离网太阳能锂电池激活方法、激活电路、太阳能控制器与流程

本发明涉及离网太阳能控制器，尤其涉及离网太阳能锂电池激活方法、激活电路、太阳能控制器。

背景技术：

目前市场上的离网太阳能控制器大部分不带锂电池充电功能，少部分离网带锂电池充电功能的控制器也不能激活过放保护后的锂电池。目前市场上的太阳能控制器以铅酸电池充电为主，即使给锂电池充电，也是假定在不出现锂电池触发过放保护的机制来进行工作的。这样的缺点在于，但出现使用者长期不进行充电，锂电池电量消耗至过放保护，此时锂电池将自身锁定，外界无法对其进行充放电处理，如此则对于使用者来讲因其没有锂电池激活功能导致非常的不方便，同时有可能造成浪费，没有激活功能无法恢复锂电池的充放电，这些电池可能会被认为已失效并被丢弃。

此外，目前市场上的可以给锂电池充电的太阳能控制器均有蓄电池防反接功能，但是前提是不能先接上太阳能输入，当太阳能输入接入太阳能控制器时，此时再接入反接的锂电池会导致控制器的损坏，所以大部分控制器安装时，都会在说明书上规定好接线顺序，先接蓄电池，再接负载端，再接太阳能输入，如此对于没有经验的接线者比较麻烦，易出现错误且保护不到位。

技术实现要素：

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供离网太阳能锂电池激活方法，本发明通过主控电路和锂电池采样电路实时监控锂电池的状态，根据监控的数据定制合适的激活脉冲，保证安全、可靠地激活。

本发明提供离网太阳能锂电池激活方法，包括以下步骤：

状态采样，太阳能控制器采集锂电池侧电位信息；

状态判断，太阳能控制器根据所述锂电池侧电位信息判断锂电池状态是否为过放保护状态，若是，则输出激活脉冲至锂电池；若否，则执行锂电池正常充电。

进一步地，还包括步骤锂电池状态监控，具体为输出激活脉冲后，监控锂电池是否工作，若否，则调整激活脉冲；若是，则执行锂电池正常充电。

进一步地，所述的步骤锂电池状态监控采用温度传感器监控锂电池是否工作。

进一步地，所述的调整激活脉冲包括脉冲宽度调整、脉冲频率调整、脉冲大小调整。

进一步地，还包括步骤锂电池反接控制器断电保护，具体为采集锂电池侧电位信息，根据锂电池侧电位信息判断锂电池状态是否为反接状态，若是，则切断锂电池与控制器间连接电路。

离网太阳能锂电池激活电路，包括开关电路、驱动电路；所述的驱动电路驱动所述的开关电路通断；所述的开关电路两端分别连接太阳能板出线端与锂电池出线端；所述的驱动电路接入太阳能控制器主控芯片控制信号；太阳能控制器主控芯片发出激活信号，经所述的驱动电路驱动所述的开关电路间隔通断，发出激活脉冲至锂电池。

进一步地，所述的开关电路包括第一开关电路、第二开关电路；所述的驱动电路包括第一驱动电路、第二驱动电路；

所述的第一开关电路包括开关管q1、开关管q4；所述的开关管q1、开关管q4并联于太阳能板出线端与所述的第二开关电路之间；所述的开关管q1与所述的开关管q4的s级与太阳能板出线端连接，所述的开关管q1与所述的开关管q4的d级与所述的第二开关电路连接；

所述的第二开关电路包括开关管q2、开关管q3；所述的开关管q2、开关管q3并联于锂电池出线端与所述的第一开关电路之间；所述的开关管q2与所述的开关管q3的s级与锂电池出线端连接，所述的开关管q2与所述的开关管q3的d级与所述的第一开关电路连接；

