專利名稱：太陽電池充電的鋰離子電池路燈智能充放電控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型太陽電池充電的鋰離子電池路燈智能充放電控制器屬于鋰離子太陽能路燈系 統(tǒng)的充放電控制器技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
太陽能電池能夠在白天接收日照，把光能轉(zhuǎn)換成電能并通過蓄電池充電存儲，在夜晚供 給太陽能路燈照明?，F(xiàn)在太陽電池路燈系統(tǒng)儲能大多使用鉛酸電池，二次污染比較嚴(yán)重。鉛 酸電池在生產(chǎn)和回收過程中很容易對環(huán)境造成污染。鉛酸電池主要由鉛、硫酸和其他金屬及 塑料組成，不但使用體積大和笨重，而且其內(nèi)部所含的硫酸具有高腐蝕性，含有大量的鉛、 無機(jī)鹽，隨意排放將嚴(yán)重污染土壤和水源，并產(chǎn)生鉛蒸氣，極易對空氣環(huán)境、生態(tài)平衡造成 破壞。也有太陽電池路燈系統(tǒng)儲能采用鋰離子電池，但是，由于鋰離子電池充放電精度要求 比普通鉛酸蓄電池高，充電電壓過高或放電電壓過低都會立即造成電池?fù)p壞，現(xiàn)有充電控制 器還不能使蓄電池安全可靠的充放電。
實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種太陽電池充電的鋰離子電池路燈智能充 放電控制器，能夠準(zhǔn)確可靠地對鋰離子電池進(jìn)行充放電控制。
本實(shí)用新型為了解決上述問題，采用的方案為太陽電池充電的鋰離子電池路燈智能充 放電控制器，主要包括微處理器控制電路、太陽電池輸入取樣電路、蓄電池電壓取樣電路、 穩(wěn)壓基準(zhǔn)電路、狀態(tài)指示電路、充電控制電路及電子開關(guān)、輸出控制電路及電子開關(guān)、輸出 電壓取樣電路；結(jié)構(gòu)為微處理器控制電路分別與太陽電池輸入取樣電路、蓄電池電壓取樣 電路、穩(wěn)壓基準(zhǔn)電路和輸出電壓取樣電路的輸出端相連；同時微處理器控制電路還分別與狀 態(tài)指示電路、充電控制電路及電子開關(guān)和輸出控制電路及電子開關(guān)的輸入相連。
所述控制器還包括短路保護(hù)電路，短路保護(hù)電路的輸入端與微處理器控制電路相連。
所述控制器還包括報警電路，報警電路的輸入端與微處理器控制電路相連。本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下有益效果
從環(huán)保要求方面來講，鋰離子電池屬于綠色環(huán)保電池，其生產(chǎn)和廢舊回收不會對環(huán)境造 成二次污染，是太陽電池路燈今后的發(fā)展方向。使用鋰離子電池的太陽電池路燈還具有很多 優(yōu)勢，比如重量輕相同容量的鋰離子電池的重量和體積約為鉛酸電池的1/3至1/4左右， 鋰電池的循環(huán)使用壽命是普通鉛酸電池的2-5倍。此外，冬季鋰電池能夠在低溫環(huán)境正常使 用，沒有鉛酸電池到冬天電量大幅度衰減的問題。還能夠隨時進(jìn)行充放電，無記憶效應(yīng)(可 深度放電)，各種性能都明顯優(yōu)于鉛酸電池。目前隨著綠色照明工程迅速發(fā)展，由于鋰離子 電池具有重量輕，儲能大，無污染，也無二次污染，壽命長，溫度適應(yīng)范圍寬，自放電系數(shù) 小的特點(diǎn)，在太陽電池路燈中使用逐漸廣泛。由于鋰離子電池充放電精度要求比普通鉛酸蓄 電池高，充電電壓過高或放電電壓過低都會立即造成電池?fù)p壞，因此充電控制器必須具備高 精度和高可靠性。本實(shí)用新型采用單片機(jī)控制的電子開關(guān)由太陽電池對鋰離子電池進(jìn)行充放
電管理，具有多種保護(hù)控制功能，利用PB1方式調(diào)制蓄電池充電電流和電壓，提供能夠提高
