一種智能鋰電太陽能路燈系統的製作方法
2023-07-08 16:51:31 1
專利名稱：一種智能鋰電太陽能路燈系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及照明和儲能領域，尤其是具有儲能裝置的，結合風光互補的太陽能LED路燈照明領域。
背景技術：
路燈多使用金滷燈，功率在100W以上，發光效率不及LED燈。太陽能電池板的成本已大大降低，並可廣泛應用。近年，LED路燈開始應用，由於LED路燈省電，因此太陽能路燈發展成為現實。近年來，太陽能路燈也有很大發展，但採用的儲能裝置是鉛酸電池，而此電池的特點壽命短，與LED燈具和太陽能電池的壽命不匹配。而鋰電池儲能，則可以彌補這個弱點，它可以充放電次數達到3000次，壽命與LED燈及太陽能電池板更接近，因此發展鋰電儲能的太陽能路燈成為必要。儘管鋰電池成本高，一次性投入成本高，但長期使用，它的投入要比鉛酸電池低。本發明是基於鋰電池的管理，與對LED亮度的智能控制，達到延長電池的使用壽命，又能增長連續陰天的情況下LED路燈的照明時間。
發明內容
本發明是基於上述前提而產生的。本發明的目的之一是以鋰電池替代鉛酸電池，由於鉛酸電池的壽命較短，且放電深度不足，難以與長壽命的太陽能電池板和LED燈相匹配。實踐應用也發現，電池問題是太陽能路燈出現問題的主因。基於上一個目的，要使用鋰電池，必須對鋰電池進行保護及均衡，只有在這個前提下，才能發揮鋰電池的長壽命作用；另外，鋰電池價格相對鉛酸電池還比較高，因此如何智能化的充電及控制LED燈的亮度，成為節約成本的關鍵。本發明包括一個通過當前電池狀態、前幾天的充電狀態及預置策略表格共同決定LED燈的亮度控制的智能系統。一種智能鋰電太陽能路燈系統管理設備，其特徵在於包括:電壓讀取前端，電流、電量計，電壓檢測單元，放電控制和亮度控制系統，充電控制系統，信息記錄結構，信息輸出結構。電壓讀取前端，可以讀取各節鋰電池的電壓，並可由MCU讀出電壓數據；電流、電量計，既能檢測充放電電流，也能累計電量作為電量計，記錄流入電池組或流出電池組的電量。電池板電壓檢測單元，用於判定亮度，確定白天與黑夜；放電控制和亮度控制系統，分別作為對LED燈的供電和亮度控制。信息記錄結構，用於記錄電量、時間、作為LED路燈智能亮度控制的參數。信息輸出，可以將電池的電壓、電流、功率、及存儲信息輸出。智能系統首先具有一個預置好的策略表格，它包括時間段設置、以及對應此時間段的亮度等級設置，也就是功率設置、天氣參數，包括每天的天氣狀況及夜間時長的參數。智能系統具有一個日存儲記錄，存儲的內容主要是白天的時間長度、當天的充電電量、過壓和欠壓標誌，根據這些信息，可以計算出電池的真實容量、剩餘電量、天氣狀況和當前季節。智能系統具有檢測當前鋰電池狀態的功能，包括鋰電池的電壓和容量功能。
根據以上三種信息，由綜合決策模塊決定當前路燈的當前亮度。
圖1為本發明的智能鋰電太陽能路燈的系統智能結構圖。圖2為本發明的智能鋰電太陽能路燈的信息記錄圖。圖3為本發明的智能鋰電太陽能路燈的終端顯示界面圖。鋰電池組I公共+2風電充電+3太陽能充電+4LED路燈供電- 5亮度控制6控制27控制48
控制I9控制310
具體實施例方式本實施例提供的智能鋰電太陽能路燈系統管理設備包括:電壓讀取前端，電流、電量計，電壓檢測單元，放電控制和亮度控制系統，充電控制系統，信息記錄結構，信息輸出結構電壓讀取前端，可以讀取各節鋰電池的電壓，並可由MCU讀出電壓數據；電流、電量計，既能檢測充放電電流，也能累計電量作為電量計，記錄流入電池組或流出電池組的電量。電池板電壓檢測單元，用於判定亮度，確定白天與黑夜；放電控制和亮度控制系統，分別作為對LED燈的供電和亮度控制。信息記錄結構，用於記錄電量、時間、作為LED路燈智能亮度控制的參數。信息輸出，可以將電池的電壓、電流、功率、及存儲信息輸出。所述的電壓讀取前端，用於讀取各節鋰電池的電壓，以獲取各節鋰電池的電壓信息，單片機(MCU)與電壓前端或電壓前端單獨均可以讀取各節鋰電池的電壓信息，根據獲取的電壓情況對電池進行均衡，將電壓高的電池經過電阻放掉，從而保證電池電壓及容量的一致性。所述的電流、電量計，檢測充放電電流，也能累計電量作為電量計，它可以獨立於電壓讀取前端，或與電壓讀取前端一體，記錄流入或流出電池組的電量。所述的太陽能電池板電壓檢測單元，用於判定亮度，確定白天與黑夜。所述的放電控制和亮度控制系統，用於路燈供電後，路燈的亮度由此通信線進行控制。所述的充電控制系統由二極體與MOSFET管構成(控制2)，其作用在於當電池過壓時，切斷對電池的充電。二極體與MOSFET管構成的防電流倒流入太陽能電池板單元或者風力發電機單元，此單元還包括一個溫度傳感器。二極體的作用是充電和防倒流，MOSFET管的作用是在電流較大時打開，減小充電迴路的損耗，溫度傳感器為安全控制，超出安全溫度，充電被(控制2)關斷。