CN107222014B - 一种锂电池的太阳能充电电路 - Google Patents

一种锂电池的太阳能充电电路 Download PDF

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Abstract

本发明涉及电池充电的技术领域，尤其是指一种锂电池的太阳能充电电路，其包括有：降压充电模块，用于将太阳能板的输出电压降至锂电池充电电压；采样模块，用于监控太阳能充电电路的输出电压、输出电流以及锂电池温度；DSP控制器：用于收集采样模块发出的采样信号并发送控制信号和用于控制降压充电模块的通断；保护模块，用于收集DSP控制器发出的控制信号；所述降压充电模块与锂电池之间还设置有用于保护锂电池的二次保护电路。本发明实现锂电池的太阳能充电功能，其使用安全性高，使用寿命长，无需人工充电，而且节能环保。

Description

一种锂电池的太阳能充电电路
技术领域
本发明涉及电池充电的技术领域，尤其是指一种锂电池的太阳能充电电路。
背景技术
共享单车提供自行车单车共享服务，是共享经济的一种新常态。共享单车车上必须安装GPS定位***和与总部通讯的通讯模块。自行车的运营受季节变化、天气状况等影响比较大，无论什么天气情况，无论何时何地，共享单车的电池都要为单车提供定位和总部通讯的能源供应，所以共享单车锂离子电池要求更高，但目前的锂电池大多数还是采用人工充电，且共享单车的锂电池难以维护，如果全部共享单车采用人工充电会造成大量的人力物力浪费，且其浪费电力资源，难以维护锂电池的安全性和可靠性。
发明内容
本发明针对现有技术的问题提供一种锂电池的太阳能充电电路，实现锂电池的太阳能充电功能，其使用安全性高，使用寿命长，无需人工充电，而且节能环保。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
本发明提供的一种锂电池的太阳能充电电路，包括有：
降压充电模块，用于将太阳能板的输出电压降至锂电池充电电压；
采样模块，用于监控太阳能充电电路的输出电压、输出电流以及锂电池温度；
DSP控制器：用于收集采样模块发出的采样信号并发送控制信号和用于控制降压充电模块的通断；
保护模块，用于收集DSP控制器发出的控制信号；
所述降压充电模块与锂电池之间还设置有用于保护锂电池的二次保护电路。
其中，所述降压充电模块包括有MOS管Q4，所述MOS管Q4的栅极与DSP控制器连接。
其中，所述锂电池连接有温度热敏电阻NTC，所述采样模块包括有电压采样电路、电流采样电路和温度采样电路；
所述保护模块包括有过充过放保护电路、过流保护电路和过温保护电路。
其中，所述电压采样电路通过电阻R14来与所述过充过放保护电路的输入端连接；所述电流采样电路通过电阻R26来与所述过流保护电路的输入端连接；所述温度采样电路通过电阻R71来与所述过温保护电路的输入端连接。
其中，所述DSP控制器为芯片TMS320F28035，所述DSP控制器上设置有管脚GPIO22、管脚GPIO32、管脚ADCINA3、管脚ADCINA1和管脚EPWM7A，所述MOS管Q4的栅极与管脚EPWM7A连接；所述电压采样电路的输入端与锂电池连接，所述电压采样电路的输出端与管脚ADCINA1连接，所述过充过放保护电路的输出端与管脚GPIO22连接；所述电流采样电路的输入端与锂电池连接，所述电流采样电路的输出端与管脚ADCINA3连接，所述过流保护电路的输出端与管脚GPIO32连接。
其中，所述二次保护电路包括有控制芯片S8261，所述控制芯片S8261包括有管脚VDD和管脚VSS，所述管脚VDD与锂电池的正极连接，所述管脚VSS与锂电池的负极连接。
本发明的有益效果：
