的过程中，对MOS管Q4、MOS管Q6输出的PWM进行调整，找到输入太阳能板组件8此刻的最大功率点，从而达到使太阳能板组件8输出最大功率的目的，即实现最大功率追踪。
在本发明中，所述保护电路31包括MOS管Q7、二极管D7和电阻R14；所述被测电池1的负极与所述MOS管Q7的D极相连接；所述MOS管Q7的S极接地；所述二极管D7和电阻R14的一端均与所述MOS管Q7的G极相连接，所述二极管D7的另一端接地，所述电阻R14的另一端连接电源。其中，所述MOS管Q7可以起到防逆流作用，保证电子元器件不会被损坏；所述二极管D7也可以起到保护的作用；电阻R14为上偏电阻。
在本发明中，所述第一驱动管电路32包括三极管Q9、二极管D6、二极管D8、电阻R18和电阻R21；
所述三极管Q9的e极、二极管D6的一端、二极管D8的一端和电阻R18的一端均与所述MOS管Q6的G极相连接；所述三极管Q9的c极、二极管D8的另一端和电阻R18的另一端均接地；所述三极管Q9的b极和二极管D6的另一端均与所述电阻R21的一端相连接；所述电阻R21的另一端与所述MOS管驱动模块6相连接。在工作时，MCU模块7发送信号控制MOS管驱动模块6驱动三极管Q9进行工作，从而达到驱动MOS管Q6的目的；在具体实施时，MCU模块7可采用MPPT算法控制三极管Q9的导通，实现对MOS管Q6输出的PWM进行调整。
在本发明中，所述第二驱动管电路33包括三极管Q5、二极管D4和二极管D5；所述三极管Q5的e极、二极管D4的一端和二极管D5的一端均与所述MOS管Q4的G极相连接；所述二极管D5的另一端与所述三极管Q5的b极相连接；所述三极管Q5的c极和二极管D4的另一端均与所述MOS管Q4的S极相连接。在工作时，MCU模块7发送信号控制MOS管驱动模块6驱动三极管Q5进行工作，从而达到驱动MOS管Q4的目的；在具体实施时，MCU模块7可采用MPPT算法控制三极管Q5的导通，实现对MOS管Q4输出的PWM进行调整。由于MOS管Q6和MOS管Q4为互补关系，通过MOS管Q6和MOS管Q4的相互配合，能够很好的实现充放电控制。
在本发明中，所述第三驱动管电路34包括三极管Q2、MOS管Q3、二极管D3、电阻R52、电阻R2、电阻R4、电阻R7和电阻R9；
所述二极管D3的一端、电阻R7的一端、三极管Q2的c极和电阻R4的一端均与所述MOS管Q1的G极相连接；所述二极管D3的另一端、电阻R7的另一端和三极管Q2的e极均与所述MOS管Q1的S极相连接；所述电阻R1的一端与所述三极管Q2的b极相连接；所述电阻R1的另一端和电阻R2的一端均与所述MOS管Q1的D极相连接，所述电阻R2的另一端接地；所述电阻R4的另一端与所述MOS管Q3的D极相连接，所述MOS管Q3的S极接地，所述MOS管Q3的G极与所述电阻R9的一端相连接；所述电阻R9的另一端与所述MCU模块7相连接。在具体工作时，MCU模块7发送信号控制MOS管Q3工作，通过MOS管Q3和三极管Q2的配合来驱动MOS管Q1进行工作；其中，MOS管Q3为主驱动，，用于拉低电压；三极管Q2为辅助驱动，用于拉高电压；电阻R52、电阻R2、电阻R4、电阻R7均为偏置电阻。
在本发明中，所述第四驱动管电路35包括MOS管Q8、电阻R17、电阻R19和电阻R20；所述MOS管Q8的D极与所述电能回收电池2的负极相连接；所述电阻R19的一端与所述MOS管Q8的S极相连接，电阻R19的另一端接地；所述电阻R17的一端和电阻R20的一端均与所述MOS管Q8的G极相连接；所述电阻R17的另一端与所述MCU模块7相连接，所述电阻R20的另一端接地。在具体工作时，由MCU模块7发送信号控制MOS管Q8工作，进而控制电能回收电池2是否进行电能回收；其中，所述电阻R17为驱动电阻，电阻R19为取样电阻，电阻R20为下偏电阻。
