CN115276171A - 充电控制装置及离网电源系统 - Google Patents

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CN115276171A CN202210964030.9A CN202210964030A CN115276171A CN 115276171 A CN115276171 A CN 115276171A CN 202210964030 A CN202210964030 A CN 202210964030A CN 115276171 A CN115276171 A CN 115276171A
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Abstract

本申请公开了一种充电控制装置及离网电源系统，充电控制装置包括电力变换模块和过压保护模块，电力变换模块包括至少一开关单元，开关单元被配置为导通时将输入电力提供给电池，以及关断时阻止将输入电力提供给电池；过压保护模块包括电压检测单元，电压检测单元被配置为获取电力变换模块的输出电压；过压保护模块被配置为响应于输出电压大于或等于第一阈值电压，控制关断开关单元。过压保护模块在根据获取的输出电压大于或等于第一阈值电压时，控制关断开关单元，进而阻止输入电力向电池的输出，整个过程响应速度快，能够避免电力变换模块的输出电压过大时对充电控制装置的损坏，有利于延长充电控制装置的使用寿命。

Description

充电控制装置及离网电源系统
技术领域
本申请涉及新能源技术领域，尤其涉及充电控制装置及离网电源系统。
背景技术
在传统的离网电源系统中，通常采用铅酸电池作为储能元件，由充电控制装置将光伏组件发出的电力存储在铅酸电池中，并在必要时将电力提供给离网用电设备。随着锂电池技术的发展，因其具有高能量密度、低自放电等优势而逐渐被广泛用于离网电源系统中而替代铅酸电池。因此，出现了大量传统的充电控制装置被应用于为锂电池充电的场景。
目前，尽管为充电控制装置针对性地开发了锂电池充电模式，但由于锂电池的电芯不均衡，当使用光伏组件对其进行充电时，容易触发锂电池内置BMS保护板的单芯过压保护，一旦触发，BMS保护板会立刻将充电回路切断，导致充电控制装置输出端的电压猛增。然而，由于传统的充电控制装置大多还是通过软件对其输出电压进行调节，速度比较慢，响应延迟，不能及时关掉充电控制装置，容易导致对充电控制装置的损坏，甚至对电池也会造成不可逆的损坏。
前面的叙述在于提供一般的背景信息，并不一定构成现有技术。
发明内容
为解决上述的问题，本申请的实施例中提供了一种充电控制装置及离网电源系统，使得在输出电压过大时，通过硬件电路结构快速切断电力向电池的输出，进而避免对充电控制装置和电池的损坏。
根据本申请的一方面，提供了一种充电控制装置，包括：
电力变换模块，所述电力变换模块包括至少一开关单元，所述开关单元被配置为导通时将输入电力提供给电池，以及关断时阻止将所述输入电力提供给所述电池；
过压保护模块，所述过压保护模块包括电压检测单元，所述电压检测单元被配置为获取所述电力变换模块的输出电压；
所述过压保护模块被配置为响应于所述输出电压大于或等于第一阈值电压，控制关断所述开关单元。
可选地，结合上述任一方面，在本方面的另一种实现方式中，所述过压保护模块还包括：参考电压生成单元、比较单元和输出控制单元；
所述参考电压生成单元的输出端与所述比较单元的第一信号输入端电连接，用于提供参考电压；
所述电压检测单元包括输入端和输出端，所述电压检测单元的输入端用于获取所述电力变换模块的输出电压，所述电压检测单元的输出端与所述比较单元的第二信号输入端电连接，用于提供被分压后的所述电力变换模块的输出电压；
所述比较单元的输出端与所述输出控制单元的输入端电连接，所述输出控制单元的输出端与所述开关单元电连接。
可选地，结合上述任一方面，在本方面的另一种实现方式中，所述过压保护模块还包括：
电池信号控制单元，所述电池信号控制单元与所述电压检测单元电连接，所述电池信号控制单元被配置为根据所述电池的额定电压信号控制所述电压检测单元的工作状态。
可选地，结合上述任一方面，在本方面的另一种实现方式中，所述电压检测单元包括至少一第一电压检测电路和至少一第二电压检测电路；
所述电池信号控制单元包括至少一第一电池信号控制电路和至少一第二电池信号控制电路；
所述第一电池信号控制电路与所述第一电压检测电路电连接，被配置为根据所述电池的额定电压信号控制所述第一电压检测电路的工作状态；
所述第二电池信号控制电路与所述第二电压检测电路电连接，被配置为根据所述电池的额定电压信号控制所述第二电压检测电路的工作状态。
