一種電能控制方法、控制器和住宅電能系統的製作方法
2023-12-01 16:56:21
一種電能控制方法、控制器和住宅電能系統的製作方法
【專利摘要】本發明涉及一種住宅電能系統、電能控制方法和控制器，所述方法包括：採集所述蓄電池組的剩餘電量；若所述剩餘電量處於第一數值範圍，將所述光伏組件產生的電能同時傳輸往所述蓄電池組及電能輸出接口，並導通所述蓄電池組與所述電能輸出接口之間的連接線路；若所述剩餘電量低於所述第一數值範圍的下限，將所述光伏組件產生的電能同時傳輸往所述蓄電池組及電能輸出接口，並截止所述蓄電池組與所述電能輸出接口之間的連接線路；若所述剩餘電量高於所述第一數據範圍的上限，將所述光伏組件產生的電能傳輸往所述電能輸出接口，並導通所述蓄電池組與所述電能輸出接口之間的連接線路。本發明可避免電池過充過放而導致浪費太陽能或者影響電池壽命。
【專利說明】—種電能控制方法、控制器和住宅電能系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及智能住宅領域，更具體的說是涉及一種電能控制方法、控制器和住宅電能系統。
【背景技術】
[0002]隨著科學技術、社會經濟的不斷發展，人們的物質生活不斷提高，對能源的需求量也越來越大，而與此相對的，則是不可再生能源(如石油、煤)儲量迅速減少的趨勢，以及使用上述不可再生能源造成大氣汙染日益加重的事實。
[0003]因此，為了應對能源短缺和環境惡化，各種清潔、可再生的新能源被開發，太陽能以其「取之不盡、用之不竭」且無汙染的特點，使得光伏產業得到高度重視和大量投入，從最開始的高端應用(如通信衛星供電)普及至家庭住宅應用。
[0004]在住宅應用時，作為住宅發電系統，光伏系統其由光伏組件接收太陽光產生電能，提供給家庭設備使用並對蓄電池組進行充電。但是，發明人在本發明創造過程中，發現光伏發電系統工作過程中，蓄電池的充放電隨機，存在過充過放的問題，導致能源浪費及影響蓄電池壽命。
【發明內容】
[0005]有鑑於此，本發明的目的在於提供一種電能控制方法、控制器和住宅電能系統，以解決現有技術中蓄電池充放電隨機導致的能源浪費及影響蓄電池壽命的問題。
[0006]本發明的技術方案如下:
[0007]一種用於住宅電能系統的電能控制方法，所述住宅發電系統包括相互連接的光伏組件、蓄電池組和電能輸出接口，所述方法包括:
[0008]採集所述蓄電池組的剩餘電量；
[0009]當所述剩餘電量處於第一數值範圍時，將所述光伏組件產生的電能同時傳輸往所述蓄電池組及電能輸出接口，並導通所述蓄電池組與所述電能輸出接口之間的連接線路；
[0010]當所述剩餘電量低於所述第一數值範圍的下限時，將所述光伏組件產生的電能同時傳輸往所述蓄電池組及電能輸出接口，並截止所述蓄電池組與所述電能輸出接口之間的連接線路；
[0011]當所述剩餘電量高於所述第一數據範圍的上限時，將所述光伏組件產生的電能傳輸往所述電能輸出接口，並導通所述蓄電池組與所述電能輸出接口之間的連接線路。
[0012]優選的，上述方法中，所述第一數值範圍的下限為電池總電量的45%?55%，所述第一數值範圍的下限為電池總電量的80?90%。
[0013]優選的，上述方法中，所述第一數值範圍的下限具體為電池總電量的50 %，所述第一數值範圍的上限具體為電池總電量的85%。
[0014]本申請還提供了一種用於住宅發電系統的控制器，所述發電系統中，光伏組件連接蓄電池，並且兩者均與連接住宅用電設備的電能輸出接口相連，所述控制器包括:[0015]採集單元，用於檢測所述蓄電池組的剩餘電量；
[0016]控制單元，用於獲取所述採集單元的採集結果，當所述剩餘電量處於第一數值範圍時，將所述光伏組件產生的電能同時傳輸往所述蓄電池組及電能輸出接口，並導通所述蓄電池組與所述電能輸出接口之間的連接線路；以及，
