專利名稱：具有蓄電池充電電壓補償?shù)奶柲茈娫粗悄芸刂破鞯闹谱鞣椒?br> 技術領域：
本實用新型涉及光敏電池用于電池組充電的裝置，具體涉及太陽能向蓄電池充電
的控制裝置。
背景技術：
蓄電池在太陽能供電系統(tǒng)中占總成本的30% 40%，遠高于控制器本身的成本， 因此，延長蓄電池使用壽命，可顯著降低太陽能供電系統(tǒng)的維護成本。 現(xiàn)代科學研究表明，普通的鉛酸和膠體蓄電池，在25°左右的常溫下，蓄電池的輸 出功率密度與其狀態(tài)值(S0C)正相關，蓄電池的輸入功率密度與其狀態(tài)值(S0C)負相關，而 非常溫下，蓄電池的輸入和輸出功率密度則均與環(huán)境溫度正相關，但是二者之間具有一個 剪刀差，即蓄電池的輸入功率密度與溫度的相關系數(shù)小于蓄電池的輸出功率密度與溫度的 相關系數(shù)。由此可見，在不同的環(huán)境溫度下，如果蓄電池的充電電壓不給以一定的溫度補 償，就很容易造成欠充或過充，而影響蓄電池的使用壽命，嚴重時則會造成蓄電池的損壞。 現(xiàn)有的太陽能電源控制器尚無蓄電池充電電壓溫度補償電路，均存在蓄電池使用壽命短的 不足。

發(fā)明內(nèi)容鑒于現(xiàn)有技術存在上述不足，本實用新型所要解決的技術問題是延長太陽能電源 中蓄電池的使用壽命。 本實用新型解決上述問題的技術方案如下 —種具有蓄電池充電電壓補償?shù)奶柲茈娫粗悄芸刂破?，該控制器包括防雷?路、共模電感、濾波電路和DC/DC變換電路，其中DC/DC變換電路主要由P麗信號發(fā)生器和 降壓斬波電路連接構(gòu)成，其特征是，所述的P麗信號發(fā)生器是由單片機構(gòu)成的開關點預置 的數(shù)字P麗信號發(fā)生器，其中所述的單片機的一 I/O 口上設有由線性放大器和溫度傳感器 組成的溫度變換電路，該電路將環(huán)境溫度值變換成電壓值送入所述的數(shù)字P麗信號發(fā)生 器，由單片機根據(jù)電壓值改變P麗信號波形中各脈沖的寬度，輸出以常溫(25°C )為臨界點 占空比與環(huán)境溫度成反比的P麗信號。 本實用新型所述的控制器，其中所述的溫度傳感器可以是阻性溫度敏感元件，既 可以是正溫度系數(shù)的阻性溫度敏感元件，也可以是負溫度系數(shù)的阻性溫度敏感元件，具體 設計時可根據(jù)所選元件的溫度特性，通過改變線性放大器的連接形式或調(diào)制P麗信號的方 法，最終得到輸出占空比與環(huán)境溫度成反比的P麗信號。 本實用新型所述的控制器，其中所述的溫度變換電路為公知技術，具體實施方案 眾多，一個值得推薦的方案為所述的溫度傳感器串聯(lián)一參比電阻組成分壓電路，分壓點與 線性放大器的正相輸入端連接，由線性放大器將溫度傳感器的端電壓進行同相放大送至構(gòu) 成數(shù)字P麗信號發(fā)生器的單片機的I/O 口。分壓電路的分壓點與線性放大器的正相輸入端 之間最好增設一n型RC濾波器，以提高抗干擾性能。為了提高檢測精度，所述的溫度變換電路中還設有一二次穩(wěn)壓電路，該電路由限流電阻與穩(wěn)壓二極管串聯(lián)構(gòu)成，所述分壓電路 并聯(lián)在所述穩(wěn)壓二極管上，獲得穩(wěn)定的工作電壓。 本實用新型將常規(guī)的P麗信號發(fā)生器改進成采用單片機和相應的支持軟件構(gòu)成 開關點預置的數(shù)字P麗信號發(fā)生器，同時增設了溫度變換電路，將環(huán)境溫度變換成電壓信 號送入單片機，進而改變所調(diào)制的P麗信號的脈寬，得到輸出占空比與環(huán)境溫度成反比的 P麗信號，使降壓斬波電路輸出的蓄電池的充電電壓以常溫(25°C)為臨界點與環(huán)境溫度成
反比，即以環(huán)境溫度為25t:時蓄電池的充電電壓為基準，當環(huán)境溫度升高時蓄電池的充電
