CN209298970U - 一种分离式便携式发电系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种分离式便携式发电系统，涉及离网太阳能系统领域，包括控制机箱、蓄电池分线器和光伏太阳能板，蓄电池分线器上设有多个蓄电池接口，蓄电池接口设有防反模块，控制机箱内设有控制电路，控制电路包括电压电流采样模块、微处理模块、稳压供电模块、输入输出控制模块和负载输出模块，防反模块电性连接电压电流采样模块和输入输出控制模块，微处理模块电性连接稳压供电模块和输入输出控制模块，负载输出模块与输入输出控制模块电性连接，输入输出模块还电性连接光伏太阳能板，稳压供电模块电性连接电压电流采样模块、微处理模块、输入输出控制模块和负载输出模块，本实用新型适合在偏远或者贫困地区推广和使用。

Description

一种分离式便携式发电系统

技术领域

本实用新型涉及离网太阳能系统领域，具体涉及一种分离式便携式发电系统。

背景技术

离网型太阳能发电系统被广泛应用于偏僻山区、无电区、海岛、通讯基站等应用场所。目前，离网型太阳能发电系统有几个缺点：

1、使用时间长了之后，内部的蓄电池会衰减，在偏僻山区等经济、地理条件不是很好地方，当地更换蓄电池很不方便；

2、使用单一的离网型太阳能发电系统，当发现每天的发电量不满足需求的时间，只能买一个发电量更多离网型太阳能发电系统，原本的机器就抛弃没有用了，对一些本就不富裕的经济造成不小的负担，且系统缺乏可升级性能，而离网型太阳能发电系统整体的价格相对当地人来说还是很高的，很多人想用，但是又买不起。

实用新型内容

根据以上现有技术的不足，本实用新型所要解决的技术问题是提出一种分离式便携式发电系统，通过分离式设计的蓄电池分线器和控制机箱，配合防反模块和控制电路，让离网型太阳能供电系统具备了后续的可升级性，同时蓄电池的更换更加的方便快捷，适合在偏远或者贫困地区推广和使用。

一种分离式便携式发电系统，包括

控制机箱：用于控制离网型太阳能供电系统，内部设有控制电路；

蓄电池分线器；设于所述控制机箱外部，并与所述控制机箱电性连接，所述蓄电池分线器上设有多个蓄电池接口，所述蓄电池接口用于插入蓄电池，蓄电池接口设有防反模块，所述防反模块用于确保用户不会将蓄电池的正负极插错；

光伏太阳能板：用于将太阳的辐射能量转换为电能，输入给控制机箱，控制机箱再将电能储存在蓄电池中；

所述控制电路包括电压电流采样模块、微处理模块、稳压供电模块、输入输出控制模块和负载输出模块，所述电压电流采样模块用于对接入蓄电池分线器中的蓄电池进行电压信号和电流信号的采样；所述微处理模块为单片机系统，负责数据采集、计算和控制；所述稳压供电模块用于对控制电路进行稳定供电；所述输入输出控制模块用于对蓄电池输入、光伏输入和负载输出进行控制；所述负载输出模块用接入用电负载，并对负载供电；

防反模块电性连接电压电流采样模块和输入输出控制模块，微处理模块电性连接稳压供电模块和输入输出控制模块，负载输出模块与输入输出控制模块电性连接，输入输出模块还电性连接所述光伏太阳能板，稳压供电模块电性连接电压电流采样模块、微处理模块、输入输出控制模块和负载输出模块。

可选的，所述蓄电池分线器上设多个蓄电池接口。

可选的，所述光伏太阳能板为一块或多块。

可选的，所述微处理模块采用STM8S105K4T6C芯片。

可选的，所述电压电流采样模块包括电压采样模块和电流采样模块，所述电压采样模块和电流采样模块并联设置。

可选的，所述防反模块为开关二极管DR5，所述电压采样模块包括分压电阻R27、分压电阻R30、限流电阻R28和滤波电容C5，所述开关二极管DR5的阳极与接入所述蓄电池分线器中的蓄电池正极连接，开关二极管DR5的阴极与所述分压电阻R27连接，分压电阻R27的另一端与所述限流电阻R28的一端连接，分压电阻R27与限流电阻R28之间还并联所述分压电阻R30，分压电阻R30的另一端接地，限流电阻R28连接所述微处理模块，限流电阻R28和微处理模块之间还并联所述滤波电容C5，滤波电容C5的另一端接地。