[0017]當所述剩餘電量低於所述第一數值範圍的下限時，將所述光伏組件產生的電能同時傳輸往所述蓄電池組及電能輸出接口，並截止所述蓄電池組與所述電能輸出接口之間的連接線路；以及，
[0018]當所述剩餘電量高於所述第一數據範圍的上限時，將所述光伏組件產生的電能傳輸往所述電能輸出接口，並導通所述蓄電池組與所述電能輸出接口之間的連接線路。
[0019]優選的，上述控制器中，所述第一數值範圍的下限為電池總電量的45%?55%，所述第一數值範圍的下限為電池總電量的80?90%。
[0020]優選的，上述控制器中，所述第一數值範圍的下限具體為電池總電量的50 %，所述第一數值範圍的上限具體為電池總電量的85 %。
[0021]本申請還提供一種用於住宅發電系統，包括光伏組件、蓄電池組及連接住宅用電設備的電能輸出接口，還包括連接所述光伏組件、蓄電池組和住宅用電設備的控制器，所述控制器用於:
[0022]採集所述蓄電池組的剩餘電量；當所述剩餘電量處於第一數值範圍時，將所述光伏組件產生的電能同時傳輸往所述蓄電池組及電能輸出接口，並導通所述蓄電池組與所述電能輸出接口之間的連接線路；當所述剩餘電量低於所述第一數值範圍的下限時，將所述光伏組件產生的電能同時傳輸往所述蓄電池組及電能輸出接口，並截止所述蓄電池組與所述電能輸出接口之間的連接線路；當所述剩餘電量高於所述第一數據範圍的上限時，將所述光伏組件產生的電能傳輸往所述電能輸出接口，並導通所述蓄電池組與所述電能輸出接口之間的連接線路。
[0023]優選的，上述系統中，所述住宅發電系統還包括連接所述蓄電池組和電能輸出接口的附加發電系統。
[0024]優選的，上述系統中，所述附加發電系統為沼氣發電系統。
[0025]優選的，上述系統中，所述第一數值範圍的下限為電池總電量的45%?55%，所述第一數值範圍的下限為電池總電量的80?90%。
[0026]從上述技術方案可以看出，本發明實施例設定一個蓄電池剩餘電量的數值範圍，並實時檢測蓄電池的剩餘電量，根據剩餘電量與所述數值範圍的比較結果，確定電池的充放電。此方案可避免電池過充而浪費太陽能，並可避免電池過放而影響電池壽命。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0027]為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據提供的附圖獲得其他的附圖。
[0028]圖1為本發明實施例提供的一種住宅發電系統的結構示意圖；
[0029]圖2為本發明實施例提供的一種住宅發電系統中控制器控制光伏組件和電能輸出接口之間的開關的結構示意圖；
[0030]圖3為本發明實施例提供的一種住宅發電系統中控制器控制蓄電池組和電能輸出接口之間的開關的結構示意圖；
[0031]圖4為本發明實施例提供的一種住宅發電系統中控制器控制光伏組件和蓄電池組之間的開關的結構示意圖；
[0032]圖5本發明實施例提供的另一種住宅發電系統結構示意圖；
[0033]圖6本發明實施例提供的一種電能控制方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0034]下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述。顯然，所描述的實施例僅僅是本發明的一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。
[0035]本發明提供了一種住宅發電系統，其一種結構如圖1所示，包括光伏組件11、蓄電池組12、電能輸出接口 13和控制器14，其中:
[0036]所述光伏組件11也稱太陽能電池板，由太陽能電池片(一般的，規格可以為125*125mm、156*156mm或124*124mm)或者由雷射機割開的不同規格的太陽能電池組合構成。其功能主要是接收太陽能並將太陽能轉換為電能。
[0037]所述蓄電池(Storage battery)組12,用於儲存電能,包括至少一個單體蓄電池，也可以包括多個用電氣方式連接起來的用作能源的兩個或者多個單體蓄電池。具體可以是鉛酸免維護蓄電池、普通鉛酸蓄電池、膠體蓄電池或鹼性鎳鎘蓄電池。
[0038]所述電能輸出接口 13與所述光伏組件11和蓄電池組12電氣連接，用於將光伏組件11和/或蓄電池組12提供的電能，輸往住宅內的用電設備。其具體形式可以是連接插線板的埠，或者其本身就是插線板。
[0039]所述控制器14用於控制所述電能輸出接口 13與其他各部件之間的電能傳輸。在本實施例中，所述控制器14的工作包括:採集所述蓄電池組的剩餘電量，比較所述剩餘電量是否處於預先設定的數值範圍中，並根據比較結果控制電池的充放電。
[0040]具體的，當確定所述剩餘電量處於預先設定的數值範圍內時，啟動或保持所述光伏組件11向所述電能輸出接口 13的電能輸送，並利用光伏組件11向所述蓄電池組12進行充電，並且，使所述蓄電池組12向所述電能輸出接口 13輸送電能。如果所述剩餘電量低於所述數值範圍的下限，則將所述光伏組件11產生的電能同時輸往所述蓄電池組12及電能輸出接口 13，並停止所述蓄電池組12向所述電能輸出接口 13的電能輸送。如果所述剩餘電量高於所述數值範圍的上限時，將所述光伏組件11產生的電能傳輸往所述電能輸出接口 13，並同時將所述蓄電池組12的電能輸送往所述電能輸出接口 13。
[0041]所述控制器14控制所述光伏組件11的電能輸出的方式可以是，直接控制光伏組件11停止工作，或者切斷所述光伏組件11與所述電能輸出接口 13之間的電氣連接線路，例如可以在所述光伏組件11與所述電能輸出接口 13之間的電氣連接線路上設置一個開關，通過開啟或閉合開關來控制電能輸送的斷和通，如圖2所示。所述控制器14控制所述蓄電池組12向所述電能輸出接口的電能輸出的方式則可以是，在所述蓄電池組12與所述電能輸出接口之間的電氣連接線路上設置開關，通過開啟或閉合該開關來控制電能輸送的斷和通，如圖3所示。
[0042]所述光伏組件11和所述蓄電池組12之間的電氣連接線路上也可以設置開關，所述控制器14通過控制所述開關的閉合和開啟來控制光伏組件11是否向蓄電池組12輸送電能，如圖4所示。
[0043]所述數據範圍是依據多次實驗確定得到，本文中，該數據範圍的下限為所述蓄電池組12蓄電總量的45%?55%，優選可以為蓄電總量的50%，該數據範圍的上限為所述蓄電池組12蓄電總量的80%?90%。
[0044]此外，在其他一些實施例中，所述住宅發電系統還可以進一步包括連接蓄電池組12和電能輸出接口 13的附加發電系統，如圖5，所述附加發電系統15可以包括沼氣發電系統、風力發電系統、汽油發電系統和市電系統中的一種或多種，同樣受到所述控制器14的控制，控制方式與控制光伏組件11的方式基本相同。
[0045]上述控制器同樣屬於本發明的保護範疇，即他人未經本 申請人:許可，不能以生產經營為目的，製造、使用或者銷售功能與所述控制器功能相同的器件或者包括該器件的設備。
[0046]所述控制器14具體可以是一個硬體實體。其內部承載的程序從功能的角度可以分為採集單元、判斷單元和處理單元，其中:所述採集單元用於採集蓄電池組的剩餘電量，所述判斷單元用於判斷所述剩餘電量是否處於預設數值範圍，所述處理單元用於獲取所述判斷單元的判斷結果，並對所述光伏組件11、蓄電池組12或者其他附加發電系統，向所述電能輸出接口 13的電能輸送進行控制。所述判斷單元和處理單元可以集成為一個處理器，例如中央處理器(CPU),夕卜在形式為一個晶片。
