CN220139282U - 一种集成式光储充储能系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及光伏储能技术领域，提出了一种集成式光储充储能系统，包括主控单元和充电电路，充电电路连接主控单元，充电电路包括电感L1、开关管Q2、开关管Q8、二极管D2和蓄电池B1，光伏板P1的第一端连接电感L1的第一端，光伏板P1的第二端接地，电感L1的第二端连接二极管D2的阳极，电感L1的第二端连接开关管Q2的第一端，开关管Q2的控制端连接主控单元的第一输出端，开关管Q2的第二端接地，二极管D2的阴极连接开关管Q8的第一端，开关管Q8的第二端连接蓄电池B1的正极，蓄电池B1的阴极接地，开关管Q8的控制端连接主控单元的第二输出端。通过上述技术方案，解决了现有技术中光储充储能系统影响蓄电池使用寿命的问题。

Description

一种集成式光储充储能系统

技术领域

本实用新型涉及光伏储能技术领域，具体的，涉及一种集成式光储充储能系统。

背景技术

“光储充”简而言之，就是集光伏发电、储能、充电于一身的一个综合功能储能系统，该储能系统可作为家庭或生产用的临时电源，但现有的光储充储能系统在为蓄电池充电时或快或慢，充电过快，蓄电池承受的电流过大，长期下去影响蓄电池的使用寿命，充电过慢则会影响人们的正常使用。

实用新型内容

本实用新型提出一种集成式光储充储能系统，解决了现有技术中光储充储能系统影响蓄电池使用寿命的问题。

本实用新型的技术方案如下：

一种集成式光储充储能系统，包括光伏板P1，所述光伏板P1用于将太阳能转为电能输出，还包括主控单元和充电电路，所述充电电路连接所述主控单元，所述充电电路包括电感L1、开关管Q1、开关管Q2、开关管Q8、二极管D2、蓄电池B1、电阻R2和电阻R3，

所述光伏板P1的第一端连接所述电感L1的第一端，所述光伏板P1的第二端接地，所述电感L1的第二端连接所述二极管D2的阳极，所述电感L1的第二端连接所述开关管Q2的第一端，所述开关管Q2的控制端连接所述主控单元的第一输出端，所述开关管Q2的第二端接地，所述二极管D2的阴极连接所述开关管Q8的第一端，所述开关管Q8的第二端连接所述蓄电池B1的正极，所述蓄电池B1的阴极接地，所述开关管Q8的控制端连接所述主控单元的第二输出端，

所述开关管Q1的控制端连接所述主控单元的第三输出端，所述开关管Q1的第一端连接所述电感L1的第一端，所述开关管Q1的第二端连接所述蓄电池B1的正极，

所述电阻R2的第一端连接所述蓄电池B1的正极，所述电阻R2的第二端通过所述电阻R3接地，所述电阻R2的第二端连接所述主控单元的第一输入端。

进一步，本实用新型中所述充电电路还包括开关管Q3、电阻R5、电阻R6和稳压器D3，所述开关管Q3的控制端连接所述主控单元的第四输出端，所述开关管Q3的第一端连接所述二极管D2的阴极，所述开关管Q3的第二端连接所述电阻R5的第一端，所述电阻R5的第二端通过所述电阻R6接地，所述稳压器D3的阴极连接所述电阻R5的第一端，所述稳压器D3的阳极接地，所述稳压器D3的调整端连接所述电阻R5的第二端，所述稳压器D3的阴极连接所述蓄电池B1的正极。

进一步，本实用新型中所述充电电路还包括电阻R7、电阻R8和开关管Q4，所述电阻R7的第一端连接所述光伏板P1的第一端，所述电阻R7的第二端通过所述电阻R8接地，所述电阻R7的第二端连接所述主控单元的第二输入端，所述开关管Q4的第一端连接所述光伏板P1的第一端，所述开关管Q4的第二端连接所述电感L1的第一端，所述开关管Q4的控制端连接所述主控单元的第五输出端。

进一步，本实用新型中还包括驱动电路，所述驱动电路包括电阻R9、三极管Q5、三极管Q6、三极管Q7和电阻R10，所述三极管Q5的基极通过所述电阻R9连接所述主控单元的第一输出端，所述三极管Q5的集电极通过所述电阻R10连接5V电源，所述三极管Q5的发射极接地，所述三极管Q6的基极连接所述三极管Q5的集电极，所述三极管Q6的基极连接所述三极管Q7的基极，所述三极管Q6的集电极连接5V电源，所述三极管Q6的发射极连接所述三极管Q7的发射极，三极管Q7的集电极接地，所述三极管Q7的发射极连接所述开关管Q2的控制端。

