CN204179708U - 光伏建筑一体化的蓄电池充放电电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于光伏建筑一体化的蓄电池充放电电路，包括充电电压检测比较控制电路和放电电压检测比较控制电路；其中，充电电压检测比较控制电路包括第一电阻、第一可调电阻、第一电容、第一电压比较器、第一三极管、第二三极管、第一继电器和第一反馈电阻；放电电压检测比较控制电路包括第二电阻、第二可调电阻、第二电容、第二电压比较器、第三三极管、第四三极管、第二继电器和第二反馈电阻。实施本实用新型实施例，可以避免蓄电池充电过程中，在出现大电流时引起活性物质脱落以及避免出现高电压产生析气的现象，且放电过程中防止出现放电电流过大和放电电压过低的现象。

Description

光伏建筑一体化的蓄电池充放电电路

技术领域

本实用新型涉及电子技术领域和光伏发电技术领域，尤其涉及一种用于光伏建筑一体化的蓄电池充放电电路。

背景技术

光伏发电作为一种新型能源在当今社会有很广泛的应用，因此未来能源的重要发展方向在于实现光伏建筑一体化，将光伏发电技术和传统的建筑材料结合起来，用光伏材料代替建筑材料覆盖在建筑物的周围，可实现太阳能发电和保温等功能。光伏发电由于天气状况、昼夜更替容易引起供电不稳定，使得光伏电池的输出电压和输出电流都呈现出非线性变化，因此需要专门的储能器件（如蓄电池）、充电电路以及放电电路，并且需要通过改变光伏电池的负载阻抗来调整输出电压，使输出电压与负载阻抗匹配从而达到最大功率输出。

通常，光伏发电***主要包括光伏电池、控制电路和蓄电池。控制电路为光伏建筑一体化的核心，其包括充电电路和放电电路；充电电路让光伏电池产生的不稳定电量平稳的充入蓄电池中进行储存，能够最大化的提高光伏电池给蓄电池的充电效率，减少光伏电池的能量损耗，并延长蓄电池的使用寿命，而放电电路则为已充电的蓄电池对直流或交流负载进行供电，其中，直流电需通过逆变器转换为交流电后接入供电网给交流负载供电。

现有技术中，蓄电池的充电方式采用恒流充电和恒压充电，其中，恒流充电是指在充电过程中以恒定的电流值对蓄电池进行充电，适用于小电流长时间的多个串联蓄电池组进行充电，设备简单易行，缺点在于充电后期电流偏大，容易析出气体，减小电池寿命；恒压充电是指在充电过程中始终以恒定电压对蓄电池进行充电，充电过程中，蓄电池电压逐渐升高，电流逐渐减小，析出的气体很少，缺点在于刚开始电流过大，会引起电池极性物质的脱落，不利于延长蓄电池寿命。同时，蓄电池的放电方式采用直接放电方式，在此过程中主要会出现的问题是放电电流过大和放电电压过低。当蓄电池刚开始放电时要保证电流不高于负载的额定电流，当电池电量过低时要及时停止给蓄电池负载放电，避免电池内部正负极的活性物质可逆性破坏，内压升高，过放会引起极板硫化物质增多，容量减少，响应速度变慢。因此常在控制电路中加入保护电路，防止上述现象的发生。

发明内容

本实用新型实施例的所要解决的技术问题在于提供一种用于光伏建筑一体化的蓄电池充放电电路，可以避免蓄电池充电过程中，在出现大电流时引起活性物质脱落以及避免出现高电压产生析气的现象，且放电过程中防止出现放电电流过大和放电电压过低的现象。

