CN108551204A - 太阳能充电控制电路、充电控制方法及其太阳能通信终端 - Google Patents

太阳能充电控制电路、充电控制方法及其太阳能通信终端 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种太阳能充电控制电路，包括DC/DC转换模块、温湿度传感器模块、控制器模块、温度调节模块、充电电流调节模块和充电电压调节模块；太阳能板将太阳能转换为电能，通过DC/DC转换模块、充电电流调节模块给蓄电池进行充电或对外提供电能；温湿度传感器模块检测温度和湿度信息并上传控制器模块；控制器模块通过充电电压调节模块调节DC/DC转换模块的输出电压信号，同时控制温度调节模块改变蓄电池工作环境的温度。本发明公开了所述太阳能充电控制电路的充电控制方法，以及包括所述太阳能充电控制电路及其充电控制方法的太阳能通信终端。本发明能够实时调节蓄电池的充电电压和工作环境温度，保证蓄电池的工作性能和可靠性。

Description

太阳能充电控制电路、充电控制方法及其太阳能通信终端
技术领域
本发明具体涉及一种太阳能充电控制电路、充电控制方法及其太阳能通信终端。
背景技术
随着经济技术的发展和人们生活水平的提高，电能已经成为了人们生产和生活中必不可少的二次能源，给人们的生产和生活带来了无尽的便利。电力***在自动运行时，自动化电力故障定位***能够自动识别和定位下路的故障，因此自动化电力故障定位***的电力***自动智能运行的重要保障。
自动化电力故障定位***主要包括故障指示器、通信终端和主站，故障指示器采集线路特征信号并可通过本地无线网络将故障信息上传到通信终端，通信终端做整理分析处理之后通过4G网络将故障信息实时上报到主站进行故障识别、定位。因此，通信终端在自动化电力故障定位***中承担着通信枢纽的重要作用，通信终端的稳定可靠运行是自动化电力故障定位***稳定可靠运行的重要前提之一。
目前，太阳能通信终端已经广泛应用。太阳能通信终端中，太阳能板接收太阳光并转换为电能，然后通过电源转换模块转换为充电电能为蓄电池充电。在太阳能充足的情况下，通信终端采用太阳能作为电源，在太阳能不充足的情况下，通信终端采用蓄电池作为电源。
但是，自然界的太阳能极不稳定，导致太阳能发电板的输出电流和电压信号极不稳定，从而导致电源转换模块输出的电压和电流相对不稳定，给蓄电池的性能带来不利影响；同时，由于蓄电池的工作性能与蓄电池的环境温度息息相关，而现有的太阳能通信终端并未对蓄电池的工作环境做出任何考量，从而进一步的影响了蓄电池的工作性能。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种能够对蓄电池的充电电压和蓄电池工作环境温度进行实时调节的太阳能充电控制电路。
本发明的目的之二在于提供一种所述太阳能充电控制电路的充电控制方法。
本发明的目的之三在于提供一种包括所述太阳能充电控制电路和充电控制方法的太阳能通信终端。
本发明提供的这种太阳能充电控制电路，包括DC/DC转换模块，还包括温湿度传感器模块、控制器模块、温度调节模块、充电电流调节模块和充电电压调节模块；太阳能板、DC/DC转换模块、充电电流调节模块和蓄电池依次串接；温湿度传感器模块、控制器模块和温度调节模块依次串接；控制器模块还通过充电电压调节模块连接DC/DC转换模块；太阳能板将太阳能转换为电能，通过 DC/DC转换模块转换为稳定的直流电能，再通过充电电流调节模块进行调节充电电流后给蓄电池进行充电或对外提供电能；温湿度传感器模块用于检测蓄电池工作环境的温度和湿度信息并上传控制器模块；控制器模块根据上传的温度和湿度信息，发出第一控制信号通过充电电压调节模块调节DC/DC转换模块的输出的电压信号，同时发出第二控制信号控制温度调节模块工作，从而改变蓄电池工作环境的温度。