所述的第一驱动电路驱动所述的第一开关电路；所述的第一驱动电路包括二极管d1、二极管d2、二极管d6、三极管q10、三极管q12、电阻r26、电阻r27、电阻r20、电阻r24、电阻r30、电阻r32、电阻r33；所述的三极管q10为pnp型，所述的三极管q12为npn型；所述的二极管d1与所述的二极管d2的负极并联接入所述的开关管q1与所述的开关管q4两端；所述的二极管d1的正极与所述的电阻r26连接；所述的二极管d2的正极与所述的电阻r27；所述的电阻r26与所述的电阻r27接入所述的三极管q10的c极；所述的三极管q10的be极间并联所述的电阻r20；所述的三极管q10的b极连接所述的二极管d6的正极；所述的二极管d6的负极连接所述的电阻r24；所述的电阻r24与所述的三极管q12的c极连接；所述的三极管q12的e极与接地间连接有电阻r33；所述的三极管q12的be极间并联有电阻r32；所述的三极管q12的b极与主控芯片间连接有电阻r30；

所述的第二驱动电路驱动所述的第二开关电路；所述的第二驱动电路包括二极管d5、三极管q6、三极管q11、电阻r94、电阻r17、电阻r22、电阻r25、电阻r28、电阻r31；所述的三极管q6为pnp型，所述的三极管q11为npn型；所述的电阻r94分别接至所述的开关管q2与所述的开关管q3的g极；所述的r94另一端接入所述的三极管q6的c极；所述的三极管q6的be极间并联所述的电阻r17；所述的三极管q6的b极连接所述的二极管d5的正极；所述的二极管d5的负极连接所述的电阻r22；所述的电阻r22与所述的三极管q11的c极连接；所述的三极管q11的e极与接地间连接有电阻r31；所述的三极管q11的be极间并联有电阻r28；所述的三极管q11的b极与主控芯片间连接有电阻r25。

进一步地，所述的第一驱动电路还包括三极管组q9；所述的第一开关电路还包括电阻r3、电阻r5、电阻r8、电阻r12；所述的三极管组q9为两共b极的npn型三极管；所述的三极管组的两e极分别连接所述的二极管d1与所述的二极管d2的正极；所述的三极管组的两c极分别连接所述的电阻r26与所述的电阻r27；所述的开关管q1的gs极间并联所述的电阻r3，所述的开关管q4的gs极间并联所述的电阻r8；所述的电阻r5连接于所述的开关管q1的g极；所述的电阻r12连接于所述的开关管q4的g极；所述的电阻r5、电阻r12、电阻r27并联。

进一步地，所述的第二驱动电路还包括三级管q50、三级管q51；所述的三级管q50为npn型，所述的三级管q51为pnp型；所述的第二开关电路还包括电阻r1、电阻r4、电阻r9、电阻r10；所述的电阻r94连接所述的三级管q50与所述的三级管q51的b极；所述的三级管q50与所述的三级管q51共e极；所述的三级管q50的e极与所述的开关管q2的g极间连接所述的电阻r4；所述的三级管q51的e极与所述的开关管q3的g极间连接所述的电阻r10；所述的开关管q2的gs极间并联所述的电阻r1；所述的开关管q3的gs极间并联所述的电阻r9。

进一步地，所述的开关管q1、所述的开关管q2、所述的开关管q3、所述的开关管q4的ds极间并联有稳压二极管；所述的稳压二极管的正极连接所述的开关管q1、所述的开关管q2、所述的开关管q3、所述的开关管q4的d极；所述的稳压二极管的负极连接所述的开关管q1、所述的开关管q2、所述的开关管q3、所述的开关管q4的s极。

离网太阳能控制器，包括主控芯片、采样电路、电源电路、离网太阳能锂电池激活电路；所述的电源电路用于给所述的主控芯片提供电力；所述的电源电路为太阳能板与锂电池双供电；所述的采样电路用于采集锂电池侧电源信号传输至所述的主控芯片；所述的主控芯片用于根据所述的锂电池侧电源信号判断是否发出激活信号；所述的激活信号控制所述的离网太阳能锂电池激活电路发出激活脉冲激活过放保护的锂电池。

进一步地，所述的主控芯片还用于根据所述的锂电池侧电源信号判断是否发出切断信号；所述的切断信号控制所述的离网太阳能锂电池激活电路中的开关电路断路，将离网太阳能控制器与锂电池隔离。