電壓降低，當環(huán)境溫度降低時蓄電池的充電電壓升高。由此可見，本實用新型所述的技術方 案，即使在非常溫下，只要適當?shù)剡x擇蓄電池的充電電壓與環(huán)境溫度相關系數(shù)，即可對蓄電 池的充電電壓進行溫度補償，較好地解決了環(huán)境保護溫度變化造成蓄電池欠充或過充的技 術問題，具有延長蓄電池的使用壽命顯著效果。

圖1為本實用新型所述控制器的一個具體實施例的原理框圖。 圖2為本實用新型所述DC/DC變換電路的一個具體實施例的原理框圖。 圖3為本實用新型所述數(shù)字P麗信號發(fā)生器的一個具體實施例的電原理圖。 圖4為本實用新型所述溫度變換電路的一個具體實施例的電原理圖。 圖5為本實用新型所述降壓斬波電路的一個具體實施例的電原理圖。 圖6為對蓄電池充電電壓進行溫度補償?shù)牧鞒虉D。
具體實施方式如圖l所示，整個太陽能電源智能控制器由共模電感、共模-差模高頻濾波電路、 一次防雷電路、濾波電路、DC/DC變換電路和二次防雷電路依次連接組成。其中，所述的共 模_差模高頻濾波電路由瓷片電容構(gòu)成的由共模高頻濾波電路與差模高頻濾波電路并聯(lián) 組成；所述的一次防雷電路和二次防雷電路分別由壓敏電阻構(gòu)成的共模保護電路與差模保 護電路并聯(lián)組成。 參見圖2，圖1中的DC/DC變換電路由溫度變換電路、數(shù)字P麗信號發(fā)生器和降壓 斬波電路依次連接組成。 參見圖4，溫度變換電路的構(gòu)成如下所述線性放大器U2A為芯片LM358的一個單 元，其反相輸入端與輸出端短接構(gòu)成常見的同相放大器；負溫度系數(shù)的熱敏電阻RT串聯(lián)參 比電阻R1構(gòu)成一分壓電路；電阻R2串聯(lián)穩(wěn)壓二極管DW構(gòu)成一二穩(wěn)壓電路，所述的分壓電 路并聯(lián)在穩(wěn)壓二極管DW上，可獲得穩(wěn)定的工作電壓；串在分壓電路的分壓點與線性放大器 U2A正相輸入端之間的電阻R3和設在其兩頭的電容C2和C3構(gòu)成一TI型RC濾波器。當環(huán) 境溫度變化時，熱敏電阻RT的阻值便產(chǎn)生相應的變化，即所述分壓電路輸出電壓產(chǎn)生相應 的變化，該信號經(jīng)所述n型RC濾波器濾波后送至線性放大器U2A放大，再經(jīng)由電阻R5和電 容C4構(gòu)成的RC濾波器濾波后輸出，然后送至構(gòu)成數(shù)字P麗信號發(fā)生器的單片機Ul的PC5 □。 參見圖5，所述的降壓斬波電路主要由場效應管Q、串接在其漏極上的電感L和跨 接在電感L另一頭和電源負極的之間的電解電容CD組成。為了保護場效應管Q的安全，場效應管Q的漏極與源極之間跨接有由電阻R6、電容C5串聯(lián)構(gòu)成的尖脈沖吸收電路，場效應 管Q的漏極與電源負極之間并聯(lián)有由電阻R7、電容C6串聯(lián)構(gòu)成的尖脈沖吸收電路，場效應 管Q的漏極與電源負極之間還并聯(lián)有起嵌位作用的雙二極管D。 參見圖3，所述的數(shù)字P麗信號發(fā)生器由型號為ATMEGA8單片機Ul和相應的支持 軟件構(gòu)成，其中單片機U1的I/O 口 PC5和PB1分別與上述溫度變換電路的輸出端和降壓斬 波電路中場效應管Q的柵極連接。 上述DC/DC變換電路的蓄電池充電電壓的溫度補償程序如下所述 參見圖6并結(jié)合圖3 圖5，單片機U1 (由PC5接口 )讀取溫度變換電路輸出的蓄
電池環(huán)境溫度變化信號后先進行A/D轉(zhuǎn)換，然后查閱預先存儲在單片機U1的存儲單元中的
補償系數(shù)表，確定當前蓄電池環(huán)境溫度所對應的蓄電池充電電壓補償系數(shù)，再調(diào)整輸出P麗
信號的脈寬，進而調(diào)整場效應管Q開與關的占空比，改變輸出的蓄電池充電電壓。上述補償
