CN215010108U - 太阳能电池充放电控制电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种太阳能电池充放电控制电路，包括：MPPT充电模块，用以外接太阳能板与蓄能电池之间，用以侦测太阳能板的发电电压，并追踪最高电压对应的电流，并将电能储存于蓄能电池中；放电过载保护模块，用以对所外接的负载进行过载保护；及主控模块，用于对MPPT充电模块，当检测太阳能板电压跌落充电电压阈值时，控制蓄能电池对负载供电，当检测蓄电池电压低压供电电压阈值时，关闭蓄能电池对负载供电。通过MPPT充电模块对太阳能板的充电电流进行有效的控制，且利用放电过载保护模块及主控模块对充电电路中的电流进行电流保护及实际应用情形自动控制，提高了利用效率，又防止充电电流对控制电路造成损坏。

Description

太阳能电池充放电控制电路

技术领域

本实用新型涉及太阳能电池领域，特别是涉及一种太阳能电池充放电控制电路。

背景技术

太阳能电源作为一种特殊情况下的备用电源，在极端环境下实现应急供电，实用性强且安全可靠，尤其对于偏远地区，电力供应不足的情况下，太阳能电源能解决居民的基础用电。

在太阳能发电系统中，太阳能控制器用于控制多路太阳能电池方阵对储能电池充电以及控制储能电池给太阳能逆变器负载供电的自动控制设备。太阳能控制器对储能电池的充、放电条件加以规定和控制，并按照负载的电源需求控制太阳电池组件和储能电池对负载的电能输出，是整个太阳能发电的核心控制部分。

传统太阳能发电系统的控制电路中，由于太阳能板充电电流不稳定容易导致控制电路的损坏，充电效率不高。

实用新型内容

基于此，有必要针对传统太阳能发电系统的控制电路中容易导致控制系统损坏，充电效率低的问题，提供一种太阳能电池充放电控制电路。

一种太阳能电池充放电控制电路，包括：

MPPT充电模块，用以外接太阳能板与蓄能电池之间，用以侦测太阳能板的发电电压，并追踪最高电压对应的电流，并将电能储存于蓄能电池中；

放电过载保护模块，与所述蓄能电池电性连接与负载之间，用以对所外接的负载进行过载保护；

及主控模块，与所述MPPT充电模块、蓄能电池及放电过载保护模块电性连接，用于对MPPT充电模块的太阳能板输入电压检测、蓄能电池的供电电压检测及放电过载保护模块的输出异常检测，当检测太阳能板电压跌落充电电压阈值时，控制蓄能电池对负载供电，当检测蓄电池电压低压供电电压阈值时，关闭蓄能电池对负载供电。

在其中一个优选实施方式中，所述MPPT充电模块包括CN3767太阳能充电控制芯片。

在其中一个优选实施方式中，所述MPPT充电模块还包括：

八电阻，所述十六电阻、第十七电阻及第十八电阻相互并联。

在其中一个优选实施方式中，所述MPPT充电模块还包括：

连接于所述CN3767太阳能充电控制芯片的第二十二电阻，用以限定所述 MPPT充电模块的输出电流。

在其中一个优选实施方式中，所述MPPT充电模块还包括：

第二PMOS管，连接于CN3767太阳能充电控制芯片的输入端；

及第十一电阻，连接于所述第二PMOS管的栅极及漏极之间，所述第二 PMOS管与第十一电阻用以对太阳能板的反接保护。

在其中一个优选实施方式中，所述MPPT充电模块还包括第二十四电阻及与第七NMOS管，连接于CN3767太阳能充电控制芯片的信号输出端，放电过载保护模块包括第四MOS管及与第四MOS管电性连接的第十九电阻，第二十四电阻及、第七NMOS管、第四MOS管及第十九电阻组成蓄电池反接保护电路。