进一步，本实用新型中还包括温度检测电路，所述温度检测电路包括电阻R11、电阻R13、热敏电阻RT、电阻R14、电阻R12、电阻R15、运放U3和电阻R16，所述电阻R11的第一端连接12V，所述电阻R11的第二端通过所述热敏电阻RT接地，所述电阻R11的第二端通过所述电阻R15连接所述运放U3的同相输入端，所述电阻R13的第一端连接12C电源，所述电阻R13的第二端通过所述电阻R14接地，所述电阻R13的第二端通过所述电阻R12连接所述运放U3的反相输入端，所述运放U3的输出端通过所述电阻R16连接所述运放U3的反相输入端，所述运放U3的输出端连接所述主控单元的第三输入端。

本实用新型的工作原理及有益效果为：

本实用新型中，由于蓄电池B1具有较高的能量比，如果直接进入快速冲电模式，会对电池产生损害，影响使用寿命并可能因此带来安全隐患。为了避免这种现象，蓄电池B1刚开始充电时应先进入预充阶段。

充电时，主控单元首先判断蓄电池B1的电量，当蓄电池B1的剩余电量低于20%时，首先主控单元的第三输出端输出高电平信号，开关管Q1导通，主控单元的第二输出端输出高电平信号，开关管Q8截止，光伏板P1输出的电能经开关管Q1后直接为蓄电池B1充电，光伏板P1输出的电能较小，这时蓄电池B1进入预充阶段，当蓄电池B1的电量充至大于20%时，开关管Q1的控制端变为低电平，开关管Q1截止，同时开关管Q8的控制端变为低电平，主控单元输出PWM控制信号至开关管Q2的控制端，将光伏板P1输出的电能升压处理后为蓄电池B1充电，通过调节PWM控制信号的占空比可改变蓄电池B1的充电电流，蓄电池B1进入快速恒流充电。

快速恒流充电的原理为：电感L1、开关管Q2、二极管D2和电容C1构成了升压电路，将光伏板P1输出的电压提高后为蓄电池B1充电，从而提高蓄电池B1的充电速度，蓄电池B1充电时，主控单元的第二输出端输出低电平信号，开关管Q8导通，同时，主控单元的第一输出端输出PWM控制信号，当PWM控制信号为高电平时，开关管Q2导通，光伏板P1输出的电能经电感L1和开关管Q2到地，电感L1储能，这时由电容C1事先存储的电能为蓄电池B1充电，当PWM控制信号为低电平时，开关管Q2截止，这时光伏板P1和电感L1同时为蓄电池B1充电，同时为电容C1充电，当PWM控制信号再次变为高电平时再次为电感L1储能，以此形成循环。电阻R2和电阻R3构成分压电路，取电阻R3上的电压为采样电压，并送至主控单元，主控单元根据电阻R3上的电压判断蓄电池B1的电量，当蓄电池B1的充电电量达到设定值时，主控单元停止输出PWM控制信号，防止蓄电池B1过充。

本实用新型中，蓄电池B1在不同电量的情况下，采用不同的充电方式，充电的同时，延长电池的使用寿命。

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

图1为本实用新型中充电电路的电路图；

图2为本实用新型中驱动电路的电路图；

图3为本实用新型中温度检测电路的电路图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都涉及本实用新型保护的范围。

实施例1

如图1所示，本实施例提出了一种集成式光储充储能系统，包括光伏板P1，光伏板P1用于将太阳能转为电能输出，还包括主控单元和充电电路，充电电路连接主控单元，充电电路包括电感L1、开关管Q1、开关管Q2、开关管Q8、二极管D2、蓄电池B1、电阻R2和电阻R3，光伏板P1的第一端连接电感L1的第一端，光伏板P1的第二端接地，电感L1的第二端连接二极管D2的阳极，电感L1的第二端连接开关管Q2的第一端，开关管Q2的控制端连接主控单元的第一输出端，开关管Q2的第二端接地，二极管D2的阴极连接开关管Q8的第一端，开关管Q8的第二端连接蓄电池B1的正极，蓄电池B1的阴极接地，开关管Q8的控制端连接主控单元的第二输出端，开关管Q1的控制端连接主控单元的第三输出端，开关管Q1的第一端连接电感L1的第一端，开关管Q1的第二端连接蓄电池B1的正极，电阻R2的第一端连接蓄电池B1的正极，电阻R2的第二端通过电阻R3接地，电阻R2的第二端连接主控单元的第一输入端。

