專利名稱：電源控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種電源控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著人類的不斷發(fā)展，能源消耗越來越大，同時對環(huán)境的影響也越來越大，整個社 會將更多的注意力轉(zhuǎn)向了新能源的開發(fā)，取之不竭的太陽能無疑成為了目前開發(fā)熱點之 一。由于太陽能電池往往需要有足夠強的光照條件下才能供電，并且存在光電轉(zhuǎn)換板受光 面積小，光電轉(zhuǎn)換效率不高，造成不穩(wěn)定的問題。因而通常通過大量太陽能電池方陣對蓄電 池進行充電，再由蓄電池向負載供電。因此，采用較優(yōu)的方法控制太陽能電池對蓄電池的充 電對于太陽能電池系統(tǒng)來說，顯得尤為重要。太陽能只能在白天而且光照足夠強的情況下才能供電，如果考慮到蓄電池需要一 天24小時不間斷的工作，僅僅太陽能可能是不夠的，所以有必要同時也引進220V市電的供 電，220V市電可作為太陽能的補充，當有足夠光照的時候，自動切換成為太陽能供電，當太 陽能不能再供電時，而且當蓄電池的電壓降低到一定值的時候，開始自動切換到市電的供 H1^ ο當把電源放到戶外工作的時候，不可能派人每天24小時看著它供電是否正常，這 也不現(xiàn)實，所以有必要做到可以在室內(nèi)通過某種手段自動地獲得電源目前的供電狀況，串 口和網(wǎng)口是目前比較通用的通信手段。因此，需要一種智能切換太陽能、市電和蓄電池供電，并且能夠通過一定渠道通信 控制電源分流輸出狀態(tài)以及獲取電源供電情況的智能電源控制系統(tǒng)，這樣可以保證供電的 連續(xù)性，也可以充分利用到太陽能，既環(huán)保又方便。

實用新型內(nèi)容本實用新型所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種可以保持持 續(xù)、穩(wěn)定利用太陽能、市電和蓄電池智能切換供電，并且能實時監(jiān)控電源供電情況的電源控 制系統(tǒng)。本實用新型所采用的技術(shù)方案是本實用新型包括電源控制器、太陽能電池、蓄電 池、電網(wǎng)電源和負載，所述電源控制器與所述太陽能電池、蓄電池、電網(wǎng)電源和負載對應(yīng)連 接，所述電源控制器檢測并控制所述太陽能電池、蓄電池、電網(wǎng)電源的工作狀態(tài)，保障向所 述負載輸送電力，所述電網(wǎng)電源包括市電經(jīng)開關(guān)電源后的直流電源，本實用新型包括工作 狀態(tài)和電壓檢測電路、電源輸出控制電路、MCU供電電路、MCU主控電路、串口通信電路、蓄 電池充電狀態(tài)切換電路、蓄電池過充/放保護電路、工作程序控制裝置，所述MCU供電電路 連接所述太陽能電池、蓄電池、電網(wǎng)電源，所述MCU主控電路分別與所述工作狀態(tài)和電壓檢 測電路、電源輸出控制電路、MCU供電電路、串口通信電路、蓄電池充電狀態(tài)切換電路、蓄電 池過放電保護電路、工作程序控制裝置電連接，所述MCU主控電路接受所述工作狀態(tài)和電
3壓檢測電路傳輸?shù)男盘柌⑴c所述串口通信電路和工作程序控制裝置進行交換處理后對所 述電源輸出控制電路、蓄電池充電狀態(tài)切換電路、蓄電池過充/放保護電路實施控制。所述太陽能電池與所述電源控制器之間設(shè)置有太陽能電池放電繼電器，所述電網(wǎng) 電源與所述電源控制器之間設(shè)置有市電放電繼電器，所述蓄電池和所述蓄電池過充/放保 護電路之間設(shè)置有蓄電池過充保護開關(guān)、蓄電池過放保護開關(guān)。所述工作程序控制裝置包括MCU并連接有相應(yīng)的編程接口、復(fù)位開關(guān)及輸入輸出 輔助端子。