在其中一个优选实施方式中，所述放电过载保护模块包括：

第一三极管，集电极连接于太阳能板的输出端，发射极连接于所述蓄能电池；

第三三极管，集电极连接于所述第一三极管的基极，基极连接于所述主控模块；

第四MOS管，栅极电性连接于所述第一三极管的基极；

及第六MOS管，栅极电性连接于所述第一三极管的基极，漏极连接于所述第四MOS管的漏极，源极连接于负载。

在其中一个优选实施方式中，所述主控模块包括主控单片机控制芯片，所述主控单片机控制芯片的型号为STC8H1K08。

在其中一个优选实施方式中，所述主控模块包括：

第二十五电阻，与外接的太阳能电池板的输出端电性连接；

第二十六电阻，一端电性连接于第二十五电阻，另一端接地；

第三十一电阻，一端电性连接于所述第二十五电阻与第二十六电阻之间，另一端接主控单片机控制芯片；

第十五电容，一端接第三十一电阻与主控单片机控制芯片之间，另一端接地。

在其中一个优选实施方式中，所述主控模块包括：

第二十七电阻，与蓄能电池的输出端电性连接；

第二十八电阻，一端电性连接于第二十七电阻，另一端接地；

第三十电阻，一端电性连接于第二十七电阻与第二十八电阻之间，另一端接主控单片机控制芯片；

第十六电容，一端接第三十电阻与主控单片机控制芯片之间，另一端接地。

本实用新型上述实施方式中的一种太阳能电池充放电控制电路通过MPPT 充电模块对太阳能板的充电电流进行有效的控制，且利用放电过载保护模块及主控模块对充电电路中的电流进行电流保护及实际应用情形自动控制，提高了利用效率，又防止充电电流对控制电路造成损坏。

附图说明

图1为本实用新型一优选实施方式中的一种太阳能电池充放电控制电路的模块示意图；

图2为本实用新型一优选实施方式中的一种太阳能电池充放电控制电路的 MPPT充电模块的电路结构示意图；

图3为本实用新型一优选实施方式中的一种太阳能电池充放电控制电路的放电过载保护模块的电路结构示意图；

图4为本实用新型一优选实施方式中的一种太阳能电池充放电控制电路的主控模块的电路结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

太阳能电池的输出功率受环境温度、辐照、后端负载等因素影响，其输出的峰值功率点经常发生漂移，从而造成不能最大限度的利用太阳能电池发出的能量。因此，峰值功率跟踪(Maximum Power Point Tracking，MPPT)技术是满足航天器载荷功率变化频繁轻质高效电源的必然要求。

如图1所示，本实用新型一优选实施方式公开一种太阳能电池充放电控制电路100，一种太阳能电池充放电控制电路100包括MPPT充电模块110、放电过载保护模块120及主控模块130：

上述MPPT充电模块110用以外接太阳能板与蓄能电池之间，用以侦测太阳能板的发电电压，并追踪最高电压对应的电流，并将电能储存于蓄能电池中。

具体地，结合图2所示，太阳能板接在VIN、GND两端；蓄电池接在B+、 B-两端；负载接在VO+、VO-两端，上述MPPT充电模块110包括太阳能充电控制芯片。本实施方式中，该太阳能充电控制芯片的型号为CN3767，下述 CN3767太阳能充电控制芯片。

详细地说，所述MPPT充电模块110还包括连接于所述CN3767太阳能充电控制芯片的第十六电阻R16、第十七电阻R17及第十八电阻R18，该十六电阻R16、第十七电阻R17及第十八电阻R18相互并联，其中，第十六电阻R16 一端电性连接于太阳能板的电能输出端，另一端接CN3767太阳能充电控制芯片的引脚，第十七电阻R17及第十八电阻R18并联后一端电性连接于第十六电阻R16与CN3767太阳能充电控制芯片的引脚之间，另一端接地。该第十六电阻R16、第十七电阻R17及第十八电阻R18用于设定CN3767太阳能充电控制芯片的电压。

MPPT充电模块110还包括连接于CN3767太阳能充电控制芯片的第二十二电阻R22，用以限定所述MPPT充电模块的输出电流。具体地，上述CN3767 太阳能充电控制芯片的BAT引脚外接第二十一电阻R21，CN3767太阳能充电控制芯片的CSP引脚外接第二十电阻R20，第二十电阻R20的另一端连接第二十二电阻R22的一端，而第二十一电阻R21的另一端连接第二十二电阻R22的另一端。MPPT充电模块110的输出电流由第二十二电阻R22设定。

