光伏充電控制系統及其充電控制方法與流程
本發明涉及光伏技術領域，尤其涉及一種光伏充電控制系統及其充電控制方法。
背景技術：
隨著現代科技和經濟的進步，房車等新型的家用娛樂工具正迅速興起，由于房車等經常停泊于野外、風景區等無固定市電充電電源的場合，太陽能充電便成為此類場合補充電力的首選。
目前，為了提高太陽能充電的功率，通常在房車等新型的家用娛樂工具的多個部位分別鋪設了光伏極板，且各光伏極板分別對應一個最大功率跟蹤(Maximum Power Point Tracking；MPPT)控制器，形成光伏充電控制系統。其中各MPPT控制器分別獲取對應的光伏極板對太陽能轉換后形成的電能，并對對應的光伏極板的輸出功率進行合理控制，從而對蓄電池進行有效的充電。
但是，現有技術中，由于采用多個MPPT控制器，并獨立控制對應的光伏極板的輸出功率，導致光伏充電系統設計復雜，浪費了房車等新型的家用娛樂工具內部可利用空間，增加了房車等新型的家用娛樂工具的制作成本。
技術實現要素：
本發明提供一種光伏充電控制系統及光伏充電控制方法，以解決房車等新型的家用娛樂工具的光伏充電控制系統MPPT控制器較多，導致光伏充電系統設計復雜，浪費了房車等新型的家用娛樂工具內部可利用空間，增加了房車等新型的家用娛樂工具的制作成本的問題。
本發明提供一種光伏充電控制系統，包括最大功率跟蹤控制器、蓄電池和至少兩個光伏極板；所述最大功率跟蹤控制器的一端分別與各所述光伏極板連接，所述最大功率跟蹤控制器的另一端與所述蓄電池連接；所述最大功 率跟蹤控制器，用于控制各所述光伏極板的輸出功率，以滿足所述蓄電池充電時需要的功率。
本發明還提供一種光伏充電控制方法，包括：
采集蓄電池的信息數據和各光伏極板的信息數據；所述蓄電池的信息數據包括蓄電池的當前電壓和蓄電池的充電電流，所述光伏極板的信息數據包括各所述光伏極板的電壓；
根據所述蓄電池的信息數據與各所述光伏極板的信息數據之間的關系，以及所述蓄電池的信息數據與所述蓄電池的預設信息數據之間的關系，控制各所述光伏極板的輸出功率，以滿足所述蓄電池充電時需要的功率；所述蓄電池的預設信息數據包括所述蓄電池的預設電壓幅值、所述蓄電池的預設充滿電壓、所述蓄電池的預設額定電流、所述蓄電池的預設超壓電壓、所述蓄電池的預設恢復電壓和所述蓄電池的標準電壓。
本發明的光伏充電控制系統，通過將至少兩個光伏極板分別與同一個MPPT控制器連接，實現了由同一個MPPT控制器對至少兩個光伏極板的輸出功率進行控制。采用本發明的技術方案，能夠由一個MPPT控制器控制至少兩個光伏極板的輸出功率，結構簡單，節省了房車等新型的家用娛樂工具內部可利用空間，降低了房車等新型的家用娛樂工具成本。
本發明的光伏充電控制方法，通過采集蓄電池的信息數據和各光伏極板的信息數據，并根據蓄電池的信息數據與各光伏極板的信息數據之間的關系，以及蓄電池的信息數據與蓄電池的預設信息數據之間的關系，控制各光伏極板的輸出功率，以滿足蓄電池充電時需要的功率，實現了對至少兩個光伏極板的輸出功率進行協調控制。采用本發明的技術方案，能夠使至少兩個光伏極板相互配合，從而對蓄電池充電，提高了能源利用率，降低了光伏充電控制系統的成本。
附圖說明
為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作一簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
圖1為本發明光伏充電控制系統一實施例的結構示意圖；
圖2為本發明光伏充電控制系統另一實施例的結構示意圖；