可选地，结合上述任一方面，在本方面的另一种实现方式中，所述第一电压检测电路包括第一电阻和第二电阻，所述第一电池信号控制电路包括第三电阻和第一开关，所述第一电阻的第一端作为所述电压检测单元的输入端，所述第一电阻的第二端与所述第二电阻的第一端电连接，所述第一电阻的第二端作为所述电压检测单元的输出端，所述第二电阻的第二端与所述第一开关的第一端电连接，所述第一开关的第二端接地，所述第三电阻的第一端与所述第一开关的控制端电连接，所述第三电阻的第二端用于接收所述电池的额定电压信号，并根据所述电池的额定电压信号控制所述第一开关的开关状态；
所述第二电压检测电路包括所述第一电阻和第四电阻，所述第二电池信号控制电路包括第五电阻和第二开关，所述第四电阻的第一端与所述第一电阻的第二端电连接，所述第四电阻的第二端与所述第二开关的第一端电连接，所述第二开关的第二端接地，所述第五电阻的第一端与所述第二开关的控制端电连接，所述第五电阻的第二端用于接收所述电池的额定电压信号，并根据所述电池的额定电压信号控制所述第二开关的开关状态。
可选地，结合上述任一方面，在本方面的另一种实现方式中，所述第三电阻的第二端和所述第五电阻的第二端连接同一端口。
可选地，结合上述任一方面，在本方面的另一种实现方式中，所述第一开关为NPN三极管，所述第二开关为PNP三极管；或者，所述第一开关为NMOS管，所述第二开关为PMOS管。
可选地，结合上述任一方面，在本方面的另一种实现方式中，所述输出控制单元包括第六电阻和第三开关，所述第六电阻的第一端连接所述比较单元的输出端，所述第六电阻的第二端与所述第三开关的控制端电连接，所述第三开关的第一端作为所述输出控制单元的输出端与所述开关单元电连接，所述第三开关的第二端接地。
可选地，结合上述任一方面，在本方面的另一种实现方式中，所述输出控制单元包括单向导通器件，所述单向导通器件的第一端与所述比较单元的输出端电连接，所述单向导通器件的第二端与控制模块电连接，所述控制模块还被配置为响应于所述输出电压大于或等于所述第一阈值电压，输出报错信息。
根据本申请的另一方面，提供了一种离网电源系统，包括：光伏组件、电池以及上述任一项所述的充电控制装置，所述充电控制装置被配置为将所述光伏组件产生的电力提供给所述电池。
本申请实施例提供的充电控制装置包括电力变换模块和过压保护模块，电力变换模块包括至少一开关单元，开关单元被配置为导通时将输入电力提供给电池，以及关断时阻止将输入电力提供给电池；过压保护模块包括电压检测单元，电压检测单元被配置为获取电力变换模块的输出电压；过压保护模块被配置为响应于输出电压大于或等于第一阈值电压，控制关断开关单元。过压保护模块在根据获取的输出电压大于或等于第一阈值电压时，控制关断开关单元。通过上述装置，在输出电压过大时，通过硬件电路结构快速切断电力向电池的输出，整个过程响应速度快，能够避免对充电控制装置和电池的损坏，有利于延长充电控制装置和电池的使用寿命。
提供上述发明内容以简化形式介绍一些概念，这些概念将在下面的具体实施方式中进一步详细描述。上述发明内容既不旨在标识所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不旨在用于帮助确定所要求保护的主题的范围。本申请所要求保护的主题不限于解决背景技术中指出的任何或所有缺点的实施方式。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例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申请的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本申请实施例提供的一种充电控制装置的结构示意图；
图2是本申请实施例提供的另一种充电控制装置的结构示意图；
图3是本申请实施例提供的另一种充电控制装置的结构示意图；
图4是本申请实施例提供的另一种充电控制装置的结构示意图；
图5是本申请实施例提供的另一种充电控制装置的结构示意图；
图6是本申请实施例提供的另一种充电控制装置的结构示意图；
图7是本申请实施例提供的一种离网电源系统的结构示意图。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。
需要说明的是，在本文中，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、物品或者装置不仅包括那些要素，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、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。应当进一步理解，如同在本文中所使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”旨在也包括复数形式，除非上下文中有相反的指示。再者，本文中使用的术语“或”、“和/或”、“包括以下至少一个”等可被解释为包括性的，或意味着任一个或任何组合。仅当元件、功能、步骤或操作的组合在某些方式下内在地互相排斥时，才会出现该定义的例外。