所述的太阳能充电控制电路还包括远程通信模块；远程通信模块与控制器模块连接，用于将所述太阳能充电控制电路的工作参数对外发送。
所述的太阳能充电控制电路还包括输入保护模块；输入保护模块串接在太阳能板与DC/DC转换模块之间，用于对太阳能板输出到DC/DC转换模块的电能信号进行保护，从而保证DC/DC转换模块的安全可靠运行。
所述的输入保护模块为由热敏电阻、静电保护二极管和滤波电容构成的输入保护模块。
所述的DC/DC转换模块为由型号为MIC4576的DC/DC转换芯片构成的 DC/DC转换模块。
所述的温度调节模块包括加热器和排风扇；加热器与控制器模块连接，用于在环境温度低于设定温度时开启并加热蓄电池所在环境的温度；排风扇与控制器模块连接，用于在环境温度高于设定温度时开启并将环境温度中的热量排出，从而降低蓄电池所在环境的温度。
所述的充电电流调节模块包括充电电流调节电阻、充电电流限流电阻和充电电流调节三极管；DC/DC转换模块的输出端串接充电电流调节电阻后输出充电信号给蓄电池充电或者对外供电；充电信号通过串接的充电电流限流电阻连接充电电流调节三极管的基级，充电电流调节三极管的发射极连接DC/DC转换模块的输出端，充电电流调节三极管的集电极则直接连接DC/DC转换模块的反馈信号端。
所述的充电电压调节模块包括分压电路和电压跟随器，控制器模块的模拟量输出端口输出电压模拟量信号并通过串接的分压电路接地；分压电路的输出端直接连接电压跟随器的输入端，电压跟随器的输出端连接DC/DC转换模块的反馈信号端。
本发明还提供了一种所述太阳能充电控制电路的充电控制方法，包括如下步骤：
S1.太阳能板接收太阳能并转换为电能；
S2.太阳能板输出的电能通过DC/DC转换模块和充电电流调节模块为蓄电池供电并对外提供电能；
S3.温湿度传感器模块检测蓄电池的工作环境的温度和湿度信息并上传控制器模块；
S4.控制器模块根据上传的温度和湿度信息，控制温度调节模块调节蓄电池的工作环境的温度；
S5.控制器模块根据上传的温度和湿度信息，控制充电电压调节模块调节蓄电池的充电电压。
本发明还公开了一种太阳能通信终端，该太阳能通信终端包括了所述的太阳能充电控制电路和充电控制方法。
本发明提供的这种太阳能充电控制电路和充电控制方法，通过温湿度检测模块检测环境温湿度信息，然后通过电压调节模块、电流调节模块和温度调节模块调节蓄电池的充电电压、充电电流和工作环境温度，因此本发明能够对蓄电池的充电电压和蓄电池工作环境温度进行实时调节，保证蓄电池的工作性能，从而提高蓄电池的可靠性，进一步的保证太阳能通信终端的工作性能。
附图说明
图1为本发明的太阳能充电控制电路的功能模块图。
图2为本发明的太阳能充电控制电路的输入保护模块、DC/DC转换模块、充电电流调节模块和充电电压调节模块的电路原理示意图。
图3为本发明的充电控制方法的方法流程图。
具体实施方式
如图1所示为本发明的太阳能充电控制电路的功能模块图：本发明提供的这种太阳能充电控制电路，包括DC/DC转换模块、温湿度传感器模块、控制器模块、温度调节模块、充电电流调节模块、充电电压调节模块、远程通信模块和输入保护模块；太阳能板、输入保护模块、DC/DC转换模块、充电电流调节模块和蓄电池依次串接；温湿度传感器模块、控制器模块和温度调节模块依次串接；控制器模块还通过充电电压调节模块连接DC/DC转换模块；远程通信模块与控制器模块连接；太阳能板将太阳能转换为电能，通过输入保护模块和DC/DC转换模块转换为稳定的直流电能，再通过充电电流调节模块进行调节充电电流后给蓄电池进行充电或对外提供电能；温湿度传感器模块用于检测蓄电池工作环境的温度和湿度信息并上传控制器模块；控制器模块根据上传的温度和湿度信息，发出第一控制信号通过充电电压调节模块调节DC/DC转换模块的输出的电压信号，同时发出第二控制信号控制温度调节模块工作，从而改变蓄电池工作环境的温度；远程通信模块用于将所述太阳能充电控制电路的工作参数对外发送；输入保护模块用于对太阳能板输出到DC/DC转换模块的电能信号进行保护，从而保证DC/DC转换模块的安全可靠运行。