可选的，所述稳压供电模块包括肖特基二极管D8、滤波电容C20、第一稳压器、滤波电容C19、滤波电容C8、第二稳压器和滤波电容C9，所述第一稳压器为三端稳压集成电路LM7805芯片，所述第二稳压器为三端稳压集成电路LM1117-3.3V芯片，所述肖特基二极管D8的阳极与所述蓄电池的阳极电性连接，所述肖特基二极管D8的阴极与第一稳压器的输入端引脚连接，肖特基二极管D8与第一稳压器之间还并联所述滤波电容C20，滤波电容C20的另一端接地，第一稳压器的输出端引脚与第二稳压器的输入端引脚电性连接，第一稳压器和第二稳压器之间还依次并联所述滤波电容C19和所述滤波电容C8，滤波电容C19和滤波电容C8的另一端均接地，第二稳压器的输出端电性连接微处理模块，第二稳压器与微处理模块之间并联所述滤波电容C9，滤波电容C9的另一端接地。

可选的，所述电流采样模块包括放电电流采样模块和充电电流采样模块；

所述放电电流采样模块包括滤波电容C16、电压比较器、分压电阻R37、分压电阻R39、运算放大器、放大电阻R34、放大电阻R29和滤波电容C6，所述电压比较器为双电压比较器集成电路LM393芯片，所述运算放大器为运算放大器LM2904芯片，所述滤波电容C19和所述滤波电容C8之间并联连接电压比较器的一号引脚，电压比较器与滤波电容C19和滤波电容C8之间还并联所述滤波电容C16，滤波电容C16的另一端接地，电压比较器的三号引脚通过所述分压电阻R37与运算放大器的三号引脚连接，分压电阻R37与运算放大器之间还并联所述分压电阻R39，分压电阻R39的另一端接地，运算放大器的二号引脚通过所述放大电阻R34接地，运算放大器的一号引脚与所述微处理模块连接，放大电阻R34的两端分别通过所述滤波电容C6和所述放大电阻R29接入到微处理模块；

所述充电电流采样模块包括分压电阻R38、分压电阻R41、运算放大器、放大电阻R31、放大电阻R35和滤波电容C7，蓄电池的负极通过所述分压电阻R38与运算放大器的五号引脚连接，分压电阻R38与运算放大器之间还并联所述分压电阻R41，分压电阻R41的另一端接地，运算放大器的六号引脚通过所述放大电阻R35接地，运算放大器的七号引脚与所述微处理模块连接，放大电阻R35的两端分别通过所述滤波电容C7和所述放大电阻R31接入到微处理模块。

本实用新型的优点在于：蓄电池接入时进行了防反接入设计，实现了蓄电池与控制机箱的分离设计，蓄电池之间相互独立，根据情况自由安装，让离网型太阳能供电系统具备了后续的可升级性，同时蓄电池的更换更加的方便快捷，并且更换不需要拆卸控制机箱确保不会对控制机箱造成损坏，适合在偏远或者贫困地区推广和使用。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的电路示意图；

图3为本实用新型中微处理模块的示意图；

图4为本实用新型中电压采样模块的电路示意图；

图5为本实用新型中稳压供电模块的电路示意图；

图6为本实用新型中中电流采样模块的电路图

图7、图8和图9为本实用新型中控制电路对光伏输入和负载输出控制的电路示意图。

其中，1-控制机箱，2-蓄电池分线器，3-蓄电池接口，4-蓄电池。

具体实施方式

为使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本实用新型。

一种分离式便携式发电系统，包括

控制机箱：用于控制离网型太阳能供电系统，内部设有控制电路；

蓄电池分线器；设于所述控制机箱外部，并与所述控制机箱电性连接，所述蓄电池分线器上设有多个蓄电池接口，所述蓄电池接口用于插入蓄电池，蓄电池接口设有防反模块，所述防反模块用于确保用户不会将蓄电池的正负极插错；