本实施例中，光伏板P1用于将太阳能转为电能输出，但光伏板P1输出的电压比较小，直接为蓄电池B1充电的话，充电速度较慢，因此，电感L1、开关管Q2、二极管D2和电容C1构成了升压电路，将光伏板P1输出的电压提高后为蓄电池B1充电，从而提高蓄电池B1的充电速度，蓄电池B1充电时，主控单元的第二输出端输出低电平信号，开关管Q8导通，同时，主控单元的第一输出端输出PWM控制信号，当PWM控制信号为高电平时，开关管Q2导通，光伏板P1输出的电能经电感L1和开关管Q2到地，电感L1储能，这时由电容C1事先存储的电能为蓄电池B1充电，当PWM控制信号为低电平时，开关管Q2截止，这时光伏板P1和电感L1同时为蓄电池B1充电，同时为电容C1充电，当PWM控制信号再次变为高电平时再次为电感L1储能，以此形成循环。电阻R2和电阻R3构成分压电路，取电阻R3上的电压为采样电压，并送至主控单元，主控单元根据电阻R3上的电压判断蓄电池B1的电量，当蓄电池B1的充电电量达到设定值时，主控单元停止输出PWM控制信号，防止蓄电池B1过充。

本实施例中采用锂离子电池作为蓄电池B1，由于锂离子电池具有较高的能量比，如果直接进入快速冲电模式，会对电池产生损害，影响使用寿命并可能因此带来安全隐患。为了避免这种现象，蓄电池B1刚开始充电时应先进入预充阶段。

充电时，主控单元首先判断蓄电池B1的电量，当蓄电池B1的剩余电量低于20%时，首先主控单元的第三输出端输出高电平信号，开关管Q1导通，主控单元的第二输出端输出高电平信号，开关管Q8截止，光伏板P1输出的电能经开关管Q1后直接为蓄电池B1充电，这时蓄电池B1进入预充阶段，当蓄电池B1的电量充至大于20%时，开关管Q1的控制端变为低电平，开关管Q1截止，同时开关管Q8的控制端变为低电平，主控单元输出PWM控制信号至开关管Q2的控制端，将光伏板P1输出的电能升压处理后为蓄电池B1充电，通过调节PWM控制信号的占空比可改变蓄电池B1的充电电流，蓄电池B1进入快速恒流充电。

本实施例中，蓄电池B1在不同电量的情况下，采用不同的充电方式，充电的同时，延长电池的使用寿命。

如图1所示，本实施例中充电电路还包括开关管Q3、电阻R5、电阻R6和稳压器D3，开关管Q3的控制端连接主控单元的第四输出端，开关管Q3的第一端连接二极管D2的阴极，开关管Q3的第二端连接电阻R5的第一端，电阻R5的第二端通过电阻R6接地，稳压器D3的阴极连接电阻R5的第一端，稳压器D3的阳极接地，稳压器D3的调整端连接电阻R5的第二端，稳压器D3的阴极连接蓄电池B1的正极。

本实施例中，在蓄电池B1的电量在20%-80%之间时，充电速度较快，如果蓄电池B1的充电量达到80%时还继续快速充电，容易造成蓄电池B1的过充，因此，当蓄电池B1的充电量达到80%时，将蓄电池B1的充电模式转为恒压充电。

当蓄电池B1的电量在20%-80%之间时，这时主控单元的第二输出端为低电平，开关管Q8导通，开关管Q3截止，蓄电池B1处于快速恒流充电模式。

当蓄电池B1的充电量达到80%时，主控单元的第二输出端由低电平转为高电平，开关管Q3导通，开关管Q8截止，这时，光伏板P1输出的电能经电感L1、二极管D2、开关管Q3后为蓄电池B1充电，其中电阻R5、电阻R6和稳压器D3构成稳压电路，用于稳定蓄电池B1的充电电压，蓄电池B1的充电速度会变慢，以免充电电压过高影响蓄电池B1的使用寿命。因此，整个蓄电池B1的充电过程为预充、快速恒流充电再到恒压充电三个过程，延长电池的使用寿命。

