一种动力电池梯次利用的太阳能路灯及其电池工作方法与流程

本发明涉及照明领域，更具体地说涉及一种动力电池梯次应用的太阳能路灯。

背景技术：

现在政府部门正加大纯电动汽车的普及力度，未来纯电动车的市场占有率将越来越大，如此庞大的市场必定会带来大量废弃的动力电池，虽然废弃的动力电池已经不能满足，但是仍然存在一定性能，能满足太阳能路灯的供电需求。

虽然利用废旧动力电池的太阳能路灯已经出现了，但是还是存在电池剩余性能不可预测，寿命衰减速度不可控制的问题，导致这类太阳能路灯不能长时间稳定工作，而且电池的更换频率高，在后期维护时需要投入大量的资源。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明提供一种能够长时间稳定工作的动力电池梯次利用的太阳能路灯及其电池的工作方法。

本发明解决其技术问题的解决方案是：

一种动力电池梯次利用的太阳能路灯，包括灯杆、设置在灯杆顶部的灯具、设置在灯杆底部的电源箱以及设置在灯杆顶端的太阳能电池板，在所述电源箱内安装有控制器、容量检测模块以及多个供电单元，每个供电单元包括串联的电池和继电器，所述容量检测模块、太阳能电池板以及多个继电器分别与控制器相连，所述容量检测模块与多个电池相连，所述电池通过继电器与灯具相连，所述多个供电单元并联。

作为上述技术方案的进一步改进，所述多个供电单元的电池装配在一起组成电池组，所述多个供电单元的继电器装配在一起组成继电器组。

作为上述技术方案的进一步改进，还包括显示器以及设置在灯杆顶端的光照检测模块，所述光照检测模块和显示器分别与控制器相连。

本发明的有益效果是：本发明通过容量检测模块对太阳能路灯所使用的废旧电池的剩余容量进行监控，实现废旧电池的梯次利用，控制器根据电池的剩余容量控制继电器的通断，进而控制电池对灯具的供电与否，将各电池并联使用，提高电池的驱动输出电流，使到太阳能路灯能够长时间稳定工作，便于后期维护。

上述一种动力电池梯次利用的太阳能路灯的电池工作方法，包括以下步骤：

步骤100：设置光照强度临界值；

步骤200：检测各个电池剩余容量，将各个电池按剩余容量从低到高排序；

步骤300：采集当前光照强度，判断当前光照强度是否高于光照强度临界值，如果是，执行步骤400，如果不是，执行步骤500；

步骤400：控制器断开所有的继电器，控制器按电池剩余容量从低到高对电池进行充电操作；

步骤500：控制器接通剩余容量最低的电池所连接的继电器，控制器按电池剩余容量从低到高进行放电操作。

进一步，所述步骤100还要设置电池的预定比例。

进一步，所述步骤500其中一个实施方式包括以下步骤：

步骤510：将各个电池按剩余容量从低到高排序，并从数字1开始按顺序编号；

步骤520：设置当前判断剩余容量的电池编号为N，令N=1；

步骤530：判断N号电池剩余容量比例是否小于预定比例，如果是，控制器停止N号电池的放电操作并向显示器输出更换N号电池的提示，并跳转到540，如果不是，控制器接通N号电池所连接的继电器，跳转到步骤200；

步骤540：令N=N+1，判断N是否小于或等于电池总数量，如果是，跳转到步骤530，如果不是，跳转到步骤200。

作为另一种实施方式，所述步骤100还要设置第一预定比例、第二预定比例以及基准电池数量。

进一步，所述步骤500的另一个实施方式包括以下步骤：

步骤510：将各个电池按剩余容量从低到高排序，并从数字1开始按顺序编号；

步骤520：设置当前判断剩余容量的电池编号为N，令N=1，设置剩余容量比例大于第二预定比例而小于第一预定比例电池的数量为M，令M=0；

步骤530：判断N号电池剩余容量比例是否小于第二预定比例，如果是，控制器断开N号电池所连接的继电器，停止N号电池的放电操作，向显示器输出更换N号电池的提示，跳转到步骤550，如果不是，执行步骤540；

