本實(shí)用新型涉及蓄電池的光伏控制器領(lǐng)域，特別涉及一種蓄電池的充放電一體控制器。

背景技術(shù)：

隨著可再生新能源的發(fā)展，利用光伏、市電互補(bǔ)方式為蓄電池充電成為一種趨勢(shì)。此外，正確的充放電方式不僅節(jié)約成本，還可以有效延長(zhǎng)蓄電池的使用壽命。長(zhǎng)期處于過放電狀態(tài)或過充電狀態(tài)的蓄電池，因內(nèi)部導(dǎo)電離子無法得到有效激發(fā)，蓄電池就會(huì)因?yàn)槭褂貌划?dāng)而大大影響其使用壽命，以標(biāo)稱電壓為12V的蓄電池為例，其理想端電壓范圍是12V～13.5V，該標(biāo)稱電壓的蓄電池在使用過程中，應(yīng)盡量避免蓄電池的端電壓長(zhǎng)期處在小于12V或高于14.5V。

用戶在使用蓄電池時(shí)往往對(duì)蓄電池剩余電量不清楚，蓄電池不進(jìn)行及時(shí)有效的充放電可能會(huì)導(dǎo)致設(shè)備工作中途電力不足或使用不穩(wěn)定等情況發(fā)生。因此，有必要研發(fā)一種蓄電池自動(dòng)充放電控制器，對(duì)蓄電池進(jìn)行自動(dòng)充放電和過充關(guān)斷控制、充電關(guān)斷恢復(fù)控制、過放關(guān)斷控制、放電關(guān)斷恢復(fù)控制，使蓄電池的電壓長(zhǎng)期穩(wěn)定在較為正常的范圍。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述不足，本實(shí)用新型提供一種自適應(yīng)光伏市電互補(bǔ)蓄電池控制器，可以檢測(cè)蓄電池所處狀態(tài)，并進(jìn)行自動(dòng)充放電和充放電關(guān)斷控制、充放電關(guān)斷恢復(fù)控制，使蓄電池的電壓長(zhǎng)期穩(wěn)定在較為正常的范圍內(nèi)；

本實(shí)用新型還可根據(jù)邏輯需要進(jìn)行光伏電源、市電電源的自適應(yīng)切換供電。

為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型采用以下的技術(shù)方案：

自適應(yīng)光伏市電互補(bǔ)蓄電池充放電控制器，連接在蓄電池兩端的第一分壓支路和第二分壓支路，第一分壓支路的采樣點(diǎn)連接第一電壓遲滯比較器的反向輸入端，第一電壓遲滯比較器的同向輸入端通過第一電阻R1連接基準(zhǔn)電壓，第一電壓遲滯比較器的同向輸入端和輸出端之間連接第一反饋電阻R2，設(shè)定第一分壓支路的采樣比以及R1和R2的比值，使第一電壓遲滯比較器的上門限電壓對(duì)應(yīng)于蓄電池的過充關(guān)斷電壓，第一電壓遲滯比較器的下門限電壓對(duì)應(yīng)于蓄電池的充電關(guān)斷恢復(fù)電壓；

第一電壓遲滯比較器的輸出端通過第一繼電器連接電源輸出端對(duì)蓄電池的充電回路，所述電源輸出端連接由邏輯控制電路控制切入與否的光伏電源、市電電源；

當(dāng)蓄電池端電壓上升至過充關(guān)斷電壓時(shí)，第一電壓遲滯比較器發(fā)生翻轉(zhuǎn)輸出低電平，其通過第一繼電器斷開電源輸出端對(duì)蓄電池的充電，此過充關(guān)斷狀態(tài)一直維持到蓄電池端電壓降低至充電關(guān)斷恢復(fù)電壓，達(dá)到充電關(guān)斷恢復(fù)電壓則第一電壓遲滯比較器翻轉(zhuǎn)為高電平，接通電源輸出端對(duì)蓄電池的充電；

所述第二分壓支路的采樣點(diǎn)連接第二電壓遲滯比較器的反向輸入端，第二電壓遲滯比較器的同向輸入端通過第二電阻R3連接基準(zhǔn)電壓，第二電壓遲滯比較器的同向輸入端和輸出端之間連接第二反饋電阻R4，設(shè)定第二分壓支路的采樣比以及R3和R4的比值，使第二電壓遲滯比較器的下門限電壓對(duì)應(yīng)于蓄電池的過放關(guān)斷電壓，第二電壓遲滯比較器的上門限電壓對(duì)應(yīng)于蓄電池的放電關(guān)斷恢復(fù)電壓；第二電壓遲滯比較器的輸出端通過第二繼電器連接蓄電池對(duì)負(fù)載的放電回路；