蓄電池充電效率，保護(hù)鋰離子電池。同時單片機(jī)定時器可提供帶時間控制的光控定時輸出功
能的太陽能路燈控制器。


圖1為本實(shí)用新型的電路原理框圖； 圖2為本實(shí)用新型的電路圖。
具體實(shí)施方式

圖1為本實(shí)用新型的電路原理框圖，圖中，包括微處理器控制電路1、太陽電池輸入取 樣電路2、蓄電池電壓取樣電路3、穩(wěn)壓基準(zhǔn)電路4、狀態(tài)指示電路5、報警電路6、充電控 制電路及電子開關(guān)7、輸出控制電路及電子開關(guān)8、輸出電壓取樣電路9和保護(hù)電路10;其 結(jié)構(gòu)為微處理器控制電路1分別與太陽電池輸入取樣電路2、蓄電池電壓取樣電路3、穩(wěn)壓 基準(zhǔn)電路4和輸出電壓取樣電路9的輸出端相連；微處理器控制電路1還分別與狀態(tài)指示電 路5、報警電路6、充電控制電路及電子開關(guān)7、輸出控制電路及電子開關(guān)8和保護(hù)電路10 的輸入端相連。
圖2為本實(shí)用新型的電路圖，其中，微處理器控制電路1為IC1微處理器PIC16F676及外圍 電路組成；太陽電池采樣電路2由電阻R4、電阻R8 、電阻RIO、電容C1組成的常規(guī)采樣電路，該電路的采樣電壓輸出端與微處理器的引腳9相連，壓敏電阻VR1，電容C6組成太陽電
池輸入濾波電路；蓄電池電壓取樣電路3由電阻R14、 R17、電容C7組成的常規(guī)取樣電路，該電
路的采樣電壓輸出端與微處理器的引腳4相連；穩(wěn)壓基準(zhǔn)電路4由二極管D6、三極管t5、穩(wěn)壓
集成塊IC2、穩(wěn)壓二極管D7、電阻Rll、電容C3、電容C9、電容C10組成的二級穩(wěn)壓電路與微處
理器的引腳l相連，該電路提供兩組穩(wěn)壓電壓為微處理器控制電路l中微處理器的供電，同時
提供充電控制電路及電子開關(guān)7和輸出控制電路及電子開關(guān)8中電子開關(guān)的驅(qū)動控制電壓；狀
態(tài)顯示電路5由電阻R9、 R19、 R24、發(fā)光二極管D5、 D8、 D9、組成，該電路與微處理器控制電
路1中微處理器的引腳7、引腳12和引腳13，狀態(tài)顯示電路5由微處理器控制電路1中微處理器
的引腳7、引腳12和引腳13控制三路發(fā)光二極管，分別實(shí)現(xiàn)過壓，欠壓，工作狀態(tài)指示；報警
電路6由電阻R13、電容C4、蜂鳴器U1組成，該電路與微處理器控制電路1中微處理器的引腳5
相連；充電控制電路及電子開關(guān)7中充電控制電路由電阻R1、 R2、 R3、 R5、 R15、 R25、電容C2、
穩(wěn)壓二極管D1、三極管T1、 T7、 M0SFET場效應(yīng)管T2、 T3組成，P麗脈寬調(diào)制充電控制信號由微
處理器控制電路1中微處理器引腳2輸出，電子開關(guān)由M0SFET場效應(yīng)管T2、 T3組成；輸出控制
電路及電子開關(guān)8的輸出控制電路8由R18、 R23、 R26、 二極管D4、三極管T8、 MOSFET場效應(yīng)管
T4組成，輸出控制信號由微處理器控制電路1中微處理器引腳10輸出，電子開關(guān)由MOSFET場效
應(yīng)管T2、 T3組成；輸出電壓取樣電路9由電阻R12、 R18三極管T8組成，該電路與微處理器控
制電路1中微處理器引腳10相連；短路保護(hù)電路10由電阻R12、 R18、三極管T8組成，該電路與
微處理器控制電路1中微處理器引腳10相連。電阻R16，電容C8組成微處理器控制電路1的微
處理器上電復(fù)位電路。
上述微處理器控制電路1中微處理器中包含控制軟件，該控制軟件的工作流程是