为了解决上述技术问题，本实用新型实施例提供了一种用于光伏建筑一体化的蓄电池充放电电路，包括充电电压检测比较控制电路和放电电压检测比较控制电路。

其中，所述充电电压检测比较控制电路包括第一电阻、第一可调电阻、第一电容、第一电压比较器、第一三极管、第二三极管、第一继电器和第一反馈电阻；其中，所述第一继电器的常闭触点位于光电电池和蓄电池之间；所述第一可调电阻与所述第一电容并联后形成第一并联支路，所述第一并联支路的一端与所述蓄电池负极及所述第一电压比较器的反相输入端相连，所述第一并联支路的另一端与所述第一电压比较器的同相输入端相连，并通过所述第一电阻与所述蓄电池正极相连；所述第一反馈电阻的两端分别与所述第一电压比较器的同相输入端及其输出端相连；所述第一三极管的基极与所述第一电压比较器的输出端相连，集电极与所述第二三极管的基极相连，发射极接地；所述第二三极管的集电极与所述蓄电池正极相连，发射极接地。

所述放电电压检测比较控制电路包括第二电阻、第二可调电阻、第二电容、第二电压比较器、第三三极管、第四三极管、第二继电器和第二反馈电阻；其中，所述第二继电器的常闭触点位于所述蓄电池和负载之间；所述第二可调电阻与所述第二电容并联后形成第二并联支路，所述第二并联支路的一端接地，所述第二并联支路的另一端与所述第二电压比较器的同相输入端相连，并通过所述第二电阻与所述蓄电池正极相连；所述第二电压比较器的反相输入端与所述第一电压比较器的反相输入端相连；所述第二反馈电阻的两端分别与所述第二电压比较器的同相输入端及其输出端相连；所述第三三极管的基极与所述第二电压比较器的输出端相连，集电极与所述第四三极管的基极相连，发射极接地；所述第四三极管的集电极与所述蓄电池正极相连，发射极接地。

其中，所述控制电路还包括稳压管，所述稳压管的正极与所述蓄电池负极相连，其负极与所述第一电压比较器的反相输入端及所述第二电压比较器的反相输入端相连。

其中，所述控制电路还包括用于给所述第一电压比较器及所述第二电压比较器供电的可调三端稳压器。

实施本实用新型实施例，具有如下有益效果：

在本实用新型实施例中，由于在充电电压检测比较控制电路中设置第一电压比较器来判断蓄电池电压的过充状况，并通过第一可调电阻来调节该蓄电池的过充电压，可以避免蓄电池充电过程中，在出现大电流时引起活性物质脱落以及避免出现高电压产生析气的现象，同时由于在放电电压检测比较控制电路中设置第二电压比较器来判断蓄电池电压的过放状况，并通过第二可调电阻来调节该蓄电池的过放电压，从而防止出现放电电流过大和放电电压过低的现象。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，根据这些附图获得其他的附图仍属于本实用新型的范畴。

图1为本实用新型实施例提供的用于光伏发电中蓄电池充放电的控制电路的连接示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1所示，为本实用新型实施例中，一种用于光伏发电中蓄电池充放电的控制电路，包括充电电压检测比较控制电路和放电电压检测比较控制电路。

其中，充电电压检测比较控制电路包括第一电阻R2、第一可调电阻RP1、第一电容C1、第一电压比较器IC1、第一三极管Q1、第二三极管Q2、第一继电器J1和第一反馈电阻R7；其中，第一继电器J1的常闭触点J1-1位于光电电池S和蓄电池D之间；第一可调电阻RP1与第一电容C1并联后形成第一并联支路，第一并联支路的一端与蓄电池D负极及第一电压比较器IC1的反相输入端（-）相连，第一并联支路的另一端与第一电压比较器IC1的同相输入端（+）相连，并通过第一电阻R2与蓄电池D正极相连；第一反馈电阻R7的两端分别与第一电压比较器IC1的同相输入端（+）及其输出端相连；第一三极管Q1的基极与第一电压比较器IC1的输出端相连，集电极与第二三极管Q2的基极相连，发射极接地；第二三极管Q2的集电极与蓄电池D正极相连，发射极接地。