圖3為本發明光伏充電控制系統的充電控制方法一實施例的流程圖；
圖4為本發明光伏充電控制系統的充電控制方法另一實施例的流程圖。
具體實施方式
為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。
圖1為本發明光伏充電控制系統一實施例的結構示意圖。如圖1所示，本實施例的光伏充電控制系統，包括MPPT控制器1、蓄電池2和至少兩個光伏極板3。例如，本實施例的光伏充電控制系統具體以房車中的三個光伏極板3為例對本發明的技術方案進行說明。其中，MPPT控制器1的一端分別與各光伏極板3連接，MPPT控制器1的另一端與蓄電池2連接；MPPT控制器1用于控制各光伏極板3的輸出功率，以滿足蓄電池2充電時需要的功率。
例如，當各光伏極板3將采集的太陽能轉化為電能后，可以輸入至MPPT控制器1，由于各光伏極板3的輸出功率受光強等因素的影響，此時各光伏極板3的輸出功率可能并不滿足蓄電池2充電時需要的功率，因此MPPT控制器1需要將各光伏極板3的輸出功率進行控制調節，使各光伏極板3的輸出功率滿足蓄電池2充電時需要的功率，從而由各光伏極板3對蓄電池2進行光伏充電。
需要說明的是，當光伏極板3的數量為兩個、四個或者大于四個的時候，其連接關系與實現機制與光伏極板3的數量為三個時一致，在此不再一一舉例，其中各光伏極板3的輸出功率可以相同可以不同。
本實施例的光伏充電控制系統，通過將至少兩個光伏極板3分別與同一個MPPT控制器1連接，實現了由同一個MPPT控制器1對至少兩個光伏極板3的輸出功率進行控制。采用本實施例的技術方案，能夠由一個 MPPT控制器1控制至少兩個光伏極板3的輸出功率，結構簡單，節省了房車等新型的家用娛樂工具內部可利用空間，降低了房車等新型的家用娛樂工具成本。
圖2為本發明光伏充電控制系統另一實施例的結構示意圖。如圖2所示，本實施例的光伏充電控制系統，在圖1所示實施例的基礎上，進一步更加詳細地對本發明的技術方案進行說明。
如圖2所示，本實施例的光伏充電控制系統中，MPPT控制器1可以包括控制模塊11和各光伏極板3對應的電源模塊12。對應的，各光伏極板3分別與對應的電源模塊12的一端連接，各電源模塊12的另一端分別與蓄電池2連接。電源模塊12用于調節光伏極板3的輸出功率。控制模塊11分別與各電源模塊12連接，控制模塊11用于控制各電源模塊12工作，以控制各光伏極板3的輸出功率，滿足蓄電池2充電時需要的功率，即使得各光伏極板3的輸出功率之和等于蓄電池2充電時需要的功率。
例如，本實施例的光伏充電控制系統中，電源模塊12具體可以包括降壓(Buck)電路。三個光伏極板3作為輸入電源，控制模塊11可以對各Buck電路進行脈沖寬度調制(Pulse-Width Modulation；PWM)，從而改變光伏極板3的輸出電壓，并得到使各光伏極板3的輸出功率，將各光伏極板3的輸出功率相加，從而滿足蓄電池2充電時需要的功率。
進一步可選地，本實施例的光伏充電控制系統中，電源模塊12用于采集蓄電池2的當前電壓Ubat和各光伏極板3的電壓Upv。由于電源模塊12的兩端分別與蓄電池2和對應的光伏極板3連接，因此各電源模塊12能夠采集到蓄電池2的當前電壓Ubat和對應的光伏極板3的電壓Upv。控制模塊11用于比較蓄電池2的當前電壓Ubat和蓄電池2的預設電壓幅值U△之和與各光伏極板3的電壓Upv的大小關系。
