太陽能電池智能充電控制裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種充電控制器裝置，特別是一種太陽能電池智能充電控制裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著太陽能發(fā)電技術(shù)的發(fā)展，太陽能電池在各個領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣。目前己在等很多場合被廣泛使用，做為新型電源的太陽能電池雖然具有長久性、清潔性和靈活性的優(yōu)點，但是同時它也有不穩(wěn)定性的缺點，這就使在晝夜、不同天氣等條件下對負載正常供電受到影響，同時在日照不足時蓄電池的儲能也存在不能工作問題。因此為了避免工作環(huán)境的影響，采用DC/DC轉(zhuǎn)換器在太陽能發(fā)電系統(tǒng)中的作用就顯得特別重要。
[0003]由于太陽能電池的不穩(wěn)定性，同時也要解決好蓄電池的儲能問題，由于單節(jié)太陽能電池電壓0.4---0.7v之間，假如將20個太陽能電池串聯(lián)獲得電壓范圍應(yīng)該在8-14V之間，陽光直射，串聯(lián)后的太陽能電池將達到14v，可以對12V的鋰電池充電，但是陰天或者光照不足的情況下串聯(lián)后的太陽能電池最高只能達到8v左右，此時不能對12v的鋰電池進行充電，因此本發(fā)明利用DC-DC技術(shù)設(shè)計一款升壓電路，當光照不足的時候，通過升壓電路對其升壓可以使太陽能電池繼續(xù)對鋰電池充電。
[0004]目前已有很多類型的太陽能充電控制裝置，但大部分太陽能充電控制裝置存在光線不足時無法使用的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種由太陽能電池陣列，通過DC/DC升壓電路和充電控制電路給鋰電池進行充電的太陽能充電控制器，解決了光線不足時無法使用的問題，并由外接輸出端給不同產(chǎn)品進行電能的有效補充和供電。
[0006]太陽能電池智能充電控制裝置是由太陽能電池陣列，防反充二極管，磁保持繼電器、DC/DC電路、充電控制電路、鋰電池組，放電控制電路、電壓檢測電路、溫度傳感器、報警電路及顯示器等單元組成。
[0007]太陽能電池陣列1的輸出電壓經(jīng)防反充二極管3輸入到DC/DC電路5，充電控制電路7輸入端與DC/DC電路5的輸出連接，另一端輸出到鋰電池組8，放電控制電路11輸入端與鋰電池組8的輸出連接，放電控制電路11輸出端與直流負載連接。
[0008]進一步，電壓檢測電路2檢測太陽能電池陣列1的輸出電壓，并將信號輸入到微處理器12 ;電壓檢測電路6檢測DC/DC升壓電路輸出電壓，并將信號輸入到微處理器12 ;電壓檢測電路10檢測鋰電池組8輸出電壓，并將信號輸入到微處理器12。
[0009]進一步，溫度傳感器9檢測鋰電池組8的工作溫度，并將信號輸入到微處理器12。
[0010]進一步，微處理器12與顯示器13連接，將相關(guān)信息予以實時顯示，微處理器10與報警電路14連接，將相關(guān)報警信號予以聲音警示。
[0011]進一步，微處理器12輸出口控制磁保持繼電器4的動作開啟與關(guān)閉。
[0012]本發(fā)明的有益效果在于:通過采用DC/DC升壓電路解決了由于光線不足時，太陽能電池無法給蓄電池進行充電的問題；采用以MSP430F133微處理器為控制核心的硬軟件相結(jié)合的控制方式，使得太陽能電池充放電控制性能更加穩(wěn)定，不僅提高了太陽能電池的工作效率，同時也保護了所使用的蓄電池，在利用綠色能源方面，具有一定的社會效益和廣泛的推廣價值。
[0013]下面結(jié)合附圖和具體實施案例對本發(fā)明作進一步詳細的闡述。