本實用新型的有益效果是由于本實用新型包括工作狀態(tài)和電壓檢測電路、電源 輸出控制電路、MCU供電電路、MCU主控電路、串口通信電路、蓄電池充電狀態(tài)切換電路、蓄 電池過充/放保護電路、工作程序控制裝置，所述MCU供電電路連接所述太陽能電池、蓄電 池、電網(wǎng)電源，所述MCU主控電路與所述工作狀態(tài)和電壓檢測電路、電源輸出控制電路、MCU 供電電路、串口通信電路、蓄電池充電狀態(tài)切換電路、蓄電池過充/放保護電路、工作程序 控制裝置電連接，所述MCU主控電路接受所述工作狀態(tài)和電壓檢測電路傳輸?shù)男盘柵c所述 串口通信電路和工作程序控制裝置進行交換處理后對所述電源輸出控制電路、蓄電池充電 狀態(tài)切換電路、蓄電池過充/放保護電路實施控制，優(yōu)先采太陽能電池池給蓄電池充電和 負載供電，太陽能電池池功率不足時切換為交流市電給蓄電池充電和負載供電，所以本實 用新型是一種可以保持持續(xù)、穩(wěn)定利用太陽能、市電和蓄電池智能切換供電，并且能實時監(jiān) 控電源供電情況的電源控制系統(tǒng)。

圖1是本實用新型電路結(jié)構(gòu)框圖；圖2是本實用新型工作程序控制裝置主程序控制流程示意圖；圖3是本實用新型工作程序控制裝置自檢程序控制流程示意圖；圖4是本實用新型工作程序控制裝置AD轉(zhuǎn)換程序控制流程示意圖。
具體實施方式
如圖1所示，本實用新型包括電源控制器1、太陽能電池2、蓄電池3、電網(wǎng)電源4和 負載5，所述電源控制器1與所述太陽能電池2、蓄電池3、電網(wǎng)電源4和負載5對應(yīng)連接， 所述電源控制器1檢測并控制所述太陽能電池2、蓄電池3、電網(wǎng)電源4的工作狀態(tài)，保障向 所述負載5輸送電力，所述電網(wǎng)電源4包括市電經(jīng)開關(guān)電源后的直流電源，所述電源控制器 1包括工作狀態(tài)和電壓檢測電路11、電源輸出控制電路12、MCU供電電路13、MCU主控電路 14、串口通信電路15、蓄電池充電狀態(tài)切換電路16、蓄電池過充/放保護電路17、工作程序 控制裝置18，所述MCU供電電路13連接所述太陽能電池2、蓄電池3、電網(wǎng)電源4，所述MCU 主控電路14與所述工作狀態(tài)和電壓檢測電路11、電源輸出控制電路12、MCU供電電路13、 串口通信電路15、蓄電池充電狀態(tài)切換電路16、蓄電池過充/放保護電路17、工作程序控 制裝置18電連接，所述MCU主控電路14接受所述工作狀態(tài)和電壓檢測電路11傳輸?shù)男盘?與所述串口通信電路15和工作程序控制裝置18進行交換處理后對所述電源輸出控制電路 12、蓄電池充電狀態(tài)切換電路16、蓄電池過充/放保護電路17實施控制。所述太陽能電池2與所述電源控制器1之間設(shè)置有太陽能電池放電繼電器K1，所述電網(wǎng)電源4與所述電源控制器1之間設(shè)置有市電放電繼電器K2，所述蓄電池3和所述蓄 電池過充/放保護電路17之間設(shè)置有蓄電池過充保護開關(guān)Ml、蓄電池過放保護開關(guān)M2。所述工作程序控制裝置18包括MCU并連接有相應(yīng)的編程接口、復(fù)位開關(guān)及輸入輸 出輔助端子。本實施例中，具體設(shè)計和制作原理及方法如下一、邏輯和功能設(shè)計說明 1、太陽能電池、交流市電、蓄電池三者供電輸入可選配置。所述交流市電是指電網(wǎng) 電源，它是包括經(jīng)過開關(guān)電源后的直流電源，太陽能電池最大可配置300W，蓄電池最大配置 130AH/12V。建議擇優(yōu)的配置為太陽能電池100W，蓄電池65AH/12V。本控制器支持的組合 為市電；蓄電池；市電+蓄電池；太陽能電池+蓄電池；市電+太陽能電池+蓄電池等各種 配置模式，另不支持太陽能電池模式，且市電+太陽能電池模式等同只接市電模式。2、蓄電池支持太陽能電池和市電兩種充電方式，太陽能電池采用浮充、市電采用 均壓充電，互為備用。優(yōu)先使用太陽能電池給蓄電池充電和負載供電，待太陽能電池功率不 夠后改由市電給蓄電池充電和負載供電，太陽能電池功率判斷電壓為18. 5V，若超過該電壓 則由太陽能電池充電，否則改由市電充電，控制器具備蓄電池過充保護，保護電壓為14. 4V， 并給出LED狀態(tài)指示，保護為熄滅狀態(tài)。保護后停止充電，由蓄電池放電，放電致13. 2V恢 復(fù)充電。