基于UC3909芯片对铅酸蓄电池的充电管理及仿真

　　目前急需解决的有铅酸蓄电池使用寿命较短及系统在弱光条件下充电能力不足这两大问题。系统储能元件铅酸蓄电池设计寿命约三年，但由于充电方式、存储方式以及人为等诸多因素的影响导致其使用寿命过短，需要经常更换， 不仅加大了使用成本也影响了系统的稳定性。另外大部分已使用的系统在弱光条件下充电能力不足，导致系统太阳能板利用率不高； 传统提高弱光充电能力的方法是采用组态优化控制来实现，即根据外界光照强弱采用继电器控制太阳能板组件按照串联或并联等不同的组合方式给蓄电池充电，确保太阳能板组件输出电压始终达到设定充电电压。

　　这种方法虽然可以实现弱光充电， 但在组态变化的瞬间， 电路输出电压波动较大， 影响系统稳定性。此外， 由于采用继电器控制， 继电器的机械开关触点在工作较长时间后容易磨损失灵甚至引起误操作。为了有效提高系统弱光充电能力，本文采用超级电容器组及升降压电路来实现弱光条件下有效充电， 并采用UC3909 实现对胶体密封铅酸蓄电池智能化充电管理， 延长蓄电池使用寿命。

　　1  铅酸蓄电池充电特性

　　铅酸蓄电池的充电特性是由其最大接受充电能力来体现， 是在保证蓄电池析气率较低、温升较低时所能承受的最大充电电流。其充电特性曲线方程式为：

　　式中， I 为充电电流； I 0为初始最大充电电流； a 为最大接受力比； t 为充电时间。

　　在实际的电池充电管理过程中，要使蓄电池的充电过程完全吻合该充电特性曲线存在较大困难。因此本着提高充电效率、保障蓄电池使用寿命、实现合理有效充电的原则， 参考充电特性曲线， 采用智能控制芯片UC3909 实现对胶体密封铅酸蓄电池分段充放电控制管理。

　　2  基于UC3909 控制器的四阶段充电

　　目前独立型太阳能照明系统中蓄电池充电控制器一般采用的是三阶段充电方式，即先恒流充电、再恒压充电、后浮充充电。但由于某些应用场合的蓄电池会经常出现过度放电的情况，如果一开始就直接进入较大电流充电的恒流充电阶段， 容易造成热失控，易损坏蓄电池。所以在最开始的时候应该采用小电流IT 充电的涓流充电模式， 等蓄电池的端电压达到设定的充电使能电压UT 时， 再进行恒流充电。UC3909 芯片可以根据蓄电池的状态实现涓流充电、恒流充电、恒压充电和浮充充电四个阶段合理充电，如图1 所示。