CN202260520U

CN202260520U - 一种太阳能充电控制器

Info

Publication number: CN202260520U
Application number: CN2011203497732U
Authority: CN
Inventors: 黄伟; 胡敬乃; 罗思明; 杨继起; 程洪; 陈端礼; 韩佳彤
Original assignee: GUANGZHOU NAVIGATION MARK OFFICE OF GUANGDONG MARITIME SAFETY ADMINISTRATION OF PRC
Current assignee: GUANGZHOU NAVIGATION MARK OFFICE OF GUANGDONG MARITIME SAFETY ADMINISTRATION OF PRC
Priority date: 2011-09-16
Filing date: 2011-09-16
Publication date: 2012-05-30
Anticipated expiration: 2021-09-16

Abstract

本实用新型公开了太阳能充电控制器，包括微控制器、PWM控制电路、电流控制器、蓄电池过充电保护电路、蓄电池电压指示电路、A/D转换电路、连接蓄电池的两连接线和密封外壳，微控制器与PWM控制电路电连接，PWM控制电路与电流控制器电连接，电流控制器电连接在两连接线上，A/D转换电路电连接在微控制器与两连接线之间，太阳能电池的实时电压和蓄电池的实时电压通过A/D转换电路转换后输入微控制器，由微控制器检测和控制充电电流和浮充电压并通过LED进行指示，所述微控制器还与一耗电装置电路连接，耗电装置与蓄电池并联连接在太阳能电池上。本实用新型在不改变能源配置的前提下，蓄电池充电时不过充，具有分流、卸载电流的作用，延长电池寿命，安全可靠。

Description

一种太阳能充电控制器

技术领域

本实用新型涉及充电控制器技术领域，具体地说是一种太阳能充电控制器。

背景技术

目前用于航标上的太阳能供电系统，主要配置了太阳能电池加铅酸蓄电池。蓄电池白天储存太阳能电池发出的不稳定、不连续的电能，夜晚输出较稳定的电能给航标灯使用。但是随着航标科技的发展以及新技术的应用，航标对能源的需求也越来越大，为确保能源充足，人们普遍的做法是增加太阳能板的瓦数和蓄电池容量，这使得该系统本身存在的先天缺陷日益严重，即蓄电池夏秋季过充、春冬季过放，从而使其寿命受到影响。

以前人们曾引进过德国伍尔特控制器(灯浮标用)、宁波太阳能公司控制器(岸标用)、河北廊坊控制器(目前广州站灯浮标试用)，这些控制器的电路设计都是通过六根引线串联在电路中，安装繁琐十分繁琐，且防水防腐等级低，不适应海上工作条件的要求，很容易出现设备故障，设备一旦出现故障，会造成整个电路故障，航标灯不能正常发光，从而影响航标正常率。而且到目前为止蓄电池浮充电压设定值业界始终未达成共识，即电池浮充到达该设定值时，充电控制器启动相应功能防止电池过充。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种太阳能充电控制器，在不改变能源配置的前提下，蓄电池充电时不过充，具有分流、卸载电流的作用，延长电池寿命，安全可靠。

本实用新型的目的通过以下技术方案来实现。

一种太阳能充电控制器，其特征在于：所述太阳能充电控制器包括微控制器、PWM控制电路、电流控制器、蓄电池过充电保护电路、蓄电池电压指示电路、A/D转换电路、连接蓄电池的两连接线和密封外壳，微控制器与PWM控制电路电连接，PWM控制电路与电流控制器电连接，电流控制器电连接在两连接线上，A/D转换电路电连接在微控制器与两连接线之间，太阳能电池的实时电压和蓄电池的实时电压通过A/D转换电路转换后输入微控制器，由微控制器检测和控制充电电流和浮充电压并通过LED进行指示，所述微控制器还与一耗电装置电路连接，耗电装置与太阳能电池电路连接，且耗电装置与蓄电池并联连接，微控制器根据接收到的蓄电池的充电状态信号控制耗电装置的开闭，接通太阳能电池与耗电装置的电路，实现不连续对蓄电池充电。

所述A/D转换电路包括比较器、D/A转换器、寄存器、缓冲寄存器及控制逻辑电路，A/D转换电路采用逐次逼近法，从高位到低位逐位试探比较，将逐次逼近寄存器中的数字量送入缓冲寄存器，得到数字量的输出。

所述蓄电池过充电保护电路用于当电池未充满时太阳能电池提供的充电电流全部加到电池进行充电，当电池充满时减少充电电流，并保持浮充电压对电池进行浮充电，同时太阳能电池的多余能量以一稳定电压加给负载供电。

