基于UC3909芯片對(duì)鉛酸蓄電池的充電管理及仿真

　　目前急需解決的有鉛酸蓄電池使用壽命較短及系統(tǒng)在弱光條件下充電能力不足這兩大問題。系統(tǒng)儲(chǔ)能元件鉛酸蓄電池設(shè)計(jì)壽命約三年，但由于充電方式、存儲(chǔ)方式以及人為等諸多因素的影響導(dǎo)致其使用壽命過短，需要經(jīng)常更換， 不僅加大了使用成本也影響了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。另外大部分已使用的系統(tǒng)在弱光條件下充電能力不足，導(dǎo)致系統(tǒng)太陽(yáng)能板利用率不高； 傳統(tǒng)提高弱光充電能力的方法是采用組態(tài)優(yōu)化控制來實(shí)現(xiàn)，即根據(jù)外界光照強(qiáng)弱采用繼電器控制太陽(yáng)能板組件按照串聯(lián)或并聯(lián)等不同的組合方式給蓄電池充電，確保太陽(yáng)能板組件輸出電壓始終達(dá)到設(shè)定充電電壓。

　　這種方法雖然可以實(shí)現(xiàn)弱光充電， 但在組態(tài)變化的瞬間， 電路輸出電壓波動(dòng)較大， 影響系統(tǒng)穩(wěn)定性。此外， 由于采用繼電器控制， 繼電器的機(jī)械開關(guān)觸點(diǎn)在工作較長(zhǎng)時(shí)間后容易磨損失靈甚至引起誤操作。為了有效提高系統(tǒng)弱光充電能力，本文采用超級(jí)電容器組及升降壓電路來實(shí)現(xiàn)弱光條件下有效充電， 并采用UC3909 實(shí)現(xiàn)對(duì)膠體密封鉛酸蓄電池智能化充電管理， 延長(zhǎng)蓄電池使用壽命。

　　1  鉛酸蓄電池充電特性

　　鉛酸蓄電池的充電特性是由其最大接受充電能力來體現(xiàn)， 是在保證蓄電池析氣率較低、溫升較低時(shí)所能承受的最大充電電流。其充電特性曲線方程式為：

　　式中， I 為充電電流； I 0為初始最大充電電流； a 為最大接受力比； t 為充電時(shí)間。

　　在實(shí)際的電池充電管理過程中，要使蓄電池的充電過程完全吻合該充電特性曲線存在較大困難。因此本著提高充電效率、保障蓄電池使用壽命、實(shí)現(xiàn)合理有效充電的原則， 參考充電特性曲線， 采用智能控制芯片UC3909 實(shí)現(xiàn)對(duì)膠體密封鉛酸蓄電池分段充放電控制管理。

　　2  基于UC3909 控制器的四階段充電

　　目前獨(dú)立型太陽(yáng)能照明系統(tǒng)中蓄電池充電控制器一般采用的是三階段充電方式，即先恒流充電、再恒壓充電、后浮充充電。但由于某些應(yīng)用場(chǎng)合的蓄電池會(huì)經(jīng)常出現(xiàn)過度放電的情況，如果一開始就直接進(jìn)入較大電流充電的恒流充電階段， 容易造成熱失控，易損壞蓄電池。所以在最開始的時(shí)候應(yīng)該采用小電流IT 充電的涓流充電模式， 等蓄電池的端電壓達(dá)到設(shè)定的充電使能電壓UT 時(shí)， 再進(jìn)行恒流充電。UC3909 芯片可以根據(jù)蓄電池的狀態(tài)實(shí)現(xiàn)涓流充電、恒流充電、恒壓充電和浮充充電四個(gè)階段合理充電，如圖1 所示。