应当理解，尽管在本文可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种参数或模块，但这些参数或模块不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的参数或模块彼此区分开。例如，在不脱离本文范围的情况下，第一参数也可以被称为第二参数，类似地，第二参数也可以被称为第一参数。取决于语境，如在此所使用的词语“如果”、“若”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”或“响应于检测”。类似地，取决于语境，短语“如果确定”或“如果检测(陈述的条件或事件)”可以被解释成为“当确定时”或“响应于确定”或“当检测(陈述的条件或事件)时”或“响应于检测(陈述的条件或事件)”。此外，本申请不同实施例中具有同样命名的部件、特征、要素可能具有相同含义，也可能具有不同含义，其具体含义需以其在该具体实施例中的解释或者进一步结合该具体实施例中上下文进行确定。
应该理解，虽然本申请实施例中的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，其可以以其他的顺序执行。而且，图中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，其执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其他步骤或者其他步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请的权利范围。
图1为本申请实施例提供的一种充电控制装置的结构示意图，请参阅图1，该充电控制装置包括：
电力变换模块10，电力变换模块10包括至少一开关单元101，开关单元101被配置为导通时将输入电力提供给电池01，以及关断时阻止将输入电力提供给电池01；
过压保护模块11，过压保护模块11包括电压检测单元111，电压检测单元111被配置为获取电力变换模块10的输出电压；
过压保护模块11被配置为响应于输出电压大于或等于第一阈值电压，控制关断开关单元101。
在本实施例中，输入电力的来源可以包括多种方式，可以由光伏组件提供，也可以由市电整流后提供，本实施例对此不做具体限定。电力变换模块10用于将输入电力放大或缩小后输入至电池01中，以对电池01充电，示例性的，电力变换模块10可以为DC-DC转换器可以包括BUCK电路、BOOST电路、自激振荡电路等。以BUCK电路为例，DC-DC转换器通过BUCK电路将光伏组件输入的直流电转换为低压直流电并输出给电池进行充电。本实施例中通过DC-DC转换器将输入电力降低为几十伏的低电压后输出至电池01中。开关单元101可以为电力变换模块10中主电路拓扑中的MOS管或者IGBT，通过控制该开关单元101周期性地导通和关断，可以控制电力变换模块10的输入和输出，具体地，开关单元101导通时可以将电力变换模块10的输入电力提供给电池01，开关单元101关断时可以阻止将该输入电力提供给电池01。
在本实施例中，第一阈值电压可根据实际电路需求设定，第一阈值电压可以为表征电力变换模块10中关键元器件的耐压上限值。在一种可能的应用场景中，当电池内置BMS保护板被触发单芯过压保护时，电池充电回路被瞬间切断，充电控制装置输出端的输出电压瞬间过大，可能会对充电控制装置中的关键元器件、如MOS管或者IGBT等造成损坏，因此第一阈值电压的设计可以根据该关键元器件的击穿电压阈值来设计，以保护充电控制装置。
在本实施例中，充电控制装置的具体工作过程如下：电压检测单元111获取电力变换模块10的输出电压，过压保护模块11在输出电压小于第一阈值电压时，控制开关单元101周期性导通和关断，以使输入电力经电力变换模块10转换为期望的电力被输出至电池01，实现电池01的充电过程。过压保护模块11在电力变换模块10的输出电压大于或等于第一阈值电压时，控制开关单元101关断，以停止将输入电力提供给电池01，进而及时停止充电的进程。上述整个充电控制的过程利用了硬件电路结构，充电控制装置的结构简单，使得过压保护的响应速度快，在输入电池01中的电压过大时，充电控制装置能够及时切断充电进程，避免充电控制装置和电池01的损坏。
过压保护模块11在根据获取的电力变换模块10的输出电压大于或等于第一阈值电压时，控制关断电力变换模块10的开关单元101，进而阻止输入电力向电池01的输入，整个过程响应速度快，有利于避免电力变换模块10的输出电压过大时对充电控制装置和电池01的损坏，有利于延长充电控制装置和电池01的使用寿命。
