【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种在光伏微能源系统中对锂离子电池合理充电的方法和装 置,属于光电
技术介绍
随着微电子技术、计算机技术和网络技术的发展,微系统(例如无线传 感器节点)在工业、农业、环境和军事领域中的应用日益扩大。对于无线传感 器网络而言,由于传感器节点的数量较多,且多放置在边远、危险的地方,利 用传统干电池供电的方法增加了网络维护的成本。因此,需要给传感器节点设 计合理的能源供给方式。外界环境中,太阳能是最容易获取的能源,且光伏电 池具有最高的转换功率密度。所以,集成光伏微能源系统的传感器节点具有广 泛的应用前景。同时,由于光伏电池输出的不稳定,需要能量存储器件存储光 伏电池的输出能量,用以保证传感器节点的稳定工作。在能量存储器中,聚合 物锂离子电池具有最大能量密度和最小自放电率。因此,锂离子电池是最理想 的能量存储器件。 一般情况下,锂离子电池要求使用恒流或恒压或间歇式充电 方式,而光伏电池输出的不稳定性造成聚合物锂离子电池使用寿命的縮短。在专利锂离子电池-超级电容器混合储能光伏系统(申请号为200710178894) 中,介绍了一种利用超级电容器和锂离子电池存储光伏能量的系统结构。该专 利中,锂离子电池作为一种备用电源,在超级电容器能量用完时为负载供电。 但该专利中,对锂离子电池进行充电是采用光伏电池直接充电的方式,这样不 满足锂离子电池合理充电的要求,将縮短锂离子电池的使用寿命。目前,在光电微能源系统中,尚未见到较好的为锂离子电池合理充电的方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是为解决光伏微能源系统中的聚合物锂离子电池合理充电问题,提出一种对 ...
【技术保护点】
在光伏微能源系统中对锂离子电池合理充电的方法,其特征在于: 为了实现在光伏微能源系统中对锂离子电池的合理充电,采用将超级电容器和锂离子电池构成混合能量存储结构,将超级电容器作为能量缓存器来暂存光伏电池的输出能量;在能量存储控制器的存储控制下,当超级电容器中的电压达到由用户预先设置好的电压阈值时,超级电容器经过能量存储开关以及恒流源,为锂离子电池进行充电; 在上述过程中,超级电容器的阈值与锂离子电池的电压差不能小于恒流源需要的电压差;超级电容器的工作电压要求大于等于光伏电池的开路电压; 对于能量存储控制器而言,要求其能够实时监控超级电容器的输出电压,由此控制超级电容器的充电和放电过程,保证锂离子电池充电过程中电流保持恒定。
【技术特征摘要】
1、在光伏微能源系统中对锂离子电池合理充电的方法,其特征在于为了实现在光伏微能源系统中对锂离子电池的合理充电,采用将超级电容器和锂离子电池构成混合能量存储结构,将超级电容器作为能量缓存器来暂存光伏电池的输出能量;在能量存储控制器的存储控制下,当超级电容器中的电压达到由用户预先设置好的电压阈值时,超级电容器经过能量存储开关以及恒流源,为锂离子电池进行充电;在上述过程中,超级电容器的阈值与锂离子电池的电压差不能小于恒流源需要的电压差;超级电容器的工作电压要求大于等于光伏电池的开路电压;对于能量存储控制器而言,要求其能够实时监控超级电容器的输出电压,由此控制超级电容器的充电和放电过程,保证锂离子电池充电过程中电流保持恒定。2、 一种实现权利要求l的方法的在光伏微能源系统中对锂离子电池合理充 电的装置,其特征在于包括光伏电池(1)、 二极管(2)、超级电容器(3)、 能量存储控制器(4)、能量存储开关(5)、恒流源(6)和锂离子电池(7);光伏电池(1)负责将太阳能转换为电能;二极管(2)起反向偏压保护作用,防止光伏电池被反向输入;超级电容器(3)作为能量缓存器,暂存光伏电池(1)的输出能量,并在能量存储控制器(4)的控制下,经能量存储开关和恒流源,为锂离子电池(7)充电;能量存储控制器(4)检测超级电容器(3)的输出电压,并产生能量存储 控制信号来控制能量存储开关(5)的状态;能量存储开关(5)受能量存储控制器(4)控制;恒流源(6)保证在充电过程中对锂离子电池(7)进行恒流充电;锂离子电池(7)用于存储光伏电池(1)的输出能量;其中,光伏电池(1)经二极管(2)与超级电容器(3)的正极相连;超级 电容器(3)的正极同时与能量存储控制器(4)的输入端和能量存储开关(5) 的输入端相接;能量存储开关(5)的输出端与恒流源(6)的输入端相接;恒 流源(6)的输出端与锂离子电池(7)的正极相接;光伏电池(1)的负极同时 与超级电容器(3)的负极、能量存储控制器(5)的接地端、锂离子电池(7) 的负极相接;本装置的工作过程如下-首先,光伏电池(1)经二极管(2)将输出的能量暂存在超级电容器(3) 中;能量存储控制器(4)中的采样电路读取超级电容器(3)的输出电压,并 将其转换为数字控制信号进行运算;当超级电容器(3)的端电压达到锂离子电 池(7)中的由用户预先设置好的电压阈值时,能量存储控制器(4)产生控制 信号,使能量存储开关(5)导通,将超级电容器(3)中存储的能量经恒流源 (6)存储到锂离子电池(7)中;当超级电容器(3)的端电压未达到由用户预 先设置好的电压阈值时,能量存储开关(5)断开,此时,超级电容器(3)暂 存光伏电池(2)的输出能量;当超级电容...
【专利技术属性】
技术研发人员:刘丽辉,何永泰,李艳秋,王磊,
申请(专利权)人:北京理工大学,
类型:发明
国别省市:11[中国|北京]
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