3、當沒有太陽能電池和市電狀態(tài)下由蓄電池給負載供電，具備蓄電池過放保護， 斷開輸出電壓，停止給負載供電，保護電壓為11V，并給出LED狀態(tài)指示，保護為熄滅狀態(tài)。 過放保護后，蓄電池繼續(xù)給電源控制器供電，當配置130AH/12的蓄電池時，過放保護后到 蓄電池真正過放經(jīng)驗保護點10. 5V，可保持電源自身工作至少7天。4、當太陽能電池或市電恢復(fù)后可給蓄電池充電，蓄電池電壓超過11. 4V后恢復(fù)電 壓輸出，負載可正常工作，實現(xiàn)自啟動功能。5、本地控制單元的供電由市電、太陽能電池、蓄電池三者任其一供電。6、輸出電壓為12VDC(10. 5V 14. 5V)和5VDC(4. 5V 5. 5V)，輸出最大負載電流 為10A。另還有1路通過跳線選擇12V或5V可控輸出，輸出最大負載電流為3A。各個輸出 口具備短路/過載保護功能。7、蓄電池充放電狀態(tài)，充電類型、蓄電池電壓、市電是否掉電等信息的檢測，并通 過上述的串口通信電路15實現(xiàn)和上一級控制單元進行數(shù)據(jù)通信，同時還有可接收控制指 令，實現(xiàn)本地控制。8、另面板結(jié)構(gòu)上還有對MCU的編程口和復(fù)位開關(guān)，太陽能電池、蓄電池和220VAC 交流輸入都是通過電源箱面板的連接器從電源箱的外部接入。電源設(shè)計中，需要新設(shè)計 E-PMB電源管理單板，單板上支持DC/DC模塊以及必要的輸入、輸出接口，單板與開關(guān)電源 共同構(gòu)成電源控制器，兩者之間通過連線實現(xiàn)連接。二、運行設(shè)計1、運行過程本設(shè)計最主要是實現(xiàn)了太陽能電池、交流市電、蓄電池三者充放電管理，并將電源 運行狀態(tài)通過串口通信電路15和上層控制單元進行數(shù)據(jù)通信。其中電源充放電的具體運 行過程如下[0032]1)、系統(tǒng)優(yōu)先采太陽能電池池給蓄電池充電和負載供電；2)、太陽能電池池功率不足時切換為交流市電給蓄電池充電和負載供電；3)、太陽能電池池不足且交流市電斷電狀態(tài)下自動切換為蓄電池輸出放電給負載
{共 O2、系統(tǒng)邏輯流程系統(tǒng)運行的具體說明如下(當配置好電源輸入上電后和更改配置，要按下復(fù)位鍵 重啟，Kl太陽能電池池放電繼電器、K2為市電放電繼電器、Ml為蓄電池過充保護開關(guān)、M2 為蓄電池過放保護開關(guān))當是太陽能電池池+開關(guān)電源+蓄電池的組合時，在初始狀態(tài)工作程序控制裝置 18啟動自檢程序(如圖3所示)，檢查是否配有市電和蓄電池。然后啟動主程序(如圖2 所示)，在上電后檢測交流市電狀態(tài)，有交流市電則Kl斷開、K2閉合、AD轉(zhuǎn)換(其AD轉(zhuǎn)換 流程如圖4所示)，M1、M2閉合，由市電給蓄電池充電和輸出給設(shè)備供電(若停電則太陽能 電池池和蓄電池給設(shè)備供電)，再檢太陽能電池池電壓，當其電壓大于或等于18. 5V后，此 時動作Kl閉合、K2斷開，改太陽能電池池給蓄電池充電和給設(shè)備供電，之后檢測蓄電池充 放電電流，若為充電電流則維持并循環(huán)檢測該電流，若為放電電流，此時檢太陽能電池池電 壓，判定是否是蓄電池過充保護，若是沒有過充保護，此時再次檢測交流市電，若無交流市 電則繼電器不動作并循環(huán)以上檢測，若有交流市電則動作Kl為斷開，K2為閉合，由開關(guān)電 源給蓄電池充電和給設(shè)備供電，并定時10分鐘后再次檢太陽能電池池電壓來判定是否可 以切太陽能電池池給蓄電池充電。如此循環(huán)，期間一旦遇到市電掉電則判定是否太陽能電 池池連接，有則太陽能電池池給蓄電池充電和給設(shè)備供電太陽能電池池功率不夠和蓄電池 一起給設(shè)備供電)，無則由蓄電池輸出放電。當然系統(tǒng)還可支持以下的配置組合方式，分別為市電、蓄電池、市電+蓄電池1)、市電。正常為Kl斷開、K2閉合、M1、M2閉合，始終由市電輸出14V給負載供電。2)、蓄電池。正常為Kl閉合、K2斷開，Ml、M2閉合，由蓄電池給負載供電，當蓄電 池電壓超過14. 4V則Ml斷開過充保護。電壓小于IlV則M2斷開過放保護。3)、市電+蓄電池。正常為Kl斷開、K2閉合、Ml、M2閉合。由市電給蓄電池充電 和負載供電，當市電斷電則由蓄電池給負載供電，蓄電池電壓小于Iiv則M2斷開過放保護。4)太陽能電池池+蓄電池。正常為Kl閉合、K2斷開，Ml、M2閉合，太陽能電池池 給蓄電池充電和負載供電，當蓄電池電超過14. 4V則Ml斷開過充保護，有蓄電池給負載供 電。蓄電池電壓小于13. 2V后閉合Ml恢復(fù)充電；太陽能電池池功率不足時由蓄電池太陽 能電池池一起給負載供電，當蓄電池電壓小于IlV則M2斷開過放保護，蓄電池電壓恢復(fù)在 11. 4V以上則閉合M2恢復(fù)給負載供電。