所述的信息記錄結構用於記錄電量、時間、作為LED路燈智能亮度控制的參數，其中包括當日充電的電量。此信息記錄結構，可供用戶讀取和智能決策使用。所述的信息輸出結構可以將電池的電壓、電流、功率、及存儲信息輸出，可根據用戶需求或當地天氣條件，人工或自動進行更新，以實現系統的優化控制。鋰電池組各節電池的電壓，通過電壓檢測前端由控制器獲得，當檢測到電池差距超過某一閥值時，啟動均衡電路，對電池進行均衡；當檢測電壓超過壓保護電壓時，關斷太陽能和風能充電電路；當檢測到電壓低於欠壓保護電時，則關斷路燈控制單元，阻止電流流出電池；在正常的充放電過程中，控制器通過電流、電量計獲得充電或放電的電流以及放出或充入的電量；在路燈亮時，根據預置決策表、充放電記錄表及當前電量信息決定亮度等級，控制路燈的亮度(如圖1)。日存儲記錄主要存儲充電時間、充電電量、是否過充或過放的過欠壓標誌，這些信息可以當前是處於什麼季節、以及天氣的陰晴狀況和夜間的時長；預置策略表則是根據客戶的要求把各時間段及各時間段的燈的功率預存在一張表格中；鋰電池的當前狀態就是鋰電池的電壓及容量；這三者綜合決定燈的亮度，通過決策，把控制信息傳給控制器，由控制器控制LED燈的亮度(圖2)。本發明具有可視性，易管理性。發明中包括一個終端顯示界面，它提供電池組信息、電池組溫度信息、控制模塊的溫度信息、各節鋰電池的電壓、當前的均衡狀態、各控制開關的狀態和白天標誌狀態、當前充放電電流和當前充放電功率、亮度預置設置、讀取窗口和歷史存儲記錄讀取窗口。系統在工作時，能為用戶實時提供以上信息，使用戶一目了然。這也方便管理員了解當前的狀態，方便維護。
權利要求
1.一種智能鋰電太陽能路燈系統管理設備，其特徵在於包括: 電壓讀取前端 電流、電量計 電壓檢測單元 放電控制和亮度控制系統 充電控制系統 信息記錄結構 信息輸出結構。
2.一種基於權利要求1所述的管理設備，其特徵在於:所述的電壓讀取前端，用於讀取各節鋰電池的電壓，以獲取各節鋰電池的電壓信息，單片機(MCU)與電壓前端或電壓前端單獨均可以讀取各節鋰電池的電壓信息，根據獲取的電壓情況對電池進行均衡，將電壓高的電池經過電阻放掉，從而保證電池電壓及容量的一致性。
3.一種基於權利要求1所述的管理設備，其特徵在於:所述的電流、電量計，用於檢測充放電電流，也能累計電量，記錄流入或流出電池組的電量。它可以獨立於電壓讀取前端，或與電壓讀取前端一體，用於計算流入電池組的電流強度和電量大小。
4.一種基於權利要求1所述的管理設備，其特徵在於:所述的太陽能電池板電壓檢測單元，用於判定光線強弱，確定白天與黑夜。
5.一種基於權利要求1所述的管理設備，其特徵在於:所述的放電控制和亮度控制系統，用於路燈供電後，路燈的亮度通過此信號線進行控制。
6.一種基於權利要求1所述的管理設備，其特徵在於:所述的充電控制系統由二極體與MOSFET管構成(控制2)，其作用在於當電池過壓時，切斷對電池的充電。
7.一種基於權利要求6所述的充電控制系統,其特徵在於:所述的二極體與MOSFET管構成的防電流倒流入太陽能電池板單元，此單元還包括一個溫度傳感器。二極體的作用是充電和防倒流，MOSFET管的作用是在電流較大時打開，減小充電迴路的損耗，溫度傳感器為安全控制，超出安全溫度，充電被(控制2)關斷。
8.一種基於權利要求6所述的充電控制系統，其特徵有二極體與MOSFET管構成的防電流倒流入風力發電機單元，此單元還包括一個溫度傳感器。二極體的作用是充電和防倒流，MOSFET管的作用是在電流較大時打開，減小充電迴路的損耗，溫度傳感器為安全控制，超出安全溫度，充電被(控制2)關斷。
9.一種基於權利要求1所述的管理設備，其特徵在於:所述的信息記錄結構用於記錄電量、時間、作為LED路燈智能亮度控制的參數，其中包括當日充電的電量。此用電記錄，可供用戶讀取和智能決策使用。
10.一種基於權利要求1所述的管理設備，其特徵在於:所述的信息輸出結構可以將電池的電壓、電流、功率、及存儲信息輸出，可根據用戶需求或當地天氣條件，人工或自動進行更新，以實現系統的優化控制。
全文摘要
本發明提供一種風光互補，鋰電儲能的太陽能路燈的管理設備。本設備具有鋰電池組管理功能、太陽能充電功能、風電充電功能、市電補電功能、及LED路燈供電及提供亮度控制信號功能。本系統通過檢測每日充電量、自動判斷當前天氣狀況，並根據鋰電池現有電量共同決策對LED燈的亮度控制信息。在滿足照明要求的同時，儘量減少鋰電池容量和太陽能電池板面積，以節約成本。本系統具有信息儲存功能，可保存充電的時間、充電時的安時數、並計算出電池的容量，並可通過有線或無線的方式將這些信息及電池的當前信息，如各節電池的電壓提供給路燈管理者。
文檔編號H05B37/02GK103167695SQ20131008888
公開日2013年6月19日 申請日期2013年2月27日 優先權日2013年2月27日
發明者徐淞芝, 辛哲東 申請人:徐淞芝, 辛哲東