【文章內(nèi)容簡介】 。為此，科學家們給它涂上了一層反射系數(shù)非常小的保護膜，如圖35所示，將反射損失減小到5％甚至更小。一個電池所能提供的電流和電壓畢竟有限，于是人們又將很多電池（通常是36個）并聯(lián)或串聯(lián)起來使用，形成太陽能光電板。 蓄電池儲能電池及器件是太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)不可缺少的存儲電能的部件。其主要功能是存儲發(fā)電系統(tǒng)的電能，并在日照不足、夜間以及應急狀態(tài)時為負載供電。其必要性如下。（1）太陽能電池只能在白天進行光電轉(zhuǎn)化工作，電能在夜晚才能用于照明，因此必須儲備在蓄電池內(nèi)，儲備的容量要足夠當?shù)剡B續(xù)幾個陰天的照明需要。（2）太陽能電池板的輸出能量極不穩(wěn)定，配備蓄電池后,負荷才能正常工作。 蓄電池的種類化學電源是人類目前可以利用的高效能源之一。蓄電池也稱作二次電源，它是一種把化學反應所釋放出來的能量直接轉(zhuǎn)變成直流電能的裝置。蓄電池按照其電解液的不同，通常分為酸性電池和堿性電池。近幾十年來，由于交通、通訊、計算機產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展，其產(chǎn)品系列、產(chǎn)品種類、產(chǎn)品性能發(fā)生了巨大變化，以此滿足不同用途的需要。目前，蓄電池主要應用于各種車輛、船舶、飛機等內(nèi)燃機的起動以及照明、蓄能、不間斷電源、移動通訊、便攜式電動五金工具、電動玩具當中?？傊铍姵卦趪?、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、交通運輸、電力、電子、通訊、教學、科研、醫(yī)療衛(wèi)生以及人們?nèi)粘Ｉ钪斜粡V泛應用。常用的蓄電池有鉛酸蓄電池、鎘鎳蓄電池、鐵鎳蓄電池、金屬氧化物蓄電池、鋅銀蓄電池、鋅鎳蓄電池、氫鎳蓄電池、鋰離子蓄電池等，它們分別應用于太陽能光伏發(fā)電的不同場合或產(chǎn)品中。由于性能及成本的原因，目前應用最多、最廣泛的還是鉛酸蓄電池。常用幾類蓄電池介紹：（1）鉛酸蓄電池鉛酸蓄電池的儲能方式是將電能轉(zhuǎn)換為化學能，需要時再將化學能轉(zhuǎn)換為電能。其正極為二氧化鉛，負極為鉛，電解液主要為稀硫酸，主要有起動型、固定型、牽引型、動力型和便攜型，常為開口或防酸式(GF)，少量為膠體電解液蓄電池(GEL)。近年來，特別是VRLA(ValveRegulatedLeadAcidBattery)蓄電池的出現(xiàn)，在某些領域已經(jīng)能夠取代堿性蓄電池和干電池，使鉛酸蓄電池發(fā)揮更大的作用。由于鉛酸蓄電池價格低廉，適于低溫高倍率放電，因此應用廣泛，是我國的電信行業(yè)中后備電源的主要產(chǎn)品。但同時由于鉛酸蓄電池比能量偏低，生產(chǎn)過程有毒。污染環(huán)境等不利因素，一定程度上影響了其使用范圍。（2）鎘鎳蓄電池鎘鎳蓄電池負極為鎘，正極為氧化鎳，電解液為氫氧化鉀水溶液。常見外形是方形?？凼胶蛨A柱形，其有開口、密封和全密封三種結(jié)構(gòu)。按極板制造方式又分有極板盒式、燒結(jié)式、壓成式和拉漿式。鎘鎳蓄電池具有放電倍率高，低溫性能好，循環(huán)壽命長等特點。（3）金屬氫化物鎳蓄電池金屬氫化物鎳蓄電池是新開發(fā)出來的新產(chǎn)品，負極為吸氫稀土合金，正極為氧化鎳，電解液為氫氧化鉀。氫氧化鋰水溶液，~2倍，具有可快速充電，優(yōu)良的高倍率放電性能和低溫放電性能，價格便宜，無污染，被稱為綠色環(huán)保電池。