本发明提供的一种锂电池的太阳能充电电路，锂电池通过降压充电模块将太阳能板的输入电压降至锂电池的充电电压，通过DSP控制器中的采样模块实现对太阳能充电电路的输出电压、输出电流以及锂电池温度进行监控，通过保护模块来触发DSP控制器来控制降压充电模块的通断进而实现对锂电池进行保护，保护锂电池的安全性和可靠性；进一步的，通过具有过充保护、过放保护以及过流保护功能的二次保护电路来保护锂电池和降压充电模块的安全性，可以防止DSP控制器的保护模块失效，二次保护电路可以发挥二次保护的作用，保证锂电池的安全性和可靠性；本发明实现锂电池的太阳能充电功能，其使用安全性高，使用寿命长，无需人工充电，而且节能环保。
附图说明
图1为本发明的一种锂电池的太阳能充电电路的结构模块图。
图2为本发明的降压充电模块的电路图。
图3为本发明的DSP控制器的电路图。
图4为本发明的二次保护电路的电路图。
图5为本发明的电压采样电路和过充过放保护电路的电路图。
图6为本发明的电流采样电路和过流保护电路的电路图。
图7为本发明的温度采样电路和过温保护电路的电路图。
在图1至图7中的附图标记包括：
1—降压充电模块 2—DSP控制器 3—采样模块
4—保护模块 5—二次保护电路 6—电压采样电路
7—温度采样电路 8—过充过放保护电路 9—过流保护电路
10—过温保护电路 11—电流采样电路。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例与附图对本发明作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本发明的限定。以下结合附图对本发明进行详细的描述。
如图1、图2、图3，一种锂电池的太阳能充电电路，包括有：降压充电模块，用于将太阳能板的输出电压降至锂电池充电电压；
采样模块，用于监控太阳能充电电路的输出电压、输出电流以及锂电池温度；DSP控制器：用于收集采样模块发出的采样信号并发送控制信号和用于控制降压充电模块的通断；保护模块，用于收集DSP控制器发出的控制信号；所述降压充电模块与锂电池之间还设置有用于保护锂电池的二次保护电路。具体地，锂电池通过降压充电模块1将太阳能板的输入电压降至锂电池的充电电压，通过DSP控制器2中的采样模块3实现对太阳能充电电路的输出电压、输出电流以及锂电池温度进行监控，采样模块3的采集信号发送到DSP控制器2上，DSP控制器2根据采集信号发送控制信号至保护模块4上，通过保护模块4来触发DSP控制器2来控制降压充电模块的通断进而实现对对锂电池进行保护，保护锂电池的安全性和可靠性；通过具有过充保护、过放保护以及过流保护功能的二次保护电路5来保护锂电池和降压充电模块1的安全性，可以防止DSP控制器2的保护模块4失效而导致锂电池损坏，二次保护电路5可以发挥二次保护的作用，保证锂电池的安全性和可靠性；本发明实现锂电池的太阳能充电功能，其使用安全性高，使用寿命长，无需人工充电，而且节能环保；本发明适用于多种需要对锂电池进行充电的情况，例如共享单车中的锂电池、室外灯具的锂电池等。
进一步的，所述降压充电模块1包括有MOS管Q4，所述MOS管Q4的栅极与DSP控制器2连接。具体地，所述DSP控制器2通过控制MOS管Q4的通断来控制降压充电模块1的通断。
如图5、图6、图7，本实施例所述的一种锂电池的太阳能充电电路，锂电池的负极输出端连接有温度热敏电阻NTC，所述采样模块3包括有电压采样电路6、电流采样电路11和温度采样电路7；所述保护模块4包括有过充过放保护电路8、过流保护电路9和过温保护电路10；具体地，所述电压采样电路6、电流采样电路11分别对降压模块的充电电压、充电电流进行采样并将采集信号发送至DSP控制器2中再将控制信号发送至保护模块4，所述温度采样电路7采集温度热敏电阻NTC的温度并将采集信号发送至DSP控制器2中再将控制信号发送至保护模块4，通过保护模块4的过充过放保护电路8、过流保护电路9和过温保护电路10对降压充电模块1和锂电池进行保护；