放电电压检测比较控制电路包括第二电阻R3、第二可调电阻RP2、第二电容C2、第二电压比较器IC2、第三三极管Q3、第四三极管Q4、第二继电器J2和第二反馈电阻R8；其中，第二继电器J2的常闭触点J2-1位于蓄电池D和负载（未图示）之间；第二可调电阻RP2与第二电容C2并联后形成第二并联支路，第二并联支路的一端接地，第二并联支路的另一端与第二电压比较器IC2的同相输入端（+）相连，并通过第二电阻R3与蓄电池D正极相连；第二电压比较器IC2的反相输入端（-）与第一电压比较器IC1的反相输入端（-）相连；第二反馈电阻R8的两端分别与第二电压比较器IC2的同相输入端（+）及其输出端相连；第三三极管Q3的基极与第二电压比较器IC2的输出端相连，集电极与第四三极管Q4的基极相连，发射极接地；第四三极管Q4的集电极与蓄电池D正极相连，发射极接地。

应当说明的是，光电电池S由40W硅太阳电池组件构成的，在标准光照下输出17V、2.3A左右的直流工作电压和电流，并且在该光电电池输出端上连接用于防反充的二极管D1，从而防止硅太阳电池在太阳光较弱时成为耗电器；蓄电池D为12V/65Ah全密封免维护的铅酸蓄电池；第一三极管Q1、第二三极管Q2、第三三极管Q3和第四三极管Q4均为型号C8050的三极管；第一电压比较器IC1和第二电压比较器IC2的型号均为LM393。

更进一步的，控制电路还包括稳压管ZD1，稳压管ZD1的正极与蓄电池D负极相连，其负极与第一电压比较器IC1的反相输入端（-）及第二电压比较器IC2的反相输入端（-）相连，该稳压管ZD1为第一电压比较器IC1和第二电压比较器IC2同时提供6.2V的基准电压做比较电压。

更进一步的，控制电路还包括用于给第一电压比较器IC1及第二电压比较器IC2供电的可调三端稳压器LM317，该可调三端稳压器LM317为第一电压比较器IC1和第二电压比较器IC2同时提供8V的工作电压。

本实用新型实施例中用于光伏发电中蓄电池充放电的控制电路的工作原理为：当太阳光照射在硅太阳电池组件S上时，硅太阳电池组件S产生的直流电流经过第一继电器J1的常闭触点J1—1和电阻R1，此时停充指示灯LED1发光，等待对蓄电池D进行充电，此时，可调三端稳压器LM317输出8V电压，电路开始工作，充电电压检测比较控制电路和放电电压检测比较控制电路同时对蓄电池端电压进行检测比较。

当蓄电池D端电压小于预先设定的过充电压值时，第一电压比较器IC1的反相输入端（-）电位高于同相输入端（+）电位，其输出端输出低电位信号，使得第一三极管Q1截止，第二三极管Q2导通，此时充电指示灯LED2发光指示充电，第一继电器J1动作，其常闭触点J1-1转换位置，使得硅太阳电池组件S通过防反充的二极管D1对蓄电池D充电。

在蓄电池D逐渐被充满的过程中，当蓄电池D端电压大于预先设定的过充电压值时，第一电压比较器IC1的反相输入端（-）电位低于同相输入端（+）电位，其输出端输出高电位信号，使得第一三极管Q1导通，第二三极管Q2截止，充电指示灯LED2熄灭，第一继电器J1释放，其常闭触点J1-1断开充电回路后与电阻R1连通，此时停充指示灯LED1发光，指示停止充电。

当蓄电池D端电压大于预先设定的过放电压值时，第二电压比较器IC2的同相输入端（+）电位高于反相输入端（-）电位，其输出端输出高电位信号，使得第三三极管Q3导通，第四三极管Q4截止，此时过放指示灯LED3熄灭，第二继电器J2释放，其常闭触点J2-1闭合，此时正常指示灯LED4发光，指示负载工作正常。