在本发明中，所述MPPT充放电控制电路3还包括保护电阻R11；所述保护电阻R11的一端与所述电能回收电池2的负极相连接，另一端与所述电能回收电池2的正极相连接，保护电阻R11可以在放电的过程中对电能回收电池2起到保护的作用。
在本发明中，所述MPPT充放电控制电路3还包括第一电容滤波电路36；所述第一电容滤波电路36的一端与所述被测电池1的正极相连接，另一端接地，该第一电容滤波电路36用于对被测电池1的充放电过程进行滤波处理。
在本发明中，为了实现更好的滤波效果，所述第一电容滤波电路36包括并联设置的电容C7、电容C8、电容C9和电容C50。
在本发明中，所述MPPT充放电控制电路3还包括取样电阻R1；所述取样电阻R1设置在所述被测电池1的正极与升降压电感L1之间，以实现放电电流的取样。
在本发明中，所述MPPT充放电控制电路3还包括固定比例运放芯片U9；所述取样电阻R1的两端与所述固定比例运放芯片U9相连接，所述固定比例运放芯片U9与所述MCU模块7相连接。在工作时，所述固定比例运放芯片U9用于对从取样电阻R1两端采样的电流信号进行固定比例放大，并输入给MCU模块7。
在本发明中，所述MPPT充放电控制电路3还包括升压滤波电路37；所述升压滤波电路37的一端与所述MOS管Q4的D极相连接，另一端接地。在工作时，所述升压滤波电路37用于对经升降压电感L1升压后的电压进行滤波处理。
在本发明中，为了实现更好的滤波效果,所述升压滤波电路37包括并联设置的电容C10和电容C11。
在本发明中，所述MPPT充放电控制电路3还包括第一RC滤波电路38；所述第一RC滤波电路38的一端与所述MOS管Q1的S极相连接，另一端与所述MOS管Q4的S极相连接，以实现RC滤波。在本实施例中，所述第一RC滤波电路38包括电容C5和电阻R8。
在本发明中，所述MPPT充放电控制电路3还包括第一辅助供电电路39，所述辅助供电电路39与所述MOS管Q1的D极相连接。该第一辅助供电电路39用于实现利用太阳能板组件8进行辅助供电。
在本发明中，所述第一辅助供电电路3包括稳压降压芯片U1、共阴管D1、电阻R5、电阻R6和电容C2；所述MOS管Q1的D极与所述稳压降压芯片U1的输入端相连接；所述共阴管D1、电阻R5的一端和电容C2的一端均与所述稳压降压芯片U1的输出端相连接；所述电阻R6的一端与电容C2的另一端接地；所述电阻R5的另一端和电阻R6的另一端均与所述稳压降压芯片U1的接地端相连接。在具体工作时，可通过稳压降压芯片U1将太阳能板组件8提供的36V电压转换为9V电源，以提供给MOS管驱动模块6使用，实现辅助供电。
在本发明中，所述MPPT充放电控制电路3还包括第二辅助供电电路30；所述第二辅助供电电路30与所述第一辅助供电电路39相连接。所述第二辅助供电电路30用于对第一辅助供电电路39输出的9V电源进行降压处理，以提供给其它模块使用。
在本发明中，所述第二辅助供电电路30包括稳压降压芯片U2、隔离二极管D2、电容C3和电容C4；所述隔离二极管D2的一端与共阴管D1相连接；所述隔离二极管D2的另一端和电容C4的一端均与所述稳压降压芯片U2的输入端相连接；所述电容C3的一端与所述稳压降压芯片U2的输出端相连接；所述电容C4的另一端、电容C3的另一端和稳压降压芯片U2的接地端均接地。在具体工作时，可通过稳压降压芯片U2将9V电压转换为3.3V电压并输出给MCU模块7、通信电路10等使用。
