［目的］为解决无线传感器网络自动灌溉控制系统中的供电问题，设计了一种智能的太阳能电池充放电控制器。[方法] BQ24650用于自动控制和管理太阳能以对电池充电。
片机MSP430F2132用作微处理器。据对电池放电状态的检测，自动控制电池以提供负载。时，微处理器充当充电控制系统的主要控制器。[结果]从实验得知，该控制器达到了预期的设计目标，并在实际应用中稳定可靠地运行了90天。
[结论]充放电控制器可以满足实际应用的要求。光伏系统中，电荷源本身不是字面意义上的“无限电源”，而是来自光伏太阳能发电机输出的“有限电源”。既不能产生恒定的电压，也不能产生恒定的电流。着温度的变化，有时甚至无法产生足够的电压和电流。此，在给电池充电时，光伏太阳能电池板的使用具有某些特性，控制电池充电和放电的方法决定了光伏发电系统独立控制器的性能[1]。]，除了选择适当的充电和放电方法以延长电池寿命外，还应考虑最有效地利用太阳能。前，通常使用结合了最大功率点跟踪（MPPT）和智能充电方法的充电策略来使用太阳能对电池充电。
实现方法主要使用专用的集成太阳能充电管理电路来实现，并使用分立组件和微控制器以两种方式进行设计[2-8]。此，作者针对现场无线传感器网络的自动灌溉控制系统的电源问题设计了一种智能的电池充放电控制器。设遵循电池的充放电规则，则太阳能的利用效率将最大化，并且还将设计灌溉控制系统。与充电和放电控制器共享同一微处理器，从而简化了整个系统的结构。阳能电池充电和放电控制器的示意图如图1所示。阳能电池板的峰值功率为60 W，峰值电压为18 V，开路电压为21。电压为57 V，电池为20 V·h的12 V铅酸电池。电控制电路必须能够跟踪来自太阳的最大功率，并将太阳能以最大效率存储在电池中。具有浮动充电，单向充电和抗过载等功能。时，充电控制电路本身的功耗应尽可能低。电电路使用单片机MSP430F2132作为微处理器。据电池的放电电压和放电电流的检测结果，放电控制电路为负载提供负载，以避免电池的欠电压放电和过电流放电。/ 10 A）获得短路保护；为了使用更多的太阳能，当太阳充满并且电池充满电并且不需要充电时，可以控制太阳能电池板直接向电池供电。过放电控制电路充电。电控制电路主要由MOS管和外围电阻组成。片机控制电路的接通和断开，以为负载供电。
时，单片机还充当充电系统微处理器。用TI公司生产的BQ24650专用太阳能充电管理集成电路，该电路可自动控制和管理太阳能电池板的电池充电。电路如图2所示，其中BQ24650是一种同步交换模式下的充电控制器，具有最大功率点跟踪功能，专门用于为太阳能电池充电，适用于5〜28号太阳能电池板。V. BQ24650电池的充电周期包括三个阶段：预充电，恒流充电和恒压充电。充电时间设置为30分钟，预充电电流为恒流充电电流的1/10；当充电电流小于恒流充电电流的1/10时，充电自动终止；当电池电压低于BQ24650中定义的值时，达到服务极限时，充电周期会自动重新开始；当太阳能电池板的输出电压降至电池电压以下时，BQ24650会自动以低静态电流（<15μA）进入待机模式。以通过连接适当的采样电阻来配置BQ24650的负载电流。2图2中的电池充电电路R1，C1，D3，R8和C2构成BQ24650的输入电源电路，该电路用于将太阳能电池板的输出电压转换为BQ24650的输入电源。BQ24650。中，R1和C1组成RC滤波器网络，用于抑制太阳能电池板热插拔时的瞬时振荡。
D3用于防止由于施加在VCC端子上的反向电压而造成的损坏； R8和C2形成另一个RC滤波器网络，用于消除太阳能电池板输出电压的纹波。阳能电池板在每个光强度下都有一个最大功率点，每个最大功率点对应于相同的电压。这一点上，太阳能电池板达到最大效率并产生最大能量。BQ24650采用恒压算法跟踪太阳能电池板的最大功率点，当由于光强变暗导致太阳能电池板的输出功率降低时，BQ24650通过降低恒压来保持充电电压恒定。动充电电流，允许太阳能电池板运行。最大功率点。BPS24650 MPPSET引脚的电压小于1.2 V时，充电电流会自动降低。果太阳能电池板不能提供足够的输出功率，则充电电流可以减小到0。