（4）鐵鎳蓄電池鐵鎳蓄電池負極為鐵粉，正極為氧化鎳，電解液為氫氧化鉀或氫氧化鈉水溶液。具有結(jié)構(gòu)堅固。耐用。壽命長等特點，比能量較低，多用于礦井運輸車動力電源。（5）鋅銀蓄電池鋅銀蓄電池負極為鋅，正極為氧化銀，電解液為氫氧化鉀水溶液，具有較高的比能量及優(yōu)良的高倍率放電性能，但價格偏高，多用于軍事工業(yè)及武器系統(tǒng)。（6）鋅鎳蓄電池鋅鎳蓄電池負極為鋅，正極為氧化鎳，電解液為氫氧化鉀水溶液，具有高比能量，價格較低；但壽命較短，近年來鋅鎳蓄電池的循環(huán)壽命有了較大提高，預計隨著循環(huán)壽命的提高將獲得更廣泛應用。（7）鋰離子蓄電池鋰離子蓄電池負極是碳(石墨)，正極是氧化鈷鋰，由于采用有機電解質(zhì)液，具有電壓高。比能量高及優(yōu)良的循環(huán)壽命，安全無污染，被稱為綠色電源。常作為通訊工具和便攜器材的電源。 鉛酸蓄電池的工作原理由于太陽能路燈采用的是鉛酸蓄電池，所以這里只對鉛酸蓄電池進行分析。鉛酸蓄電池充、放電化學反應過程如下。 正極 電解液 負極 正極 水 負極充電過程：Pb O?+2H?SO?+Pb→PbSO?+2H?O+PbSO? 放電過程：Pb O?+2H?SO?+Pb←PbSO?+2H?O+PbSO?（1）充電蓄電池從其他直流電源獲得電能叫做充電。充電時，在正、負極板上的硫酸鉛會被分解還原成硫酸、鉛和氧化鉛，同時在負極板上產(chǎn)生氫氣，正極板產(chǎn)生氧氣。電解液中酸的濃度逐漸增加，電池兩端的電壓上升。當正、負極板上的硫酸鉛都被還原成原來的活性物質(zhì)時，充電就結(jié)束了。 在充電時，在正、負極板上生成的氧和氫會在電池內(nèi)部“氧合”成水回到電解液中。（2）放電蓄電池對外電路輸出電能時叫做放電。蓄電池連接外部電路放電時， 硫酸會與正、負極板上的活性物質(zhì)產(chǎn)生反應，生成化合物“硫酸鉛”，放電時間越長，硫酸濃度越稀薄，電池里的“液體”越少，電池兩端的電壓就越低[10]。鉛酸蓄電池在放電時，正極的活性物質(zhì)二氧化鉛和負極的活性物質(zhì)金屬鉛都與硫酸電解液反應，生成硫酸鉛，在電化學上把這種反應叫做“雙硫酸鹽化反應”。在蓄電池剛放電結(jié)束時，正、負極活性物質(zhì)轉(zhuǎn)化成的硫酸鉛是一種結(jié)構(gòu)疏松、晶體細密的結(jié)晶物，活性程度非常高。在蓄電池充電過程中，正、負極疏松細密的硫酸鉛，在外界充電電流的作用下會重新還原成二氧化鉛和金屬鉛，蓄電池就又處于充足電的狀態(tài)。正是這種可逆轉(zhuǎn)的電化學反應，使蓄電池實現(xiàn)了儲存電能和釋放電能的功能。 控制器小型充電控制器主要用于太陽能戶用電源系統(tǒng)，其技術(shù)特點有。（1）繼電器或MOSFET作為開關器件；（2）防反充電；（3）有過充電和過放電LED指示。圖36 單片機STC12C5A60S2的引腳圖 單片機STC12C5A60S2的介紹本設計控制系統(tǒng)基于PWM脈寬調(diào)制技術(shù)，采用STC12C5A60S2完成對路燈系統(tǒng)的控制，下面對單片機進行簡要介紹(如圖36)。STC12C5A60S2/AD/PWM系列單片機是宏晶科技生產(chǎn)的單時鐘/機器周期（IT）的單片機，是高速/低功耗/超強抗干擾的新一代8051單片機，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051，但速度快812倍。內(nèi)部集成2路PWM，8路高速10位A/D轉(zhuǎn)換（250K/S），針對電機控制，強干擾場合。