步骤540：判断N号电池剩余容量比例是否小于第一预定比例，如果是，令M=M+1，如果M是大于或等于基准电池数量，接通所有剩余容量比例小于第一预定比例而大于第二预定比例的电池所连接的继电器，如果M不是大于或等于基准电池数量，控制器断开N号电池连接的继电器，跳转到步骤550，如果N号电池剩余容量比例大于第一预定比例，控制器接通N号电池连接的继电器，跳转到步骤200；

步骤550：令N=N+1，判断N是否小于或等于电池总数量，如果是，跳转到步骤530，如果不是，跳转到步骤200。

进一步，所述基准电池数量为2。

本发明的有益效果是：本发明电池工作方法中控制器根据当前光照强度与光照强度临界值的比较结果控制对电池进行的充放电操作，另外控制器通过容量检测模块对各电池进行剩余容量检测，根据各电池的剩余容量决定电池充放电的顺序，实现电池的梯次利用，使路灯可长时间稳定工作。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单说明。显然，所描述的附图只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他设计方案和附图。

图1是本发明的电路原理图；

图2是本发明的路灯结构示意图；

图3是本发明的电池工作方法的第一实施例流程图；

图4是本发明的电池工作方法的第二实施例流程图。

具体实施方式

以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整的描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。本发明创造中的各个技术特征，在不互相矛盾冲突的前提下可以交互组合。

参照图1～图4，本发明创造公开了一种动力电池梯次利用的太阳能路灯，可解决路灯所利用的废旧电池剩余性能不可预测，寿命衰减速度不可控制的问题。本发明创造包括灯杆1、设置在灯杆1顶部的灯具3、设置在灯杆1底部的电源箱4以及设置在灯杆1顶端的太阳能电池板2，所述太阳能电池板2能够吸收太阳能并转化为电能，为废旧电池提供充电过程中所需要的电能；在所述电源箱4内安装有控制器、容量检测模块以及多个供电单元，每个供电单元包括串联的电池和继电器，所述容量检测模块、太阳能电池板2以及多个继电器分别与控制器相连；所述容量检测模块与多个电池相连，对各个废旧电池的剩余容量进行检测，监控各电池的寿命衰减速度；所述电池通过继电器与灯具3相连，所述多个供电单元并联，正常情况下废旧电池的电压与同型号的新品电池相比相差不大，但是废旧电池的内阻较大，导致输出的电流小，因此需要将多个废旧电池并联使用，提高对外的输出电流。

进一步作为优选的实施方式，实际在装配上述路灯的过程中，所述多个供电单元的电池装配在一起组成电池组，所述多个供电单元的继电器装配在一起组成继电器组，电池组以及继电器组对外提供相应的接口，再用导线将电池组和继电器组的接口对应地连接起来，提高路灯的装配速度。

进一步作为优选的实施方式，本发明创造还包括用于对外输出各个电池容量信息的显示器以及设置在灯杆1顶端用于采集光照强度的光照检测模块，控制器根据当前采集到的光照强度判断对电池进行充电操作还是放电操作，减少电池耗能，提高电池使用寿命。

针对上述一种动力电池梯次利用的太阳能路灯，其电池的工作方法，包括以下步骤：

步骤100：设置光照强度临界值；

步骤200：检测各个电池剩余容量，将各个电池按剩余容量从低到高排序；

步骤300：采集当前光照强度，判断当前光照强度是否高于光照强度临界值，如果是，执行步骤400，如果不是，执行步骤500；

步骤400：控制器断开所有的继电器，控制器按电池剩余容量从低到高对电池进行充电操作；

步骤500：控制器接通剩余容量最低的电池所连接的继电器，控制器按电池剩余容量从低到高进行放电操作。

具体地，本发明创造所述电池的工作方法，首先需要设置光照强度临界值，控制器以光照强度临界值为依据确定对电池执行充电操作还是放电操作；之后所述光照检测模块以及容量检测模块分别检测当前光照强度以及各个电池剩余容量；最后控制器判断当前光照强度是否高于光照强度临界值，如果是，证明外界光照充足，无需启动太阳能路灯，控制器需要断开所有的继电器，同时控制器按电池剩余容量从低到高对电池进行充电操作，如果不是，证明外界光强不足，需要启动太阳能路灯进行照明，控制器接通剩余容量最低的电池所连接的继电器，按电池剩余容量从低到高进行放电操作。控制器以各个电池的剩余容量为依据，对电池进行梯次的充电及放电操作，提高电池的利用率，延长电池使用寿命，使太阳能路灯可长时间稳定工作。