所述电压采样电路6通过电阻R14与所述过充过放保护电路8的输入端连接；所述电流采样电路11通过电阻R26与所述过流保护电路9的输入端连接；所述温度采样电阻通过电阻R71与所述过温保护电路10的输入端连接。具体地，所述电阻R14、电阻R26和电阻R71起到负载的作用。
具体地，当DSP控制器2通过电压采样电路6采样到的充电电压达到过充保护电压4.25V时，保护模块4将接收到的控制信号反馈到DSP控制器2，DSP控制器2接收到过充保护信号，DSP控制器2停止输出PWM信号使MOS管Q4关闭，进而断开降压充电模块1的充电电路；当DSP控制器2通过电压采样电路6采样到的充电电压小于过充恢复电压4.15V时，过充过放保护电路8不工作，降压充电模块1正常工作；当DSP控制器2通过电压采样电路6采样到电池电压低于2.5V时，DSP控制器2接收到过放保护信号，DSP控制器2停止输出PWM信号使MOS管Q4关闭，断开降压充电模块1的充电电路；当DSP控制器2通过电压采样电路6采样到电池电压高于3V时，过放保护电路不工作，降压充电模块1正常工作；
当DSP控制器2通过电流采样电路11采样到充电电流过高时，DSP控制器2接收到过流保护信号，在过流保护电路9的作用下，DSP控制器2停止输出PWM信号使MOS管Q4关闭，断开降压充电模块1的充电电路，保护降压充电模块1和电池；
当DSP控制器2通过温度采样电路7可随时检测到NTC的阻值信息，来判断电池的温度变化情况，若检测到的温度过高，则DSP控制器2关闭降压充电模块1的MOS管Q4的驱动信号，停止充电，同时切断放电回路，保护电池的安全。
如图3，本实施例所述的一种锂电池的太阳能充电电路，所述DSP控制器为芯片TMS320F28035，所述DSP控制器上设置有管脚GPIO22、管脚GPIO32、管脚ADCINA3、管脚ADCINA1和管脚EPWM7A，所述MOS管Q4的栅极与管脚EPWM7A连接；所述电压采样电路的输入端与锂电池连接，所述电压采样电路的输出端与管脚ADCINA1连接，所述过充过放保护电路的输出端与管脚GPIO22连接；所述电流采样电路的输入端与锂电池连接，所述电流采样电路的输出端与管脚ADCINA3连接，所述过流保护电路的输出端与管脚GPIO32连接。
如图4，本实施例所述的一种锂电池的太阳能充电电路，所述二次保护电路5包括有控制芯片S8261，所述控制芯片S8261包括有管脚VDD和管脚VSS，所述管脚VDD与锂电池的正极连接，所述管脚VSS与锂电池的负极连接。具体地，所述二次保护电路5通过与控制芯片S8261的配合，包含有过充保护功能、过放保护功能和过流保护功能；当充电电压达到过充保护电压4.25V时，控制芯片S8261输出低电平驱动信号，使二次保护电路5内部的MOS管关断，断开回路；当充电电压小于过充恢复电压4.15V时，控制芯片S8261输出高电平驱动信号，使二次保护电路5内部的MOS管重新开启，该过程为二次保护电路5的过充保护功能。当电池电压低于过放保护电压2.5V时，控制芯片S8261输出低电平驱动信号，使二次保护电路5中的MOS管关断，断开回路；当电池电压大于过放恢复电压3V时，控制芯片S8261输出高电平驱动信号，使二次保护电路5中的MOS管重新开启，该过程为二次保护电路5的过放保护功能；其中，二次保护电路5中接入PTC可恢复保险丝，该保险丝具有过流保护和自动恢复两种功能，其功能为防止电池高温放电和不安全的大电流发生。
以上所述，仅是本发明较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明以较佳实施例公开如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当利用上述揭示的技术内容作出些许变更或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明技术是指对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。

