CN202564995U - 一种多路电池组充放电控制装置 - Google Patents
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Abstract
一种多路电池组充放电控制装置，包括至少两组充电控制开关，各组充电控制开关一端分别与相应的电池包正极相连，电池包个数与充电控制开关组数相同，各组充电控制开关另一端均与光伏阵列输出端相连，负载经放电控制开关与光伏阵列输出端相连。本实用新型结构简单，无需使用光伏控制器。使用本实用新型，可通过光伏阵列对多个电池包进行分时充电以及分时放电，解决了使用太阳能为多个镍氢电池包充电的限制，能有效防止各电池组之间产生自发充放电。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种多路电池组充放电控制装置。
背景技术
随着节能环保的深入人心，绿色环保且限制相对较少的太阳能发电应用越来越多，作为储存太阳能发电能量的电池却或多或少存在短板效应。应用最多的铅酸电池体积较大且不可避免的存在重金属污染，而绿色的镍氢电池也存在充电电流限制问题。目前，现有技术中大多通过光伏控制器对电池包进行储能和供电，但是光伏控制器配属的电池包数量限定为一个，不能为多个电池包进行储能和供电控制，往往不能满足用户需求，且也没有最小充电电流保护功能。
中国专利200720050444.1公开了一种多电池组充放电管理系统装置，其必须为每一个电池包配备相应的独立负载，若使用公共负载则该装置将失去作用，适用范围小。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是，克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种能为多个电池包进行储能和供电，适用范围广的多路电池组充放电控制装置。
本实用新型解决其技术问题采用的技术方案是：一种多路电池组充放电控制装置，包括至少两组充电控制开关，各组充电控制开关一端分别与相应的电池包正极相连，电池包个数与充电控制开关组数相同，各组充电控制开关另一端均与光伏阵列输出端相连，负载经放电控制开关与光伏阵列输出端相连。
上述各组充电控制开关和放电控制开关均可由MCU电路控制。
进一步，所述光伏阵列输出端还设有防反二极管，防反二极管正极端与光伏阵列输出端相连，防反二极管负极端与各组充电控制开关和放电控制开关相连。
进一步，每组充电控制开关包括有两个反向串联的N-MOS开关管Ⅰ和N-MOS开关管Ⅱ，N-MOS开关管Ⅰ源极与N-MOS开关管Ⅱ源极相连，N-MOS开关管Ⅰ漏极接放电控制开关和光伏阵列输出端，N-MOS开关管Ⅱ的漏极与相应电池包正极相连，N-MOS开关管Ⅰ栅极与N-MOS开关管Ⅱ栅极并接后经光耦与驱动电源相连，光耦控制端用于输入控制信号。
进一步，所述N-MOS开关管Ⅰ栅极和源极之间设有稳压二极管，N-MOS开关管Ⅱ栅极和源极之间设有电阻。
进一步，所述N-MOS开关管Ⅰ和N-MOS开关管Ⅱ均为毫欧级N-MOS管。
进一步，放电控制开关也选用毫欧级N-MOS开关管，N-MOS开关管的源极与负载相连，N-MOS开关管的漏极与光伏阵列输出端相连。
进一步，所述电池包可用镍氢电池替代，以利于降低镍氢电池充电时对最小充电电流的限制要求。镍氢电池具有较好的低温放电特性，自放电率很小，且不含有毒物质，不会污染环境，为绿色蓄电池，使用寿命长，可以满足路灯等工作环境下的应用需求；较传统铅酸电池，体积更小，效率受环境温度影响较小；且铅为有毒物质，因而镍氢电池更环保，适用范围更广。
考虑到太阳光照的不稳定性，光伏阵列每天可能多次对电池包充电，开关器件的开关寿命必须充分考虑，而继电器的使用次数远小于MOS管的使用次数，综合考虑导通耗损后，可选择毫欧级MOS管，本实用新型选用毫欧级N-MOS管。
每一路电池包均采用两个毫欧级N-MOS管反向串联作为开关进行控制。在负载前段加入一个毫欧级N-MOS管作为放电控制开关，有利于防止光伏阵列在对电池包充电的同时对负载供电。当电池包给负载放电时，光伏阵列输出端加设的防反二极管有利于保护对光伏阵列反向充电。
与以往的光伏控制器相比，本实用新型可以使用一至多个电池包，所有电池包的负极公共，实现了最小充电电流保护。各电池包可实现间歇性工作，消除了电池包之间一致性差异对电池包寿命的影响，有利于延长电池使用寿命，保证电池使用安全。
本实用新型结构简单，无需使用光伏控制器。使用本实用新型，可通过光伏阵列对多个电池包进行分时充电以及分时放电，解决了使用太阳能为多个镍氢电池包充电的限制，能有效防止各电池组之间产生自发充放电。
附图说明
图1为本实用新型一实施例整体结构框图；