进一步，所述步骤100还需要设置电池预定比例，参照图3，所述步骤500的其中一种实施方式，包括以下步骤：

步骤510：将各个电池按剩余容量从低到高排序，并从数字1开始按顺序编号；

步骤520：设置当前判断剩余容量的电池编号为N，令N=1；

步骤530：判断N号电池剩余容量比例是否小于预定比例，如果是，控制器停止N号电池的放电操作并向显示器输出更换N号电池的提示，并跳转到540，如果不是，控制器接通N号电池所连接的继电器，跳转到步骤200；

步骤540：令N=N+1，判断N是否小于或等于电池总数量，如果是，跳转到步骤530，如果不是，返回步骤200。

具体地，所述电池剩余容量比例等于电池的剩余容量与对应型号的新品电池容量的比值，由于当电池剩余容量低于一定程度时，电池放电过程的稳定性较差，如果再继续对该电池放电操作，容易影响负载工作。而由于本发明创造所述的太阳能路灯使用的电池可能不只限于一种型号的电池，因此需要设置各个型号电池的预定比例。本实施例中控制器将电池按剩余容量从低到高进行排序编号，控制器再按电池按剩余容量从低到高依次判断电池的剩余容量比例是否小于预定比例，如果是，证明该电池容量不足，不适宜继续工作，控制器断开该电池所连接的继电器，同时向显示器输出更换该电池的提示信息，按上述过程重新判断下一编号的电池剩余容量；如果不是，证明该电池容量充足，可进行放电操作，控制器接通该电池所连接的继电器，返回步骤200。本实施例通过对电池剩余容量进行监控，对所有电池拆分成2个梯次进行管理利用，控制电池的充放电，可使负载工作的稳定性提高。

进一步，所述步骤500的还存在另一种实施方式，步骤100还需要设置第一预定比例、第二预定比例以及基准电池数量，所述步骤500包括以下步骤：

步骤510：将各个电池按剩余容量从低到高排序，并从数字1开始按顺序编号；

步骤520：设置当前判断剩余容量的电池编号为N，令N=1，设置剩余容量比例大于第二预定比例而小于第一预定比例电池的数量为M，令M=0；

步骤530：判断N号电池剩余容量比例是否小于第二预定比例，如果是，控制器断开N号电池所连接的继电器，停止N号电池的放电操作，向显示器输出更换N号电池的提示，跳转到步骤550，如果不是，执行步骤540；

步骤540：判断N号电池剩余容量比例是否小于第一预定比例，如果是，令M=M+1，如果M是大于或等于基准电池数量，接通所有剩余容量比例小于第一预定比例而大于第二预定比例的电池所连接的继电器，如果M不是大于或等于基准电池数量，控制器断开N号电池连接的继电器，跳转到步骤550，如果N号电池剩余容量比例大于第一预定比例，控制器接通N号电池连接的继电器，跳转到步骤200；