當(dāng)蓄電池端電壓下降至過放關(guān)斷電壓時(shí)，第二電壓遲滯比較器發(fā)生翻轉(zhuǎn)輸出高電平，其通過第二繼電器斷開蓄電池對(duì)負(fù)載的放電，此過放關(guān)斷狀態(tài)一直維持到蓄電池端電壓上升至放電關(guān)斷恢復(fù)電壓，達(dá)到放電關(guān)斷恢復(fù)電壓則第一電壓遲滯比較器翻轉(zhuǎn)為低電平，接通蓄電池對(duì)負(fù)載的放電。

優(yōu)選地，所述邏輯控制電路包括為NPN型的第三三極管，第三三極管的基極和發(fā)射極之間連接光敏電阻，其集電極通過電阻連接VCC，其發(fā)射極接地，第三三極管的集電極和第一電壓遲滯比較器的輸出端共同連接與門，與門的輸出端通過第四三極管連接第三繼電器，當(dāng)與門輸出為高電平時(shí)，第三繼電器的觸點(diǎn)接通光伏電源對(duì)蓄電池的充電；

所述第二電壓遲滯比較器的輸出端通過第五三極管連接第四繼電器，當(dāng)?shù)诙妷哼t滯比較器的輸出端為高電平時(shí)，第四繼電器的觸點(diǎn)接通市電電源對(duì)蓄電池的充電；

于是，當(dāng)晚上過充時(shí)，以及晚上不過充也不過放時(shí)，光敏元件使光伏電源、市電電源均不導(dǎo)入充電，當(dāng)晚上過放時(shí)，光敏元件使市電電源導(dǎo)入充電，當(dāng)白天過充時(shí)，光敏元件使光伏電源、市電電源均不導(dǎo)入充電，當(dāng)白天不過充也不過放時(shí)，光敏元件使光伏電源導(dǎo)入充電，當(dāng)白天過放時(shí)，光敏元件使光伏電源、市電電源均導(dǎo)入充電。

作為一種優(yōu)選方案，所述第一電壓遲滯比較器的輸出端通過NPN型的第一三極管連接第一繼電器，充電指示燈并聯(lián)在第一繼電器的線圈兩端，第一繼電器的常閉觸點(diǎn)連接過充關(guān)斷指示燈后連接電源輸出端，其常開觸點(diǎn)連接在電源輸出端對(duì)蓄電池的充電回路上；

所述第二電壓遲滯比較器的輸出端通過NPN型的第二三極管連接第二繼電器，過放關(guān)斷指示燈并聯(lián)在第二繼電器的線圈兩端，第二繼電器的常閉觸點(diǎn)連接在蓄電池對(duì)負(fù)載的放電回路上，放電指示燈連接第二繼電器的常閉觸點(diǎn)后并聯(lián)在蓄電池的兩端。

優(yōu)選地，所述第一電壓遲滯比較器的同向輸入端通過第一電阻連接的基準(zhǔn)電壓和第二電壓遲滯比較器的同向輸入端通過第二電阻連接的基準(zhǔn)電壓為同一基準(zhǔn)電壓。

本實(shí)用新型的有益效果是：(1)可以自動(dòng)檢測(cè)蓄電池所處狀態(tài)，由此進(jìn)行自動(dòng)充放電和過充關(guān)斷控制、過放關(guān)斷控制、以及充電關(guān)斷恢復(fù)控制、放電關(guān)斷恢復(fù)控制，使蓄電池的電壓長(zhǎng)期穩(wěn)定在較為正常的范圍內(nèi)，可以提高蓄電池的工作效率和使用壽命；并且可根據(jù)邏輯需要進(jìn)行光伏電源、市電電源的自適應(yīng)切換供電。

(2)作為一種控制邏輯，當(dāng)晚上過充時(shí)，以及晚上不過充也不過放時(shí)，使光伏電源、市電電源均不導(dǎo)入充電，當(dāng)晚上過放時(shí)，使市電電源導(dǎo)入充電，當(dāng)白天過充時(shí)，使光伏電源、市電電源均不導(dǎo)入充電，當(dāng)白天不過充也不過放時(shí)，使光伏電源導(dǎo)入充電，當(dāng)白天過放時(shí)，使光伏電源、市電電源均導(dǎo)入充電。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型自適應(yīng)光伏市電互補(bǔ)蓄電池充放電控制器實(shí)施例的電路原理圖。