權(quán)利要求一種電源控制系統(tǒng)，它包括電源控制器(1)、太陽能電池(2)、蓄電池(3)、電網(wǎng)電源(4)和負載(5)，所述電源控制器(1)與所述太陽能電池(2)、蓄電池(3)、電網(wǎng)電源(4)和負載(5)對應(yīng)連接，所述電源控制器(1)檢測并控制所述太陽能電池(2)、蓄電池(3)、電網(wǎng)電源(4)的工作狀態(tài)，保障向所述負載(5)輸送電力，所述電網(wǎng)電源(4)包括市電經(jīng)開關(guān)電源后的直流電源，其特征在于所述電源控制器(1)包括工作狀態(tài)和電壓檢測電路(11)、電源輸出控制電路(12)、MCU供電電路(13)、MCU主控電路(14)、串口通信電路(15)、蓄電池充電狀態(tài)切換電路(16)、蓄電池過充/放保護電路(17)、工作程序控制裝置(18)，所述MCU供電電路(13)連接所述太陽能電池(2)、蓄電池(3)和電網(wǎng)電源(4)，所述MCU主控電路(14)分別與所述工作狀態(tài)和電壓檢測電路(11)、電源輸出控制電路(12)、MCU供電電路(13)、串口通信電路(15)、蓄電池充電狀態(tài)切換電路(16)、蓄電池過充/放保護電路(17)、工作程序控制裝置(18)電連接，所述MCU 主控電路(14)接受所述工作狀態(tài)和電壓檢測電路(11)傳輸?shù)男盘枺⑴c所述串口通信電路(15)和工作程序控制裝置(18)進行交換處理后對所述電源輸出控制電路(12)、蓄電池充電狀態(tài)切換電路(16)、蓄電池過充/放保護電路(17)實施控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源控制系統(tǒng)，其特征在于所述太陽能電池(2)與所述電 源控制器⑴之間設(shè)置有太陽能電池放電繼電器(Kl)，所述電網(wǎng)電源(4)與所述電源控制 器(1)之間設(shè)置有市電放電繼電器(K2)，所述蓄電池(3)和所述蓄電池過充/放保護電路 (17)之間設(shè)置有蓄電池過充保護開關(guān)(Ml)、蓄電池過放保護開關(guān)(M2)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源控制系統(tǒng)，其特征在于所述工作程序控制裝置(18)包 括MCU并連接有相應(yīng)的編程接口、復(fù)位開關(guān)及輸入輸出輔助端子。
專利摘要本實用新型公開了一種電源控制系統(tǒng)，旨在提供一種可以保持持續(xù)、穩(wěn)定利用太陽能、市電和蓄電池智能切換供電，并且能實時監(jiān)控電源供電情況的電源控制系統(tǒng)。本實用新型包括電源控制器(1)，它包括工作狀態(tài)和電壓檢測電路(11)、電源輸出控制電路(12)、MCU供電電路(13)、MCU主控電路(14)、串口通信電路(15)、蓄電池充電狀態(tài)切換電路(16)、蓄電池過充/放保護電路(17)、工作程序控制裝置(18)，所述工作程序控制裝置(18)包括MCU并連接有相應(yīng)的編程接口、復(fù)位開關(guān)及輸入輸出輔助端子，本實用新型可廣泛應(yīng)用于太陽能、市電、蓄電池組合供電系統(tǒng)。
文檔編號H02J7/02GK201750203SQ20102023933
公開日2011年2月16日 申請日期2010年6月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月25日
發(fā)明者張礦 申請人:珠海高凌信息科技有限公司