在本发明中，所述供电电路4包括升压供电电路41和降压供电电路42；所述MOS管驱动模块6通过所述升压供电电路41进行供电，在具体工作时，升压供电电路41可以输出9V电压给MOS管驱动模块6使用；所述MCU模块7通过所述降压供电电路进行供电，在具体工作时，降压供电电路42可以输出3.3V电压给MCU模块7使用；所述降压供电电路42与所述升压供电电路41相连接。
在本发明中，所述升压供电电路41包括升压芯片U6、升压电感L3、二极管D11、二极管D10和电阻R42；所述二极管D11的一端通过所述电阻R42与所述被测电池1的正极相连接；所述二极管D11的另一端分别与所述升压电感L3的一端和升压芯片U6的IN端相连接；所述升压电感L3的另一端分别与所述二极管D10和升压芯片U6的SW端相连接。在具体工作时，升压供电电路41可将被测电池1提供的2.7V以上的电压升至9V。其中，升压电感L3用于对被测电池1提供的电压进行升压；二极管D11起到防反接的作用；二极管D10起到整流的作用；电阻R42为采用电阻。
在本发明中，所述升压供电电路41还包括第二电容滤波电路411；所述第二电容滤波电路411设置在所述二极管D11与升压芯片U6的IN端之间。在工作时，第二电容滤波电路411用于对被测电池1输入的电压起到滤波的作用。在本实施例中，第二电容滤波电路411包括电容C26和电容C27。
在本发明中，所述升压供电电路41还包括第三电容滤波电路412；所述第三电容滤波电路412设置在所述二极管D10与升压芯片U6的GND端之间。在工作时，第三电容滤波电路412用于对升压后的9V电压起到滤波作用。在本实施例中，第三电容滤波电路412包括电容C20和电容C21。
在本发明中，所述升压供电电路41还包括第一分压取样电路413；所述第一分压取样电路413设置在所述二极管D10与升压芯片U6的FB端之间。在工作时，第一分压取样电路413用于起到分压取样的作用。在本实施例中，第一分压取样电路413包括电阻R29和电阻R36。
在本发明中，所述降压供电电路42包括降压芯片U4、降压电感L2和二极管D12；所述二极管D12的一端和降压芯片U4的LX端、BST端均与所述降压电感L2的一端相连接；所述降压电感L2的另一端与所述二极管D12的另一端相连接；所述降压芯片U4的IN端、EN端与所述升压供电电路相连接。在具体工作时，降压供电电路42可将升压供电电路41输出的9V电压降至3.3V。其中，降压电感L2用于对升压供电电路41输出的电压进行降压处理；二极管D12起到整流作用。
在本发明中，所述降压供电电路42还包括第四电容滤波电路421；所述第四电容滤波电路421与所述降压电感L2的另一端相连接。在工作时，第四电容滤波电路421用于对降压后的3.3V电压起到滤波的作用。在本实施例中，所述第四电容滤波电路421包括电容C19和电容C18。
在本发明中，所述降压供电电路42还包括第二分压取样电路422；所述第二分压取样电路422设置在所述降压电感L2的另一端与降压芯片U4的FB端之间。第二分压取样电路422用于起到分压取样的作用。在本实施例中，第二分压取样电路422包括电阻R26和电阻R37。
在本发明中，所述降压芯片U4的IN端、EN端连接有电容C29，起到滤波作用。
在本发明中，所述降压芯片U4的BST端连接有电容C16，起到滤波作用。
在本发明中，所述回收系统还包括电压采样电路9；所述电压采样电路9与所述MCU模块7相连接；所述升压供电电路41的输入端、太阳能板组件8的输出端和电能回收电池2的正极均与所述电压采样电路9相连接，以电压采样电路9对电压进行采样。