【附圖說明】
[0014]圖1:太陽能電池智能充電控制裝置系統(tǒng)框圖
[0015]圖2:DC/DC變換器電路原理圖
[0016]圖3:充放電控制器電路原理圖
[0017]圖4:溫度傳感器檢測電路原理圖
[0018]圖5:顯電路電流原理圖
[0019]圖6:磁保持繼電器控制原理圖
[0020]圖7:軟件流程圖
【具體實施方式】
[0021]圖1是太陽能電池智能充電控制裝置系統(tǒng)框圖，太陽能電池智能充電控制裝置是由太陽能電池陣列、防反充二極管、磁保持繼電器、DC/DC電路、充電控制電路、鋰電池組、放電控制電路、電壓檢測電路、溫度傳感器、報警電路及顯示器等單元電路組成。
[0022]太陽能電池陣列中太陽能電池單體是光電轉(zhuǎn)換的最小單元，太陽能電池單體一般不能單獨作為電源使用。將多個單體進行串、并聯(lián)然后在封裝就成為太陽能電池組，它們的功率一般從幾瓦到幾十瓦、百余瓦，是可以單獨作為電源使用的最小單元。太陽能電池組再經(jīng)過串、并聯(lián)后組裝在一起就構(gòu)成了太陽能電池陣列。太陽能電池陣列是太陽能電池智能充電控制裝置的輸入，為整個系統(tǒng)提供所需電能。
[0023]防反充二極管又叫阻塞二極管，它串聯(lián)在太陽能電池陣列輸出電路和DC/DC電路回路中，它的主要作用是避免太陽能電池陣列輸出電壓極性與DC/DC電路輸入端極性接反時，造成對DC/DC電路的損壞，簡單來說就是起到一個單向?qū)ㄗ饔谩?br>[0024]在陰天或者光照不足的情況下串聯(lián)后的太陽能電池輸出電壓降低，此電壓值不能對鋰電池進行充電，因此需要采用DC/DC升壓電路，當光照不足的時候，通過升壓電路對其升壓可以使太陽能電池繼續(xù)對蓄電池充電。
[0025]鋰電池組當有光照在太陽能電池陣列時，通過太陽能電池把光能轉(zhuǎn)化成了電能，釋放出來的電能一部分被直接傳輸給負載，一部分被儲存在蓄電池組中，這部分能量可以在太陽能電池不放電的時候隨時輸送給負載。本發(fā)明采用鋰電池應(yīng)用在太陽能電池充電裝置中，因為鋰電池具有以下優(yōu)點:能量比較高，具有高儲存能量密度，是鉛酸電池的約6-7倍；使用壽命長，使用壽命可達到6年以上；額定電壓高(單體工作電壓為3.7V或3.2V)，便于組成電池電源組；具備高功率承受力；自放電率很低，這是該電池最突出的優(yōu)越性之一，目前一般可做到1% /月以下；重量輕，相同體積下重量約為鉛酸產(chǎn)品的1/6-1/5 ;高低溫適應(yīng)性強，可以在_20°C -6(TC的環(huán)境下使用；綠色環(huán)保，不論生產(chǎn)、使用和報廢，都不含有、也不產(chǎn)生任何鉛、汞、鎘等有毒有害重金屬元素和物質(zhì)。本發(fā)明采用4節(jié)方型3.7v鋰電池(型號523450)。
[0026]圖2是DC/DC變換器電路原理框圖，DC/DC變換器的種類非常多，但是他們的工作原理都大致相同，都是利用控制電路產(chǎn)生根據(jù)誤差信號進行調(diào)制的開關(guān)信號區(qū)控制功率開關(guān)管的導通與截止，在利用電感、電容及二極管的儲存能量和釋放能量的作用實現(xiàn)穩(wěn)壓。本方面采用的是一種典型的升壓式集成開關(guān)電源調(diào)整器Lm2577，Lm2577是NS公司生產(chǎn)的一種典型的升壓式集成開關(guān)電源調(diào)整器，廣泛應(yīng)用在許多電子產(chǎn)品的電源電路中。它具有外接元器件少、輸入直流電源電壓范圍寬，內(nèi)部有固定頻率52KHZ振蕩器、電流反饋型工作方式、有軟啟動、電流限制、欠壓鎖定和熱關(guān)閉保護等功能，可以接成簡單升壓、隔離和多輸出電壓的開關(guān)電源電路。
