[發(fā)明專(zhuān)利]一種利用太陽(yáng)能電池板均衡充電的控制電路

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201911026435.2
• 申請(qǐng)日: 2019-10-26
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110676923B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-08-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蔡玉鳳
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 深圳市阿尓法智慧科技有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H02J7/35
• 分類(lèi)號(hào): H02J7/35;H02J7/00
• 代理公司: 深圳眾邦專(zhuān)利代理有限公司 44545
• 代理人: 羅郁明

1.一種利用太陽(yáng)能電池板均衡充電的控制電路，其特征在于，包括太陽(yáng)能電池板接口、濾波單元、前壓檢測(cè)單元、主降壓?jiǎn)卧⒎答亞卧㈦娏鳈z測(cè)單元、均衡充電單元、電池組接口和MCU,所述太陽(yáng)能電池板接口、濾波單元、主降壓?jiǎn)卧㈦娏鳈z測(cè)單元、均衡充電單元和電池組接口依次電性連接，所述前壓檢測(cè)單元電性連接于主降壓?jiǎn)卧妮斎攵耍龇答亞卧娦赃B接于所述主降壓?jiǎn)卧妮敵龆耍銮皦簷z測(cè)單元、主降壓?jiǎn)卧⒎答亞卧㈦娏鳈z測(cè)單元、均衡充電單元均與MCU電性連接；

太陽(yáng)能電池板接口，設(shè)置于控制電路的起始端，用于電性連接太陽(yáng)能電池板；

濾波單元，用于對(duì)太陽(yáng)電池板輸入的電壓進(jìn)行濾波；

前壓檢測(cè)單元，用于對(duì)主降壓?jiǎn)卧暗碾妷哼M(jìn)行檢測(cè)并將其值傳入MCU中；

主降壓?jiǎn)卧糜趯?duì)控制電路的電壓進(jìn)行降壓操作；

反饋單元，用于對(duì)主降壓?jiǎn)卧祲汉蟮碾妷哼M(jìn)行檢測(cè)，并將其值傳入MCU中；

電流檢測(cè)單元，用于對(duì)主降壓?jiǎn)卧祲汉蟮碾娏鬟M(jìn)行檢測(cè)，并將其值傳入MCU中；

均衡充電單元，用于對(duì)電池組接口進(jìn)行均衡同步充電；

所述電池組接口設(shè)置為兩個(gè)，分別為電池組接口J2和電池組接口J3，且兩個(gè)電池組接口串接，用于電性連接電池，實(shí)現(xiàn)對(duì)電池進(jìn)行串接充電；

MCU，用于接收前壓檢測(cè)單元和反饋單元的壓值，并由此調(diào)節(jié)主降壓?jiǎn)卧膲航捣龋煌瑫r(shí)MCU，用于接收電流檢測(cè)單元的流值，并調(diào)節(jié)均衡充電單元的充電方向；

還設(shè)置芯片供電電源端模組，芯片供電電源端模組的輸入端電性連接于電池組接口J2的正極，輸出端電性連接于MCU的供電接口；

所述芯片供電電源端模組包括12V降壓?jiǎn)卧?V降壓?jiǎn)卧?2V降壓?jiǎn)卧妮斎攵穗娦赃B接所述電池組接口J2的正極，所述12V降壓?jiǎn)卧妮敵龆穗娦赃B接所述5V降壓?jiǎn)卧妮斎攵耍?V降壓?jiǎn)卧妮敵龆穗娦赃B接所述MCU的供電接口；

所述均衡充電單元包括第二MOS管驅(qū)動(dòng)芯片U3、兩個(gè)NMOS管、電感L2、第一電壓檢測(cè)模塊、第二電壓檢測(cè)模塊和電流互感模塊，所述第二MOS管驅(qū)動(dòng)芯片U3的電源端電性連接芯片供電電源端，所述第二MOS管驅(qū)動(dòng)芯片U3的輸入端電性連接所述MCU的輸出接口，第二MOS管驅(qū)動(dòng)芯片U3的接地端接地，第二MOS管驅(qū)動(dòng)芯片U3的輸出端分別電性連接兩個(gè)NMOS管的柵極，兩個(gè)NMOS管分別為NMOS管Q3和NMOS管Q4，所述NMOS管Q3的漏極電性連接所述主降壓?jiǎn)卧妮敵龆说恼龢O，所述NMOS管Q4的漏極電性連接所述NMOS管Q3的源極，所述NMOS管Q4的源極接地，所述電感L2串接于所述NMOS管Q3的源極與所述電池組接口J3的正極之間，所述電流互感模塊串接于所述電感L2與所述電池組接口J3正極之間，所述電流互感模塊的輸出端電性連接所述MCU的輸入接口，所述第一電壓檢測(cè)模塊檢測(cè)端電性連接于所述電池組接口J2的正極，所述第一電壓檢測(cè)模塊的輸出端電性連接所述MCU的輸入接口，所述第二電壓檢測(cè)模塊的檢測(cè)端電性連接于所述電池組接口J3的正極，所述第二電壓檢測(cè)模塊的輸出端電性連接所述MCU的輸入接口；

所述第一電壓檢測(cè)模塊包括電阻R19、電阻R20以及電容C12，所述電阻R19和電阻R20串聯(lián)后接地，電阻R19和電阻R20串聯(lián)后的中間端電性連接至PIC16F1778的19管腳，且PIC16F1778的19管腳通過(guò)電容C12接地，進(jìn)行濾波；