如图2所示为本发明的太阳能充电控制电路的输入保护模块、DC/DC转换模块、充电电流调节模块和充电电压调节模块的电路原理示意图：图中，VSUN 为太阳能板输出的电能信号，RV1为热敏电阻，V1为齐纳二极管，电容C1和 C2均用作滤波电容，RV1、V1和C1、C2共同构成了输入保护电路；D1、V2、L1、C3和R2、R3、R6共同构成了DC/DC转换模块，其中D1为型号为MIC4576 的DC/DC转换芯片，V2为雪崩二极管、电容C3为输出滤波电容，L1为滤波电感，电阻R2、R4和R6构成输出采样电路；充电电流调节模块包括充电电流调节电阻R1、充电电流限流电阻R3和充电电流调节三极管V3，DC/DC转换模块的输出端串接充电电流调节电阻后输出充电信号给蓄电池充电或者对外供电；充电信号通过串接的充电电流限流电阻连接充电电流调节三极管的基级，充电电流调节三极管的发射极连接DC/DC转换模块的输出端，充电电流调节三极管的集电极则直接连接DC/DC转换模块的反馈信号端；充电电压调节模块包括分压电路(R5和R7)和电压跟随器(U1)，控制器模块的模拟量输出端口 Analog输出电压模拟量信号并通过串接的分压电路接地；分压电路的输出端直接连接电压跟随器的输入端，电压跟随器的输出端通过输出采样电路连接 DC/DC转换模块的反馈信号端；二极管V4为保护二极管，F1为保险；VBAT 为最终的对外供电信号，同时也为电池BAT1充电。
上述电路的工作过程为：太阳能板输出的电能，通过RV1热保护后，通过 V1做ESD保护，然后通过电容C1和C2滤波后输入到D1的1脚；D1芯片的 1脚为电源输入引脚并直接连接太阳能板输出的电能信号；芯片的5脚为开通/ 关断引脚，并直接接地；芯片的3脚和6脚均为接地信号引脚，且都直接接地；芯片的2脚为输出信号引脚，其输出直流电能；DC/DC转换模块输出的直流电能通过雪崩二极管V2进行保护，同时通过滤波电感L1滤波后，通过采样电阻 (R2、R4和R6)输出一路输出电压的采样信号到芯片D1的4脚(反馈引脚)，从而稳定芯片D1的输出电压；通过电感L1滤波后的电源信号，通过电阻R1 以及保护电路(V4和F1)输出最终的电能VBAT；当VBAT提供的供电电流(即流过电阻R1的电流)上升时，电阻R1上的电压将会上升，此时三极管V3上的发射极-基级电压将会上升直至达到V3的开启电压，此时V3工作在放大区，此时电阻R3与三极管的发射极-基级电阻串联后再与电阻R1并联，从而通过改变等效阻抗(DC/DC转换模块的输出线路上串接电阻的等效阻抗)来调节DC/DC 转换模块的输出电流值；同时，当蓄电池所在的工作环境温度过低时，此时控制器电路的模拟量输出端口Analog输出一路模拟量的电压信号，其通过电阻R5 和R7分压后输出一路电压信号到电压跟随器，使得电压跟随器的输出端1脚的电压抬高，从而抬高D1芯片的反馈引脚4交的电压信号值，从而实现充电电压的无极调节。
如图3所示为本发明的充电控制方法的方法流程图：本发明提供的这种所述太阳能充电控制电路的充电控制方法，包括如下步骤：
S1.太阳能板接收太阳能并转换为电能；
S2.太阳能板输出的电能通过DC/DC转换模块和充电电流调节模块为蓄电池供电并对外提供电能；
S3.温湿度传感器模块检测蓄电池的工作环境的温度和湿度信息并上传控制器模块；
S4.控制器模块根据上传的温度和湿度信息，控制温度调节模块调节蓄电池的工作环境的温度；
S5.控制器模块根据上传的温度和湿度信息，控制充电电压调节模块调节蓄电池的充电电压。