具體地，根據實際情況可以知道，只有Upv＞Ubat一定數值時，各光伏極板3才能夠對蓄電池2進行充電。因此控制模塊11內設置有蓄電池2的預設電壓幅值UΔ，控制模塊11從各電源模塊12獲取到蓄電池2的當前電壓Ubat和各光伏極板3的電壓Upv后，先計算得到蓄電池2的當前電壓Ubat和蓄電池2的預設電壓幅值U△之和，然后再比較各光伏極板3的電壓Upv與蓄電池2的當前電壓Ubat和蓄電池2的預設電壓幅值U△之和的大小關系。當Upv＞Ubat+U△ 時，開啟各光伏極板3對應的電源模塊12，使開啟的電源模塊12對蓄電池2進行充電。否則當Upv≤Ubat+U△時，關閉各光伏極板3對應的電源模塊12，使關閉的電源模塊12對蓄電池2不充電。
進一步可選地，本實施例的光伏充電控制系統中，當電源模塊12開啟后對蓄電池2充電時，控制模塊11還用于比較蓄電池2的當前電壓Ubat與蓄電池2的預設充滿電壓Ufull的大小關系，當Ubat＜Ufull時，控制模塊11還用于確定蓄電池2未充滿；或者當Ubat≥Ufull時，控制模塊11還用于確定蓄電池2充滿。
具體地，當蓄電池2未充滿時，電源模塊12還用于追蹤各光伏極板3的最大輸出功率，以對蓄電池2進行充電。為了充分利用各光伏極板3的能源，在各光伏極板3對蓄電池2進行充電時，電源模塊12能夠追蹤各光伏極板3的最大輸出功率，以使整個光伏充電系統在最大輸出功率下對蓄電池2進行充電。
當各電源模塊12對蓄電池2充電時，各電源模塊12還用于采集蓄電池2的充電電流Ibat。控制模塊11還用于比較蓄電池2的充電電流Ibat與蓄電池2的預設額定電流Ir的大小關系，并當Ibat＞Ir時，控制各電源模塊12的工作條件，降低蓄電池2的充電電流Ibat。具體地，蓄電池2的充電電流Ibat為各光伏極板3經對應的電源模塊12控制調節后輸出的電流之和。由于Ibat過大時，蓄電池2會存在一定危險，因此在控制模塊11設置有蓄電池2的預設額定電流Ir，當Ibat＞Ir時，同步減小各電源模塊12的PWM占空比以降低蓄電池2的充電電流Ibat，反之，則繼續充電。
當各電源模塊12對蓄電池2充電時，蓄電池2的當前電壓Ubat并不能過大，因此可以在控制模塊11內設置蓄電池2的預設超壓電壓Uov。控制模塊11還用于比較蓄電池2的當前電壓Ubat與蓄電池2的預設超壓電壓Uov的大小關系，并當Uba＞Uov時，關閉所有電源模塊12，使各光伏極板3不再通過對應的電源模塊12對蓄電池2進行充電，從而使得蓄電池2的當前電壓Ubat降低。但蓄電池2的當前電壓Ubat不能無限降低，因此在控制模塊11還設置有蓄電池2的預設恢復電壓Uovr，且Uovr＜Uov。當蓄電池2的當前電壓Ubat降低到蓄電池2的預設恢復電壓Uovr時，重新開啟對應的電源模塊12，即開啟滿足開啟條件的電源模塊12，繼續對蓄電池2充電。
進一步可選地，本實施例的光伏充電控制系統中，當蓄電池2充滿時，控制模塊11還用于按照由大到小的順序將各光伏極板3的最大輸出功率進行排序，根據維持蓄電池2的預設充滿電壓Ufull所需的蓄電池2充電電流Ibat的大小以及各光伏極板3的最大輸出功率排序結果，控制包括該排序結果中最大的最大輸出功率對應的電源模塊12在內的至少一個電源模塊12開啟，以對蓄電池2進行恒壓控制。例如，當蓄電池2充滿后，需要使蓄電池2進行恒壓控制，因此需要調節各電源模塊12，在滿足能維持蓄電池2的預設充滿電壓Ufull的充電電流Ibat基礎上，保持三個電源模塊12中最大的輸出功率對應的電源模塊12開啟，可關閉另外兩個中的一個或兩個電源模塊12，使用當前具有最大輸出功率的電源模塊12對蓄電池2進行恒壓控制。若該電源模不足以滿足維持蓄電池2恒壓控制需要的蓄電池2的充電電流Ibat時，可再次開啟另外一個或兩個電源模塊12。
