專利名稱：一種光伏控制器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種基于鋰離子電池的多用途智能型控制器，可廣泛使用于太陽能市電互補路燈系統、太陽能路燈系統、小型光伏電站系統。
背景技術：
光伏控制器常見于光伏系統，主要作用是控制光伏電池向蓄電池充電，或提供給直流或交流負載。隨著光伏系統的應用越來越廣泛，對光伏控制器的要求也越來越高。在太陽能市電互補路燈系統、太陽能路燈系統、小型光伏電站系統中，用戶希望光伏控制器不僅能夠對光伏電池所發的電能進行調節和控制，還需要光伏控制器一方面把調整后的能量送給直流或交流負載；另一方面把多余的能量送給鋰離子蓄電池儲存；當所發 的電量不能滿足負載需要時，控制器把鋰離子蓄電池的電量送往負載；當鋰離子電池的容量不足以為負載供給時，控制器自動切換到市電供電，同時不影響光伏板發電。目前尚無針對上述應用的光伏控制器，或者現有的光伏控制器不能完全滿足要求。本實用新型提供了一種實現上述功能的光伏控制器。
實用新型內容本實用新型的目的是提供一種光伏控制器，為光伏控制器在太陽能市電互補路燈等系統中的應用貢獻了一種實施方案。為實現上述目的，本實用新型的方案是一種光伏控制器，包括用于連接光伏電池的光伏電池接入端，用于連接蓄電池的蓄電池接入端，用于輸入連接市電的開關電源接入端，所述光伏控制器包括控制電路，控制電路包括一個CPU及其穩壓電路，該穩壓電路的輸出端連接所述CPU的電源端(V)，輸入端(VCC)與所述蓄電池接入端正極(B+)通過第一反向二極管(D4)連接，輸入端(VCC)與所述開關電源接入端正極之間通過市電接入開關管(Q2)及第二反向二級管(D)連接，蓄電池接入端正極(B+)與光伏電池接入端正極(SUN+)之間通過充電控制開關管(Ql)及第三二極管(D5)連接；所述CPU控制連接所述充電控制開關管(Ql)和市電接入開關管(Q2)，輸入采樣連接所述蓄電池接入端正極(B+)和光伏電池接入端正極(SUN+)。所述光伏控制器還設有用于連接光敏電阻的光敏電阻輸入端，該光敏電阻輸入端采樣連接所述CPU。所述充電控制開關管(Ql)和市電接入開關管(Q2)均為MOSFET。所述穩壓電路為LM2575-5穩壓電路。所述CPU還連接有按鍵輸入電路和數碼管顯示電路。所述CPU 為 STC12C5608AD。所述光伏控制器還包括用于保護蓄電池各個電芯的保護電路，所述保護電路包括充放電保護電路和充電均衡電路。所述充放電保護電路為以S-8204B為核心的充放電保護電路。[0014]所述充電均衡電路由各電芯的充電均衡單元串聯構成，每個充電均衡単元包括一個TL431基準電壓源電路、ー個MOS管和該MOS管控制連接一個用于消耗不均衡能量的功率電阻；所述MOS管的柵極連接TL431的C端，源極連接對應的電芯正極，漏極連接所述功率電阻。在使用中由于采用了可靠的隔離，市電不會對鋰離子電池充電。控制器還能工作在純市電供電的系統中，同時還可外接光敏電阻。控制器還含有鋰離子電池的保護和充電均衡電路。當鋰離子電池保護電路由于電壓低自動保護時，光伏板能自動激活保護電路重新工作，無需人工干預。本實用新型的控制器集成度高，功能強，用途多，性能穩定。控制器在大的方面分為控制電路和鋰離子電芯保護電路。控制部分我們采用的是基于芯片(STC12C5608AD)的電路。它是通過微處理器執行智能管理、智能充、放電等功能的控制電路。鋰離子電芯保護電路我們采用的是專業的鋰離子電芯保護集成芯片8204A。光伏控制器的主要特點是
Φ采用了低損耗、長壽命的MOSFET作為主要開關器件，優良的性能可確保控制器的穩定運
行，且驅動功率小、產生的熱量少。光能充足時為蓄電池充電，系統采用光控(光伏板或光敏