[0047]本申請同時還提供了一種基於前文所述住宅發電系統的電能控制方法，該方法的基本流程如圖6所示，包括以下步驟:
[0048]步驟S61、採集所述蓄電池組的剩餘電量(為方便描述,下文以A表示剩餘電量)。
[0049]具體的，採集即檢測，檢測的具體方式可以採用測量電解液的密度值來推算剩餘電量，或者通過測量蓄電池的開路電壓來推算剩餘電量，或者通過在蓄電池上施加一負載，計算單位時間內的電池端電壓變化率，並根據變化率的大小推算剩餘電量，或者依據電池的內阻與荷電程度之間具有較高相關性的特點，通過檢測電池內阻來預測剩餘電量a。
[0050]步驟S62、比較A與預設數值範圍B，若小於B的下限BI，則進入步驟S63，若位於B中，則進入步驟S64，若大於B的上限B2，則進入步驟S65。
[0051]步驟S63、將光伏組件產生的電能同時輸往蓄電池組及電能輸出接口，並停止所述蓄電池組向電能輸出接口的電能輸送。
[0052]具體的，導通所述光伏組件與所述蓄電池組及電能輸出接口的電氣連接線路，並截止所述蓄電池組與所述電能輸出接口之間的電氣連接線路，從而避免所述蓄電池過放而縮短使用壽命。
[0053]步驟S64、將光伏組件產生的電能輸送往所述電能輸出接口，並利用光伏組件向所述蓄電池組充電，並且，使所述蓄電池組向所述電能輸出接口輸送電能。
[0054]具體的，導通所述光伏組件與電能輸出接口之間的電連接線路，導通光伏組件與所述蓄電池組之間的電連接線路，並導通所述蓄電池組與所述電能輸出接口之間的電連接線路。
[0055]步驟S65、將所述光伏組件產生的電能及所述蓄電池組的電能傳輸往所述電能輸出接口。
[0056]具體的，導通光伏組件與所述電能輸出接口之間的電氣連接線路，導通所述蓄電池組與所述電能輸出接口之間的電氣連接線路。
[0057]同時，截止光伏組件與所述蓄電池組之間的電氣連接線路，保證光伏組件產生的電能能夠集中提供給所述電能輸出接口，避免光伏組件產生的電能輸往所述蓄電池組而所述蓄電池組由於充滿而導致電能的浪費。
[0058]需要說明的是，本說明書中各個實施例可相互補充，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似部分互相參見即可。
[0059]另外，還需要說明的是，在本文中，諸如第一和第二等之類的關係術語僅僅用來將一個實體或者操作與另一個實體或操作區分開來，而不一定要求或者暗示這些實體或操作之間存在任何這種實際的關係或者順序。另外，在本文中，術語「包括」、「包含」或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句「包括一個……」限定的要素，並不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設備中還存在另外的相同要素。
[0060] 對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業技術人員能夠實現或使用本發明。對這些實施例的多種修改對本領域的專業技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發明的精神或範圍的情況下，在其它實施例中實現。因此，本發明將不會被限制於本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的範圍。
【權利要求】