在本发明中，所述电压采样电路9包括连接所述升压供电电路41输入端的供电电压采样电路91、连接所述太阳能板组件8输出端的充电电压采样电路92和连接所述电能回收电池2正极的LED电压采样电路93。在具体工作时，供电电压采样电路91用于对升压供电电路41的输入电压进行采样；充电电压采样电路92用于对太阳能板组件8的充电电压进行采样；LED电压采样电路93用于对LED电压进行采样。在本实施例中，所述供电电压采样电路91包括电阻R12、电阻R15和电容C12；所述充电电压采样电路92包括电阻R3、电阻R10和电容C6；所述LED电压采样电路93包括电阻R13、电阻R16和电容C13。
在本发明中，所述运放电路5包括第一电流放大电路51和第二电流放大电路52；所述第一电流放大电路51的一端与所述MCU模块7相连接，另一端与所述第四驱动管电路35相连接；所述第二电流放大电路52的一端与所述MCU模块7相连接，另一端与所述被测电池1相连接。在具体工作时，第一电流放大电路51和第二电流放大电路52用于对采样的放电电流、充电电流和负载电流信号进行放大处理。
在本发明中，所述第一电流放大电路51包括第一放大器U3B和第一放大系数电路511；所述第一放大系数电路511连接在所述第一放大器U3B的负输入端与输出端之间；所述第一放大器U3B的正输入端与所述第四驱动管电路35相连接；所述第一放大器U3B的输出端与所述MCU模块7相连接。其中，第一放大系数电路511包括电阻R23、电阻R33和电容C14，该第一电流放大电路51的放大系数为20倍。
在本发明中，所述第一电流放大电路51还包括设置在所述第一放大器U3B的正输入端的第二RC滤波电路512，以对输入起到滤波作用。在本实施例中，所述第二RC滤波电路512包括电阻R24和电容C24。
在本发明中，所述第一电流放大电路51还包括设置在所述第一放大器U3B的输出端的第三RC滤波电路513，以对输出起到滤波作用。在本实施例中，所述第三RC滤波电路513包括电阻R27和电容C28。
在本发明中，所述第二电流放大电路52包括第二放大器U3A和第二放大系数电路521；所述第二放大系数电路521连接在所述第二放大器U3A的负输入端与输出端之间；所述第二放大器U3A的正输入端与所述被测电池1的负极相连接；所述第二放大器U3A的输出端与所述MCU模块7相连接。其中，第二放大系数电路521包括电阻R22、电阻R34和电容C15，第二电流放大电路52的放大系数为20倍。
在本发明中，所述第二电流放大电路52还包括设置在所述第二放大器U3A的正输入端的第四RC滤波电路522，以对输入起到滤波作用。在本实施例中，所述第四RC滤波电路522包括电阻R25和电容C25。
在本发明中，所述第二电流放大电路52还包括设置在所述第二放大器U3A的输出端的第五RC滤波电路523，以对输出起到滤波作用。在本实施例中，所述第五RC滤波电路523包括电阻R28和电容C23。
在本发明中，所述回收系统还包括连接所述MCU模块的通信模块10，以实现数据的传输。
在本发明中，所述通信模块10包括NB通信芯片U8A、电平转换电路101和天线电路102；所述电平转换电路101和天线电路102均与所述NB通信芯片U8A相连接。在具体工作时，所述电平转换电路101用于将3.3V电压转换为1.8V，以提供给NB通信芯片U8A使用；天线电路102用于实现数据的收发。在本实施例中，所述电平转换电路101包括电阻R48、电阻R49、电容C41、三极管Q11、三极管Q12、电阻R50、电阻R51和电容C40。所述天线电路102包括电容C50、电容C51和电阻R53。
在本发明中，所述NB通信芯片U8A还连接有第五电容滤波电路103，以起到滤波作用。在本实施例中，所述第五电容滤波电路103包括电容C42、电容C46和电容C47。
在本发明中，所述NB通信芯片U8A还连接有开机电路104，以实现NB通信芯片U8A的开启。
在本发明中，所述NB通信芯片U8A还连接有复位电路105，以实现NB通信芯片U8A的复位操作。