進一步可選地，本實施例的光伏充電控制系統中，當對蓄電池2進行恒壓控制的時間達到預設時間閾值，蓄電池2的預設充滿電壓Ufull降低至蓄電池2的標準電壓Unormal時，控制模塊11還用于根據維持蓄電池2的標準電壓Unormal所需的蓄電池2的充電電流Ibat的大小以及各光伏極板3的最大輸出功率的排序結果，至少保持該排序結果中最大的最大輸出功率對應的電源模塊12開啟，以對蓄電池2進行恒壓控制。例如，本實施例的光伏充電控制系統并不需要一直維持蓄電池2的預設充滿電壓Ufull，可以設定一個預設時間閾值T，可以為30min、60min或者90min等，當維持蓄電池2的預設充滿電壓Ufull的累計時間大于T時，恒壓目標電壓由蓄電池2的預設充滿電壓Ufull降為蓄電池2的標準電壓Unormal，根據維持標準電壓Unormal的蓄電池2的充電電流Ibat的大小，繼續執行恒壓操作，其原理與恒壓目標電壓為蓄電池2的充滿電壓Ufull時一致，在此不再贅述。
需要說明的是，當光伏極板3的數量為兩個、四個或者大于四個的時候，其連接關系與實現機制與光伏極板3的數量為三個時一致，在此不再一一舉例。其中各光伏極板3的輸出功率可以相同可以不同。
本實施例的光伏充電控制系統，通過將至少兩個光伏極板3分別與同一個MPPT控制器1連接，實現了由同一個MPPT控制器1對至少兩個光伏極板3的輸出功率進行控制，同時可以協調至少兩個光伏極板3對蓄電 池2進行充電。采用本實施例的技術方案，能夠由一個MPPT控制器1控制至少兩個光伏極板3的輸出功率，結構簡單，節省了房車等新型的家用娛樂工具內部可利用空間，降低了房車等新型的家用娛樂工具成本，同時提高了能源利用率和電池的充電效率。
以上所描述的裝置實施例僅僅是示意性的，其中作為分離部件說明的單元可以是或者也可以不是物理上分開的，作為單元顯示的部件可以是或者也可以不是物理單元，即可以位于一個地方，或者也可以分布到至少兩個網絡單元上。可以根據實際的需要選擇其中的部分或者全部模塊來實現本實施例方案的目的。本領域普通技術人員在不付出創造性的勞動的情況下，即可以理解并實施。
圖3為本發明光伏充電控制系統的充電控制方法一實施例的流程圖。本實施例的光伏充控制電系統的充電控制方法是用于對如上圖1或者圖2所示的光伏充電控制系統進行充電控制。本實施例的光伏充電系統具體可以參考上述圖1或者圖2所示實施例的記載，在此不再贅述。如圖3所示，本實施例的光伏充電控制方法，具體可以包括如下步驟：
100、采集蓄電池的信息數據和各光伏極板的信息數據；
例如，蓄電池的信息數據包括蓄電池的當前電壓和蓄電池的充電電流，光伏極板的信息數據包括各光伏極板的電壓。具體地，該步驟可以由上述圖2所示的光伏充電控制系統中的電源模塊12來實現。
101、根據蓄電池的信息數據與各光伏極板的信息數據之間的關系，以及蓄電池的信息數據與蓄電池的預設信息數據之間的關系，控制各光伏極板的輸出功率，以滿足蓄電池充電時需要的功率。
例如，蓄電池的預設信息數據包括蓄電池的預設電壓幅值、蓄電池的預設充滿電壓、蓄電池的預設額定電流、蓄電池的預設超壓電壓、蓄電池的預設恢復電壓和蓄電池的標準電壓。根據上述各信息數據可以比較蓄電池的當前電壓與上述蓄電池的其它預設電壓的大小關系、蓄電池的當前電壓與各光伏極板的電壓的大小關系以及蓄電池的充電電流與蓄電池的預設額定電流的大小關系，從而有效的控制光伏極板的輸出功率，以滿足蓄電池充電時需要的功率。具體地，該步驟可以由上述圖2所示的光伏充電控制系統中的控制模塊11來實現。