電阻)開通，可分時為負載供電；0)結構簡單，使用的半導體功率元器件較少、可靠性相對提
高成本較低,性價比高。
圖I是本實用新型的結構框圖；圖2是本實用新型的控制電路原理圖；圖3是本實用新型的保護電路原理圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型做進ー步詳細的說明。ー種光伏控制器，能夠接光伏電池、蓄電池和(連接市電的)開關電源，如圖I所示為光伏控制器的控制電路部分，控制電路包括ー個CPU及其穩壓電路，該穩壓電路的輸出連接CPU的電源端V，輸入端VCC與蓄電池接入端正極B+通過反向ニ極管D4連接，輸入端VCC與開關電源接入端正極之間通過市電接入開關管Q2及反向ニ級管D連接，蓄電池接入端正極B+與光伏電池接入端正極SUN+之間通過充電控制開關管Ql及ニ極管D5連接；所述CPU控制連接所述充電控制開關管Ql和市電接入開關管Q2，輸入采樣連接所述蓄電池接入端正極B+和光伏電池接入端正極SUN+。結合圖2來看，開關管Q1、Q2均為MOSFET，CPU為STC12C5608AD，CPU的電源端即為圖2中+5節點，C0N2為經整流的市電輸入端ロ ；穩壓電路采用穩壓芯片LM2575，穩壓芯片的輸入端依次連接VCC、反向ニ極管D4 (還包括Dl)和B+，所以能夠保證市電不會向電池充電。本控制器的輸出為直流輸出，若加裝逆變電器即可驅動交流負載工作。電路中的調整功能主要是在光伏板為蓄電池充電時，合理控制開關管不至于電池過充。Ql控制充電過程，Q2控制市電輸入，Ql, Q2分別對應于CPU的輸出控制引腳PROJECT和SD_C0NTR，CPU通過(U_BATTERY引腳)采樣B+電壓，判斷充電是否完成，通過(19引腳)采樣SUN+電壓，判斷光伏電池情況，并相應使PROJECT輸出信號。L1_C0NTR為負載I控制端；L2_C0NTR為負載2控制端；LAMP1為負載I輸出端(負極)；LAMP2為負載I輸出端(負極)；GLJC為輸出電流檢測端；U3，U4為光電耦合隔離器，在調整光伏充電和市電控制中起到了隔離控制的作用。光敏電阻接CONl端口，操作控制軟件即可實現通過檢測光敏電阻阻值的變化來感應(白天與黑夜)來啟動或關閉控制器輸出。從圖中可看到初始狀態時，相當于市電和光伏可以直接為控制器供電。市電和光伏的負極直接和控制器穩壓電源的負極連在一起，在控制器不通電時Ql、Q2兩個開管時導通的，所以在初始狀態時控制器穩壓電源相當于和市電或光伏連接到一起。Ql、Q2的工作方式相同，當無控制信號(PROJECT，SD_C0NTR)時，Ql、Q2處于開啟狀態。控制器在正常工作時，白天會切斷市電輸入，電池充滿電時控制器制動斷開光伏輸入。當負載2 (LAMP2)有輸出時，LED2指示燈點亮。負載2關閉時LED2也隨之關閉。光伏板的輸入根據實際使用 情況，在PCB電路上留出了焊盤，直接焊接到控制器電路板上。保護電路如圖3所示，圖2中C0N6為鋰電池單節電芯輸入端子。電芯保護電路分為兩部分1電芯保護電路(右半部分)；2電芯充電均衡電路(左半部分)。圖中U15、U16兩個芯片是整個保護電路的核心部件，每個芯片檢測四只電芯，兩個芯片串聯組成對8節鋰電芯的檢測和保護。當各個電芯電壓正常時U15，U16將Q5，Q6，Q7, Q8開關管打開，整個電池組即可充電也可放電。在充(放)電的過程中若任一只電芯電壓過高(過低)時，U15, U16將關閉Q5，Q6 (Q7，Q8)開關管。停止電池組的充(放)電，保護電芯不至于過充(過放)。同樣當充(放)電時的電流過大，控制部件也會將Q5，Q6 (Q7，Q8)開關管關閉，保護電芯不致損壞。