CN210430998U - 一种太阳能电池充电控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种太阳能电池充电控制系统。一种太阳能电池充电控制系统，包括太阳能发电板阵列组、MPPT模块、电池组、第一控制开关、第二控制开关、中央控制器和温度传感器，所述太阳能发电板阵列组通过连接所述MPPT模块组给所述电池组充电，所述太阳能发电板阵列组与所述MPPT模块组的连接线路上设有所述第一控制开关，所述MPPT模块组与所述电池组的连接线路上设有所述第二控制开关，所述第一控制开关和所述第二控制开关分别连接所述中央控制器，所述温度传感器分别连接所述中央控制器和所述电池。本实用新型合理分配能源，最大限度地使用太阳能发电板阵列所产生的能量，提高能源的利用率。

Description

一种太阳能电池充电控制系统

技术领域

本实用新型涉及太阳发电领域，更具体地，涉及一种太阳能电池充电控制系统。

背景技术

随着经济的发展、社会的进步，人们对能源提出越来越高的要求，寻找新能源成为当前人类面临的迫切课题；目前太阳能发电是主要的新能源之一，利用可再生的太阳能发电，能够解决一部分能源问题，太阳能发电清洁，为可循环资源。

目前的技术手段是将太阳能发电板阵列产生的电能通过MPPT控制器(“最大功率点跟踪”(Maximum Power Point Tracking)太阳能控制器)充入蓄电池储存，然后再使用蓄电池供电，蓄电池电能使用完后，再通过太阳能发电板阵列充电。但在这个过程中，没有一个装置或者系统控制太阳能发电板阵列给蓄电池充电，有的蓄电池电量用完了，不能及时充电；有的蓄电池电量充满了，还在一直过充；亦或者有的蓄电池寿命已经耗尽了，还在给其充电。太阳能发电板阵列给蓄电池充电的过程不能根据电池的情况而合理控制，造成了大量能源的浪费。

实用新型内容

本实用新型为克服上述背景技术所述的太阳能发电板阵列给蓄电池充电的过程不能根据电池的情况而合理控制，造成了大量能源的浪费，提供一种太阳能电池充电控制系统的问题。本实用新型合理分配能源，最大限度地使用太阳能发电板阵列所产生的能量，提高能源的利用率。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种太阳能电池充电控制系统，包括太阳能发电板阵列组、MPPT模块、电池组、第一控制开关、第二控制开关、中央控制器和温度传感器，所述太阳能发电板阵列组通过连接所述MPPT模块组给所述电池组充电，所述太阳能发电板阵列组与所述MPPT模块组的连接线路上设有所述第一控制开关，所述MPPT模块组与所述电池组的连接线路上设有所述第二控制开关，所述第一控制开关和所述第二控制开关分别连接所述中央控制器，所述温度传感器分别连接所述中央控制器和所述电池。这样，电池组中电池可以充电和放电，可通过装置测量得到电池组中每个电池的剩余电量SOC(State of Charge)和电池的寿命健康情况SOH(State of Health),在经济模式下，中央控制器优先控制第二控制开关给SOH最高的电池充电，寿命最健康的电池优先充电，更多地使用，提高电池组的输出性价比，当有电池的SOC为100％时，中央控制器控制第一控制开关，使其接入相邻的工作中的太阳能发电板阵列，并联充电，提高需要充电的电池的充电效率；在功率模式下，中央控制器优先控制第二控制开关给SOC最低的电池充电；当有电池的SOC为100％时，中央控制器控制第一控制开关，使其接入相邻的工作中的太阳能发电板阵列，并联充电，提高需要充电的电池的充电效率；综合模式下，当电池满足0<SOC<100％且20％<SOH<100％时，不该变第一控制开关和第二控制开关的接头触点，当有电池的SOC为100％时，中央控制器控制第一控制开关，使其接入相邻的工作中的太阳能发电板阵列，并联充电，提高需要充电的电池的充电效率。温度传感器实时监控对应电池组中电池的稳固，当温度不正常时，中央控制器控制相应的第二控制开关，断开该电池的充电，保护电路的安全。

进一步的，所述的电池组中各电池均连接有电压表，所述电压表分别测量所述的电池组中各电池的输出电压，所述电压表分别连接所述中央控制器。这样，中央控制系统可以实时采集电池两端的电压表测量到的数据，计算出相应电池组中电池的剩余电量SOC(State of Charge)和电池的寿命健康情况SOH(State of Health)，再做出相应的控制调整，即时性更强。

进一步的，所述中央控制器连接有用于发出警报的时钟模块。这样，当温度传感器检测到电池温度大于某一阈值时，会发送信号给中央控制器，中央控制器发送信号给时钟模块，时钟模块发出警报并记录警报的时间，相应的，中央控制器控制该电池对应的第二开关的接头触点，使其不再充电。当某一电池的SOH<20时，中央控制器发送信号给时钟模块发出另一种警报，提醒工作人员，需要及时更换寿命即将耗尽的电池。