进一步地，所述的主控芯片为32位stm单片机。

进一步地，所述的采样电路包括电阻r75、电阻r77、电阻r81、电容c35、双二极管d19；所述的电阻r75连接锂电池侧；所述的电阻r77连接基准电压vcc；所述的电阻r81与所述的电容c35一端并联接地，另一端接入所述的电阻r75与所述的电阻r77；所述的电阻r77与所述的电容c35的串联分路上并联所述的双二极管d19；所述的电阻r77与所述的电容c35间为采样端；所述的采样端连接所述的主控芯片。

进一步地，所述的电源电路包括二极管d7、二极管d9、稳压二极管d10、电阻r34、电阻r35、电阻r40、电阻r44、电容c11、电容c12、电容c13、电容c14、电容c15、调压芯片u3、三极管q13；所述的三极管q13为npn型；所述的二极管d7的正极接入太阳能板的出线端；所述的电阻r34与所述的电阻r35串联接至所述的二极管d7的负极；所述的二极管d9的正极接入锂电池的出线端；所述的二极管d9的负极与所述的电阻r35共接至所述的电阻r40；所述的电容c11与所述的电容c13并联一端接地，另一端接至所述的电阻r40与所述的三极管q13的c极之间；所述的三极管q13的bc极间并联有所述的电阻r44；所述的三极管q13的b极与接地端间连接所述的稳压二极管d10；所述的稳压二极管d10的负极接入所述的三极管q13的b极；所述的三极管q13的e极接入所述的调压芯片u3的输入端vin，所述的调压芯片u3的输出端vout接入所述的主控芯片；所述的调压芯片u3的接地端gnd接地；所述的电容c14与所述的电容c15并联接至所述的输出端vout与接地之间；所述的电容c12连接至所述的输入端vin与接地之间。

进一步地，还包括主控复位电路、主控滤波电路、主控烧录电路；所述的主控复位电路包括电阻r73、电容c32；所述的电阻r73与所述的电容c32串联接至所述的主控芯片上提供基准电压vcc的引脚与接地之间；所述的电阻r73与所述的电容c32之间的出线端连接至所述的主控芯片的复位引脚；所述的主控滤波电路包括电容c33；所述的电容c33串联接至所述的主控芯片上提供基准电压vcc的引脚与接地之间；所述的主控烧录电路包括烧写芯片；所述的烧写芯片与所述的主控芯片连接；所述的烧写芯片执行对所述的主控芯片的烧写。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：

本发明提供离网太阳能锂电池激活方法，包括状态采样、状态判断是否为过放保护状态，通过主控芯片和锂电池采样电路实时监控锂电池的状态，控制激活电路根据监控的数据定制合适的激活脉冲，保证控制器安全、可靠地激活。本发明还涉及离网太阳能锂电池激活电路、离网太阳能控制器。本发明采用区别于目前市场上控制器的锂电池状态采样方式，简单、高效，可以轻松辨别锂电池的各种状态，即使在接入太阳能输入的情况下，检测到蓄电池反接，也能迅速反应，切断充电回路，安全、可靠。本发明设计合理，构思巧妙，解决锂电池激活问题，有效提高离网太阳能系统的锂电池使用寿命，避免不必要的资源浪费。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。本发明的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明的离网太阳能锂电池激活方法流程图；