光伏太阳能板：用于将太阳的辐射能量转换为电能，输入给控制机箱，控制机箱再将电能储存在蓄电池中；

所述控制电路包括电压电流采样模块、微处理模块、稳压供电模块、输入输出控制模块和负载输出模块，所述电压电流采样模块用于对接入蓄电池分线器中的蓄电池进行电压信号和电流信号的采样；所述微处理模块为单片机系统，负责数据采集、计算和控制；所述稳压供电模块用于对控制电路进行稳定供电；所述输入输出控制模块用于对蓄电池输入、光伏输入和负载输出进行控制；所述负载输出模块用接入用电负载，并对负载供电；

防反模块电性连接电压电流采样模块和输入输出控制模块，微处理模块电性连接稳压供电模块和输入输出控制模块，负载输出模块与输入输出控制模块电性连接，输入输出模块还电性连接所述光伏太阳能板，稳压供电模块电性连接电压电流采样模块、微处理模块、输入输出控制模块和负载输出模块。

本实用新型的有益效果为蓄电池接入时进行了防反接入设计，实现了蓄电池与控制机箱的分离设计，蓄电池之间相互独立，根据情况自由安装，让离网型太阳能供电系统具备了后续的可升级性，同时蓄电池的更换更加的方便快捷，并且更换不需要拆卸控制机箱确保不会对控制机箱造成损坏，适合在偏远或者贫困地区推广和使用。

下面对本实用新型较佳实现方式进行详细说明。

请参阅图1，控制机箱1的外部单独地设置了蓄电池分线器2，蓄电池分线器2上设多个蓄电池接口3，蓄电池借口3用于加入蓄电池4，蓄电池4根据情况接入到蓄电池分线器2中，每个蓄电池4之间相互独立，确保后续蓄电池4的可升级性和便于更换。控制机箱1还电性连接光伏太阳能板(图中未示出)，光伏太阳能板将太阳的辐射能量转换为电能。根据用户对功率和电压的不同要求，光伏太阳能板单个使用，也可以数个光伏太阳能板经过串联(以满足电压要求)和并联(以满足电流要求)，形成供电阵列提供更大的电功率。

请参阅图2，此为本实用新型的电路图，包含了防反模块和控制电路。

请参阅图3，此为本实用新型中的微处理模块，本实用新型采用采用STM8S105K4T6C芯片，即使用STM8S105K4T6C芯片作为主控微控制单元(MicrocontrollerUnit；MCU)。STM8S105K4T6C芯片设置了相应的外围电路，驱动STM8S105K4T6C芯片启动和数据初始化。

本实用新型中电压电流采样模块包括电压采样模块和电流采样模块，所述电压采样模块和电流采样模块并联设置。

请参阅图4，此为本实用新型中电压采样模块和防反模块的一部分的电路图。所述防反模块为开关二极管DR5，所述电压采样模块包括分压电阻R27、分压电阻R30、限流电阻R28和滤波电容C5，所述开关二极管DR5的阳极与接入所述蓄电池分线器中的蓄电池正极连接，开关二极管DR5的阴极与所述分压电阻R27连接，分压电阻R27的另一端与所述限流电阻R28的一端连接，分压电阻R27与限流电阻R28之间还并联所述分压电阻R30，分压电阻R30的另一端接地，限流电阻R28连接所述微处理模块，限流电阻R28和微处理模块之间还并联所述滤波电容C5，滤波电容C5的另一端接地。开关二极管DR5防止蓄电池4正负极的反接输入，蓄电池4然后通过分压电阻R27与分压电阻R30分压，再通过限流电阻R28限流、滤波电容C5的滤波后送到微处理模块进行蓄电池4电压数据的采样。具体地是，与微处理模块的十五号引脚连接。