图2为本申请实施例提供的另一种充电控制装置的结构示意图，请参阅图2，可选地，过压保护模块11还包括：参考电压生成单元112、比较单元113和输出控制单元114；
参考电压生成单元112的输出端与比较单元113的第一信号输入端电连接，用于提供参考电压；
电压检测单元111包括输入端和输出端，电压检测单元111的输入端用于获取电力变换模块10的输出电压，电压检测单元111的输出端与比较单元113的第二信号输入端电连接，用于提供被分压后的电力变换模块10的输出电压；
比较单元113的输出端与输出控制单元114的输入端电连接，输出控制单元114的输出端与开关单元101电连接。
在本实施例中，参考电压生成单元112用于提供参考电压，参考电压生成单元112可以为稳压电源，此稳压电源提供的电压值等于参考电压。或者，参考电压生成单元112包括分压电路，分压电路一端接入辅助电源，另一端接入比较单元113，分压电路将辅助电源提供的基准电压分压后生成参考电压并输出至比较单元113。
在本实施例中，电压检测单元111可以包括分压电路，分压电路可以包括多个分压电阻，以将电力变换模块10的输出电压分压后输出至比较单元113。分压电路的设计需要根据电力变换模块10的输出电压、第一阈值电压以及比较单元113的输入电压范围来确定，将在后续实施例中进一步详细描述，此处不再赘述。
在本实施例中，比较单元113被配置为当电压检测单元111的输出端输出的电压大于或等于参考电压时，比较单元113的输出端输出第一控制信号。当电压检测单元111的输出端输出的电压小于参考电压时，比较单元113的输出端输出第二控制信号。输出控制单元114根据第一控制信号或第二控制信号控制开关单元101的导通状态。示例性地，输出控制单元114根据第一控制信号控制开关单元101关断，根据第二控制信号控制开关单元101导通。值得注意的是，比较单元113在电力变换模块10的输出电压大于或等于第一阈值电压时，控制关断开关单元101，具体可以为，比较单元113在电压检测单元111输出的电力变换模块10的输出电压的分压大于或等于参考电压时，生成第一控制信号以通过输出控制单元114将开关单元101的驱动信号完全锁死，从而使开关单元101的主充电回路保持在关断状态，使得电力变换模块10的输出电压被快速拉低。
图3为本申请实施例提供的另一种充电控制装置的结构示意图，请参阅图3，可选地，参考电压生成单元112包括第七电阻R7、第八电阻R8和电容C1，第七电阻R7的第一端与稳压电源VCC电连接，第七电阻R7的第二端与第八电阻R8的第一端电连接，第七电阻R7的第二端还与比较单元113的第一输入端电连接，第八电阻R8的第二端接地GND，电容C1的第一端与第八电阻R8的第一端电连接，电容C1的第二端与第八电阻R8的第二端电连接。
电容C1起滤波作用，使得输入比较单元113中的电压更为稳定。第七电阻R7和第八电子R8够成分压电路，将固定电源VCC提供的电压分压后输出至比较单元113的第一输入端。参考电压的计算公式为：Vref＝(VC*R8)/(R7+R8)，其中，Vref为参考电压，VC为固定电源输出的电压。
请继续参阅图3，可选地，比较单元113包括比较器T1和第九电阻R9，比较器的同相输入端与电压检测单元111的输出端电连接，比较器T1的反相输入端与参考电压生成单元112的输出端电连接，比较器T1的输出端与输出控制单元114的输入端电连接。比较器T1还包括第一电源输入端、第二电源输入端，第一电源输入端用于接入固定电源VCC，以为比较单元113供电，第二电源输入端接地GND。第九电阻R9的第一端与第一电源输入端电连接，第九电阻R9的第二端与比较器T1的输出端电连接。
请继续参阅图3，可选地，输出控制单元114包括第六电阻R6和第三开关Q3，第六电阻R6的第一端连接比较单元113的输出端，第六电阻R6的第二端与第三开关Q3的控制端电连接，第三开关Q3的第一端作为输出控制单元114的输出端与开关单元101电连接，第三开关Q3的第二端接地GND。第三开关Q3可以为三极管或MOS管，本实施例中示例性示出第三开关Q3为NPN三极管。NPN三极管的基极作为第三开关Q3的控制端，NPN三极管的基极为高电平时，NPN三极管导通，基极为低电平时，NPN三极管关断。
电压检测单元111包括第十电阻R10和第十一电阻R11组成的分压电路，第十电阻R10的第一端与电力变换模块10的输出端电连接，第十电阻R10的第二端与第十一电阻R11的第一端电连接，第十一电阻R11的第二端接地GND，第十电阻R10的第二端还与比较单元113的第二输入端电连接。其中，电力变换模块10的输出端为电力变换模块10输出输出电压的一端。第十电阻R10和第十一电阻R11构成分压电路，将电力变换模块10的输出电压分压后输出至比较单元113中，输入电压＝(VDC*R10)/(R10+R11)，其中，VDC为电力变换模块10的输出电压。值得注意的是，开关单元101还与控制模块13电连接(图3中控制模块13与开关单元101的连接线未示出)，控制模块13输出PWM驱动信号，控制开关单元101周期性地打开和闭合，以使得电力变换模块10输出期望的电压至电池01中。
