池的端子处的充电电压。
[0029]有利地，使在第三蓄电池充电阶段中给锂蓄电池充电期间施加到系统端子的基本恒定的系统电压等于铅酸蓄电池的最大开路电压。由此，铅酸蓄电池将不明显放电，即使它保持连接到锂蓄电池。另一方面，通过将铅酸蓄电池的端子保持在其最大开路电压来避免铅酸蓄电池的过充电。另外，涓流或待机充电可以应用于铅酸蓄电池，在此期间所施加的电压可以高于铅酸蓄电池的最大开路电压。
[0030]此外，本申请公开了一种用于对混合存储系统的铅酸蓄电池和锂蓄电池放电的方法。根据本申请，通过经由铅酸蓄电池的系统端子对锂蓄电池放电并且将在系统端子处的电压维持为基本等于铅酸蓄电池的最大开路电压来给负载供给功率，直到在锂蓄电池的端子处的电压达到锂蓄电池的放电结束电压为止。
[0031]由此，不需要在锂蓄电池和负载之间提供直接连接。这确保铅酸蓄电池已经不被放电，即使它没有被断开。例如，受控的DC/DC转换器可以提供所需的电压。
[0032]如果锂蓄电池的输出电压已经达到锂蓄电池的放电结束电压，则铅酸蓄电池被放电直到铅酸蓄电池的电压达到铅酸蓄电池的放电结束电压为止。铅酸蓄电池的放电结束电压是铅酸蓄电池可以被安全放电所至的电压。铅酸蓄电池的放电结束电压对应于铅酸蓄电池的大约30-40%的S0C。
[0033]类似地，如果负载从锂蓄电池汲取电流使得铅酸蓄电池的端子处的电压降低到低于铅酸蓄电池的最大开路电压，则铅酸蓄电池与锂蓄电池并行地被放电直到锂蓄电池达到放电结束电压为止。
[0034]另外，铅酸蓄电池可以在对铅酸蓄电池放电之后被断开和/或混合存储系统可以进入待机模式直到确定电源可以供给足够的功率来加载第一蓄电池为止。可以通过用于断开负载的通/断开关和/或通过在铅酸蓄电池处提供的单独的通/断开关来实现铅酸蓄电池的断开。特别地，待机模式可以通过暂停在第一蓄电池的端子处的系统电压和在第二蓄电池的端子处的电压的测量来提供降低的功耗。
[0035]此外，本申请公开了一种根据本申请的混合蓄电池充电设备，其中充电和放电控制系统操作用于执行根据本申请的充电或放电方法。这可以例如通过提供可编程微控制器的计算机可读程序或专用电路来实现，所述可编程微控制器的计算机可读程序或专用电路被提供在混合蓄电池充电设备的充电和放电控制设备中。
[0036]通常，根据本申请的混合存储系统可以用在需要来自能源的能量的有效中间存储的任何地方。这特别适用于其中来自能源的供给和/或能量消费者的能量要求随时间改变的能量系统。更特别地，这些条件适用于由变化的能源(例如太阳能或风能)供给的离网应用。
[0037]具有根据本申请的混合存储系统的离网太阳能电站可以用在例如远程地理位置中，例如非洲或巴西的内陆。此外，它还可以用于给典型地位于城市群外面的设施供电，所述设施例如是通信天线、气象站、防火了望塔、应急避难场所、在外太空的设备等。
【附图说明】
[0038]现在将关于下面各图来进一步详细地解释本申请，在图中图1示出根据本申请的混合存储系统的总体布局，
图2示出图1的布局的更详细视图，
图3示出根据图1和2的混合存储系统的电路图，
图4示出在不同条件下针对12V铅酸蓄电池的荷电状态曲线，
图5示出在典型的充电和放电过程期间混合存储系统的系统电压、铅酸蓄电池的荷电状态和锂蓄电池的荷电状态，以及
图6示出针对高负载的放电过程的图5的各量，
图7示出根据本申请的充电和放电过程的流程图，
图8示出根据本申请的具有第一混合蓄电池充电设备的混合存储系统，以及图9示出根据本申请的具有第二混合蓄电池充电设备的混合存储系统。
【具体实施方式】
[0039]图1示出根据本申请的具有混合蓄电池充电设备10的混合存储系统5的总体布局。根据本申请，混合存储系统包括至少一个蓄电池，而混合充电设备不一定包括蓄电池。
[0040]混合存储系统5包括光伏面板11、第一能量存储子系统8和第二能量存储子系统
9。第一能量存储子系统8包括铅蓄电池12、单向DC/DC转换器13和充电控制系统14。充电控制系统14包括微控制器15和传感器16。传感器16包括在铅酸蓄电池的端子处的电压传感器。DC/DC转换器13连接到最大功率点跟踪器(MPPT)。最大功率点跟踪器为光伏面板11提供阻抗匹配，并且它可以由充电控制系统14的一部分和另外的硬件部件来实现。