如图1所示，本实施例中充电电路还包括电阻R7、电阻R8和开关管Q4，电阻R7的第一端连接光伏板P1的第一端，电阻R7的第二端通过电阻R8接地，电阻R7的第二端连接主控单元的第二输入端，开关管Q4的第一端连接光伏板P1的第一端，开关管Q4的第二端连接电感L1的第一端，开关管Q4的控制端连接主控单元的第五输出端。

本实施例中，开关管Q4构成开关电路，当蓄电池B1需要充电时，主控单元的第五输出端输出高电平信号，开关管Q4导通，光伏板P1输出的电能经开关管Q4后为电感L1储能。

电阻R7和电阻R8构成分压电路，取电阻R8两端电压为采样电压，并加至主控单元的第二输入端，主控单元通过电阻R8上的电压判断光伏板P1输出电压的大小，当光伏板P1输出的电压低于设定值时，开关管Q4截止，当光伏板P1输出的电压高于设定值时，开关管Q4导通，保证光伏板P1输出足够大的电压为蓄电池B1充电。

如图2所示，本实施例中还包括驱动电路，驱动电路包括电阻R9、三极管Q5、三极管Q6、三极管Q7和电阻R10，三极管Q5的基极通过电阻R9连接主控单元的第一输出端，三极管Q5的集电极通过电阻R10连接5V电源，三极管Q5的发射极接地，三极管Q6的基极连接三极管Q5的集电极，三极管Q6的基极连接三极管Q7的基极，三极管Q6的集电极连接5V电源，三极管Q6的发射极连接三极管Q7的发射极，三极管Q7的集电极接地，三极管Q7的发射极连接开关管Q2的控制端。

本实施例中，主控单元的第一输出端输出的PWM控制信号的驱动能力较弱，无法正常使开关管Q2导通和截止，为此，在主控单元的第一输出端和开关管Q2的控制端之间加入了驱动电路，驱动电路由电阻R9、三极管Q5、三极管Q6、三极管Q7和电阻R10构成。当PWM控制信号为高电平时，三极管Q5导通，三极管Q5的集电极为低电平，三极管Q6截止，三极管Q7导通，三极管Q7的发射极为低电平，因此开关管Q2截止；当PWM控制信号为低电平时，三极管Q5截止，三极管Q6导通，三极管Q7截止，三极管Q7的发射极为高电平，因此，开关管Q2导通。

其中三极管Q5构成放大电路，用于提高PWM控制信号的幅值；三极管Q6和三极管Q7构推挽电路，用于提高PWM控制信号的驱动能力。

如图3所示，本实施例中还包括温度检测电路，温度检测电路包括电阻R11、电阻R13、热敏电阻RT、电阻R14、电阻R12、电阻R15、运放U3和电阻R16，电阻R11的第一端连接12V，电阻R11的第二端通过热敏电阻RT接地，电阻R11的第二端通过电阻R15连接运放U3的同相输入端，电阻R13的第一端连接12C电源，电阻R13的第二端通过电阻R14接地，电阻R13的第二端通过电阻R12连接运放U3的反相输入端，运放U3的输出端通过电阻R16连接运放U3的反相输入端，运放U3的输出端连接主控单元的第三输入端。

蓄电池B1在充电的过程中，如果温度过高同样会影响蓄电池B1的寿命，甚至还有发生火灾的危险，为此在蓄电池B1充电的过程中，需要实时检测蓄电池的温度，如果温度过高，需停止充电，待蓄电池B1的温度下降到设定值以下时再进行充电。

具体的，温度检测电路的工作原理为：热敏电阻RT设置在靠近蓄电池P1的位置，热敏电阻RT用于检测蓄电池B1的温度，热敏电阻RT为正温度系数，温度越高，热敏电阻RT的阻值越大，反之越小。电阻R11、电阻R13、热敏电阻RT和电阻R14构成电桥，常温下电桥处于平衡状态，电桥输出为0，因此运放U3输出为0，当充电过程中蓄电池B1的温度过高时，热敏电阻RT上的电压升高，电桥失衡，运放U3的输入端存在压差，运放U3构成放大电路，输出电压信号至主控单元的第三输入端，主控单元根据运放U3输出电压的大小来判断温度的大小。当温度超过设定值时，开关管Q4截止，从而起到保护作用。