图3所示的充电控制装置的工作原理如下：电力变换模块10的输出电压处于正常范围时，比较器T1的同相输入端输入的电压小于比较器T1的反相输入端输入的参考电压，此时，比较器T1的输出端输出低电平，以控制第三开关Q3关断。第三开关Q3关断时，第三开关Q3的第一端不向开关单元101输入信号，开关单元101受控制模块13的控制，以将输入电力进行电压转换后输出至电池01中，为电池01充电。电力变换模块10的输出电压增大后，比较器T1的同相输入端输入的电压大于或等于比较器T1的反相输入端输入的参考电压，此时，比较器T1的输出端输出高电平，以控制第三开关Q3导通。第三开关Q3导通后，第三开关Q3的第一端接入地电位，开关单元101的驱动信号被锁死导致开关单元101保持在关断状态，以阻止输入电力向电池01的输出，充电过程被终止。
本实施例提供的充电控制装置控制电池01充电以及停止充电均依赖硬件电路完成，响应速度快，避免对充电控制装置和电池01的损坏，有利于延长充电控制装置和电池01的使用寿命。
请继续参阅图3，可选地，输出控制单元114还包括单向导通器件D1，单向导通器件D1的第一端与比较单元113的输出端电连接，单向导通器件D1的第二端与控制模块13电连接，控制模块13还被配置为响应于输出电压大于或等于第一阈值电压，输出报错信息。
单向导通器件D1可以为二极管。根据图3所示的结构，比较单元113在电压检测单元111输出的电力变换模块10的输出电压的分压大于或等于参考电压时，输出第一控制信号，即高电平，以控制单向导通器件D1导通。单向导通器件D1导通后，第一控制信号传输至控制模块13。控制模块13在接收到第一控制信号后，输出报错信息，以提醒用户当前充电控制器的输出电压过大，电池01的充电过程出现异常。
在上述实施例的基础上，作为一种可选的实施方式，过压保护模块还包括：电池信号控制单元，电池信号控制单元与电压检测单元电连接，电池信号控制单元被配置为根据电池的额定电压信号控制电压检测单元的工作状态。
在本实施方式中，配置了电池信号控制单元来控制电压检测单元的工作状态，具体地，电池信号控制单元可以为一开关管，其控制端接收控制模块13的电池的额定电压信号，从而改变电池信号控制单元的开关状态。作为一种应用场景，一般而言，充电控制装置的输出电压需要与电池的型号相匹配，而用户往往可能没有关注到这一点而将不匹配的充电控制装置对电池进行充电，这可能会导致安全隐患。因此，设置电池信号控制单元来根据电池的额定电压信号控制电压检测单元的工作状态，能够避免上述问题的发生。
图4为本申请实施例提供的另一种充电控制装置的结构示意图，请参阅图4，可选地，过压保护模块11还包括：
电池信号控制单元115，电池信号控制单元115与电压检测单元111电连接，电池信号控制单元115被配置为根据电池的额定电压信号控制电压检测单元111的工作状态。
作为另一种应用场景，充电控制装置可适用于对多个不同额定电压的电池01进行充电控制。当充电控制装置对每个电池01进行控制时，因每一电池01的额定电压不同，输入电池01的电压的上限值即电力变换模块10的输出电压的上限值也不同，因此过压保护模块11的电压阈值保护点也不同，需要能够根据适用的电池的额定电压来切换不同的电压检测电路。示例性地，电力变换模块10连接的电池01的额定电压为12V时，电池信号控制单元115通过电压检测单元111控制比较单元113在电力变换模块10的输出电压大于或等于14V时，通过输出控制单元114控制开关单元101关断。电力变换模块10连接的电池01的额定电压为24V时，电池信号控制单元115通过电压检测单元111控制比较单元113在电力变换模块10的输出电压大于或等于26V时，通过输出控制单元114控制开关单元101关断。控制模块可以根据获取的电池01的额定电压生成电池的额定电压信号，具体地，在充电控制装置初始接入电池01时，控制模块13可以获取电池01的电压信号，并据此来判断电池01的额定电压信号。举例来说，若大于19V算是24V电池，小于则是12V电池。电池信号控制单元115可以通过控制模块获取电池01的额定电压信号，并根据电池01的额定电压信号控制电压检测单元111的输入端连接不同的电压检测单元111。通过对不同的电压检测单元111的电路设计，能够在输入不同的电力变换模块10的上限值电压时，控制电压检测单元111输出的分压电压的上限值相同，进而使得本实施例中的充电控制装置可对不同额定电压的电池01进行充电和过压保护，适应性更强。
请继续参阅图4，可选地，电压检测单元111包括至少一第一电压检测电路1111和至少一第二电压检测电路1112；