本申请提供的这种太阳能充电控制电路和充电控制方法，可用于其他任何需要进行太阳能充电控制的电子设备，包括各类型的计量仪表(比如电能表、水表、燃气表、热量表等)、电能管理终端、配电终端、电能质量监控设备、电网自动化终端、采集终端、集中器、数据采集器、计量仪表、手抄器、故障指示器等。

Claims (10)

1.一种太阳能充电控制电路，包括DC/DC转换模块，其特征在于还包括温湿度传感器模块、控制器模块、温度调节模块、充电电流调节模块和充电电压调节模块；太阳能板、DC/DC转换模块、充电电流调节模块和蓄电池依次串接；温湿度传感器模块、控制器模块和温度调节模块依次串接；控制器模块还通过充电电压调节模块连接DC/DC转换模块；太阳能板将太阳能转换为电能，通过DC/DC转换模块转换为稳定的直流电能，再通过充电电流调节模块进行调节充电电流后给蓄电池进行充电或对外提供电能；温湿度传感器模块用于检测蓄电池工作环境的温度和湿度信息并上传控制器模块；控制器模块根据上传的温度和湿度信息，发出第一控制信号通过充电电压调节模块调节DC/DC转换模块的输出的电压信号，同时发出第二控制信号控制温度调节模块工作，从而改变蓄电池工作环境的温度。
2.根据权利要求1所述的太阳能充电控制电路，其特征在于还包括远程通信模块；远程通信模块与控制器模块连接，用于将所述太阳能充电控制电路的工作参数对外发送。
3.根据权利要求1所述的太阳能充电控制电路，其特征在于所述的太阳能充电控制电路还包括输入保护模块；输入保护模块串接在太阳能板与DC/DC转换模块之间，用于对太阳能板输出到DC/DC转换模块的电能信号进行保护，从而保证DC/DC转换模块的安全可靠运行。
4.根据权利要求1所述的太阳能充电控制电路，其特征在于所述的输入保护模块为由热敏电阻、静电保护二极管和滤波电容构成的输入保护模块。
5.根据权利要求1所述的太阳能充电控制电路，其特征在于所述的DC/DC转换模块为由型号为MIC4576的DC/DC转换芯片构成的DC/DC转换模块。
6.根据权利要求1所述的太阳能充电控制电路，其特征在于所述的温度调节模块包括加热器和排风扇；加热器与控制器模块连接，用于在环境温度低于设定温度时开启并加热蓄电池所在环境的温度；排风扇与控制器模块连接，用于在环境温度高于设定温度时开启并将环境温度中的热量排出，从而降低蓄电池所在环境的温度。
7.根据权利要求1～6之一所述的太阳能充电控制电路，其特征在于所述的充电电流调节模块包括充电电流调节电阻、充电电流限流电阻和充电电流调节三极管；DC/DC转换模块的输出端串接充电电流调节电阻后输出充电信号给蓄电池充电或者对外供电；充电信号通过串接的充电电流限流电阻连接充电电流调节三极管的基级，充电电流调节三极管的发射极连接DC/DC转换模块的输出端，充电电流调节三极管的集电极则直接连接DC/DC转换模块的反馈信号端。
8.根据权利要求1～6之一所述的太阳能充电控制电路，其特征在于所述的充电电压调节模块包括分压电路和电压跟随器，控制器模块的模拟量输出端口输出电压模拟量信号并通过串接的分压电路接地；分压电路的输出端直接连接电压跟随器的输入端，电压跟随器的输出端连接DC/DC转换模块的反馈信号端。
9.一种权利要求1～8之一所述的太阳能充电控制电路的充电控制方法，包括如下步骤：
S1.太阳能板接收太阳能并转换为电能；
S2.太阳能板输出的电能通过DC/DC转换模块和充电电流调节模块为蓄电池供电并对外提供电能；
S3.温湿度传感器模块检测蓄电池的工作环境的温度和湿度信息并上传控制器模块；
S4.控制器模块根据上传的温度和湿度信息，控制温度调节模块调节蓄电池的工作环境的温度；
S5.控制器模块根据上传的温度和湿度信息，控制充电电压调节模块调节蓄电池的充电电压。
10.一种太阳能通信终端，其特征在于包括权利要求1～8之一所述的太阳能充电控制电路和权利要求9所述的充电控制方法。
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