系統(tǒng)上電后，微處理器初始化各功能模塊；微處理器的引腳4端通過蓄電池電壓取樣電路 3檢測鋰電池電壓，進(jìn)行電壓比較，如果欠壓則關(guān)斷輸出以保護(hù)鋰電池。當(dāng)白天有太陽光照、 太陽電池電壓高于蓄電池電壓時微處理器引腳2輸出低電平，充電控制電路及電子開關(guān)7打 開由MOSFET場效應(yīng)管T2、 T3組成的電子開關(guān)，太陽電池對蓄電池充電。蓄電池電壓升高， 電池接近額定充電電壓時，微處理器引腳2輸出PWM脈寬調(diào)制信號，逐漸減小太陽電池對蓄 電池的充電電流直到蓄電池充滿。天黑時太陽電池電壓逐步下降，當(dāng)太陽電池電壓低于蓄電 池電壓時微處理器引腳2輸出高電平，關(guān)斷電子開關(guān)，防止蓄電池向太陽電池放電。當(dāng)太陽電
5池電壓下降到一定電壓值，即相當(dāng)于環(huán)境光線照度低于15勒克斯時微處理器引腳10輸出低電 平，經(jīng)輸出控制電路打開輸出負(fù)載，同時微處理器定時器開始計時，到設(shè)定時間關(guān)斷負(fù)載。 同時微處理器程序也可設(shè)計為分段定時打開或關(guān)斷路段，或太陽電池電壓取樣端檢測天亮?xí)r 太陽電池電壓升高，輸出控制電路關(guān)斷輸出路燈負(fù)載。
蓄電池電壓高于額定電壓或負(fù)載過流短路時微處理器引腳5輸出高電平，控制報警電路7 的蜂鳴器U1發(fā)聲報警。
權(quán)利要求1、太陽電池充電的鋰離子電池路燈智能充放電控制器，主要包括微處理器控制電路(1)、太陽電池輸入取樣電路(2)、蓄電池電壓取樣電路(3)、穩(wěn)壓基準(zhǔn)電路(4)、狀態(tài)指示電路(5)、充電控制電路及電子開關(guān)(7)、輸出控制電路及電子開關(guān)(8)、輸出電壓取樣電路(9)；其特征在于微處理器控制電路(1)分別與太陽電池輸入取樣電路(2)、蓄電池電壓取樣電路(3)、穩(wěn)壓基準(zhǔn)電路(4)和輸出電壓取樣電路(9)的輸出端相連；同時微處理器控制電路(1)還分別與狀態(tài)指示電路(5)、充電控制電路及電子開關(guān)(7)和輸出控制電路及電子開關(guān)(8)的輸入相連。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的太陽電池充電的鋰離子電池路燈智能充放電控制器，其特征在 于所述控制器還包括短路保護(hù)電路(10)，短路保護(hù)電路(10)的輸入端與微處理器控制電 路(1)相連。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的太陽電池充電的鋰離子電池路燈智能充放電控制器，其特 征在于所述控制器還包括報警電路(6)，報警電路(6)的輸入端與微處理器控制電路(1) 相連。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種太陽電池充電的鋰離子電池路燈智能充放電控制器，屬于鋰離子太陽能路燈系統(tǒng)的充放電控制器技術(shù)領(lǐng)域，所要解決的問題是提供一種太陽電池充電的鋰離子電池路燈智能充放電控制器，能夠準(zhǔn)確可靠地對鋰離子電池進(jìn)行充放電控制；采用的方案為微處理器控制電路分別與太陽電池輸入取樣電路、蓄電池電壓取樣電路、穩(wěn)壓基準(zhǔn)電路和輸出電壓取樣電路的輸出端相連；同時微處理器控制電路還分別與狀態(tài)指示電路、充電控制電路及電子開關(guān)和輸出控制電路及電子開關(guān)的輸入相連；本實(shí)用新型可廣泛應(yīng)用到鋰離子太陽能路燈系統(tǒng)中。
文檔編號H05B37/02GK201294656SQ200820106598
公開日2009年8月19日 申請日期2008年11月12日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月12日
發(fā)明者任曉軍, 李金龍, 秦海濱, 許家云, 權(quán) 靳 申請人:山西天能科技有限公司