此，图2中的最大功率点电压Q1，Q2，R9，L1和C6至C9形成一个DC / DC同步降压稳压器电路，用于将BQ24650的输入电压转换为合适的电压以对电池充电。色LED D1和绿色LED D2可以直观地反映充电状态：充电过程中，STAT1引脚设置为低电平，STAT2引脚设置为高电平，此时红色LED D1点亮；充电完成后，STAT1引脚设置为高电平，STAT2设置为低电平，绿色指示灯D2点亮发生故障时，STAT1和STAT2引脚均设置为高电平且无指示灯不亮。
电池使用过程中，为了避免过度放电对电池寿命造成影响，通常应检测电池两端的电压。
端子电压低于放电终止电压时，切断放电电路以停止提供负载或直接停止负载。此，放电终止电压被设定为10.8V，但是当以大的直流电对电池进行放电时，放电终止电压被设定为10.5V。池两端的电压由图3所示的电阻分压器电路检测。于确保MSP430F2132微控制器的ADC接口可以准确检测分压器电阻上的电压的原理，电阻R51的电阻R52应尽可能增加。少电阻分压器电路的能量消耗。3电池电压检测电路为了提高系统的可靠性和操作安全性，电池放电电路还必须具有相应的充电保护电路，主要用于过电流保护电路和短路。过在放电电路中串联一个可复位的保险丝可以防止短路，因为负载中最大的能耗是额定电流为3.33 A的直流隔膜泵。称电压为12 V，25 V / 10 A自恢复保险丝。
过检测放电电流来实现过电流保护。检测到放电电流超过某个阈值时，软件保护会生成警报，并采取保护措施以切断放电电路或停止充电。据实际负载情况，过流保护的阈值电流设置为5A。电电流由图4所示的电路检测。连接了精度为1％的电阻器R8。池的正极输出端串联一个20mΩ的电阻。INA169高端电流检测芯片使电流流经电阻R8。被转换为电压，并且电压被放大（增益可以在1到100之间调节），然后输出，然后通过Csen端子发送到控制器的ADC转换器进行转换。据转换结果和电阻R8，可以计算出放电电流。池放电时，其端子电压下降相对较慢。4电池放电电流检测电路确认其处于连续的过电流放电状态。过测试后，可以知道，当太阳能电池板的输出功率足够大且必须对电池充电时，控制器首先会以（200±15）mA的电流对电池预加载30分钟，然后再给电池充电。定电流[in（1.95±0.10）V的变化]充电一段时间，然后输入恒定电压[in（14.65±0.10）V的变化]的充电步骤，一旦电池充满电后，它会自动进入浮动充电状态（浮动充电电压在13.43和13.55 V之间波动）；当太阳能电池板的输出电压低于电池两端的电压时，它将自动停止对电池充电，并使BQ24650处于待机状态。时，控制器的最大电流消耗为187μA，当阳光再次充足且需要对电池充电时，上述充电循环将重新开始。流充电和以恒定电压充电的两个阶段的充电时间与电池的初始充电成反比。放电过程中，通过调整功率电阻器的电阻来改变放电电流，当电池以小电流（<2 A）连续放电时，恒温阀芯电池电压≤10.84V停止立即放电；当以大电流（> 2 A）连续放电时，电池电压≤10.45 V会立即停止放电；当4.85 A≤放电电流≤9.50 A时，立即停止放电；当放电电流> 9.50 A时，保险丝自动熔断。
控制器被应用于现场无线传感器网络的自动灌溉控制系统中，以进行实际应用测试。约运行90天后，没有出现异常现象。以看出，充放电控制器已经达到了预期的设计目标。这项研究中，根据电池充放电原理和最大效率利用太阳能的原理，设计了一种太阳能电池自动充放电控制器。制器本身功耗低，具有抗充电，抗过充电，浮充，抗放电，过充保护和保护等功能防止短路，并与负载控制系统共享同一微处理器，从而简化了整个结构系统。过实验测试，该控制器符合预期的设计要求，并在实际应用中呈现出良好的效果。
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