在蓄电池D对负载放电时，蓄电池D端电压会逐渐降低，当蓄电池D端电压降低到小于预先设定的过放电压值时，第二电压比较器IC2的同相输入端（+）电位低于反相输入端（-）电位，其输出端输出低电位信号，使得第三三极管Q3截止，第四三极管Q4导通，此时过放指示灯LED3发光指示过放电，第二继电器J2动作，其常闭触点J2-1断开，此时正常指示灯LED4熄灭，另一常闭触点J2-2也断开，切断负载回路（未图示），避免蓄电池D继续放电。

实施本实用新型实施例，具有如下有益效果：

在本实用新型实施例中，由于在充电电压检测比较控制电路中设置第一电压比较器来判断蓄电池电压的过充状况，并通过第一可调电阻来调节该蓄电池的过充电压，可以避免蓄电池充电过程中，在出现大电流时引起活性物质脱落以及避免出现高电压产生析气的现象，同时由于在放电电压检测比较控制电路中设置第二电压比较器来判断蓄电池电压的过放状况，并通过第二可调电阻来调节该蓄电池的过放电压，从而防止出现放电电流过大和放电电压过低的现象。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的思路和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种用于光伏建筑一体化的蓄电池充放电的电路，其特征在于，包括充电电压检测比较控制电路和放电电压检测比较控制电路，其中，所述充电电压检测比较控制电路包括第一电阻（R2）、第一可调电阻（RP1）、第一电容（C1）、第一电压比较器（IC1）、第一三极管（Q1）、第二三极管（Q2）、第一继电器（J1）和第一反馈电阻（R7）；其中，所述第一继电器（J1）的常闭触点（J1-1）位于光电电池和蓄电池之间；所述第一可调电阻（RP1）与所述第一电容（C1）并联后形成第一并联支路，所述第一并联支路的一端与所述蓄电池负极及所述第一电压比较器（IC1）的反相输入端相连，所述第一并联支路的另一端与所述第一电压比较器（IC1）的同相输入端相连，并通过所述第一电阻（R2）与所述蓄电池正极相连；所述第一反馈电阻（R7）的两端分别与所述第一电压比较器（IC1）的同相输入端及其输出端相连；所述第一三极管（Q1）的基极与所述第一电压比较器（IC1）的输出端相连，集电极与所述第二三极管（Q2）的基极相连，发射极接地；所述第二三极管（Q2）的集电极与所述蓄电池正极相连，发射极接地；

所述放电电压检测比较控制电路包括第二电阻（R3）、第二可调电阻（RP2）、第二电容（C2）、第二电压比较器（IC2）、第三三极管（Q3）、第四三极管（Q4）、第二继电器（J2）和第二反馈电阻（R8）；其中，所述第二继电器（J2）的常闭触点（J2-1）位于所述蓄电池和负载之间；所述第二可调电阻（RP2）与所述第二电容（C2）并联后形成第二并联支路，所述第二并联支路的一端接地，所述第二并联支路的另一端与所述第二电压比较器（IC2）的同相输入端相连，并通过所述第二电阻（R3）与所述蓄电池正极相连；所述第二电压比较器（IC2）的反相输入端与所述第一电压比较器（IC1）的反相输入端相连；所述第二反馈电阻（R8）的两端分别与所述第二电压比较器（IC2）的同相输入端及其输出端相连；所述第三三极管（Q3）的基极与所述第二电压比较器（IC2）的输出端相连，集电极与所述第四三极管（Q4）的基极相连，发射极接地；所述第四三极管（Q4）的集电极与所述蓄电池正极相连，发射极接地。

2.如权利要求1所述的用于光伏建筑一体化的蓄电池充放电的电路，其特征在于，所述控制电路还包括稳压管（ZD1），所述稳压管（ZD1）的正极与所述蓄电池负极相连，其负极与所述第一电压比较器（IC1）的反相输入端及所述第二电压比较器（IC2）的反相输入端相连。

3.如权利要求1所述的用于光伏建筑一体化的蓄电池充放电的电路，其特征在于，所述控制电路还包括用于给所述第一电压比较器（IC1）及所述第二电压比较器（IC2）供电的可调三端稳压器。