图2为本发明的离网太阳能锂电池反接控制器断电保护步骤流程图；

图3为本发明的一实施例中的离网太阳能控制器的电源电路图；

图4为本发明的一实施例中的离网太阳能控制器的采样电路图；

图5为本发明的一实施例中的离网太阳能控制器的主控芯片、主控复位电路、主控滤波电路、主控烧录电路的引脚与电路图；

图6为本发明的一实施例中的离网太阳能锂电池激活电路图。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

离网太阳能锂电池激活方法，如图1所示，包括以下步骤：

状态采样，太阳能控制器采集锂电池(或蓄电池)侧电位信息；具体的，状态采样采用采样电路，在一实施例中，如图4所示，采样电路包括电阻r75、电阻r77、电阻r81、电容c35、双二极管d19；电阻r75连接锂电池侧；电阻r77连接基准电压vcc；电阻r81与电容c35一端并联接地，另一端接入电阻r75与电阻r77；电阻r77与电容c35的串联分路上并联双二极管d19；电阻r77与电容c35间为采样端e点；采样端e点连接主控芯片；其中基准电压vcc与电阻r77用于抬高电路电压，利用电压叠加定理，采样端e点的采样电压都会叠加上基准电压vcc值，并以基准电压vcc值为标准电压进行采样，其中采样频率为8khz-20khz。

状态判断，太阳能控制器根据锂电池侧电位信息判断锂电池状态是否为过放保护状态，若是，则输出激活脉冲至锂电池；若否，则执行锂电池正常充电。其中，锂电池过放保护状态时，锂电池会自行与连接回路断开，此时，如图2所示，锂电池出线端b点几乎检测不到电压，采样端e点的采样电压为基准电压vcc值单独作用时对应的电压值，通过对采样电压的ad转换，判断出锂电池处于过放保护状态，主控芯片发出激活信号至离网太阳能锂电池激活电路，控制激活电路输出激活脉冲。需要说明的是，锂电池正常工作时，锂电池出线端b点为锂电池正常工作输出电压，采样端e点的采样电压为基准电压vcc与锂电池正常工作输出电压共同叠加作用时对应的正常工作电压值，此时，锂电池正常工作输出电压为正值，即对应的正常工作电压值明显大于基准电压vcc值单独作用时对应的电压值，经采样电压的ad转换，可以明显区别过放保护状态与锂电池反接状态。

在一具体实施例中，如图6所示，离网太阳能锂电池激活电路，包括开关电路、驱动电路；驱动电路驱动开关电路通断；开关电路两端分别连接太阳能板出线端与锂电池出线端；驱动电路接入太阳能控制器主控芯片控制信号；太阳能控制器主控芯片发出激活信号，经驱动电路驱动开关电路间隔通断，发出激活脉冲至锂电池。

具体的，开关电路包括第一开关电路、第二开关电路；驱动电路包括第一驱动电路、第二驱动电路；下面分别详细介绍各电路组成：

如图6所示，第一开关电路包括开关管q1、开关管q4；开关管q1、开关管q4并联于太阳能板出线端与第二开关电路之间；开关管q1与开关管q4的s级与太阳能板出线端连接，开关管q1与开关管q4的d级与第二开关电路连接；

第二开关电路包括开关管q2、开关管q3；开关管q2、开关管q3并联于锂电池出线端与第一开关电路之间；开关管q2与开关管q3的s级与锂电池出线端连接，开关管q2与开关管q3的d级与第一开关电路连接；

第一驱动电路驱动第一开关电路；第一驱动电路包括二极管d1、二极管d2、二极管d6、三极管q10、三极管q12、电阻r26、电阻r27、电阻r20、电阻r24、电阻r30、电阻r32、电阻r33；三极管q10为pnp型，三极管q12为npn型；二极管d1与二极管d2的负极并联接入开关管q1与开关管q4两端；二极管d1的正极与电阻r26连接；二极管d2的正极与电阻r27；电阻r26与电阻r27接入三极管q10的c极；三极管q10的be极间并联电阻r20；三极管q10的b极连接二极管d6的正极；二极管d6的负极连接电阻r24；电阻r24与三极管q12的c极连接；三极管q12的e极与接地间连接有电阻r33；三极管q12的be极间并联有电阻r32；三极管q12的b极与主控芯片间连接有电阻r30；