进一步的，所述太阳能发电板阵列组包括两个以上并联的太阳能发电板阵列，所述电池组包括两个以上电池，所述MPPT模块组包括2个以上MPPT模块；每1个所述太阳能发电板阵列依次独立连接1个所述第一控制开关、1个所述MPPT模块、1个所述第二控制开关、1个所述电池和1个所述温度传感器，所述电池之间并联连接，所述太阳能发电阵列之间并联连接。这样，电池的数量越多，整个系统的可调节性也越强，能量的利用率也相应提高。

进一步的，所述第一控制开关包括第一控制接头、第一触头和第二触头，所述第一控制接头连接所述太阳能发电板阵列，所述第一触头连接所述MPPT模块，所述第二触头连接相邻太阳能发电板阵列；所述第二控制开关包括第二控制接头、第三触头和第四触头，所述第二控制接头连接所述MPPT模块，所述第三触头连接所述电池，所述第四触头连接相邻电池。这样，当第一控制接头连接第一触头时，太阳能发电板阵列输出电能，通过MPPT模块稳定输出，当第一控制接头连接第二触头，太阳能发电板阵列不直接通过对应的MPPT模块输出，而是通过并联如相邻的工作中的太阳能发电板阵列，给其他电池充电。当有电池的SOC为100％时，中央控制器控制第一控制开关，第一控制开关的第一控制接头连接第二触头使其接入相邻的工作中的太阳能发电板阵列，并联充电，提高需要充电的电池的充电效率。当第二控制接头连接所述第三触头时，MPPT模块输出的稳定电能充入对应的电池，当第二控制接头连接所述第四触头时，MPPT MPPT模块输出的稳定电能充入相邻的电池。在多个电池的电池组中，当一个电池对应的太阳能发电板阵列相邻两边都有太阳能发电板阵列时，其可由其对应的太阳能发电板阵列和相邻的太阳能发电板阵列共同充电，当一个电池对应的太阳能发电板阵列相邻并联只有一个太阳能发电板阵列时，其只能单独由其对应的太阳能发电板阵列充电；例如4个电池的电池组，两边的电池只能单独由其对应的太阳能发电板充电，中间的两个电池可其对应的太阳能发电板阵列和并联的相邻的太阳能发电板阵列共同充电。

进一步的，所述太阳能发电板阵列与所述MPPT模块之间线路连接有第一二极管，所述MPPT模块与所述电池之间线路连接有第二二极管。这样，电路中有二极管的存在，能够使输出的电压更加稳定。

优选的，所述电池组为锂电池组，所述电池为锂电池。这样，锂电池的充电和储能效率更优。

与现有技术相比，有益效果是：

1.中央控制器根据电池组中电池的情况作出相应的充电调整，提高能量的利用率。

2.时钟模块的报警功能，保护电路的使用安全，提醒工作人员及时更换寿命耗尽的电池。

3.采用锂电池作为充电电池，充电和储能效率更优。

附图说明

图1是本实用新型整体结构示意图。

图2是本实用新型的一种电路结构示意图。

具体实施方式

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。附图中描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。

如图1所示，为一种太阳能电池充电控制系统，包括太阳能发电板阵列组、MPPT模块、电池组、第一控制开关、第二控制开关、中央控制器和温度传感器，所述太阳能发电板阵列组通过连接所述MPPT模块组给所述电池组充电，所述太阳能发电板阵列组与所述MPPT模块组的连接线路上设有所述第一控制开关，所述MPPT模块组与所述电池组的连接线路上设有所述第二控制开关，所述第一控制开关和所述第二控制开关分别连接所述中央控制器，所述温度传感器分别连接所述中央控制器和所述电池；所述中央控制器连接有用于发出警报的时钟模块。

如图2所示，为本实施例的电路结构示意图，包括4个并联连接的太阳能发电板阵列、4个第一控制开关、4个MPPT模块、4个第二控制开关、4个并联连接的电池和4个温度传感器，所述电池组为锂电池组，所述电池为锂电池；所述4个电池两端均连接有电压表，电压表测量各电池的两端电压值，所述电压表分别连接所述中央控制器，所述第一控制开关包括第一控制接头、第一触头和第二触头，所述第一控制接头连接所述太阳能发电板阵列，所述第一触头连接所述MPPT模块，所述第二触头连接相邻太阳能发电板阵列；所述第二控制开关包括第二控制接头、第三触头和第四触头，所述第二控制接头连接所述MPPT模块，所述第三触头连接所述电池，所述第四触头连接相邻电池。