圖2是反相電壓遲滯比較器的電路模型圖。

圖3為反相電壓遲滯比較器的傳輸特性圖。

圖4為標(biāo)稱電壓為12V的蓄電池的第一電壓遲滯比較器的傳輸特性圖。

圖5為標(biāo)稱電壓為12V的蓄電池的第二電壓遲滯比較器的傳輸特性圖。

具體實(shí)施方式

使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本實(shí)用新型，并不構(gòu)成對(duì)本實(shí)用新型的限制。

相反，本實(shí)用新型涵蓋任何依本實(shí)用新型精髓所作的替代、修改、等效方法以及方案。進(jìn)一步，為使公眾對(duì)本實(shí)用新型有更好的了解，在下文的實(shí)施例中，詳盡描述了一些特定的細(xì)節(jié)部分，但這些特定的細(xì)節(jié)部分并不會(huì)限制本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。

參照?qǐng)D1-5：自適應(yīng)光伏市電互補(bǔ)蓄電池充放電控制器，包括連接在蓄電池兩端的第一分壓支路和第二分壓支路，第一分壓支路的采樣點(diǎn)連接第一電壓遲滯比較器U1A的反向輸入端，第一電壓遲滯比較器U1A的同向輸入端通過第一電阻R1連接基準(zhǔn)電壓V_R，第一電壓遲滯比較器U1A的同向輸入端和輸出端之間連接第一反饋電阻R2，第一電壓遲滯比較器U1A的輸出端連接穩(wěn)壓二極管ZD1，設(shè)定第一分壓支路的采樣比以及R1和R2的比值，使第一電壓遲滯比較器U1A的上門限電壓對(duì)應(yīng)于蓄電池的過充關(guān)斷電壓，第一電壓遲滯比較器U1A的下門限電壓對(duì)應(yīng)于蓄電池的充電關(guān)斷恢復(fù)電壓；第一電壓遲滯比較器U1A構(gòu)成過充比較；。

所述第一電壓遲滯比較器U1A的輸出端通過NPN型的第一三極管Q1連接第一繼電器的線圈K1A，充電指示燈LED1并聯(lián)在第一繼電器的線圈K1A兩端，第一繼電器的觸點(diǎn)為雙向開關(guān)K1B，K1B的常閉觸點(diǎn)連接過充關(guān)斷指示燈LED2后連接電源輸出端，K1B的常開觸點(diǎn)連接在電源輸出端對(duì)蓄電池的充電回路上；所述電源輸出端連接由邏輯控制電路控制切入與否的光伏電源、市電電源；

所述第二分壓支路的采樣點(diǎn)連接第二電壓遲滯比較器U1B的反向輸入端，第二電壓遲滯比較器U1B的同向輸入端通過第二電阻R3連接基準(zhǔn)電壓V_R，第二電壓遲滯比較器U1B的同向輸入端和輸出端之間連接第二反饋電阻R4，設(shè)定第二分壓支路的采樣比以及R3和R4的比值，使第二電壓遲滯比較器U1B的下門限電壓對(duì)應(yīng)于蓄電池的過放關(guān)斷電壓，第二電壓遲滯比較器U1B的上門限電壓對(duì)應(yīng)于蓄電池的放電關(guān)斷恢復(fù)電壓；第二電壓遲滯比較器U1B構(gòu)成過放比較；

所述第二電壓遲滯比較器U1B的輸出端通過NPN型的第二三極管Q2連接第二繼電器的線圈K2A，過放關(guān)斷指示燈LED3并聯(lián)在第二繼電器的線圈K2A兩端，第二繼電器的觸點(diǎn)為雙向開關(guān)K2B，K2B的常閉觸點(diǎn)連接在蓄電池對(duì)負(fù)載的放電回路上，放電指示燈LED4連接K2B的常閉觸點(diǎn)后并聯(lián)在蓄電池的兩端。

于是，可以實(shí)現(xiàn)，當(dāng)蓄電池端電壓上升至過充關(guān)斷電壓時(shí)，第一電壓遲滯比較器U1A發(fā)生翻轉(zhuǎn)輸出低電平，此時(shí)NPN型的第一三極管Q1截止，第一繼電器的線圈K1A不上電，雙向開關(guān)K1B的常開觸點(diǎn)斷開對(duì)蓄電池的充電，同時(shí)雙向開關(guān)K1B的常閉觸點(diǎn)還使過充關(guān)斷指示燈LED2點(diǎn)亮，此過充關(guān)斷狀態(tài)一直維持到蓄電池端電壓降低至充電關(guān)斷恢復(fù)電壓，達(dá)到充電關(guān)斷恢復(fù)電壓則第一電壓遲滯比較器翻轉(zhuǎn)為高電平，此時(shí)NPN型的第一三極管Q1導(dǎo)通，第一繼電器的線圈K1A上電，雙向開關(guān)K1B的常開觸點(diǎn)閉合，接通電源輸出端對(duì)蓄電池的充電，K1A上電還使充電指示燈LED1點(diǎn)亮；