系數(shù)表是蓄電池環(huán)境溫度與蓄電池充電電壓補償系數(shù)的對應數(shù)據(jù)表格，它是根據(jù)蓄電池的
類型和充電狀態(tài)要求由設計者預先設定并存在單片機U1存儲單元內(nèi)的庫文件。
權(quán)利要求一種具有蓄電池充電電壓補償?shù)奶柲茈娫粗悄芸刂破鳎摽刂破靼ǚ览纂娐?、共模電感、濾波電路和DC/DC變換電路，其中DC/DC變換電路由PWM信號發(fā)生器和降壓斬波電路連接構(gòu)成，其特征是，所述的PWM信號發(fā)生器是由單片機構(gòu)成的開關點預置的數(shù)字PWM信號發(fā)生器，其中所述的單片機(U1)的一I/O口上設有主要由線性放大器(U2A)和溫度傳感器(RT)組成的溫度變換電路，該電路將蓄電池的環(huán)境溫度值變換成電壓值送入所述的數(shù)字PWM信號發(fā)生器，由單片機(U1)根據(jù)電壓值改變PWM信號波形中各脈沖的寬度，輸出以常溫為臨界點占空比與環(huán)境溫度成反比的PWM信號。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有蓄電池充電電壓補償?shù)奶柲茈娫粗悄芸刂破?，其特?是，所述的溫度變換電路的主要結(jié)構(gòu)為所述的溫度傳感器(RT)串聯(lián)一參比電阻(Rl)組成 分壓電路，分壓點與線性放大器(U2A)的正相輸入端連接，由線性放大器(U2A)將溫度傳感 器(RT)的端電壓進行同相放大后送至所述單片機(Ul)的I/O 口。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的具有蓄電池充電電壓補償?shù)奶柲茈娫粗悄芸刂破?，其特?是所述分壓電路的分壓點與線性放大器(U2A)的正相輸入端之間設有一n型RC濾波器。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的具有蓄電池充電電壓補償?shù)奶柲茈娫粗悄芸刂破?，其特?是所述的溫度變換電路中還設有一二次穩(wěn)壓電路，該電路由限流電阻(R2)與穩(wěn)壓二極管 (DW)串聯(lián)構(gòu)成，所述分壓電路并聯(lián)在所述穩(wěn)壓二極管(DW)上。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1 4之一所述的具有蓄電池充電電壓補償?shù)奶柲茈娫粗悄芸刂?器，其特征是所述的溫度傳感器(RT)為負溫度系數(shù)的阻性溫度敏感元件。
專利摘要本實用新型公開一種具有蓄電池充電電壓補償?shù)奶柲茈娫粗悄芸刂破?，該控制器包括防雷電路、共模電感、濾波電路和DC/DC變換電路，其中DC/DC變換電路由PWM信號發(fā)生器和降壓斬波電路連接構(gòu)成，其特征是，所述的PWM信號發(fā)生器是由單片機構(gòu)成的開關點預置的數(shù)字PWM信號發(fā)生器，其中所述的單片機(U1)的一I/O口上設有主要由線性放大器(U2A)和溫度傳感器(RT)組成的溫度變換電路，該電路將蓄電池的環(huán)境溫度值變換成電壓值送入所述的數(shù)字PWM信號發(fā)生器，由單片機(U1)根據(jù)溫度變換電路輸出的電壓值改變PWM信號波形中各脈沖的寬度，輸出以常溫為臨界點占空比與環(huán)境溫度成反比的PWM信號。本控制器可對蓄電池的充電電壓進行溫度補償，解決了環(huán)境保護溫度變化造成蓄電池欠充或過充的技術問題。
文檔編號H02J7/00GK201490730SQ200920060248
公開日2010年5月26日 申請日期2009年7月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月10日
發(fā)明者伍開勇, 馮濤, 王欣 申請人:廣州珠江電信設備制造有限公司