资料介绍
前言
太阳能电池的发展始于上世纪五十年代,最初应用于宇宙开发,航空航天等领域,经过近五十年的发展,无论从发展速度、技术成熟性,还是从应用领域来看,太阳能电池都是新能源中的佼佼者。太阳能电池具有许多优点,比如:安全可靠、无噪声、无污染、能量随处可得、不受地域限制、无须消耗燃料、可以无人值守、建站周期短、规模大小随意、可以方便地与建筑物相结合等,这些优点都是其他发电方式所不及的。但是,太阳能电池并不是一个理想的电源,其输出特性受光照强度和光线频谱等影响,输出电流很不稳定,所以太阳能电池不能直接驱动用电装置,而需要将太阳能电池先存储在电池中,然后通过电池为用电装置供电。
目前,人们常以蓄电池作为太阳能电池的储电装置,但是,蓄电池的维护较复杂,需专门的电池间,有腐蚀性气体排出,必须现场初充电50-90小时,需专人维护,而且,不及时恢复性充电会损害电池,蓄电池对温度也很敏感,寿命较短。
锂电池作为二次电池之一,具有能量密度高、工作电压高、自放电小,可快速充放电、寿命长、允许温度范围宽、体积小、输出功率大、无记忆效应和无环境污染等优点,综合性能优于铅酸、镍镉、镍氢和金属锂电池,被称为性能最好的电池。虽然锂电池也存在缺点,但同其优点相比,那些缺点不应成为主要问题,特别是用于一些高科技,高附加值的产品中。目前,锂电池在市场中成长快速、利润高、已成为许多先进国家竞相发展的研究项目,其未来需求及发展前景是相当好的。
鉴于上述原因,可以用锂电池代替蓄电池作为太阳能电池的储电装置。随即带来的锂电充电问题便成了锂电应用中的重要课题。市场上现有的锂电池充电器,要么通用性不够强,要么精度达不到要求,而且,随着太阳能产业的快速发展,不可再生资源的逐渐减少,现有的交流电供电式充电器必有被取代之势。
为了实现在太阳能供电下对锂电池充放电的高精度控制,提升锂电池工作性能,延长锂电池寿命,本文设计了一款基于AVR单片机的追光智能锂电池充电系统,实现了智能追光,并确保锂电池不会过充、过热而损坏,大大提高安全性能,延长锂电池的使用寿命。该系统还通过与上位机通信,将锂电池的状态实时显示在上位机界面上,便于实现对锂电池的智能化管理。系统也具有电路稳定性强、可靠性高、控制精度高、操作简便、易于软件升级等特点。
追光、锂电池充电基本原理
追光原理
单轴跟踪追光
单轴跟踪追光的优点是结构简单,但是由于入射光线不能始终与主光轴平行,收集太阳能的效果并不理想。
图1是单轴跟踪追光的一个实例。
图1 单轴跟踪
双轴跟踪追光
双轴跟踪追光可以通过跟踪太阳高度和赤纬角的变化,获得最多的太阳能,但是其结构复杂,成本相对较高。
太阳能电池的发展始于上世纪五十年代,最初应用于宇宙开发,航空航天等领域,经过近五十年的发展,无论从发展速度、技术成熟性,还是从应用领域来看,太阳能电池都是新能源中的佼佼者。太阳能电池具有许多优点,比如:安全可靠、无噪声、无污染、能量随处可得、不受地域限制、无须消耗燃料、可以无人值守、建站周期短、规模大小随意、可以方便地与建筑物相结合等,这些优点都是其他发电方式所不及的。但是,太阳能电池并不是一个理想的电源,其输出特性受光照强度和光线频谱等影响,输出电流很不稳定,所以太阳能电池不能直接驱动用电装置,而需要将太阳能电池先存储在电池中,然后通过电池为用电装置供电。
目前,人们常以蓄电池作为太阳能电池的储电装置,但是,蓄电池的维护较复杂,需专门的电池间,有腐蚀性气体排出,必须现场初充电50-90小时,需专人维护,而且,不及时恢复性充电会损害电池,蓄电池对温度也很敏感,寿命较短。
锂电池作为二次电池之一,具有能量密度高、工作电压高、自放电小,可快速充放电、寿命长、允许温度范围宽、体积小、输出功率大、无记忆效应和无环境污染等优点,综合性能优于铅酸、镍镉、镍氢和金属锂电池,被称为性能最好的电池。虽然锂电池也存在缺点,但同其优点相比,那些缺点不应成为主要问题,特别是用于一些高科技,高附加值的产品中。目前,锂电池在市场中成长快速、利润高、已成为许多先进国家竞相发展的研究项目,其未来需求及发展前景是相当好的。
鉴于上述原因,可以用锂电池代替蓄电池作为太阳能电池的储电装置。随即带来的锂电充电问题便成了锂电应用中的重要课题。市场上现有的锂电池充电器,要么通用性不够强,要么精度达不到要求,而且,随着太阳能产业的快速发展,不可再生资源的逐渐减少,现有的交流电供电式充电器必有被取代之势。
为了实现在太阳能供电下对锂电池充放电的高精度控制,提升锂电池工作性能,延长锂电池寿命,本文设计了一款基于AVR单片机的追光智能锂电池充电系统,实现了智能追光,并确保锂电池不会过充、过热而损坏,大大提高安全性能,延长锂电池的使用寿命。该系统还通过与上位机通信,将锂电池的状态实时显示在上位机界面上,便于实现对锂电池的智能化管理。系统也具有电路稳定性强、可靠性高、控制精度高、操作简便、易于软件升级等特点。
追光、锂电池充电基本原理
追光原理
单轴跟踪追光
单轴跟踪追光的优点是结构简单,但是由于入射光线不能始终与主光轴平行,收集太阳能的效果并不理想。
图1是单轴跟踪追光的一个实例。
图1 单轴跟踪
双轴跟踪追光
双轴跟踪追光可以通过跟踪太阳高度和赤纬角的变化,获得最多的太阳能,但是其结构复杂,成本相对较高。
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