在本发明中，所述NB通信芯片U8A还连接有通信指示灯电路106，以对NB通信芯片U8A的状态进行指示。
在本发明中，所述通信模块10还包括2.4G短距离通信模块106和连接所述2.4G短距离通信模块106的通信接口J2，以利用2.4G短距离通信模块106实现短距离通信。
在本发明中，所述2.4G短距离通信模块106还连接有第六电容滤波电路107，以实现对供电电源进行滤波处理。
在本发明中，所述通信模块10还包括SIM卡电路108，以插入SIM卡实现设备入网。
本发明设计通信模块10包括NB通信芯片U8A、电平转换电路101、2.4G短距离通信模块106和SIM卡电路108；在具体工作时，通过MCU模块7的串口与NB通信芯片U8A的串口进行通讯，将MCU模块7搜集到的各项参数及计算、测试结果通过NB物联网上传至云平台，用户可通过手机APP、PC端、小程序等直观地查看整套系统的详细参数及状态，包括太阳能板组件8、被测电池1、电能回收电池2的各项状态，被测电池1的放电容量结果等。
在本发明中，所述回收系统还包括温度检测电路11；所述温度检测电路11与所述MCU模块7相连接。在具体工作时，所述温度检测电路11用于对MCU模块7的控制板温度和电池温度进行检测，便于在温度过高时可以进行预警。
在本发明中，所述温度检测电路11包括热敏电阻R40、热敏电阻R41、电阻R38和电阻R39；所述电阻R38的一端与所述电阻R39的一端相连接；所述电阻R38的另一端和热敏电阻R40的一端均与所述MCU模块7相连接；所述电阻R39的另一端和热敏电阻R41的一端均与所述MCU模块7相连接；所述热敏电阻R40的另一端和热敏电阻R41的另一端均接地。
在本发明中，所述回收系统还包括状态指示灯电路12；所述状态指示灯电路12与MCU模块7相连接。在工作时，所述状态指示灯电路12用于对回收系统的工作状态进行指示。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是熟悉本技术领域的技术人员应当理解，我们所描述的具体的实施例只是说明性的，而不是用于对本发明的范围的限定，熟悉本领域的技术人员在依照本发明的精神所作的等效的修饰以及变化，都应当涵盖在本发明的权利要求所保护的范围内。

Claims (10)

1.一种太阳能路灯老化测试锂电池容量电能回收系统，其特征在于：所述回收系统包括：被测电池、电能回收电池、MPPT充放电控制电路、供电电路、运放电路、MOS管驱动模块和MCU模块；
所述被测电池与所述供电电路相连接；所述被测电池与所述MPPT充放电控制电路相连接；所述被测电池与所述运放电路相连接；所述MOS管驱动模块与所述MPPT充放电控制电路相连接，所述MPPT充放电控制电路与所述电能回收电池相连接；所述MCU模块与所述MOS管驱动模块相连接；所述运放电路与所述MCU模块相连接；所述MOS管驱动模块和MCU模块均通过所述供电电路进行供电。
2.根据权利要求1所述的一种太阳能路灯老化测试锂电池容量电能回收系统，其特征在于：所述回收系统还包括太阳能板组件；所述太阳能板组件与所述MPPT充放电控制电路相连接。
3.根据权利要求2所述的一种太阳能路灯老化测试锂电池容量电能回收系统，其特征在于：所述MPPT充放电控制电路包括MOS管Q1、MOS管Q4、MOS管Q6、升降压电感L1、保护电路、第一驱动管电路、第二驱动管电路、第三驱动管电路和第四驱动管电路；所述MOS管Q4和MOS管Q6为互补MOS管；