本實施例的光伏充電控制方法，通過采集蓄電池的信息數據和各光伏極板的信息數據，并根據蓄電池的信息數據與各光伏極板的信息數據之間的關系，以及蓄電池的信息數據與蓄電池的預設信息數據之間的關系，控制各光伏極板的輸出功率，以滿足蓄電池充電時需要的功率，實現了對至少兩個光伏極板的輸出功率進行協調控制。采用本實施例的技術方案，能夠使至少兩個光伏極板相互配合，從而對蓄電池充電，提高了能源利用率，降低了光伏充電控制系統的成本。
圖4為本發明光伏充電控制系統的充電控制方法另一實施例的流程圖。如圖4所示本實施例的光伏充電控制系統的充電控制方法，在圖3所示實施例的基礎上，且以三個電源模塊為例，進一步更加詳細地對本發明的技術方案進行描述。如圖4所示本實施例的光伏充電控制方法可以包括：
200、采集蓄電池的當前電壓Ubat和各光伏極板的電壓Upv；
201、比較蓄電池的當前電壓Ubat和蓄電池的預設電壓幅值U△之和與各光伏極板的電壓Upv的大小關系；當Upv＞Ubat+U△時，執行步驟202；當Upv＜Ubat+U△時，執行步驟203；
例如，采集得到蓄電池的當前電壓Ubat和各光伏極板的電壓Upv后，先計算得到蓄電池的當前電壓Ubat和蓄電池的預設電壓幅值U△之和，然后再比較各光伏極板的電壓Upv與蓄電池的當前電壓Ubat和蓄電池的預設電壓幅值U△之和的大小關系，設定蓄電池的當前電壓Ubat＝13.2V，U△＝1V。
202、開啟各光伏極板對應的電源模塊，使開啟的電源模塊對蓄電池進行充電；執行步驟204；
例如，當各光伏極板的電壓Upv1＝14.5V，Upv2＝74.0V，Upv3＝50.0V時，Upv＞Ubat+U△，該光伏極板對應的電源模塊開啟，并由開啟的電源模塊對蓄電池進行充電。即Upv1(14.5V)＞Ubat(13.2V)+U△(1V)時，第一個電源模塊開啟；Upv2(74.0V)＞Ubat(13.2V)+U△(1V)時，第二個電源模塊開啟；Upv3(50.0V)＞Ubat(13.2V)+U△(1V)時，第三個電源模塊開啟。
203、關閉各光伏極板對應的電源模塊，使關閉的電源模塊對蓄電池不充電；
當Upv＜Ubat+U△時，該光伏極板對應的電源模塊關閉，使關閉的電源模塊 對蓄電池無法充電。
204、當電源模塊開啟后對蓄電池進行充電時，比較蓄電池的當前電壓Ubat與蓄電池的預設充滿電壓Ufull的大小關系；當Ubat＜Ufull時，執行步驟205；當Ubat≥Ufull時，執行步驟206；
例如，設定蓄電池的預設充滿電壓Ufull＝14.6V。
205、確定蓄電池未充滿電，執行步驟207；
當檢測到設定蓄電池的當前電壓Ubat＝13V時，Ubat＜Ufull確定蓄電池未充滿電。
206、確定蓄電池充滿電，執行步驟214；
當檢測到設定蓄電池的當前電壓Ubat＝14.7V時，Ubatt≥Ufull確定蓄電池充滿電。
207、追蹤各光伏極板的最大輸出功率，以對蓄電池進行充電；
當蓄電池未充滿電時，可以追蹤各光伏極板的最大輸出功率，以使整個光伏充電系統在最大輸出功率下對蓄電池進行充電。
208、采集蓄電池的充電電流Ibat；
例如，采集到三個電源模塊輸出的電流為Ibuck1＝0.6A，Ibuck2＝7.0A，Ibuck3＝3.0A，則蓄電池的充電電流Ibat＝Ibuck1+Ibuck2+Ibuck3＝10.6A。
209、比較蓄電池的充電電流Ibat與蓄電池的預設額定電流Ir的大小關系，當Ibat＞Ir時，執行步驟210；當Ibat≤Ir時，執行步驟211；
例如，設定蓄電池的充電電流Ibat＝10.0A，則有Ibat＞Ir執行步驟210。
210、控制各電源模塊的工作條件，降低蓄電池的充電電流Ibat；