[0027]Lm2577 一共有五個引腳，PIN1是耦合端；PIN2是反饋端；PIN3是地；PIN4是開關(guān)輸出端；PIN5是電源輸入端。
[0028]PIN1外接R1/C2是補償網(wǎng)絡(luò)，作用是使內(nèi)部反饋環(huán)路稱定工作，其值主要取決于調(diào)節(jié)器的電壓增益到最好的補償效果。補償電容C2也是軟啟動電路的一部分，電源接通時。晶體管的開關(guān)占空比以一定的速率攀升，C2就控制晶體管的開關(guān)占空比在電深剛接通時的攀升速率.如果沒有電容C2，則晶體普的開關(guān)占空比在電像剛接通時瞬間達到90%，就會從輸入端拉入很大電流，為保證電派軟啟動工作，C2建議大0.22 μ。
[0029]ΡΙΝ2外接反饋取樣電阻R2和R3，它們的阻值可以確定直流輸出端的電壓值。
[0030]輸出電壓V0UT = 1.23* (1+R2/R3)
[0031]例如當輸出直流電壓為+12V時，R2的阻值為17.5k，R3為2K。
[0032]PIN4和PIN5外接L，L是儲能電感，芯片內(nèi)部晶體管以52KHZ開關(guān)工作時，當芯片內(nèi)部晶體管工作時能量儲存在電感中，當芯片內(nèi)部晶體管截止時，電感L上的能量經(jīng)二極管泄放并將能量儲存在電容C3中。
[0033]Lm2577在過流時，內(nèi)部過流電阻反饋信號關(guān)斷開關(guān)晶體管，實現(xiàn)對電路的保護。當溫度過高時，器件內(nèi)部熱敏元件反饋信號關(guān)斷開關(guān)晶體管，實現(xiàn)對電路的過溫保護。輸入電壓過低時，相應(yīng)的檢測電路禁止開關(guān)晶體管導通。
[0034]在圖2中可以看到采用Lm2577升壓式集成開關(guān)電源調(diào)整器，整個電路外接元器件少、輸入直流電源電壓范圍寬，內(nèi)部有固定頻率52KHZ振蕩器、電流反饋型工作方式、有軟啟動、電流限制、欠壓鎖定和熱關(guān)閉保護等功能，通過不同演變，可以接成簡單升壓、隔離和多輸出電壓的開關(guān)電源電路。
[0035]圖3是充放電控制器電路原理圖，充放電控制器主要對鋰電池起到保護的作用。影響鋰電池使用壽命的主要原因就是充放電次數(shù)和放電深度，要想延長鋰電池的壽命，就得保證鋰電池不能過分的充電也不能過分的放電，而充放電控制器就正好起到這樣一個作用，它能夠自動阻止鋰電池過充電和過放電，所以充放電控制器是太陽能發(fā)電系統(tǒng)的重要組成部分。
[0036]本發(fā)明以MSP430F133微處理器為控制核心的硬軟件相結(jié)合的控制方式，使用并聯(lián)在太陽能電池陣列兩端的兩個電阻Ra和Rb，以分壓方式對太陽能電池陣列進行采樣，采樣后的電壓輸入到MSP430F133微處理器的P6.0 口 ；使用并聯(lián)在DC/DC升壓電路輸出端的兩個電阻Rc和Rd，以分壓方式對DC/DC升壓電路輸出電壓進行采樣，采樣后的電壓輸入到MSP430F133微處理器的P6.1 口 ；使用并聯(lián)在鋰電池組兩端的兩個電阻Re和Rf，以分壓方式對鋰電池組兩端電壓進行采樣，采樣后的電壓輸入到MSP430F133微處理器的P6.2 口 ；在鋰電池組安裝有溫度傳感器，采集到鋰電池組溫度信號輸入到MSP430F133微處理器的P6.3 □。
[0037]微處理器運算處理后的信號從P4.1 口輸出到光耦G1，控制MOSEFT管Q1，控制MOSEFT管導通的方式是脈沖寬度調(diào)制(PWM)，根據(jù)程序設(shè)計的參數(shù)來調(diào)制MOSEFT管Q1的開關(guān)占空比。
[0038]當微處理器運算處理后的信號從P4.0 口輸出信號K1為低電平時，光耦G1內(nèi)部的發(fā)光二極管的電流近似為零，G1內(nèi)部輸出管兩管腳之間呈現(xiàn)極大