第二驱动电路驱动第二开关电路；第二驱动电路包括二极管d5、三极管q6、三极管q11、电阻r94、电阻r17、电阻r22、电阻r25、电阻r28、电阻r31；三极管q6为pnp型，三极管q11为npn型；电阻r94分别接至开关管q2与开关管q3的g极；r94另一端接入三极管q6的c极；三极管q6的be极间并联电阻r17；三极管q6的b极连接二极管d5的正极；二极管d5的负极连接电阻r22；电阻r22与三极管q11的c极连接；三极管q11的e极与接地间连接有电阻r31；三极管q11的be极间并联有电阻r28；三极管q11的b极与主控芯片间连接有电阻r25。

为提供稳定的电路环境，第一驱动电路还包括三极管组q9；第一开关电路还包括电阻r3、电阻r5、电阻r8、电阻r12；三极管组q9为两共b极的npn型三极管；三极管组的两e极分别连接二极管d1与二极管d2的正极；三极管组的两c极分别连接电阻r26与电阻r27；开关管q1的gs极间并联电阻r3，开关管q4的gs极间并联电阻r8；电阻r5连接于开关管q1的g极；电阻r12连接于开关管q4的g极；电阻r5、电阻r12、电阻r27并联。

对应的，第二驱动电路还包括三级管q50、三级管q51；三级管q50为npn型，三级管q51为pnp型；第二开关电路还包括电阻r1、电阻r4、电阻r9、电阻r10；电阻r94连接三级管q50与三级管q51的b极；三级管q50与三级管q51共e极；三级管q50的e极与开关管q2的g极间连接电阻r4；三级管q51的e极与开关管q3的g极间连接电阻r10；开关管q2的gs极间并联电阻r1；开关管q3的gs极间并联电阻r9。此时，如图6所示，经调节后的激活电路，三处f点电位约为a点的两倍，达到良好而稳定的电路特性。

为稳定各开关管电压，开关管q1、开关管q2、开关管q3、开关管q4的ds极间并联有稳压二极管；稳压二极管的正极连接开关管q1、开关管q2、开关管q3、开关管q4的d极；稳压二极管的负极连接开关管q1、开关管q2、开关管q3、开关管q4的s极。在实际应用中，离网太阳能锂电池激活电路同时为锂电池充电电路，锂电池正常充电时，开关管q1、开关管q2、开关管q3、开关管q4根据主控芯片指令，调整锂电池充电各个阶段所需的电压，此为现有技术，在此不再赘述。

如图6、图5所示，激活信号通过主控芯片u8的pa11引脚、pa9引脚发出，其中pa11引脚接入第一驱动电路的h点，pa9引脚接入第二驱动电路的i点，通过第一驱动电路驱动第一开关电路中的开关管q1与开关管q4间隔通断，通过第二驱动电路驱动第二开关电路中的开关管q2与开关管q3间隔通断，形成跳沿形式的激活脉冲，激活脉冲传输至锂电池，激活锂电池。

如图1所示，输出激活脉冲后，还包括步骤锂电池状态监控，具体为输出激活脉冲后，监控锂电池是否工作，若否，则调整激活脉冲；若是，则执行锂电池正常充电。在一实施例中，采用温度传感器监控锂电池是否工作。如图5所示，主控芯片u8的pa4引脚、pa5引脚接入两温度传感器信号，激活成功后，太阳能板通过离网太阳能控制器对锂电池进行充电，此时，温度升高，则判断为激活成功，锂电池正常工作，当温度传感器没有检测到锂电池温度变化时，主控芯片u8调整激活信号，最终使激活脉冲调整至锂电池的固定激活脉冲，其中，调整激活脉冲包括脉冲宽度调整、脉冲频率调整、脉冲大小调整。

如图2所示，还包括步骤锂电池反接控制器断电保护，具体为采集锂电池侧电位信息，根据锂电池侧电位信息判断锂电池状态是否为反接状态，若是，则切断锂电池与控制器间连接电路。在一实施例中，每隔100us进行一次锂电池状态采样，即使在接入太阳能输入的情况下，检测到锂电池反接，也能迅速反应，切断充电回路，安全、可靠。如图4所示，当锂电池反接时，锂电池出线端b点电压值为负值，叠加基准电压vcc值后，采样端e点电压值几乎为零，通过采样电压的ad转换，判断出锂电池处于反接状态，主控芯片u8的pa11引脚、pa9引脚发出断路信号，控制开关管q1、开关管q2、开关管q3、开关管q4全部断开，此时离网太阳能控制器与锂电池隔离，有效防止反接锂电池烧毁离网太阳能控制器内电路。