所述浮充电压为14.5V。

所述蓄电池电压指示电路通过四格LED指示电池实时电压，一格表示电池实时电压为12V，二格表示电池实时电压为13V，三格表示电池实时电压为14V，四格表示电池实时电压为15V。

所述微控制器还与一在没太阳时处于非充电状态下灯器放电的瞬间通过绿LED、黄LED、红LED灯指示蓄电池内阻压降的蓄电池内阻指示电路连接，其中黄LED、红LED亮时表明有部分电池组失效或电池性能不佳。

所述微控制器还与一耗电装置电路连接，耗电装置与太阳能电池电路连接，且耗电装置与蓄电池并联连接，微控制器根据接收到的蓄电池的充电状态信号控制耗电装置的开闭，接通太阳能电池与耗电装置的电路，实现不连续对蓄电池充电。

本实用新型与现有技术相比具有如下优点：

本实用新型与同类产品相比，具有以下的结构和特点：

1)控制器连线简单，安装操作便捷：外接线路两根，接蓄电池正负极。电压适用范围为6V-20V，符合灯浮标实际工作情况；

2)能保证蓄电池电压不超过14.5V，浮充效果好且防止过充，保护电池；

3)具有面板电压显示功能，能够预判断电池状态；

4)可靠性高：安装方式为并联，其故障不影响航标正常率；

5)稳定性好：海上试验一年未出现自身系统故障；

6)功耗≤1W，且防水、防腐、耐高温；

7)卸载电流≤3A，能够满足直径≤3米的灯浮标的实际需求。

8)由于微控制器还与一耗电装置电路连接，即是将太阳能电池与蓄电池之前设置有一个与之并联的、由控制器控制开闭的耗电装置，当蓄电池的电充满时，微控制器就能收到信号，从而控制开关，使其闭合，接通太阳能电池与耗电装置的电路，从而实现不连续对蓄电池充电，延长蓄电池的使用寿命，另外由于上述方案采用的是并联的方式，即使是控制器出现故障(不能控制开关)，也不会对单个产品的使用带来故障。

附图说明

图1为太阳能充电控制系统原理图；

图2为本实用新型太阳能充电控制器应用于太阳能充电控制系统的原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型太阳能充电控制器作进一步详细描述。

如图2所示，本实用新型太阳能充电控制器，其特征在于：所述太阳能充电控制器包括微控制器、PWM控制电路、电流控制器、蓄电池过充电保护电路、蓄电池电压指示电路、A/D转换电路、连接蓄电池的两连接线和密封外壳，微控制器与PWM控制电路电连接，PWM控制电路与电流控制器电连接，电流控制器电连接在两连接线上，A/D转换电路电连接在微控制器与两连接线之间，太阳能电池的实时电压和蓄电池的实时电压通过A/D转换电路转换后输入微控制器，由微控制器检测和控制充电电流和浮充电压并通过LED进行指示。

1)、蓄电池过充电保护：解决蓄电池过充电保护，当电池未充满时太阳能电池提供的充电电流全部加到电池进行充电，当电池充满时减少充电电流，并保持浮充电压对电池进行浮充电，同时太阳能电池的多余能量以一稳定电压加给负载供电。

2)、蓄电池电压、内阻(备选)指示

A)电压指示：通过四格LED指示电池实时电压。一格表示电池实时电压为12V，二格表示电池实时电压为13V，三格表示电池实时电压为14V，四格表示电池实时电压为15V。

B)内阻(备选)指示，通过非充电状态(没太阳时)，灯器放电(灯器亮)的瞬间，电池内阻压降，用绿、黄、红LED灯指示蓄电池的性能和内阻，黄、红LED亮时表明有部分电池组失效或电池性能不佳，需要更换。直观明了的显示为航标巡检带来很大便利。

3)、A/D转换设计：A/D转换电路可以将模拟量转变为数字量。模拟量可以是电压、电流等电信号，也可以是压力、温度、湿度、位移、声音等非电信号。但在A/D转换前，输入到A/D转换器的信号必须经相应的传感器将各种物理量转换成电压信号。太阳能充电控制系统的输入信号就是太阳能电池和铅酸蓄电池的实时电压。A/D转换后，输出的数字信号可以有8位、10位、12位和16位等。本控制器只要采用8位就能满足精度要求。