请参阅图5，此为本实用新型中稳压供电模块的电路图。所述稳压供电模块包括肖特基二极管D8、滤波电容C20、第一稳压器、滤波电容C19、滤波电容C8、第二稳压器和滤波电容C9，所述第一稳压器为三端稳压集成电路LM7805芯片，所述第二稳压器为三端稳压集成电路LM1117-3.3V芯片，所述肖特基二极管D8的阳极与所述蓄电池4的阳极电性连接，所述肖特基二极管D8的阴极与第一稳压器的输入端引脚连接，肖特基二极管D8与第一稳压器之间还并联所述滤波电容C20，滤波电容C20的另一端接地，第一稳压器的输出端引脚与第二稳压器的输入端引脚电性连接，第一稳压器和第二稳压器之间还依次并联所述滤波电容C19和所述滤波电容C8，滤波电容C19和滤波电容C8的另一端均接地，第二稳压器的输出端电性连接微处理模块，第二稳压器与微处理模块之间并联所述滤波电容C9，滤波电容C9的另一端接地。蓄电池4的正极输入先经过滤波电容C20滤波后再经过三端稳压集成电路LM7805芯片稳压输出变成5V，再经过三端稳压集成电路LM1117-3.3V芯片稳压变成3.3V输出给微处理模块供电，具体地是，与微处理模块的六号、七号、和九号引脚连接。可以很容易地理解三端稳压集成电路LM7805芯片和三端稳压集成电路LM1117-3.3V芯片的接地端引脚均接地。

请参阅图6，此为本实用新型中电流采样模块的电路图。所述电流采样模块包括放电电流采样模块和充电电流采样模块；

所述放电电流采样模块包括滤波电容C16、电压比较器、分压电阻R37、分压电阻R39、运算放大器、放大电阻R34、放大电阻R29和滤波电容C6，所述电压比较器为双电压比较器集成电路LM393芯片，所述运算放大器为运算放大器LM2904芯片，所述滤波电容C19和所述滤波电容C8之间并联连接电压比较器的一号引脚，电压比较器与滤波电容C19和滤波电容C8之间还并联所述滤波电容C16，滤波电容C16的另一端接地，电压比较器的三号引脚通过所述分压电阻R37与运算放大器的三号引脚连接，分压电阻R37与运算放大器之间还并联所述分压电阻R39，分压电阻R39的另一端接地，运算放大器的二号引脚通过所述放大电阻R34接地，运算放大器的一号引脚与所述微处理模块连接，放大电阻R34的两端分别通过所述滤波电容C6和所述放大电阻R29接入到微处理模块。蓄电池4放电电流经过滤波电容C16的滤波后输入给双电压比较器集成电路LM393芯片，然后再通过分压电阻R37、分压电阻R39分压后，再输入给运算放大器LM2904芯片进行运算，再经过放大电阻R34、放大电阻R29放大输出，通过滤波电容C6滤波然后送到送到微处理模块进行蓄电池4放电电流数据的采样。具体地是，与微处理模块的十三号引脚连接；

所述充电电流采样模块包括分压电阻R38、分压电阻R41、运算放大器、放大电阻R31、放大电阻R35和滤波电容C7，蓄电池的负极通过所述分压电阻R38与运算放大器的五号引脚连接，分压电阻R38与运算放大器之间还并联所述分压电阻R41，分压电阻R41的另一端接地，运算放大器的六号引脚通过所述放大电阻R35接地，运算放大器的七号引脚与所述微处理模块连接，放大电阻R35的两端分别通过所述滤波电容C7和所述放大电阻R31接入到微处理模块。蓄电池4充电电流输入后，通过分压电阻R38和分压电阻R41分压，再输入给运算放大器LM2904芯片进行运算，再经过放大电阻R35、放大电阻R31进行放大输出，最后经过滤波电容C7滤波后送到微处理模块进行蓄电池4充电电流数据的采样。具体地是，与微处理模块的十四号引脚连接。