于是，可以實(shí)現(xiàn)，當(dāng)蓄電池端電壓下降至過放關(guān)斷電壓時(shí)，第二電壓遲滯比較器U1B發(fā)生翻轉(zhuǎn)輸出高電平，此時(shí)NPN型的第二三極管Q2導(dǎo)通，第二繼電器的線圈K2A上電，雙向開關(guān)K2B的常閉觸點(diǎn)斷開，使蓄電池?cái)嚅_對(duì)負(fù)載的放電，K2A上電還使過放關(guān)斷指示燈LED3點(diǎn)亮，此過放關(guān)斷狀態(tài)一直維持到蓄電池端電壓上升至放電關(guān)斷恢復(fù)電壓，達(dá)到放電關(guān)斷恢復(fù)電壓則第一電壓遲滯比較器翻轉(zhuǎn)為低電平，此時(shí)NPN型的第二三極管Q2截止，第二繼電器的線圈K2A不上電，雙向開關(guān)K2B的常閉觸點(diǎn)閉合，接通蓄電池對(duì)負(fù)載的放電，K2B的常閉觸點(diǎn)閉合還使放電指示燈LED4點(diǎn)亮。圖1中的OUT1為蓄電池對(duì)負(fù)載的放電端口。

本實(shí)施例中，所述第一電壓遲滯比較器U1A的同向輸入端通過第一電阻R1連接的基準(zhǔn)電壓和第二電壓遲滯比較器U1B的同向輸入端通過第二電阻R3連接的基準(zhǔn)電壓采用同一基準(zhǔn)電壓，二者也可采用不同的基準(zhǔn)電壓，本實(shí)施例中，由已存在的穩(wěn)壓二極管ZD3提供(也可采用其他方便獲得的電壓源提供)。

以下以標(biāo)稱電壓為12V的蓄電池為例，說明如何確定第一、第二分壓支路的采樣系數(shù)以及第一、第二電壓遲滯比較器的電阻比值。

第一電壓遲滯比較器的上門限電壓下門限電壓其中V_R為第一電壓遲滯比較器的基準(zhǔn)電壓，V_Z為輸出端穩(wěn)壓二極管ZD1的穩(wěn)壓值，令上門限電壓V_p1＝過充關(guān)斷電壓14.5V，下門限電壓V_p2＝充電關(guān)斷恢復(fù)電壓13.8V，本實(shí)施例中設(shè)定基準(zhǔn)電壓由穩(wěn)壓值為5.1V的穩(wěn)壓二極管ZD3提供，設(shè)定ZD1＝5V，則，

將①式除以②式，可以得到第一電阻R1與第一反饋電阻R2的比值，將該比值帶入①式，可以得到采樣系數(shù)X的值。圖1中第一分壓支路的采樣系數(shù)

同理，第二電壓遲滯比較器的上門限電壓下門限電壓其中V_R2為第二電壓遲滯比較器的基準(zhǔn)電壓，V_Z為輸出端穩(wěn)壓二極管ZD2的穩(wěn)壓值，令上門限電壓V_p1＝放電關(guān)斷恢復(fù)電壓11.5V，下門限電壓V_p2＝過放關(guān)斷電壓11V，設(shè)定基準(zhǔn)電壓由穩(wěn)壓值為5.1V的ZD3一并提供，設(shè)定ZD1＝5V，則可以計(jì)算出第二分壓支路的采樣系數(shù)以及第二電阻R3和第二反饋電阻R4的比值，過程同上；

上述公式可參見高教版，模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)(第四版)，430頁，該頁的原理圖中的-UZ我們這里是0，所以下門限電壓的第二項(xiàng)為零，簡(jiǎn)化成了上述公式。該公式還可參見南開版，模擬電路基礎(chǔ)。

圖1中，第一電壓遲滯比較器U1A和第二電壓遲滯比較器U1B通過三端可調(diào)穩(wěn)壓器U2供電，U2采用芯片LM317，LM317的輸入端連接蓄電池，可實(shí)現(xiàn)在輸入電壓變化的情況下穩(wěn)壓輸出，調(diào)節(jié)R8和R9的比值可改變輸出電壓的大小，LM317的輸出端VCC1連接第一、第二電壓遲滯比較器的正電源端。