部分引腳功能簡單介紹。 VCC：供電電壓；GND：接地； RXD(串行輸入口)； TXD(串行輸出口)； INT0(外部中斷0)； INT1(外部中斷1) ； T0(記時器0外部輸入)； T1(記時器1外部輸入) ； WR (外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通)； RD (外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通)；RST：復位輸入。當振蕩器復位器件時，要保持RST兩個機器周期的高平時間；XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入； XTAL2：來自反向振蕩器的輸出；A/D轉(zhuǎn)換：~，共8路，轉(zhuǎn)換速度可達250K/S(每秒鐘25萬次)。 復位電路圖37 復位電路單片機工作過程中按下按鍵，開關導通，這個時候電容C兩端形成了一個回路，電容被短路，所以在按鍵按下的這個過程中，電容開始釋放之前充的電量。從而在松開開關后，因為電容C放電會持續(xù)一段時間，因而會保持復位端持續(xù)一段時間的高電平，從而保證單片機復位。上電復位原理：VCC上電時，C充電，在10K電阻上出現(xiàn)電壓，使得單片機復位；幾個毫秒后，C充滿，10K電阻上電流降為0，電壓也為0，使得單片機進入工作狀態(tài)。手動復位原理：工作期間，按下S，C放電。S松手，C又充電，在10K電阻上出現(xiàn)電壓，使得單片機復位。幾個毫秒后，單片機進入工作狀態(tài)。 時鐘電路晶振的兩端并聯(lián)上合適的電容它就會組成并聯(lián)諧振電路。這個并聯(lián)諧振電路加到一個負反饋電路中就可以構(gòu)成正弦波振蕩電路，由于晶振等效為電感的頻率范圍很窄，所以即使其他元件的參數(shù)變化很大，這個振蕩器的頻率也不會有很大的變化。晶體的頻率越高，系統(tǒng)的時鐘頻率越高，單片機的運行速度也就越快[11]。圖38 外部時鐘方式電路 控制器工作原理如圖37（圖中STC12C5A60S2由IC1代替），蓄電池GB時控制器電路的工作電源，也是整個路燈的供電電源；CCC4為高頻濾波電容，用于濾除電池組件和負載感應或產(chǎn)生的高頻雜波，減少對單片機和控制系統(tǒng)的干擾；壓敏電阻RV1用于吸收經(jīng)電池租價和線路進入控制器的雷電浪涌電壓；VTVD6等元器件構(gòu)成穩(wěn)壓電路，把蓄電池的12V輸入電壓穩(wěn)定到10V，供控制器電路工作，防止蓄電池電壓的變化對控制器電路的影響；VTVD等構(gòu)成5V穩(wěn)壓電路，為單片機及相關電路供電；穩(wěn)壓二極管VDVD3為MOS管柵極保護用電器；電阻RRR1R28和二極管VD5等組成太陽電池組件輸出電壓的各種狀態(tài)通過單片機芯片IC1的3腳輸入到單片機電路，還可以通過電池組件的光敏作用對電路進行光控開關；R1R2C6等組成蓄電池電壓檢測電路，將蓄電池端電壓的狀況反映給單片機，由單片機根據(jù)蓄電池端電壓的狀況作出相應的充電各階段的控制；單片機IC1的1腳位正電源腳，14腳位控制器地線，即蓄電池負極，4腳位鉛酸蓄電池和膠體蓄電池的選擇功能端，通過S1開關的開閉選擇；VT3是控制輸出的晶體管，當VT3導通時，MOS輸出控制晶體管VT8會關斷向負載的供電，輸出保護（欠電壓）指示燈LED1點亮。充電過程：當電池組件收到陽光照射時，電壓信號通過IC1的3腳輸入，其內(nèi)部A/D輸入轉(zhuǎn)換電路實現(xiàn)對電池組件電壓