本实用新型的控制机箱1上可设置指示灯，用于对用户进行信息指示，例如显示“工作”、“充电”、“付费”以及蓄电池4当前储存的电量“25％”、“50％”、“95％”等等。

请参阅图7、图8和图9，接入负载后，负载通过滤波电容C22和滤波电容C26的滤波后输入到恒压限流XL2011E1芯片,电容C24进行供电。恒压限流XL2011E1芯片的五号引脚输出通过稳压二极管D14稳压后再反馈输入给恒压限流XL2011E1芯片的六号引脚，再通过电感L9恒流后反馈输入给恒压限流XL2011E1芯片的一号引脚，最后通过滤波电容C23、滤波电容C25滤波后，输出5V电压。

微处理模块的二十九号引脚进过分压电阻R2控制U1得电，光耦U1的三号引脚和4号引脚被导通，三极管Q1的发射极接地，蓄电池4的正极输入经过开关二极管D1防反接入后经过分压电阻R15、分压电阻R1分压后进入三极管Q1的基级，三极管Q1被导通进入开关二极管D4,再通过限流电阻R13的限流，经过稳压二极管DR1的稳压，导通MOS管Q3。

微处理模块对光伏输入、负载输出进行控制。本实用新型也可以用在适配器、风力发电、水力发电等供电系统在。

综上所述，本实用新型的优点在于：

蓄电池接入时进行了防反接入设计，实现了蓄电池与控制机箱的分离设计，蓄电池之间相互独立，根据情况自由安装，让离网型太阳能供电系统具备了后续的可升级性，同时蓄电池的更换更加的方便快捷，并且更换不需要拆卸控制机箱确保不会对控制机箱造成损坏，适合在偏远或者贫困地区推广和使用。

需要说明的是，本实用新型实施例中所有使用“第一”和“第二”的表述均是为了区分两个相同名称非相同的实体或者非相同的参量，可见“第一”“第二”仅为了表述的方便，不应理解为对本实用新型实施例的限定，后续实施例对此不再一一说明。

由技术常识可知，本实用新型可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本实用新型范围内或在等同于本实用新型的范围内的改变均被本实用新型包含。

Claims (8)

1.一种分离式便携式发电系统，其特征在于，包括

控制机箱(1)：用于控制离网型太阳能供电系统，内部设有控制电路；

蓄电池分线器(2)；设于所述控制机箱(1)外部，并与所述控制机箱(1)电性连接，所述蓄电池分线器(2)上设有多个蓄电池接口(3)，所述蓄电池接口(3)用于插入蓄电池(4)，蓄电池接口(3)设有防反模块，所述防反模块用于确保用户不会将蓄电池(4)的正负极插错；

光伏太阳能板：用于将太阳的辐射能量转换为电能，输入给控制机箱(1)，控制机箱(1)再将电能储存在蓄电池中；

所述控制电路包括电压电流采样模块、微处理模块、稳压供电模块、输入输出控制模块和负载输出模块，所述电压电流采样模块用于对接入蓄电池分线器中的蓄电池进行电压信号和电流信号的采样；所述微处理模块为单片机系统，负责数据采集、计算和控制；所述稳压供电模块用于对控制电路进行稳定供电；所述输入输出控制模块用于对蓄电池输入、光伏输入和负载输出进行控制；所述负载输出模块用接入用电负载，并对负载供电；

防反模块电性连接电压电流采样模块和输入输出控制模块，微处理模块电性连接稳压供电模块和输入输出控制模块，负载输出模块与输入输出控制模块电性连接，输入输出模块还电性连接所述光伏太阳能板，稳压供电模块电性连接电压电流采样模块、微处理模块、输入输出控制模块和负载输出模块。