电池信号控制单元115包括至少一第一电池信号控制电路1151和至少一第二电池信号控制电路1152；
第一电池信号控制电路1151与第一电压检测电路1111电连接，被配置为根据电池的额定电压信号控制第一电压检测电路1111的工作状态；
第二电池信号控制电路1152与第二电压检测电路1112电连接，被配置为根据电池的额定电压信号控制第二电压检测电路1112的工作状态。
图4中示例性示出电压检测单元111包括一个第一电压检测电路1111和一个第二电压检测电路1112。电池信号控制单元115包括至少一个第一电池信号控制电路1151和一个第二电池信号控制电路1152。
第一电池信号控制电路1151控制第一电压检测电路1111的使能状态，第二电池信号控制电路1151控制第二电压检测电路111的使能状态。需要说明的是，使能状态是指电压检测电路进入工作状态，在使能电压检测电路时，电压检测电路获取电力变换模块10的输出电压。在充电控制装置正常工作时，同一时刻下，通过电池信号控制单元115控制第一电压检测电路1111或第二电压检测电路1112中的一个导通，以使导通的电压检测电路与处于充电的电池01匹配，进而实现对电池01的充电控制。当充电控制装置被用于其他额定电压的电池充电时，电池信号控制单元115切换与该额定电压的电池对应的电压检测电路进入使能状态，从而提升充电控制装置的适用范围。
图5为本申请实施例提供的另一种充电控制装置的结构示意图，请参阅图5，可选地，第一电压检测电路1111包括第一电阻R1和第二电阻R2，第一电池信号控制电路1151包括第三电阻R3和第一开关Q1，第一电阻R1的第一端作为电压检测单元111的输入端，第一电阻R1的第二端与第二电阻R2的第一端电连接，第一电阻R1的第二端作为电压检测单元111的输出端，第二电阻R2的第二端与第一开关Q1的第一端电连接，第一开关Q1的第二端接地GND，第三电阻R3的第一端与第一开关Q1的控制端电连接，第三电阻R3的第二端用于接收电池的额定电压信号，并根据电池的额定电压信号控制第一开关Q1的开关状态。
第二电压检测电路1112包括第一电阻R1和第四电阻R4，第二电池信号控制电路1152包括第五电阻R5和第二开关Q2，第四电阻R4的第一端与第一电阻R1的第二端电连接，第四电阻R4的第二端与第二开关Q2的第一端电连接，第二开关Q2的第二端接地GND，第五电阻R5的第一端与第二开关Q2的控制端电连接，第五电阻R5的第二端用于接收电池的额定电压信号，并根据电池的额定电压信号控制第二开关Q2的开关状态。
图5中示例性示出电压检测单元111包括一个第一电压检测电路1111和一个第二电压检测电路1112。电池信号控制单元115包括一个第一电池信号控制电路1151和一个第二电池信号控制电路1152。图5中参考电压生成单元112的结构、比较单元113的结构、输出控制单元114的结构与图3中相同，本实施例在此不再赘述。第一电阻R1的第一端作为电压检测单元111的输入端与电力变换模块10的输出端电连接，第一电阻R1的第二端作为电压检测单元111的输出端与比较单元113的第二输入端电连接。第一开关Q1可以为三极管或者MOS管，第二开关Q2可以为三极管或者MOS管，且对第一开关Q1和第二开关Q2的极性不做限定。
本实施例中，第三电阻R3的第二端和第五电阻R5的第二端分别连接不同的信号控制端口。具体地，第三电阻R3的第二端和第五电阻R5的第二端分别连接于控制模块13的第一信号控制端口K1和第二信号控制端口K2。本实施例中的充电控制装置可对两个电池01，例如，具有第一额定电压的第一电池和具有第二额定电压的第二电池，进行充电控制。第一电池与第一电压检测电路1111和第一电池信号控制电路1151匹配，第二电池与第二电压检测电路1112和第二电池信号控制电路1152匹配。控制模块13根据初始接入阶段获取到的电压值来识别电力变换模块10所连接的电池01的额定电压，进而生成电池的额定电压信号。需要说明的是，本实施例并不仅限应用于两种额定电压等级的电池，在一种可选的实施方式中，还可以应用于多种不同额定电压等级的电池，例如12V、24V、36V、48V的电池，由此只需设置四路与该电池相匹配的电压检测电路和电池信号控制电路即可实现，对应的原理和控制逻辑与前述实施例相同，再次不再赘述。