電芯充電均衡電路只在充電的過程發揮作用，保證在充電的過程中各個電芯的電壓相等。充電均衡電路由各電芯的充電均衡單元串聯構成，每個充電均衡單元包括一個TL431基準電壓源電路、一個MOS管和該MOS管控制連接一個用于消耗不均衡能量的功率電阻；MOS管的柵極連接TL431的C端，源極連接對應的電芯正極，漏極連接所述功率電阻。在充電時，當任一節電芯的電壓高于設定的電壓時，均衡電路中得MOS (如T7)開關管在TL431基準電壓源(如U10)的控制下打開，使多余的電量通過功率電阻(如R69)耗掉，同時不影響其他電芯的充電。我們設定的電芯充電均衡開啟電壓低于電芯充電的保護電壓。在光伏系統中只有光伏板是充電單元。使用在其他的系統中，充電單元代替光伏充電單元接入即可。
權利要求1.一種光伏控制器，包括用于連接光伏電池的光伏電池接入端，用于連接蓄電池的蓄電池接入端，用于輸入連接市電的開關電源接入端，其特征在于，所述光伏控制器包括控制電路，控制電路包括一個CPU及其穩壓電路，該穩壓電路的輸出端連接所述CPU的電源端(V)，輸入端(VCC)與所述蓄電池接入端正極(B+)通過第一反向二極管(D4)連接，輸入端(VCC)與所述開關電源接入端正極之間通過市電接入開關管(Q2)及第二反向二級管(D)連接，蓄電池接入端正極(B+)與光伏電池接入端正極(SUN+)之間通過充電控制開關管(Ql)及第三二極管(D5)連接；所述CPU控制連接所述充電控制開關管(Ql)和市電接入開關管(Q2 )，輸入采樣連接所述蓄電池接入端正極(B+ )和光伏電池接入端正極(SUN+ )。
2.根據權利要求I所述的一種光伏控制器，其特征在于，所述光伏控制器還設有用于連接光敏電阻的光敏電阻輸入端，該光敏電阻輸入端采樣連接所述CPU。
3.根據權利要求I所述的一種光伏控制器，其特征在于，所述充電控制開關管(Ql)和市電接入開關管(Q2 )均為MOSFET。
4.根據權利要求I所述的一種光伏控制器，其特征在于，所述穩壓電路為LM2575-5穩壓電路。
5.根據權利要求I所述的一種光伏控制器，其特征在于，所述CPU還連接有按鍵輸入電路和數碼管顯示電路。
6.根據權利要求1-5中任一項所述的一種光伏控制器，其特征在于，所述CPU為STC12C5608AD。
7.根據權利要求I所述的一種光伏控制器，其特征在于，所述光伏控制器還包括用于保護蓄電池各個電芯的保護電路，所述保護電路包括充放電保護電路和充電均衡電路。
8.根據權利要求7所述的一種光伏控制器，其特征在于，所述充放電保護電路為以S-8204B為核心的充放電保護電路。
9.根據權利要求7所述的一種光伏控制器，其特征在于，所述充電均衡電路由各電芯的充電均衡單元串聯構成，每個充電均衡單元包括一個TL431基準電壓源電路、一個MOS管和該MOS管控制連接一個用于消耗不均衡能量的功率電阻；所述MOS管的柵極連接TL431的C端，源極連接對應的電芯正極，漏極連接所述功率電阻。
專利摘要本實用新型涉及一種光伏控制器，包括用于連接光伏電池的光伏電池接入端，用于連接蓄電池的蓄電池接入端，用于輸入連接市電的開關電源接入端，所述光伏控制器包括控制電路和保護電路。由于采用了可靠的隔離，市電不會對鋰離子電池充電。控制器還能工作在純市電供電的系統中，同時還可外接光敏電阻。控制器還含有鋰離子電池的保護和充電均衡電路。當鋰離子電池保護電路由于電壓低自動保護時，光伏板能自動激活保護電路重新工作，無需人工干預。
文檔編號H02J7/00GK202384823SQ20112056808
公開日2012年8月15日 申請日期2011年12月30日 優先權日2011年12月30日
發明者侯紅軍, 李世江, 杜洪彥, 薛晗龍, 賴見 申請人:多氟多(焦作)新能源科技有限公司