所述MPPT充电模块100还包括第二PMOS管Q2及第十一电阻R11。第二PMOS管Q2连接于CN3767太阳能充电控制芯片的输入端。第十一电阻R11 连接于所述第二PMOS管Q2的栅极及漏极之间，所述第二PMOS管Q2与第十一电阻R11用以对太阳能板的反接保护。

结合图2及图3所示，所述MPPT充电模块110还包括第二十四电阻R24 及与第七NMOS管Q7，连接于CN3767太阳能充电控制芯片的信号输出端，对应地，上述放电过载保护模块120包括第四MOS管Q4及与第四MOS管Q4电性连接的第十九电阻R9，第二十四电阻R24、第七NMOS管Q7、第四MOS 管Q4及第十九电阻R19组成蓄电池反接保护电路。

放电过载保护模块120，与所述蓄能电池电性连接与负载之间，用以对所外接的负载进行过载保护；上述放电过载保护模块120包括第一三极管Q1、第三三极管Q3、第四MOS管Q4及第六MOS管Q6。上述第一三极管Q1的集电极连接于太阳能板的输出端，第一三极管Q1发射极连接于所述蓄能电池；上述第三三极管Q3的集电极连接于所述第一三极管Q1的基极，第三三极管Q3基极连接于所述主控模块140；第四MOS管Q4的栅极电性连接于所述第一三极管 Q1的基极；及第六MOS管Q6的栅极电性连接于所述第一三极管Q1的基极，第六MOS管Q6的漏极连接于所述第四MOS管Q4的漏极，第六MOS管Q6 的源极连接于负载。

结合图4所示，上述主控模块130与所述MPPT充电模块110、外接的蓄能电池及放电过载保护模块120电性连接，用于对MPPT充电模块110的太阳能板输入电压检测、蓄能电池的供电电压检测及放电过载保护模块120的输出异常检测，当检测太阳能板电压跌落充电电压阈值时，控制蓄能电池对负载供电，当检测蓄电池电压低压供电电压阈值时，关闭蓄能电池对负载供电。

具体地，所述主控模块130包括主控单片机控制芯片，所述主控单片机控制芯片的型号为STC8H1K08。

所述主控模块130包括第二十五电阻R25、第二十六电阻R26、第三十一电阻R31及第十五电容C15。其中，第二十五电阻R25与外接的太阳能电池板的输出端电性连接；第二十六电阻R26一端电性连接于第二十五电阻R25，另一端接地；第三十一电阻R31一端电性连接于所述第二十五电阻R25与第二十六电阻R26之间，另一端接主控单片机控制芯片。第十五电容C15，一端接第三十一电阻R31与主控单片机控制芯片之间，另一端接地。该第二十五电阻R25、第二十六电阻R26、第三十一电阻R31及第十五电容C15组成的电路电性连接于太阳能板，用于对太阳能板进行电压采集。

所述主控模块130还包括第二十七电阻R27、第二十八电阻R28、第三十电阻R30及第十六电容C16，第二十七电阻R17与蓄能电池的输出端电性连接，第二十八电阻R28，一端电性连接于第二十七电阻R27，另一端接地；第三十电阻R30一端电性连接于第二十七电阻R27与第二十八电阻R28之间，另一端接主控单片机控制芯片；第十六电容C16一端接第三十电阻R30与主控单片机控制芯片之间，另一端接地。第二十七电阻R27、第二十八电阻R28、第三十电阻 R30及第十六电容C16组成的电路电性连接于蓄能电池，对蓄能电池进行采样。

当用负载工作时，主控模块130根据检测到的太阳能板电压跌落条件判定太阳落山打开负载，当检测到蓄电池电压低压最低电压条件时自动断开负载。当然，当负载需要全天24小时太阳能电源时，主控模块130可只做蓄电池低压保护关断。