A/D转换器的工作原理：该控制电路主要以逐次逼近式进行A/D转换，逐次逼近式A/D转换是比较常见的一种A/D转换方法，转换的时间为微秒级。采用逐次逼近法的A/D转换器是由一个比较器、D/A转换器、缓冲寄存器及控制逻辑电路组成。基本原理是从高位到低位逐位试探比较，好像用天平称物体，从重到轻逐级增减砝码进行试探。具体转换过程为：初始化时将逐次逼近寄存器各位清零；转换开始时，先将逐次逼近寄存器最高位置1，送入D/A转换器，经D/A转换后生成的模拟量送入比较器，称为Vo，与送入比较器的待转换的模拟量Vi进行比较，若Vo＜Vi，该位1被保留，否则被清除。然后再置逐次逼近寄存器次高位为1，将寄存器中新的数字量送D/A转换器，输出的Vo再与Vi比较，若Vo＜Vi，该位1被保留，否则被清除。重复此过程，直至逼近寄存器最低位。转换结束后，将逐次逼近寄存器中的数字量送入缓冲寄存器，得到数字量的输出。

4)电池浮充电压(14.5V)的确定：通过参考相关蓄电池说明书及查阅相关资料文献发现：

a)单体电压一般为2.2V～2.3V，标称12V的电池实际电压达13.2V；

b)阀控铅酸蓄电池具有负温度效应，武汉中光12V80AH阀控铅酸免维护蓄电池在环境温度-5℃至50℃最佳充电电压为14.05V～13.25V；

c)12V的铅酸蓄电池析氢电压为14.7V，即一般认可的上限电压值。

所以，为确保最佳充电效果，且保护电池不过充，最终选取浮充电压为14.5V。

5)防水防腐处理：由于海上工作环境恶劣，对控制器电源线进行镀锌防腐处理，密封不锈钢盒安装螺丝用不锈钢材料制作，确保其防水防腐等级达到要求。

如图1，太阳能充电控制系统由太阳能电池、电源控制器、铅酸蓄电池和航标灯组成一有机整体。电源控制器即是本实用新型所述的太阳能充电控制器。

另外微控制器还与一耗电装置电路连接，耗电装置与太阳能电池电路连接，且耗电装置与蓄电池并联连接，微控制器根据接收到的蓄电池的充电状态信号控制耗电装置的开闭，接通太阳能电池与耗电装置的电路，实现不连续对蓄电池充电。

Claims

1.一种太阳能充电控制器，其特征在于：所述太阳能充电控制器包括微控制器、PWM控制电路、电流控制器、蓄电池过充电保护电路、蓄电池电压指示电路、A/D转换电路、连接蓄电池的两连接线和密封外壳，微控制器与PWM控制电路电连接，PWM控制电路与电流控制器电连接，电流控制器电连接在两连接线上，A/D转换电路电连接在微控制器与两连接线之间，太阳能电池的实时电压和蓄电池的实时电压通过A/D转换电路转换后输入微控制器，由微控制器检测和控制充电电流和浮充电压并通过LED进行指示，所述微控制器还与一耗电装置电路连接，耗电装置与太阳能电池电路连接，且耗电装置与蓄电池并联连接，微控制器根据接收到的蓄电池的充电状态信号控制耗电装置的开闭，接通太阳能电池与耗电装置的电路，实现不连续对蓄电池充电。

2.根据权利要求1所述的太阳能充电控制器，其特征在于：所述A/D转换电路包括比较器、D/A转换器、寄存器、缓冲寄存器及控制逻辑电路，A/D转换电路采用逐次逼近法，从高位到低位逐位试探比较，将逐次逼近寄存器中的数字量送入缓冲寄存器，得到数字量的输出。

3.根据权利要求1所述的太阳能充电控制器，其特征在于：所述蓄电池过充电保护电路用于当电池未充满时太阳能电池提供的充电电流全部加到电池进行充电，当电池充满时减少充电电流，并保持浮充电压对电池进行浮充电，同时太阳能电池的多余能量以一稳定电压加给负载供电。

4.根据权利要求1所述的太阳能充电控制器，其特征在于：所述浮充电压为14.5V。

5.根据权利要求1-4任一权利要求所述的太阳能充电控制器，其特征在于：所述蓄电池电压指示电路通过四格LED指示电池实时电压，一格表示电池实时电压为12V，二格表示电池实时电压为13V，三格表示电池实时电压为14V，四格表示电池实时电压为15V。

6.根据权利要求5所述的太阳能充电控制器，其特征在于：所述微控制器还与一在没太阳时处于非充电状态下灯器放电的瞬间通过绿LED、黄LED、红LED灯指示蓄电池内阻压降的蓄电池内阻指示电路连接，其中黄LED、红LED亮时表明有部分电池组失效或电池性能不佳。