所述第二電壓檢測(cè)模塊包括電阻R21、電阻R22以及電容C13，所述電阻R21和電阻R22串聯(lián)后接地，電阻R21和電阻R22串聯(lián)后的中間端電性連接至PIC16F1778的20管腳，且PIC16F1778的20管腳通過(guò)電容C13接地，進(jìn)行濾波；

所述電流檢測(cè)單元包括檢測(cè)電阻R15和電流檢測(cè)芯片U2，所述電流檢測(cè)芯片U2的型號(hào)設(shè)置為MAX4376FAUK，所述檢測(cè)電阻R15串聯(lián)于主降壓?jiǎn)卧妮敵龆撕途獬潆妴卧妮斎攵耍鲭娏鳈z測(cè)芯片U2的1管腳電性連接PIC16F1778的9管腳，且所述電流檢測(cè)芯片U2的1管腳通過(guò)電容C8和電阻R10并聯(lián)后接地，對(duì)電流檢測(cè)單元輸出的信號(hào)進(jìn)行濾波處理，所述電流檢測(cè)芯片U2的2管腳接地，所述電流檢測(cè)芯片U2的3管腳電性連接主降壓?jiǎn)卧妮敵龆说恼龢O，所述電流檢測(cè)芯片U2的4、5管腳分別電性連接檢測(cè)電阻R15的高電位端和低電位端；

12V降壓?jiǎn)卧O(shè)有降壓芯片U4，降壓芯片U4的型號(hào)設(shè)置為MP2451, MP2451的5管腳接電池組接口J2的正極，且MP2451的5管腳通過(guò)R23和R24串接接地，MP2451的4管腳電性連接于R23和R24串接后的中間端，且MP2451的4管腳通過(guò)電容C15接地，MP2451的2管腳接地，MP2451的1管腳通過(guò)電容C18與MP2451的6管腳電性連接，且MP2451的6管腳通過(guò)反接二極管D11接地，MP2451的6管腳電性連接電感L3的一端，電感L3的另一端即為芯片供電電源端，芯片供電電源端通過(guò)電容C20和電容C21并聯(lián)后接地，且芯片供電電源端通過(guò)電容C19和電阻R30并聯(lián)后與MP2451的3管腳電性連接，MP2451的3管腳通過(guò)電阻的29接地；

所述前壓檢測(cè)單元包括兩個(gè)分壓電阻R1、R2和電容C3，兩個(gè)分壓電阻R1、R2串接后一端電性連接太陽(yáng)能電池板接口的正極，另一端接地，兩個(gè)分壓電阻R1、R2串接后的中間端電性連接所述MCU的輸入接口,且兩個(gè)分壓電阻R1、R2串接后的中間端通過(guò)電容C3接地；

濾波及前壓檢測(cè)，太陽(yáng)能電池板的接口上接入太陽(yáng)能電池板，太陽(yáng)能電池板提供28V的直流電壓，經(jīng)過(guò)濾波單元的兩個(gè)電容C1和C2濾波后供給主降壓?jiǎn)卧谥鹘祲簡(jiǎn)卧g的前壓檢測(cè)單元中的R1和R2為電壓進(jìn)行分壓，電容C3對(duì)分壓后的低電壓進(jìn)行濾波處理，削掉電壓的尖峰值，MCU監(jiān)測(cè)到主降壓?jiǎn)卧皞?cè)的電壓值；

均衡充電，均衡充電單元對(duì)串聯(lián)有電池組接口J2和J3的兩個(gè)鋰電池進(jìn)行串聯(lián)充電，同時(shí)電壓L2被充電，第一電壓檢測(cè)模塊和第二電壓檢測(cè)模塊分別為接于電池組接口J2的第一鋰電池和接于電池組接口J3的第二鋰電池的電壓進(jìn)行檢測(cè)，若第一鋰電池電壓高于第二鋰電池電壓一定閾值時(shí)，主降壓芯片控制NMOS管Q1斷開(kāi)，形成開(kāi)路，主降壓?jiǎn)卧辉贋殇囯姵亟M接口供電，NMOS管Q3導(dǎo)通，第一鋰電池對(duì)電感L2充電，之后NMOS管Q3斷開(kāi)，NMOS管Q4導(dǎo)通，電感L2對(duì)第二鋰電池進(jìn)行充電，減少第一鋰電池與第二鋰電池之間的壓差；當(dāng)?shù)诙囯姵仉妷焊哂诘谝讳囯姵仉妷阂欢ㄩ撝禃r(shí)，主降壓芯片控制NMOS管Q1斷開(kāi)，形成開(kāi)路，主降壓?jiǎn)卧辉贋殇囯姵亟M接口供電，NMOS管Q4導(dǎo)通，對(duì)電感L2充電，之后NMOS管Q4斷開(kāi)，NMOS管Q3導(dǎo)通，電感L2對(duì)第一鋰電池和第二鋰電池進(jìn)行同時(shí)充電，減小第二鋰電池與第一鋰電池之間的壓差；當(dāng)?shù)谝讳囯姵鼗虻诙囯姵貙?duì)電感L2進(jìn)行充電時(shí)，電流互感模塊檢測(cè)電流，若電流超過(guò)一定閾值，則控制NMOS管Q3或Q4的開(kāi)關(guān)頻率，減小充電的電流值，防止充電電流過(guò)大；NMOS管Q3TQ4的開(kāi)關(guān)由MCU通過(guò)第二MOS管充電芯片U3進(jìn)行控制；當(dāng)?shù)谝讳囯姵嘏c第二鋰電池的壓差在閾值內(nèi)時(shí)，NMOS管Q1導(dǎo)通，繼續(xù)對(duì)串聯(lián)的電池組進(jìn)行充電。