本实施例中示例性示出第一开关Q1和第二开关Q2均为NPN三极管。示例性地，参考电压生成单元112输出的参考电压为6V，第一电池的额定电压为12V，第二电池的额定电压为24V。第一开关Q1导通后，第一电阻R1的第一端输出的电压V2＝(Vbat*R2)/(R1+R2)，其中，Vbat为电力变换模块10的输出电压。第二开关Q2导通后，第一电阻R1的第一端输出的电压V2＝(Vbat*R4)/(R1+R4)，其中，Vbat为电力变换模块10的输出电压。当控制模块13识别出电力变换模块10连接的电池为第一电池时，通过第一信号控制端口K1输出高电平，以控制第一开关Q1导通，通过第二信号控制端口K2输出低电平，以控制第二开关Q2关断。当电力变换模块10的输出电压稳定在12V左右(小于14V)，通过配置第一电压检测电路1111中的第一电阻R1和第二电阻R2的阻值比例，使得第一电阻R1的第二端的电压小于6V,比较单元113的输出端输出低电平，第三开关Q3关断，进而使得开关单元101维持导通状态，电池01的充电过程正常进行。当电力变换模块10的输出电压增大至14V后，第一电阻R1的第二端输出的电压增大至6V，进而使得比较单元113的输出端输出高电平，比较单元113输出的高电平控制第三开关Q3导通，以使开关单元101接入地电位而关断，从而阻止电力变换模块10继续向电池01输出电力，避免电力变换模块10的输出电压过大对电池01造成的损坏。当控制模块13识别出电力变换模块10连接的电池为第二电池时，通过第一信号控制端口K1输出低电平，以使第一开关Q1关断，通过第二信号控制端口K2输出高电平，以使第二开关Q2导通。当电力变换模块10的输出电压稳定在24V左右(小于26V)，通过配置第二电压检测电路1112中的第一电阻R1和第四电阻R4的阻值比例，使得第一电阻R1的第二端的电压小于6V,比较单元113的输出端输出低电平，第三开关Q3关断，进而使得开关单元101维持导通状态，电池01的充电过程正常进行。当电力变换模块10的输出电压增大至大于或等于26V后，第一电阻R1的第二端输出的电压增大至6V，进而使得比较单元113的输出端输出高电平，比较单元113输出的高电平控制第三开关Q3导通，以控制开关单元101接入地电位而关断，从而阻止电力变换模块10继续向电池01输出电力，避免电力变换模块10的输出电压过大对电池01造成的损坏。
图6为本申请实施例提供的另一种充电控制装置的结构示意图，请参阅图6，可选地，第三电阻R3的第二端和第五电阻R5的第二端连接同一端口。
示例性地，第三电阻R3的第二端和第五电阻R5的第二端均连接至控制模块13的第一信号控制端口K1。且电压检测单元111包括一个第一电压检测电路1111和一个第二电压检测电路1112，电池信号控制单元115包括一个第一电池信号控制电路1151和一个第二电池信号控制电路1152。第三电阻R3的第二端和第五电阻R5的第二端连接同一端口，可以节约端口数量，简化电路结构。可选地，第一开关Q1为NPN三极管，第二开关Q2为PNP三极管；或者，第一开关Q1为NMOS管，第二开关Q2为PMOS管。第一开关Q1和第二开关Q2的极性相反，使得第三电阻R3的第二端和第五电阻R5的第二端接收相同的电平时，第一开关Q1和第二开关Q2中仅有一个导通，保证电压检测单元111输出正确的分压。本实施例中示例性示出，第一开关Q1为NPN三极管，第二开关Q2为PNP三极管。当控制模块13识别出电力变换模块10连接的电池为第一电池时，经第一信号控制端口K1输出电池的额定电压信号为高电平信号，进而控制第一开关Q1导通，第二开关Q2关断。当控制模块13识别出电力变换模块10连接的电池01为第二电池时，经第一信号控制端口K1输出电池的额定电压信号为低电平信号，进而控制第一开关Q1关断，第二开关Q2导通。第一开关Q1导通后，第一电阻R1的第一端输出的电压V2＝(Vbat*R2)/(R1+R2)，其中，Vbat为电力变换模块10的输出电压。第二开关Q2导通后，第一电阻R1的第一端输出的电压V2＝[(Vbat*R4)/(R1+R4)]，其中，Vbat为电力变换模块10的输出电压。图6所示电路的具体工作过程与图5所示的电路相同，本实施例在此不再赘述。
在本实施例中，通过一个信号控制端口分别控制两个不同的电压检测电路，能够节省控制模块的I/O端口数量，电路布局更为紧凑，对器件选型和设计布局都有更大的冗余度。
本申请实施例还提供了一种离网电源系统，图7为本申请实施例提供的一种离网电源系统的结构示意图，请参阅图7，离网电源系统包括光伏组件02、电池01以及前述实施例所述的充电控制装置03，充电控制装置03被配置为将光伏组件02产生的电力提供给电池01。
离网电源系统具备的有益效果与充电控制装置03具备的有益效果相同，本实施例在此不再赘述。
上述本申请实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
在本申请中，对于相同或相似的术语概念、技术方案和/或应用场景描述，一般只在第一次出现时进行详细描述，后面再重复出现时，为了简洁，一般未再重复阐述，在理解本申请技术方案等内容时，对于在后未详细描述的相同或相似的术语概念、技术方案和/或应用场景描述等，可以参考其之前的相关详细描述。
在本申请中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