2.根据权利要求1所述的一种分离式便携式发电系统，其特征在于：所述蓄电池分线器上设多个蓄电池接口。

3.根据权利要求1所述的一种分离式便携式发电系统，其特征在于：所述光伏太阳能板为一块或多块。

4.根据权利要求1所述的一种分离式便携式发电系统，其特征在于：所述微处理模块采用STM8S105K4T6C芯片。

5.根据权利要求1所述的一种分离式便携式发电系统，其特征在于：所述电压电流采样模块包括电压采样模块和电流采样模块，所述电压采样模块和电流采样模块并联设置。

6.根据权利要求5所述的一种分离式便携式发电系统，其特征在于：所述防反模块为开关二极管DR5，所述电压采样模块包括分压电阻R27、分压电阻R30、限流电阻R28和滤波电容C5，所述开关二极管DR5的阳极与接入所述蓄电池分线器中的蓄电池正极连接，开关二极管DR5的阴极与所述分压电阻R27连接，分压电阻R27的另一端与所述限流电阻R28的一端连接，分压电阻R27与限流电阻R28之间还并联所述分压电阻R30，分压电阻R30的另一端接地，限流电阻R28连接所述微处理模块，限流电阻R28和微处理模块之间还并联所述滤波电容C5，滤波电容C5的另一端接地。

7.根据权利要求5所述的一种分离式便携式发电系统，其特征在于：所述稳压供电模块包括肖特基二极管D8、滤波电容C20、第一稳压器、滤波电容C19、滤波电容C8、第二稳压器和滤波电容C9，所述第一稳压器为三端稳压集成电路LM7805芯片，所述第二稳压器为三端稳压集成电路LM1117-3.3V芯片，所述肖特基二极管D8的阳极与所述蓄电池的阳极电性连接，所述肖特基二极管D8的阴极与第一稳压器的输入端引脚连接，肖特基二极管D8与第一稳压器之间还并联所述滤波电容C20，滤波电容C20的另一端接地，第一稳压器的输出端引脚与第二稳压器的输入端引脚电性连接，第一稳压器和第二稳压器之间还依次并联所述滤波电容C19和所述滤波电容C8，滤波电容C19和滤波电容C8的另一端均接地，第二稳压器的输出端电性连接微处理模块，第二稳压器与微处理模块之间并联所述滤波电容C9，滤波电容C9的另一端接地。

8.根据权利要求7所述的一种分离式便携式发电系统，其特征在于：所述电流采样模块包括放电电流采样模块和充电电流采样模块；

所述放电电流采样模块包括滤波电容C16、电压比较器、分压电阻R37、分压电阻R39、运算放大器、放大电阻R34、放大电阻R29和滤波电容C6，所述电压比较器为双电压比较器集成电路LM393芯片，所述运算放大器为运算放大器LM2904芯片，所述滤波电容C19和所述滤波电容C8之间并联连接电压比较器的一号引脚，电压比较器与滤波电容C19和滤波电容C8之间还并联所述滤波电容C16，滤波电容C16的另一端接地，电压比较器的三号引脚通过所述分压电阻R37与运算放大器的三号引脚连接，分压电阻R37与运算放大器之间还并联所述分压电阻R39，分压电阻R39的另一端接地，运算放大器的二号引脚通过所述放大电阻R34接地，运算放大器的一号引脚与所述微处理模块连接，放大电阻R34的两端分别通过所述滤波电容C6和所述放大电阻R29接入到微处理模块；

所述充电电流采样模块包括分压电阻R38、分压电阻R41、运算放大器、放大电阻R31、放大电阻R35和滤波电容C7，蓄电池的负极通过所述分压电阻R38与运算放大器的五号引脚连接，分压电阻R38与运算放大器之间还并联所述分压电阻R41，分压电阻R41的另一端接地，运算放大器的六号引脚通过所述放大电阻R35接地，运算放大器的七号引脚与所述微处理模块连接，放大电阻R35的两端分别通过所述滤波电容C7和所述放大电阻R31接入到微处理模块。