Claims (4)

1.一种锂电池的太阳能充电电路，其特征在于，包括有：
降压充电模块，用于将太阳能板的输出电压降至锂电池充电电压；
采样模块，用于监控太阳能充电电路的输出电压、输出电流以及锂电池温度；
DSP控制器：用于收集采样模块发出的采样信号并发送控制信号和用于控制降压充电模块的通断；
保护模块，用于收集DSP控制器发出的控制信号；
所述降压充电模块与锂电池之间还设置有用于保护锂电池的二次保护电路；
所述降压充电模块包括有MOS管Q4，所述MOS管Q4的栅极与DSP控制器连接；
所述采样模块包括电压采样电路；所述保护模块包括过充过放保护电路；
当DSP控制器通过电压采样电路采样到的充电电压达到过充保护电压4.25V时，保护模块将接收到的控制信号反馈到DSP控制器，DSP控制器接收到过充保护信号，DSP控制器停止输出PWM信号使MOS管Q4关闭，进而断开降压充电模块的充电电路；
当DSP控制器通过电压采样电路采样到的充电电压小于过充恢复电压4.15V时，过充过放保护电路不工作，降压充电模块正常工作；
当DSP控制器通过电压采样电路采样到电池电压低于2.5V时，DSP控制器接收到过放保护信号，DSP控制器停止输出PWM信号使MOS管Q4关闭，断开降压充电模块的充电电路；
当DSP控制器通过电压采样电路采样到电池电压高于3V时，过放保护电路不工作，降压充电模块正常工作；
所述二次保护电路包括控制芯片S8261，所述控制芯片S8261包括管脚VDD和管脚VSS，所述管脚VDD与锂电池的正极连接，所述管脚VSS与锂电池的负极连接；
当充电电压达到过充保护电压4.25V时，控制芯片S8261输出低电平驱动信号，使二次保护电路内部的MOS管关断，断开回路；
当充电电压小于过充恢复电压4.15V时，控制芯片S8261输出高电平驱动信号，使二次保护电路内部的MOS管重新开启；
当电池电压低于过放保护电压2.5V时，控制芯片S8261输出低电平驱动信号，使二次保护电路中的MOS管关断，断开回路；
当电池电压大于过放恢复电压3V时，控制芯片S8261输出高电平驱动信号，使二次保护电路中的MOS管重新开启。
2.根据权利要求1所述的一种锂电池的太阳能充电电路，其特征在于：所述锂电池连接有温度热敏电阻NTC，所述采样模块包括电流采样电路和温度采样电路；
所述保护模块包括过流保护电路和过温保护电路。
3.根据权利要求2所述的一种锂电池的太阳能充电电路，其特征在于：所述电压采样电路通过电阻R14来与所述过充过放保护电路的输入端连接；所述电流采样电路通过电阻R26来与所述过流保护电路的输入端连接；所述温度采样电路通过电阻R71来与所述过温保护电路的输入端连接。
4.根据权利要求2所述的一种锂电池的太阳能充电电路，其特征在于：所述DSP控制器为芯片TMS320F28035，所述DSP控制器上设置有管脚GPIO22、管脚GPIO32、管脚ADCINA3、管脚ADCINA1和管脚EPWM7A，所述MOS管Q4的栅极与管脚EPWM7A连接；所述电压采样电路的输入端与锂电池连接，所述电压采样电路的输出端与管脚ADCINA1连接，所述过充过放保护电路的输出端与管脚GPIO22连接；所述电流采样电路的输入端与锂电池连接，所述电流采样电路的输出端与管脚ADCINA3连接，所述过流保护电路的输出端与管脚GPIO32连接。
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PB01 Publication
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
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Inventor after: Zhu Lianghua

Inventor after: Xue Jiaxiang

Inventor after: Chen Yonghuang

Inventor after: Sha Xingwei

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