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磷酸鐵鋰電池在太陽(yáng)能光伏上的充電應(yīng)用
文章來(lái)源：永阜康科技 更新時(shí)間：2021/8/12 11:37:00
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由于太陽(yáng)能光伏組件一般開(kāi)路電壓在18-20V左右，電流大小取決于光照強(qiáng)度，而單節(jié)磷酸鐵鋰的標(biāo)準(zhǔn)充電電壓為3.65V，因此需采用降壓型充電電路將光伏組件的電壓轉(zhuǎn)換成恒定的標(biāo)準(zhǔn)充電電壓3.65V。綜合池能其他文章所述磷酸鐵鋰電池特性，本文采用線(xiàn)性充電方式來(lái)設(shè)計(jì)磷酸鐵鋰電池的充電電路。線(xiàn)性充電電路就是在鋰電池充電的各個(gè)階段，通過(guò)調(diào)整外部調(diào)整管(功率晶體管)， 以合適的電流給電池充電，該方式的優(yōu)點(diǎn)具有限流功能， 不需要外部限流適配器。采用線(xiàn)性充電方式來(lái)設(shè)計(jì)太陽(yáng)能光伏充電電路，電路中的核心芯片采用電源控制管理芯片CN3705，CN3705是PWM降壓模式鋰電池或磷酸鐵鋰電池充電管理集成電路，能夠獨(dú)立對(duì)單節(jié)或多節(jié)鋰電池或磷酸鐵鋰電池充電進(jìn)行自動(dòng)管理， 具有封裝外形小，外圍元器件少和使用簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn).

CN3705具有恒流和恒壓充電模式，非常適合鋰電池或磷酸鐵鋰電池的充電。CN3705輸入電壓在7.5V-28V之間，BAT引腳接磷酸鐵鋰電池，在恒壓充電模式，恒壓充電電壓由外部電阻分壓網(wǎng)絡(luò)設(shè)置，輸出電壓具體可以通過(guò)R6~IR7兩電阻進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)分壓設(shè)置，輸出電壓可在3V-25V之間；

電路充電電壓設(shè)置成3.65V，充電電流設(shè)置為5A，對(duì)于深度放電的電池， 當(dāng)電池電壓低于所設(shè)置的恒壓充電電壓的66.7％時(shí)，CN3705用所設(shè)置的恒流充電電流的15％對(duì)電池進(jìn)行涓流充電。在恒壓充電階段，充電電流逐漸減小， 當(dāng)充電電流降低到外部電阻所設(shè)置的值時(shí)，充電結(jié)束。在充電結(jié)束狀態(tài)，如果電池電壓下降到所設(shè)置的恒壓充電電壓的91.1％時(shí)， 自動(dòng)開(kāi)始新的充電周期。當(dāng)輸入電源掉電或者輸入電壓低于電池電壓時(shí)，CN3705自動(dòng)進(jìn)入低功耗的睡眠模式。其它功能包括輸入低電壓鎖存，電池溫度監(jiān)測(cè)，電池端過(guò)壓保護(hù)和充電狀態(tài)指示等.

實(shí)驗(yàn)中采用40W的單晶硅光伏組件，輸出開(kāi)路電壓在18V-22V之間。輸出電流峰值能達(dá)到1.8A，通過(guò)CN3705充電電路對(duì)一塊容量為10AH的單節(jié)磷酸鐵鋰電池充電。充電電路設(shè)計(jì)輸出為3.65V，電流為5A，但是實(shí)際充電電路的輸出電流與日照強(qiáng)度有很大關(guān)系，而日照強(qiáng)度取決于天氣情況。實(shí)驗(yàn)環(huán)境選擇在無(wú)遮擋、采光好空曠地，在不同的光照強(qiáng)度下，用萬(wàn)用表分別測(cè)試4個(gè)重要參數(shù)： 太陽(yáng)能電池板的輸出開(kāi)路電壓、太陽(yáng)能電池板接上CN3705充電器的輸出電流、充電器的輸出電壓、充電器的輸出電流。

電池板最大輸出功率接近20W，由于處于冬季，平均光照時(shí)間很短，光強(qiáng)強(qiáng)度不夠，在5次測(cè)試中，輸出功率均很小，與標(biāo)稱(chēng)最大輸出功率40W相差很大。另外，充電器輸入電壓與輸出電壓之差越大，充電器效率越低。這剛好符合CN3705芯片的電氣特性.

假定在冬季，40W電池板利用CN3705充電器，充電平均電流是1.014A，若對(duì)容量為10Ah的單芯磷酸鐵鋰電池進(jìn)行充電， 則需要10AH/1.014A=9.86個(gè)小時(shí)。實(shí)際充電測(cè)試是在晴天、光照強(qiáng)度一般的環(huán)境下進(jìn)行，用6個(gè)小時(shí)就將10AH磷酸鐵鋰電池充滿(mǎn)。

本文根據(jù)磷酸鐵鋰LiFePO4動(dòng)力電池的充電特性提出了太陽(yáng)能光伏組件對(duì)鐵鋰電池有效充電的解決方案，最后用最大輸出功率為40W的單晶硅太陽(yáng)能電池板對(duì)容量為10Ah，充電電壓為3.65V的單芯磷酸鐵鋰電池進(jìn)行充電實(shí)驗(yàn)測(cè)試。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明采用CN3705充電電路能夠很穩(wěn)定有效的對(duì)單節(jié)鐵鋰電池進(jìn)行充電，若對(duì)4節(jié)串聯(lián)的鐵鋰電池進(jìn)行充電，效率應(yīng)能達(dá)到80％。由于磷酸鐵鋰電池可以循環(huán)充放電高達(dá)2000次，使用壽命可以達(dá)到7-8年，大大提高了太陽(yáng)能光伏發(fā)電設(shè)備的整體使用壽命，因此采用磷酸鐵鋰電池作為太陽(yáng)能光伏發(fā)電的儲(chǔ)能設(shè)備具有很好的應(yīng)用前景。
 
 
 
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