以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，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、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种集成式光储充储能系统，包括光伏板P1，所述光伏板P1用于将太阳能转为电能输出，其特征在于，还包括主控单元和充电电路，所述充电电路连接所述主控单元，所述充电电路包括电感L1、开关管Q1、开关管Q2、开关管Q8、二极管D2、蓄电池B1、电阻R2和电阻R3，

所述光伏板P1的第一端连接所述电感L1的第一端，所述光伏板P1的第二端接地，所述电感L1的第二端连接所述二极管D2的阳极，所述电感L1的第二端连接所述开关管Q2的第一端，所述开关管Q2的控制端连接所述主控单元的第一输出端，所述开关管Q2的第二端接地，所述二极管D2的阴极连接所述开关管Q8的第一端，所述开关管Q8的第二端连接所述蓄电池B1的正极，所述蓄电池B1的阴极接地，所述开关管Q8的控制端连接所述主控单元的第二输出端，

所述开关管Q1的控制端连接所述主控单元的第三输出端，所述开关管Q1的第一端连接所述电感L1的第一端，所述开关管Q1的第二端连接所述蓄电池B1的正极，

所述电阻R2的第一端连接所述蓄电池B1的正极，所述电阻R2的第二端通过所述电阻R3接地，所述电阻R2的第二端连接所述主控单元的第一输入端。

2.根据权利要求1所述的一种集成式光储充储能系统，其特征在于，所述充电电路还包括开关管Q3、电阻R5、电阻R6和稳压器D3，所述开关管Q3的控制端连接所述主控单元的第四输出端，所述开关管Q3的第一端连接所述二极管D2的阴极，所述开关管Q3的第二端连接所述电阻R5的第一端，所述电阻R5的第二端通过所述电阻R6接地，所述稳压器D3的阴极连接所述电阻R5的第一端，所述稳压器D3的阳极接地，所述稳压器D3的调整端连接所述电阻R5的第二端，所述稳压器D3的阴极连接所述蓄电池B1的正极。

3.根据权利要求1所述的一种集成式光储充储能系统，其特征在于，所述充电电路还包括电阻R7、电阻R8和开关管Q4，所述电阻R7的第一端连接所述光伏板P1的第一端，所述电阻R7的第二端通过所述电阻R8接地，所述电阻R7的第二端连接所述主控单元的第二输入端，所述开关管Q4的第一端连接所述光伏板P1的第一端，所述开关管Q4的第二端连接所述电感L1的第一端，所述开关管Q4的控制端连接所述主控单元的第五输出端。

4.根据权利要求1所述的一种集成式光储充储能系统，其特征在于，还包括驱动电路，所述驱动电路包括电阻R9、三极管Q5、三极管Q6、三极管Q7和电阻R10，所述三极管Q5的基极通过所述电阻R9连接所述主控单元的第一输出端，所述三极管Q5的集电极通过所述电阻R10连接5V电源，所述三极管Q5的发射极接地，所述三极管Q6的基极连接所述三极管Q5的集电极，所述三极管Q6的基极连接所述三极管Q7的基极，所述三极管Q6的集电极连接5V电源，所述三极管Q6的发射极连接所述三极管Q7的发射极，三极管Q7的集电极接地，所述三极管Q7的发射极连接所述开关管Q2的控制端。

5.根据权利要求1所述的一种集成式光储充储能系统，其特征在于，还包括温度检测电路，所述温度检测电路包括电阻R11、电阻R13、热敏电阻RT、电阻R14、电阻R12、电阻R15、运放U3和电阻R16，所述电阻R11的第一端连接12V，所述电阻R11的第二端通过所述热敏电阻RT接地，所述电阻R11的第二端通过所述电阻R15连接所述运放U3的同相输入端，所述电阻R13的第一端连接12C电源，所述电阻R13的第二端通过所述电阻R14接地，所述电阻R13的第二端通过所述电阻R12连接所述运放U3的反相输入端，所述运放U3的输出端通过所述电阻R16连接所述运放U3的反相输入端，所述运放U3的输出端连接所述主控单元的第三输入端。