本实用新型上述实施方式中的一种太阳能电池充放电控制电路通过MPPT 充电模块对太阳能板的充电电流进行有效的控制，且利用放电过载保护模块及主控模块对充电电路中的电流进行电流保护及实际应用情形自动控制，提高了利用效率，又防止充电电流对控制电路造成损坏。

以上所述实施例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，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种太阳能电池充放电控制电路，其特征在于，包括：

MPPT充电模块，用以外接太阳能板与蓄能电池之间，用以侦测太阳能板的发电电压，并追踪最高电压对应的电流，并将电能储存于蓄能电池中；

放电过载保护模块，与所述蓄能电池电性连接与负载之间，用以对所外接的负载进行过载保护；

及主控模块，与所述MPPT充电模块、蓄能电池及放电过载保护模块电性连接，用于对MPPT充电模块的太阳能板输入电压检测、蓄能电池的供电电压检测及放电过载保护模块的输出异常检测，当检测太阳能板电压跌落充电电压阈值时，控制蓄能电池对负载供电，当检测蓄电池电压低压供电电压阈值时，关闭蓄能电池对负载供电。

2.根据权利要求1所述的太阳能电池充放电控制电路，其特征在于，所述MPPT充电模块包括CN3767太阳能充电控制芯片。

3.根据权利要求2所述的太阳能电池充放电控制电路，其特征在于，所述MPPT充电模块还包括：

连接于所述CN3767太阳能充电控制芯片的第十六电阻、第十七电阻及第十八电阻，所述十六电阻、第十七电阻及第十八电阻相互并联。

4.根据权利要求2所述的太阳能电池充放电控制电路，其特征在于，所述MPPT充电模块还包括：

连接于所述CN3767太阳能充电控制芯片的第二十二电阻，用以限定所述MPPT充电模块的输出电流。

5.根据权利要求2所述的太阳能电池充放电控制电路，其特征在于，所述MPPT充电模块还包括：

第二PMOS管，连接于CN3767太阳能充电控制芯片的输入端；

及第十一电阻，连接于所述第二PMOS管的栅极及漏极之间，所述第二PMOS管与第十一电阻用以对太阳能板的反接保护。

6.根据权利要求2所述的太阳能电池充放电控制电路，其特征在于，所述MPPT充电模块还包括第二十四电阻及与第七NMOS管，连接于CN3767太阳能充电控制芯片的信号输出端，放电过载保护模块包括第四MOS管及与第四MOS管电性连接的第十九电阻，第二十四电阻及、第七NMOS管、第四MOS管及第十九电阻组成蓄电池反接保护电路。

7.根据权利要求1所述的太阳能电池充放电控制电路，其特征在于，所述放电过载保护模块包括：

第一三极管，集电极连接于太阳能板的输出端，发射极连接于所述蓄能电池；

第三三极管，集电极连接于所述第一三极管的基极，基极连接于所述主控模块；

第四MOS管，栅极电性连接于所述第一三极管的基极；

及第六MOS管，栅极电性连接于所述第一三极管的基极，漏极连接于所述第四MOS管的漏极，源极连接于负载。

8.根据权利要求1所述的太阳能电池充放电控制电路，其特征在于，所述主控模块包括主控单片机控制芯片，所述主控单片机控制芯片的型号为STC8H1K08。

9.根据权利要求8所述的太阳能电池充放电控制电路，其特征在于，所述主控模块包括：

第二十五电阻，与外接的太阳能电池板的输出端电性连接；

第二十六电阻，一端电性连接于第二十五电阻，另一端接地；

第三十一电阻，一端电性连接于所述第二十五电阻与第二十六电阻之间，另一端接主控单片机控制芯片；

第十五电容，一端接第三十一电阻与主控单片机控制芯片之间，另一端接地。

10.根据权利要求8所述的太阳能电池充放电控制电路，其特征在于，所述主控模块包括：

第二十七电阻，与蓄能电池的输出端电性连接；

第二十八电阻，一端电性连接于第二十七电阻，另一端接地；

第三十电阻，一端电性连接于第二十七电阻与第二十八电阻之间，另一端接主控单片机控制芯片；

第十六电容，一端接第三十电阻与主控单片机控制芯片之间，另一端接地。

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