步骤550：令N=N+1，判断N是否小于或等于电池总数量，如果是，跳转到步骤530，如果不是，跳转到步骤200。

具体地，本实施方式中所述基准电池数量是指剩余容量比例数值在第一预定比例与第二预定比例之间的电池数量，本实施例中所述的基准电池数量为2。本实施例中对电池进行3个梯次的管理利用，所述第二预定比例比第一预定比例小，步骤500中首先将各个电池按剩余容量从低到高排序并编号，然后判断1号（即剩余容量最低）电池的剩余容量比例是否小于第二预定比例，如果是，则证明电池剩余容量极低，不适宜继续放电工作，控制器断开该电池连接的继电器，同时向显示器输出更换该电池的提示信息，如果电池的剩余容量比例大于第二预定比例，则继续判断电池的剩余容量比例是否小于第一预定比例，如果是，则令M（剩余容量比例大于第二预定比例而小于第一预定比例电池的数量）加1，如果M大于等于2（基准电池数量），则表明有多个电池的剩余容量虽然较低，但是多个电池一起工作是仍然满足对负载的驱动需求，控制器接通剩余容量比例大于第二预定比例而小于第一预定比例的电池所连接的继电器，返回步骤200；如果M小于2（基准电池数量），则表明剩余容量比例大于第二预定比例而小于第一预定比例的电池数量不足，无法满足对负载的驱动需求，控制器断开该电池所连接的继电器，按上述过程重新判断下一编号的电池剩余容量；如果电池的剩余容量比例大于第一预定比例，则表明该电池容量充足，单独工作已经可以满足负载的驱动需求，控制器接通该电池所连接的继电器，最后返回步骤200。步骤500中通过对所有电池拆分成3个梯次进行管理利用，进一步提供电池的电量利用率，延长其使用寿命，有效减少电池的更换频率。

参照图3，本发明创造的电池工作方法第一实施例的流程图，包括一下步骤：

步骤A01：设置各个电池的预定比例；

步骤A02：设置光照强度临界值；

步骤A03：容量检测模块检测各个电池的剩余容量，计算各个电池的剩余容量比例；

步骤A04：将各电池按剩余容量从低到高进行排序，并用编号1，2，3......X依次标记；

步骤A05：光照检测模块采集当前光照强度；

步骤A06：判断当前光照强度是否高于光照强度临界值，如果是，控制器断开所有的继电器，对剩余容量最低电池进行充电操作，返回步骤A03，如果不是，继续往下执行；

步骤A07：设置当前判断剩余容量的电池编号为N，令N=1；

步骤A08：判断N号电池的剩余容量比例是否小于预定比例，如果是，控制器断开N号电池连接的继电器，停止N号电池的放电操作，向显示器输出更换N号电池的提示，令N=N+1，如果N小于或等于电池总数量X，重新执行A08，如果N大于电池总数量X，返回步骤A03；如果N号电池的剩余容量比例大于预定比例，控制器接通N号电池连接的继电器，返回步骤A03。

参照图4，本发明创造的电池工作方法第二实施例的流程图，包括一下步骤：

步骤B01：设置各个电池的第一预定比例以及第二预定比例；

步骤B02：设置光照强度临界值；

步骤B03：容量检测模块检测各个电池的剩余容量，计算各个电池的剩余容量比例；

步骤B04：将各电池按剩余容量从低到高进行排序，并用编号1，2，3......X依次标记；

步骤B05：光照检测模块采集当前光照强度；

步骤B06：判断当前光照强度是否高于光照强度临界值，如果是，控制器断开所有的继电器，对剩余容量最低电池进行充电操作，返回步骤B03，如果不是，往下继续执行；

步骤B07：设置当前判断剩余容量的电池编号为N，令N=1，设置剩余容量比例大于第二预定比例而小于第一预定比例电池的数量为M，令M=0；

步骤B08：判断N号电池的剩余容量比例是否小于第二预定比例，如果是，控制器断开该电池连接的继电器，停止该电池的放电操作，向显示器输出更换该电池的提示信息，跳转到步骤B10，如果不是，往下继续执行；

步骤B09：判断N号电池的剩余容量比例是否小于第一预定比例，如果是，令M=M+1，如果M大于等于2（基准电池数量），接通剩余容量比例大于第二预定比例而小第一预定比例的电池所连接的继电器，返回步骤B03，如果M小于2，控制器断开N号电池连接的继电器，跳转到步骤B10，如果N号电池的剩余容量比例大于第一预定比例，控制器接通N号电池连接的继电器返回步骤B03

步骤B10：令N=N+1，如果N小于等于电池总数量X，返回步骤B08，如果N大于电池总数量X，返回步骤B03。

以上对本发明的较佳实施方式进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出种种的等同变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。