所述被测电池的正极与所述升降压电感L1相连接；所述被测电池的负极与所述保护电路相连接；所述第一驱动管电路与所述MOS管Q6的G极相连接；所述升降压电感L1和MOS管Q6的D极与所述MOS管Q4的S极相连接；所述MOS管Q6的S极接地；所述第二驱动管电路与所述MOS管Q4的G极相连接；所述电能回收电池的正极和MOS管Q1的S极与所述MOS管Q4的D极相连接；所述第三驱动管电路与所述MOS管Q1的G极相连接；所述太阳能板组件与所述MOS管Q1的D极相连接；所述第四驱动管电路与所述电能回收电池的负极相连接。
4.根据权利要求3所述的一种太阳能路灯老化测试锂电池容量电能回收系统，其特征在于：所述保护电路包括MOS管Q7、二极管D7和电阻R14；所述被测电池的负极与所述MOS管Q7的D极相连接；所述MOS管Q7的S极接地；所述二极管D7和电阻R14的一端均与所述MOS管Q7的G极相连接，所述二极管D7的另一端接地，所述电阻R14的另一端连接电源。
5.根据权利要求3所述的一种太阳能路灯老化测试锂电池容量电能回收系统，其特征在于：所述第一驱动管电路包括三极管Q9、二极管D6、二极管D8、电阻R18和电阻R21；
所述三极管Q9的e极、二极管D6的一端、二极管D8的一端和电阻R18的一端均与所述MOS管Q6的G极相连接；所述三极管Q9的c极、二极管D8的另一端和电阻R18的另一端均接地；所述三极管Q9的b极和二极管D6的另一端均与所述电阻R21的一端相连接；所述电阻R21的另一端与所述MOS管驱动模块相连接。
6.根据权利要求3所述的一种太阳能路灯老化测试锂电池容量电能回收系统，其特征在于：所述第二驱动管电路包括三极管Q5、二极管D4和二极管D5；所述三极管Q5的e极、二极管D4的一端和二极管D5的一端均与所述MOS管Q4的G极相连接；所述二极管D5的另一端与所述三极管Q5的b极相连接；所述三极管Q5的c极和二极管D4的另一端均与所述MOS管Q4的S极相连接。
7.根据权利要求3所述的一种太阳能路灯老化测试锂电池容量电能回收系统，其特征在于：所述第三驱动管电路包括三极管Q2、MOS管Q3、二极管D3、电阻R52、电阻R2、电阻R4、电阻R7和电阻R9；
所述二极管D3的一端、电阻R7的一端、三极管Q2的c极和电阻R4的一端均与所述MOS管Q1的G极相连接；所述二极管D3的另一端、电阻R7的另一端和三极管Q2的e极均与所述MOS管Q1的S极相连接；所述电阻R1的一端与所述三极管Q2的b极相连接；所述电阻R1的另一端和电阻R2的一端均与所述MOS管Q1的D极相连接，所述电阻R2的另一端接地；所述电阻R4的另一端与所述MOS管Q3的D极相连接，所述MOS管Q3的S极接地，所述MOS管Q3的G极与所述电阻R9的一端相连接；所述电阻R9的另一端与所述MCU模块相连接。
8.根据权利要求3所述的一种太阳能路灯老化测试锂电池容量电能回收系统，其特征在于：所述第四驱动管电路包括MOS管Q8、电阻R17、电阻R19和电阻R20；所述MOS管Q8的D极与所述电能回收电池的负极相连接；所述电阻R19的一端与所述MOS管Q8的S极相连接，电阻R19的另一端接地；所述电阻R17的一端和电阻R20的一端均与所述MOS管Q8的G极相连接；所述电阻R17的另一端与所述MCU模块相连接，所述电阻R20的另一端接地。
9.根据权利要求3所述的一种太阳能路灯老化测试锂电池容量电能回收系统，其特征在于：所述MPPT充放电控制电路还包括保护电阻R11；所述保护电阻R11的一端与所述电能回收电池的负极相连接，另一端与所述电能回收电池的正极相连接。
10.根据权利要求3所述的一种太阳能路灯老化测试锂电池容量电能回收系统，其特征在于：所述MPPT充放电控制电路还包括第一电容滤波电路；所述第一电容滤波电路的一端与所述被测电池的正极相连接，另一端接地。
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