R12，R20，R7對(duì)應(yīng)為穩(wěn)壓二極管ZD1、ZD2、ZD3的限流電阻。

以下解釋反相電壓遲滯比較器的工作原理。圖2是反相電壓遲滯比較器的電路模型圖，圖3為反相電壓遲滯比較器的傳輸特性圖，只有當(dāng)輸入電壓達(dá)到U上限時(shí)，反相電壓遲滯比較器才輸出低電平，此后輸入電壓只要不降低至U下限則持續(xù)輸出低電平，只有當(dāng)輸入電壓降低至U下限時(shí)，反相電壓遲滯比較器才翻轉(zhuǎn)輸出高電平，此后輸入電壓只要不上升至U上限則持續(xù)輸出高電平。

以標(biāo)稱電壓12V的蓄電池為例，圖4為第一電壓遲滯比較器U1A的傳輸特性圖，其構(gòu)成充電回路，其中，U上限為14.5V，U下限為13.8V。圖5為第二電壓遲滯比較器U1B的傳輸特性圖，其構(gòu)成放電回路，圖中，U上限為12V，U下限為11V。

作為一種可選擇的方案，本實(shí)施例中，如圖1所示，所述邏輯控制電路通過光敏元件識(shí)別白天及晚上，其包括為NPN型的第三三極管Q3，第三三極管Q3的基極和發(fā)射極之間連接光敏電阻R光，其基極和集電極通過電阻連接VCC，其發(fā)射極接地，第三三極管Q3的集電極和第一電壓遲滯比較器U1A的輸出端共同連接與門U3A，與門U3A的輸出端通過第四三極管Q4連接第三繼電器K3，當(dāng)與門U3A輸出為高電平時(shí)，第三繼電器K3的觸點(diǎn)接通光伏電源對(duì)蓄電池的充電；

所述第二電壓遲滯比較器U1B的輸出端通過第五三極管Q5連接第四繼電器K4，當(dāng)?shù)诙妷哼t滯比較器U1B的輸出端為高電平時(shí)，第四繼電器K4的觸點(diǎn)接通市電電源對(duì)蓄電池的充電。

當(dāng)白天有光照時(shí)，光敏電阻R光呈現(xiàn)小電阻，第三三極管Q3的基極為低電平，第三三極管Q3不導(dǎo)通，其集電極輸出高電平，當(dāng)夜晚沒有光照時(shí)，光敏電阻R光呈現(xiàn)大電阻，第三三極管Q3的基極為高電平，第三三極管Q3導(dǎo)通，其集電極輸出低電平。

圖1中，在與門的作用下，Y_G＝Q_G·Q_C，另外，Y_S＝Q_F；在此邏輯下，可以實(shí)現(xiàn)，當(dāng)晚上過充時(shí)，以及晚上不過充也不過放時(shí)，光敏元件使光伏電源、市電電源均不導(dǎo)入充電，當(dāng)晚上過放時(shí)，光敏元件使市電電源導(dǎo)入充電，當(dāng)白天過充時(shí)，光敏元件使光伏電源、市電電源均不導(dǎo)入充電，當(dāng)白天不過充也不過放時(shí)，光敏元件使光伏電源導(dǎo)入充電(目的是白天最大限度利用光伏電能充電)，當(dāng)白天過放時(shí)，光敏元件使光伏電源、市電電源均導(dǎo)入充電。

下表一為上述邏輯控制電路的邏輯實(shí)現(xiàn)表格。

需要說明的是，標(biāo)稱電壓為12V的蓄電池的過充關(guān)斷電壓、充電關(guān)斷恢復(fù)電壓、放電關(guān)斷電壓、放電關(guān)斷恢復(fù)電壓不僅限于上述實(shí)施例中的14.5V、13.8V、11V、12V，可以在一定范圍內(nèi)做調(diào)整。比如，優(yōu)選地，過充關(guān)斷電壓可以為14.1～14.5V，充電關(guān)斷恢復(fù)電壓可以為13.1～13.5V，放電關(guān)斷電壓可以為10.8～11.5V，放電關(guān)斷恢復(fù)電壓可以為11.5～12V。本實(shí)用新型中的蓄電池也不僅限于12V，還可為其他標(biāo)稱電壓的蓄電池。

上述實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型技術(shù)構(gòu)思實(shí)現(xiàn)形式的列舉，并不用以限制本實(shí)用新型的保護(hù)范圍，凡依本實(shí)用新型的技術(shù)構(gòu)思所作的等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。