控制各電源模塊的PWM占空比，從而使各電源模塊的輸出電流減小，蓄電池的充電電流會Ibat隨著減小。
211、比較蓄電池的當前電壓Ubat與蓄電池的預設超壓電壓Uov的大小關系，當Ubat＞Uov時，執行步驟212，當Ubat＜Uov時，執行步驟207；
例如，設定蓄電池的預設超壓電壓Uov＝16.0V，充電過程中，當Ubat升到16.1V時，則Ubat＞Uov執行步驟212；若Ubat升到14V時，則Ubat＜Uov時，執行步驟207，以繼續充電。
212、關閉所有電源模塊；
當電源模塊關閉以后，可以使光伏極板不再通過對應的電源模塊對蓄電 池進行充電，蓄電池的當前電壓Ubat會降低；
213、當蓄電池的當前電壓Ubat降低到蓄電池的預設恢復電壓Uovr時，開對應的啟電源模塊；
例如，設定蓄電池的預設恢復電壓Uovr＝15.0V，當蓄電池的當前電壓Ubat降低到15.0V以下時，重新開啟對應的電源模塊，即開啟滿足開啟條件的電源模塊。
214、按照由大到小的順序將當前的各光伏極板的最大輸出功率進行排序；
當蓄電池充滿電時，將當前的各光伏極板的最大輸出功率由大到小進行排序。
215、根據維持蓄電池的預設充滿電壓Ufull所需的蓄電池充電電流Ibat的大小以及各光伏極板的最大輸出功率的排序結果，控制包括該排序結果中最大的最大輸出功率對應的電源模塊在內的至少一個電源模塊開啟，以對蓄電池進行恒壓控制。
具體地，本實施例的光伏充控制電系統的充電控制方法是用于對如上圖2所示的光伏充電控制系統進行充電控制。
本實施例的光伏充電系統具體可以參考上述圖2所示實施例的記載，在此不再贅述。其中步驟200“采集蓄電池的當前電壓Ubat和各光伏極板的電壓Upv”和步驟208“采集蓄電池的充電電流Ibat”可以由上述圖2所示的光伏充電控制系統中的電源模塊11來實現。其余步驟可以由上述圖2所示的光伏充電控制系統中的控制模塊12來實現。
本實施例的光伏充電控制系統，通過采集蓄電池的信息數據和各光伏極板的信息數據，并根據蓄電池的信息數據與各光伏極板的信息數據之間的關系，以及蓄電池的信息數據與蓄電池的預設信息數據之間的關系，控制各光伏極板的輸出功率，以滿足蓄電池充電時需要的功率，實現了對至少兩個光伏極板的輸出功率進行協調控制。采用本實施例的技術方案，能夠使至少兩個光伏極板相互配合，從而對蓄電池充電，提高了能源利用率，降低了光伏充電控制系統的成本。
進一步可選地，上述實施例的光伏充電控制方法中，當對蓄電池進行恒壓控制的時間達到預設時間閾值，蓄電池的預設充滿電壓Ufull降低至蓄電池 的標準電壓Unormal時，控制模塊還用于根據維持蓄電池的標準電壓Unormal所需的蓄電池的充電電流Ibat的大小以及各光伏極板的最大輸出功率的排序結果，至少保持該排序結果中最大的最大輸出功率對應的電源模塊開啟，以對蓄電池進行恒壓控制。
本領域普通技術人員可以理解：實現上述各方法實施例的全部或部分步驟可以通過程序指令相關的硬件來完成。前述的程序可以存儲于一計算機可讀取存儲介質中。該程序在執行時，執行包括上述各方法實施例的步驟；而前述的存儲介質包括：ROM、RAM、磁碟或者光盤等各種可以存儲程序代碼的介質。
最后應說明的是：以上各實施例僅用以說明本發明的技術方案，而非對其限制；盡管參照前述各實施例對本發明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質脫離本發明各實施例技術方案的范圍。
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