图2为图1所示实施例一组充电控制开关和电池包组装结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
参照图1，本实施例包括N组充电控制开关（第一组充电控制开关2-1、第二组充电控制开关2-2…第N组充电控制开关2-N），各组充电控制开关一端分别与相应的电池包正极相连，电池包个数为N个（第一电池包6-1、第二电池包6-2…第N电池包6-N），与充电控制开关组数相同，各组充电控制开关另一端与光伏阵列1输出端相连，负载3经放电控制开关4与光伏阵列1输出端相连。
各组充电控制开关和放电控制开关均由MCU电路控制。
第一组充电控制开关2-1一端与第一电池包6-1正极相连，第二组充电控制开关2-2一端与第二电池包6-2正极相连，第N组充电控制开关2-N一端与第N电池包6-N正极相连，第一组充电控制开关2-1另一端、第二组充电控制开关2-2另一端、第N组充电控制开关2-N另一端均与光伏阵列1输出端相连。
光伏阵列1输出端还设有防反二极管5，防反二极管5正极端与光伏阵列输出端相连，防反二极管5负极端与各组充电控制开关和放电控制开关4相连。
每组充电控制开关均包括有两个反向串联的N-MOS开关管Ⅰ和N-MOS开关管Ⅱ。参照图2，以第一组充电控制开关2-1为例进行说明。第一组充电控制开关2-1包括有两个反向串联的N-MOS开关管Ⅰ2-6和N-MOS开关管Ⅱ2-7，N-MOS开关管Ⅰ2-6源极与N-MOS开关管Ⅱ2-7源极相连，N-MOS开关管Ⅰ2-6漏极接放电控制开关4和光伏阵列1输出端，第一组充电控制开关2-1通过N-MOS开关管Ⅱ2-7的漏极与第一电池包6-1正极相连，N-MOS开关管Ⅰ2-6栅极与N-MOS开关管Ⅱ2-7栅极并接后经光耦2-2与驱动电源2-4相连，光耦2-2控制端2-8用于输入控制信号。所述N-MOS开关管Ⅰ2-6栅极和源极之间设有稳压二极管2-5，N-MOS开关管Ⅱ2-7栅极和源极之间设有电阻2-3。所述N-MOS开关管Ⅰ2-6和N-MOS开关管Ⅱ2-7均为毫欧级N-MOS管。
放电控制开关4也选用毫欧级N-MOS开关管，所述N-MOS开关管的源极与负载相连，N-MOS开关管的漏极与光伏阵列输出端相连。
参照图2，本实用新型中，各N-MOS管漏极和源极之间有一个寄生二极管，即体二极管，N-MOS管的体二极管是由源极指向漏极。由于存在多个电池包，若只采用一个N-MOS管控制，当其中一路电池包在进行充放电时就有可能会对其他电池包充电。采用两个带体二极管的N-MOS管反向串联作为开关进行控制则可以避免这种情况。
考虑到电池大电流充电的需要以及光伏阵列输出功率的限制，充电时每次只导通一组充电控制开关，放电时除导通该组的充电控制开关外，还将导通放电控制开关，其余各组充电控制开关处于关闭状态，具体由MCU电路控制。
充电时，光伏阵列1经防反二极管5，通过同时导通的某组充电控制开关的N-MOS开关管Ⅰ和N-MOS开关管Ⅱ，对与该组充电控制开关相连的电池包进行充电；其余各组充电控制开关的N-MOS开关管Ⅰ和N-MOS开关管Ⅱ均处于断开状态，相应的电池包也处于搁置状态。放电时，其中一路电池包经过与之相连的充电控制开关，以及放电控制开关4后对负载3放电，由于有防反二极管5存在，并不会对光伏阵列1充电。
Claims (6)
1.一种多路电池组充放电控制装置，其特征在于，包括至少两组充电控制开关，各组充电控制开关一端分别与相应的电池包正极相连，电池包个数与充电控制开关组数相同，各组充电控制开关另一端均与光伏阵列输出端相连，负载经放电控制开关与光伏阵列输出端相连。
2.根据权利要求1所述的多路电池组充放电控制装置，其特征在于，所述光伏阵列输出端还设有防反二极管，防反二极管正极端与光伏阵列输出端相连，防反二极管负极端与各组充电控制开关和放电控制开关相连。
3.根据权利要求1或2所述的多路电池组充放电控制装置，其特征在于，每组充电控制开关包括有两个反向串联的N-MOS开关管Ⅰ和N-MOS开关管Ⅱ，N-MOS开关管Ⅰ源极与N-MOS开关管Ⅱ源极相连，N-MOS开关管Ⅰ漏极接放电控制开关和光伏阵列输出端，N-MOS开关管Ⅱ的漏极与相应电池包正极相连，N-MOS开关管Ⅰ栅极与N-MOS开关管Ⅱ栅极并接后经光耦与驱动电源相连，光耦控制端用于输入控制信号。
4.根据权利要求3所述的多路电池组充放电控制装置，其特征在于，所述N-MOS开关管Ⅰ栅极和源极之间设有稳压二极管，N-MOS开关管Ⅱ栅极和源极之间设有电阻。
5.根据权利要求3所述的多路电池组充放电控制装置，其特征在于，所述N-MOS开关管Ⅰ和N-MOS开关管Ⅱ均为毫欧级N-MOS管。
6.根据权利要求1或2所述的多路电池组充放电控制装置，其特征在于，放电控制开关选用毫欧级N-MOS开关管。
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