工作过程，闭合开关K，中央控制器接入电路，中央控制器可以实时采集电压表测量到电池两端的电压数据，计算出相应电池组中电池的剩余电量SOC(State of Charge)和电池的寿命健康情况SOH(State of Health)；一般分三种工作模式：

经济模式下，中央控制器优先控制第二控制开关，使第二控制接头连接所述第三触头，MPPT模块输出的稳定电能充入对应的电池，给SOH最高的电池充电，寿命最健康的电池优先充电，更多地使用，提高电池组的输出性价比。

功率模式下，中央控制器优先控制第二控制开关给SOC最低的电池充电；

综合模式下，当电池满足0<SOC<100％且20％<SOH<100％时，不该变第一控制开关和第二控制开关的接头触点。

任意模式下，当有电池的SOC为100％时，中央控制器控制第一控制开关，第一控制开关的第一控制接头连接第二触头使其接入相邻的工作中的太阳能发电板阵列，并联充电，使其接入相邻的工作中的太阳能发电板阵列，并联充电，将第二控制接头连接所述第四触头，MPPT模块输出的稳定电能充入相邻的电池，提高需要充电的电池的充电效率。

温度传感器实时监控对应电池组中电池的温度，当温度不正常时，中央控制器控制相应的第二控制开关，断开该电池的充电，保护电路的安全。当温度传感器检测到电池温度大于某一阈值时，会发送信号给中央控制器，中央控制器发送信号给时钟模块，时钟模块发出警报并记录警报的时间，相应的，中央控制器控制该电池对应的第二开关的接头触点，使其不再充电。当某一电池的SOH<20时，中央控制器发送信号给时钟模块发出另一种警报，提醒工作人员，需要及时更换寿命即将耗尽的电池。

当第一控制接头连接第一触头时，太阳能发电板阵列输出电能，通过MPPT模块稳定输出，当第一控制接头连接第二触头，太阳能发电板阵列不直接通过对应的MPPT模块输出，而是通过并联如相邻的工作中的太阳能发电板阵列，给其他电池充电。当有电池的SOC为100％时，中央控制器控制第一控制开关，第一控制开关的第一控制接头连接第二触头使其接入相邻的工作中的太阳能发电板阵列，并联充电，提高需要充电的电池的充电效率。当第二控制接头连接所述第三触头时，MPPT模块输出的稳定电能充入对应的电池，当第二控制接头连接所述第四触头时，MPPT模块输出的稳定电能充入相邻的电池。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种太阳能电池充电控制系统，其特征在于：包括太阳能发电板阵列组、MPPT模块、电池组、第一控制开关、第二控制开关、中央控制器和温度传感器，所述太阳能发电板阵列组通过连接所述MPPT模块组给所述电池组充电，所述太阳能发电板阵列组与所述MPPT模块组的连接线路上设有所述第一控制开关，所述MPPT模块组与所述电池组的连接线路上设有所述第二控制开关，所述第一控制开关和所述第二控制开关分别连接所述中央控制器，所述温度传感器设在所述电池组的各电池上，所述温度传感器连接所述中央控制器。

2.根据权利要求1所述的太阳能电池充电控制系统，其特征在于：所述的电池组中各电池均连接有电压表，所述电压表分别测量所述的电池组中各电池两端的电压，所述电压表分别连接所述中央控制器。

3.根据权利要求1或2所述的太阳能电池充电控制系统，其特征在于：所述中央控制器连接有用于发出警报的时钟模块。

4.根据权利要求1或2所述的太阳能电池充电控制系统，其特征在于：所述太阳能发电板阵列组包括至少2个并联的太阳能发电板阵列，所述电池组包括两个以上电池，所述MPPT模块组包括2个以上MPPT模块；每1个所述太阳能发电板阵列依次连接1个所述第一控制开关、1个所述MPPT模块、1个所述第二控制开关和1个所述电池；所述电池之间并联连接，所述太阳能发电阵列之间并联连接。

5.根据权利要求4所述的太阳能电池充电控制系统，其特征在于：所述第一控制开关包括第一控制接头、第一触头和第二触头，所述第一控制接头连接所述太阳能发电板阵列，所述第一触头连接所述MPPT模块，所述第二触头连接相邻太阳能发电板阵列；所述第二控制开关包括第二控制接头、第三触头和第四触头，所述第二控制接头连接所述MPPT模块，所述第三触头连接所述电池，所述第四触头连接相邻电池。

6.根据权利要求5所述的太阳能电池充电控制系统，其特征在于：所述太阳能发电板阵列与所述MPPT模块之间线路连接有第一二极管，所述MPPT模块与所述电池之间线路连接有第二二极管。

7.根据权利要求4所述的太阳能电池充电控制系统，其特征在于：所述电池组为锂电池组，所述电池为锂电池。

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