本申请技术方案的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本申请记载的范围。
以上仅为本申请的优选实施例，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种充电控制装置，其特征在于，包括：
电力变换模块，所述电力变换模块包括至少一开关单元，所述开关单元被配置为导通时将输入电力提供给电池，以及关断时阻止将所述输入电力提供给所述电池；
过压保护模块，所述过压保护模块包括电压检测单元，所述电压检测单元被配置为获取所述电力变换模块的输出电压；
所述过压保护模块被配置为响应于所述输出电压大于或等于第一阈值电压，控制关断所述开关单元。
2.根据权利要求1所述的充电控制装置，其特征在于，所述过压保护模块还包括：参考电压生成单元、比较单元和输出控制单元；
所述参考电压生成单元的输出端与所述比较单元的第一信号输入端电连接，用于提供参考电压；
所述电压检测单元包括输入端和输出端，所述电压检测单元的输入端用于获取所述电力变换模块的输出电压，所述电压检测单元的输出端与所述比较单元的第二信号输入端电连接，用于提供被分压后的所述电力变换模块的输出电压；
所述比较单元的输出端与所述输出控制单元的输入端电连接，所述输出控制单元的输出端与所述开关单元电连接。
3.根据权利要求1或2所述的充电控制装置，其特征在于，所述过压保护模块还包括：
电池信号控制单元，所述电池信号控制单元与所述电压检测单元电连接，所述电池信号控制单元被配置为根据所述电池的额定电压信号控制所述电压检测单元的工作状态。
4.根据权利要求3所述的充电控制装置，其特征在于，
所述电压检测单元包括至少一第一电压检测电路和至少一第二电压检测电路；
所述电池信号控制单元包括至少一第一电池信号控制电路和至少一第二电池信号控制电路；
所述第一电池信号控制电路与所述第一电压检测电路电连接，被配置为根据所述电池的额定电压信号控制所述第一电压检测电路的工作状态；
所述第二电池信号控制电路与所述第二电压检测电路电连接，被配置为根据所述电池的额定电压信号控制所述第二电压检测电路的工作状态。
5.根据权利要求4所述的充电控制装置，其特征在于，
所述第一电压检测电路包括第一电阻和第二电阻，所述第一电池信号控制电路包括第三电阻和第一开关，所述第一电阻的第一端作为所述电压检测单元的输入端，所述第一电阻的第二端与所述第二电阻的第一端电连接，所述第一电阻的第二端作为所述电压检测单元的输出端，所述第二电阻的第二端与所述第一开关的第一端电连接，所述第一开关的第二端接地，所述第三电阻的第一端与所述第一开关的控制端电连接，所述第三电阻的第二端用于接收所述电池的额定电压信号，并根据所述电池的额定电压信号控制所述第一开关的开关状态；
所述第二电压检测电路包括所述第一电阻和第四电阻，所述第二电池信号控制电路包括第五电阻和第二开关，所述第四电阻的第一端与所述第一电阻的第二端电连接，所述第四电阻的第二端与所述第二开关的第一端电连接，所述第二开关的第二端接地，所述第五电阻的第一端与所述第二开关的控制端电连接，所述第五电阻的第二端用于接收所述电池的额定电压信号，并根据所述电池的额定电压信号控制所述第二开关的开关状态。
6.根据权利要求5所述的充电控制装置，其特征在于，所述第三电阻的第二端和所述第五电阻的第二端连接同一端口。
7.根据权利要求6所述的充电控制装置，其特征在于，所述第一开关为NPN三极管，所述第二开关为PNP三极管；或者，所述第一开关为NMOS管，所述第二开关为PMOS管。
8.根据权利要求2所述的充电控制装置，其特征在于，所述输出控制单元包括第六电阻和第三开关，所述第六电阻的第一端连接所述比较单元的输出端，所述第六电阻的第二端与所述第三开关的控制端电连接，所述第三开关的第一端作为所述输出控制单元的输出端与所述开关单元电连接，所述第三开关的第二端接地。
9.根据权利要求2或8所述的充电控制装置，其特征在于，所述输出控制单元包括单向导通器件，所述单向导通器件的第一端与所述比较单元的输出端电连接，所述单向导通器件的第二端与控制模块电连接，所述控制模块还被配置为响应于所述输出电压大于或等于所述第一阈值电压，输出报错信息。
10.一种离网电源系统，其特征在于，包括：光伏组件、电池以及根据权利要求1-9任一项所述的充电控制装置，所述充电控制装置被配置为将所述光伏组件产生的电力提供给所述电池。
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CN116632980A (zh) * 2023-06-20 2023-08-22 南通国轩新能源科技有限公司 一种12v和24v辅助电源的自适应充电系统及方法

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