[0041]典型地，MPPT使用光伏面板11两端的电压的测量、来自光伏面板11的电流的测量以及可选的另外的测量来产生对应于参考电压和/或参考电流的控制信号。MPPT算法包括恒定电压算法、扰动观察算法以及电导增量算法。
[0042]特别对于具有较高输出功率(例如高于300瓦)的远程能量系统，有利的是在根据本申请的系统中使用最大功率点跟踪器(MPPT)。由此，可能获得高效率。然而，根据本申请的系统还可以操作为不具有MPPT或输入DC/DC转换器13的离网太阳能系统。
[0043]第二能量存储子系统9包括锂蓄电池6、双向DC/DC转换器17和电压监控芯片18。DC/DC转换器13和17可以以多种方式被实施为例如降压转换器、升压转换器或降压-升压转换器。
[0044]图2示出图1的布局的更详细视图。根据图2的布局，锂蓄电池6与铅酸蓄电池12并联连接并通过双向DC/DC转换器17连接到负载19。此外，DC/DC转换器的输出线与铅酸蓄电池12并联连接。负载开关20与负载19串联连接。负载开关20被提供用于防止深放电并且它可以被实施为半导体开关，例如双极晶体管、FET、IGBT等等。箭头7指不电流方向。
[0045]图2中的短划线箭头指示传感器信号到充电控制系统14和电压监控芯片18的流动，而双点划箭头指示信号在充电控制系统14和电压监控芯片之间的流动和来自充电控制系统14的控制信号的流动。
[0046]混合存储系统提供正输入端子40和负输入端子41以及正输出端子42和负输出端子43，所述正输入端子40和负输入端子41连接到光伏面板(或其他能源)11的对应输出端子，所述正输出端子42和负输出端子43连接到负载19的对应输入端子。锂子系统9包括正输入端子44和负输入端子45，其连接到铅蓄电池12的相应端子。此外，锂子系统9包括正输出端子46和负输出端子47，其连接到锂蓄电池6的相应端子。
[0047]对于包括AC消耗件的负载19来说，DC/AC转换器可以连接在输出端子42和43与负载19之间。DC/AC转换器可以例如由开关H桥或开关三相逆变器来提供。
[0048]图3示出根据图2的混合存储系统5的电路图。在图3的实例中，铅酸蓄电池12可以输送大约12V的电压，并且锂蓄电池6可以输送大约24V的电压。光伏面板11通过反向电流保护MOSFET 21(也可以是二极管)连接到混合存储系统5。用于瞬态电压抑制(TVS)和过电压抑制的TVS 二极管39与光伏面板11并联连接。
[0049]连接到光伏面板11的输出和铅酸蓄电池12的蓄电池端子的DC/DC转换器13包括第一 MOSFET 22、第二 MOSFET 24和电感器23，它们以星形连接相连接。电容器25的第一端子连接到铅酸蓄电池12的正极蓄电池端子并且电容器25的第二端子连接到铅酸蓄电池12的负极蓄电池端子。
[0050]此外，第二电容器26与输入端子40和41并联连接并且作为输入滤波器工作。第一 MOSFET 22包括寄生二极管27并且第二 MOSFET包括寄生二极管28。
[0051]在操作期间，光伏面板11的输出功率或DC/DC转换器13的输出功率由充电控制系统14测量。充电控制系统14的控制信号根据光伏面板11的最大功率点通过MOSFET 22和24的开路和闭合来调节DC/DC转换器13的比率。
[0052]连接到锂蓄电池6的蓄电池端子和铅酸蓄电池12的蓄电池端子的DC/DC转换器17包括第一 MOSFET 29、第二 MOSFET 30和电感器31，它们以星形连接相连接。锂蓄电池6的正极蓄电池端子连接到电容器32的第一端子并且锂蓄电池6的负极蓄电池端子连接到电容器32的第二端子。
[0053]另一方面，电容器25、26、32和33用作用于使输出电压平滑的滤波器。
[0054]第一 MOSFET 29包括寄生二极管34并且第二 MOSFET 30包括寄生二极管35。保护MOSFET 21包括寄生二极管36并且负载开关20包括寄生二极管37。相对于对应的MOSFET22、24、29、30、21和20，寄生二极管27、28、34、35、36和37还用作续流二极管。代替M0SFET，也可以使用其他场效应晶体管，像诸如IGBT、JFET等等。
[0055]熔断器38被设置得靠近混合存储系统5的正输出端子以保护混合存储系统5的电路免于过负荷。地电势38连接到铅酸蓄电池12的负极端子、锂蓄电池6的负极端子以及DC