一种混合储能的太阳能充电器设计

板输出端及铅酸蓄电池间加上超级电容器组可以有效抑制干扰谐波， 保证铅酸蓄电池平稳充放电， 延长铅酸蓄电池使用寿命。

　　（ 4） 铅酸蓄电池只能工作在UT 至UOC 电压范围内（ 以12 V 铅酸蓄电池为例， 只能工作在10. 8~ 14. 7 V之间） .相比之下， 由于超级电容器组可深度放电， 其工作电压可以设定在较低范围， 如该系统中设定超级电容器组的最低输出电压为4. 5 V.因此在弱光状态下， 太阳能板的输出电压会高于超级电容器组端电压，确保输出电能被超级电容器组吸收储存， 再由升降压电路转换输出给铅酸蓄电池， 即实现了弱光充电功能。

　　（ 5） 由于铅酸蓄电池的充电条件极为严格， 在蓄电池的不同四个充电阶段下， 其允许输入的电量不同， 而太阳能板的输出受外界环境影响变化很大。当太阳能板输出的电量大于铅酸蓄电池当前工作状态下可接受的输入电量时， 多余的部分能量将保存在超级电容器组中； 反之， 当太阳能板输出的电量小于铅酸蓄电池可接受的输入电量时， 超级电容器组内储存的电量可补偿不足输出给铅酸蓄电池。这样既可以确保铅酸蓄电池的平稳充电， 延长使用寿命， 也可以提高系统利用率。

　　3. 5 实验仿真

　　如图6 所示为protues 仿真器中当超级电容器组端电压为4. 5 V时U C3909 5 脚输出脉冲及此时DC/DC 的输出波形。仿真显示， 5 脚输出频率为200 kHz,DC/ DC 转换电路的输出较为平滑， 且电压幅值为13. 6 V, 属于设定输出电压范围， 与实测效果基本相符， 说明系统可以实现弱光充电功能。

图6 UC3909 5 脚输出U5 及DC/ DC 电路U0 输出波形

　　4 结语

　　本系统采用超级电容器组与铅酸蓄电池做太阳能路灯照明系统混合储能元件， 利用超级电容器组及升降压电路实现弱光充电功能， 有效提高太阳能板利用率。同时利用UC3909实现铅酸蓄电池的四阶段充电管理， 延长了蓄电池使用寿命， 提高系统稳定性及使用效率。