1.一種用於住宅電能系統的電能控制方法，所述住宅發電系統包括相互連接的光伏組件、蓄電池組和電能輸出接口，其特徵在於，所述方法包括: 採集所述蓄電池組的剩餘電量； 當所述剩餘電量處於第一數值範圍時，將所述光伏組件產生的電能同時傳輸往所述蓄電池組及電能輸出接口，並導通所述蓄電池組與所述電能輸出接口之間的連接線路； 當所述剩餘電量低於所述第一數值範圍的下限時，將所述光伏組件產生的電能同時傳輸往所述蓄電池組及電能輸出接口，並截止所述蓄電池組與所述電能輸出接口之間的連接線路； 當所述剩餘電量高於所述第一數據範圍的上限時，將所述光伏組件產生的電能傳輸往所述電能輸出接口，並導通所述蓄電池組與所述電能輸出接口之間的連接線路。
2.根據權利要求1所述的電能控制方法，其特徵在於，所述第一數值範圍的下限為電池總電量的45%~55%，所述第一數值範圍的下限為電池總電量的80~90%。
3.根據權利要求2所述的電能控制方法，其特徵在於，所述第一數值範圍的下限具體為電池總電量的50%，所述第一數值範圍的上限具體為電池總電量的85%。
4.一種用於住宅發電系統的控制器，所述發電系統中，光伏組件連接蓄電池，並且兩者均與連接住宅用電設備的電能輸出接口相連，其特徵在於，所述控制器包括: 採集單元，用於檢測所述蓄電池組的剩餘電量； 控制單元，用於獲取所述採集單元的採集結果，當所述剩餘電量處於第一數值範圍時，將所述光伏組件產生的電能同時傳輸往所述蓄電池組及電能輸出接口，並導通所述蓄電池組與所述電能輸出接口之間的連接線路；以及， 當所述剩餘電量低於所述第一數值範圍的下限時，將所述光伏組件產生的電能同時傳輸往所述蓄電池組及電能輸出接口，並截止所述蓄電池組與所述電能輸出接口之間的連接線路；以及， 當所述剩餘電量高於所述第一數據範圍的上限時，將所述光伏組件產生的電能傳輸往所述電能輸出接口，並導通所述蓄電池組與所述電能輸出接口之間的連接線路。
5.根據權利要求4所述的控制器，其特徵在於，所述第一數值範圍的下限為電池總電量的45%~55%，所述第一數值範圍的下限為電池總電量的80~90%。
6.根據權利要求5所述的控制器，其特徵在於，所述第一數值範圍的下限具體為電池總電量的50%，所述第一數值範圍的上限具體為電池總電量的85%。
7.一種用於住宅發電系統，包括光伏組件、蓄電池組及連接住宅用電設備的電能輸出接口，其特徵在於:還包括連接所述光伏組件、蓄電池組和住宅用電設備的控制器，所述控制器用於: 採集所述蓄電池組的剩餘電量；當所述剩餘電量處於第一數值範圍時，將所述光伏組件產生的電能同時傳輸往所述蓄電池組及電能輸出接口，並導通所述蓄電池組與所述電能輸出接口之間的連接線路；當所述剩餘電量低於所述第一數值範圍的下限時，將所述光伏組件產生的電能同時傳輸往所述蓄電池組及電能輸出接口，並截止所述蓄電池組與所述電能輸出接口之間的連接線路；當所述剩餘電量高於所述第一數據範圍的上限時，將所述光伏組件產生的電能傳輸往所述電能輸出接口，並導通所述蓄電池組與所述電能輸出接口之間的連接線路。
8.根據權利要求7所述的系統，其特徵在於，所述住宅發電系統還包括連接所述蓄電池組和電能輸出接口的附加發電系統。
9.根據權利要求8所述的系統，其特徵在於，所述附加發電系統為沼氣發電系統。
10.根據權利要求7~9任意一項所述的系統，其特徵在於，所述第一數值範圍的下限為電池總電量的45 %~55 %，所述 第一數值範圍的下限為電池總電量的80~90 %。
【文檔編號】H02J7/35GK103580263SQ201210275938
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2012年8月3日 優先權日:2012年8月3日
【發明者】周奇迪 申請人:北京奇迪惠民科技投資有限公司