[發明專利]太陽能收集復合微能源系統及實現超級電容充電控制方法

有效

• 申請號: 201911401249.2
• 申請日: 2019-12-31
• 公開（公告）號: CN111030081B
• 公開（公告）日: 2021-08-17
• 發明（設計）人: 尤政;戚南劍;王曉峰;莫秦川
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: H02J1/10
• 分類號: H02J1/10;H02J1/14;H02J7/34;H02J7/35;H02H7/18
• 代理公司: 北京國林貿知識產權代理有限公司 11001
• 代理人: 李富華

1.一種太陽能收集復合微能源系統實現超級電容充電的控制方法，所述太陽能收集復合微能源系統由太陽能電池、太陽能收集電路、電池保護電路、鋰電池、超級電容充電器、超級電容、及兩個二極管、輸出調節電路和控制器組成；其中太陽能電池、太陽能收集電路、電池保護電路和鋰電池依次相連，超級電容充電器分別連接太陽能收集電路和超級電容并受控制器控制，組成太陽能收集復合微能源系統；該系統的超級電容通過輸出調節電路給無線傳感節點供電；

其特征在于，所述太陽能收集電路采用ADP5090升壓調節器擔任，將太陽能電池輸出電壓轉化為鋰電池電壓，對鋰電池進行充電，同時還可以為超級電容充電器供能；所述電池保護電路連接在太陽能收集電路和鋰電池之間，可以對鋰電池的充放電進行限流保護，防止過大的充放電電流造成鋰電池損耗；

所述超級電容充電器由LTC3335升降壓調節芯片擔任；將太陽能收集電路的輸出電壓轉化為超級電容電壓，為超級電容充電；

所述控制器采用STM32L011F3U6，是一款超低功耗的32位微控制單元，可以感知當前的系統狀態，并根據當前系統狀態對超級電容充電器的充電電流和充電電壓進行設置；通過鋰電池電壓和LTC3335電量統計值可以計算出負載的平均功耗；根據這些信息，該微控制單元結合LTC3335對超級電容的充電情況進行控制，從而管理系統的能量流動；具體步驟如下：

1)根據太陽能電池的輸出電壓判斷當前的光照強度無光、弱光、強光；根據光照強度判斷太陽能電池的輸出電壓來判斷當前的太陽能收集功率大小；

2)根據當前太陽能收集功率大小設置超級電容的充電電壓V_set；具體是LTC3335升降壓調節芯片通過引腳OUT0、OUT1、OUT2設置充電電壓V_set；

3)通過鋰電池電壓和LTC3335電量統計值可以計算在過去一段時間內的負載平均功耗P_av；

4)芯片LTC3335內部采用了H橋式升降壓拓撲結構，會以功率P_ch為超級電容充電直至其電壓達到設定充電電壓；P_ch的計算方式如下：

設置超級電容充電器的充電峰值電流，使得充電功率不低于kP_av(k≥1)；

5)判斷超級電容電壓是否達到設定充電電壓V_set，若是則轉到步驟6)，否則到步驟7)；

6)停止為超級電容充電，返回步驟1)；

7)以設置的充電峰值電流為超級電容充電，返回步驟1)。