离网太阳能控制器，包括主控芯片、采样电路、电源电路、离网太阳能锂电池激活电路；电源电路用于给主控芯片提供电力；电源电路为太阳能板与锂电池双供电；采样电路用于采集锂电池侧电源信号传输至主控芯片；主控芯片用于根据锂电池侧电源信号判断是否发出激活信号；激活信号控制离网太阳能锂电池激活电路发出激活脉冲激活过放保护的锂电池。其中，采样电路、离网太阳能锂电池激活电路已详细描述，故不在此赘述。

在一实施例中，主控芯片还用于根据锂电池侧电源信号判断是否发出切断信号；切断信号控制离网太阳能锂电池激活电路中的开关电路断路，将离网太阳能控制器与锂电池隔离。具体的，如图5所示，主控芯片为32位stm单片机，离网太阳能控制器还包括主控复位电路、主控滤波电路、主控烧录电路；主控复位电路包括电阻r73、电容c32；电阻r73与电容c32串联接至主控芯片上提供基准电压vcc的引脚与接地之间；电阻r73与电容c32之间的出线端连接至主控芯片的复位引脚；主控滤波电路包括电容c33；电容c33串联接至主控芯片上提供基准电压vcc的引脚与接地之间；主控烧录电路包括烧写芯片；烧写芯片与主控芯片连接；烧写芯片执行对主控芯片的烧写。

在一实施例中，如图3所示，电源电路包括二极管d7、二极管d9、稳压二极管d10、电阻r34、电阻r35、电阻r40、电阻r44、电容c11、电容c12、电容c13、电容c14、电容c15、调压芯片u3、三极管q13；三极管q13为npn型；二极管d7的正极接入太阳能板的出线端；电阻r34与电阻r35串联接至二极管d7的负极；二极管d9的正极接入锂电池的出线端；二极管d9的负极与电阻r35共接至电阻r40；电容c11与电容c13并联一端接地，另一端接至电阻r40与三极管q13的c极之间；三极管q13的bc极间并联有电阻r44；三极管q13的b极与接地端间连接稳压二极管d10；稳压二极管d10的负极接入三极管q13的b极；三极管q13的e极接入调压芯片u3的输入端vin，调压芯片u3的输出端vout接入主控芯片；调压芯片u3的接地端gnd接地；电容c14与电容c15并联接至输出端vout与接地之间；电容c12连接至输入端vin与接地之间。其中，二极管d7、二极管d9为防倒灌二极管，a端接入太阳能板出线端，b端接入锂电池出线端，太阳能板与锂电池都可向主控芯片供电，电阻r34、电阻r35为了供电电压以锂电池为主；在一实施例中，c点输出电压12v，vcc为3.3v。

本发明提供离网太阳能锂电池激活方法，包括状态采样、状态判断是否为过放保护状态，通过主控芯片和锂电池采样电路实时监控锂电池的状态，控制激活电路根据监控的数据定制合适的激活脉冲，保证控制器安全、可靠地激活。本发明还涉及离网太阳能锂电池激活电路、离网太阳能控制器。本发明采用区别于目前市场上控制器的锂电池状态采样方式，简单、高效，可以轻松辨别锂电池的各种状态，即使在接入太阳能输入的情况下，检测到蓄电池反接，也能迅速反应，切断充电回路，安全、可靠。本发明设计合理，构思巧妙，解决锂电池激活问题，有效提高离网太阳能系统的锂电池使用寿命，避免不必要的资源浪费。

以上，仅为本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制；凡本行业的普通技术人员均可按说明书附图所示和以上而顺畅地实施本发明；但是,凡熟悉本专业的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时,凡依据本发明的实质技术对以上实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变等，均仍属于本发明的技术方案的保护范围之内。