专利名称：一种智能锂电太阳能路灯系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及照明和储能领域，尤其是具有储能装置的，结合风光互补的太阳能LED路灯照明领域。
背景技术：
路灯多使用金卤灯，功率在100W以上，发光效率不及LED灯。太阳能电池板的成本已大大降低，并可广泛应用。近年，LED路灯开始应用，由于LED路灯省电，因此太阳能路灯发展成为现实。近年来，太阳能路灯也有很大发展，但采用的储能装置是铅酸电池，而此电池的特点寿命短，与LED灯具和太阳能电池的寿命不匹配。而锂电池储能，则可以弥补这个弱点，它可以充放电次数达到3000次，寿命与LED灯及太阳能电池板更接近，因此发展锂电储能的太阳能路灯成为必要。尽管锂电池成本高，一次性投入成本高，但长期使用，它的投入要比铅酸电池低。本发明是基于锂电池的管理，与对LED亮度的智能控制，达到延长电池的使用寿命，又能增长连续阴天的情况下LED路灯的照明时间。
发明内容
本发明是基于上述前提而产生的。本发明的目的之一是以锂电池替代铅酸电池，由于铅酸电池的寿命较短，且放电深度不足，难以与长寿命的太阳能电池板和LED灯相匹配。实践应用也发现，电池问题是太阳能路灯出现问题的主因。基于上一个目的，要使用锂电池，必须对锂电池进行保护及均衡，只有在这个前提下，才能发挥锂电池的长寿命作用；另外，锂电池价格相对铅酸电池还比较高，因此如何智能化的充电及控制LED灯的亮度，成为节约成本的关键。本发明包括一个通过当前电池状态、前几天的充电状态及预置策略表格共同决定LED灯的亮度控制的智能系统。一种智能锂电太阳能路灯系统管理设备，其特征在于包括:电压读取前端，电流、电量计，电压检测单元，放电控制和亮度控制系统，充电控制系统，信息记录结构，信息输出结构。电压读取前端，可以读取各节锂电池的电压，并可由MCU读出电压数据；电流、电量计，既能检测充放电电流，也能累计电量作为电量计，记录流入电池组或流出电池组的电量。电池板电压检测单元，用于判定亮度，确定白天与黑夜；放电控制和亮度控制系统，分别作为对LED灯的供电和亮度控制。信息记录结构，用于记录电量、时间、作为LED路灯智能亮度控制的参数。信息输出，可以将电池的电压、电流、功率、及存储信息输出。智能系统首先具有一个预置好的策略表格，它包括时间段设置、以及对应此时间段的亮度等级设置，也就是功率设置、天气参数，包括每天的天气状况及夜间时长的参数。智能系统具有一个日存储记录，存储的内容主要是白天的时间长度、当天的充电电量、过压和欠压标志，根据这些信息，可以计算出电池的真实容量、剩余电量、天气状况和当前季节。智能系统具有检测当前锂电池状态的功能，包括锂电池的电压和容量功能。
根据以上三种信息，由综合决策模块决定当前路灯的当前亮度。
图1为本发明的智能锂电太阳能路灯的系统智能结构图。图2为本发明的智能锂电太阳能路灯的信息记录图。图3为本发明的智能锂电太阳能路灯的终端显示界面图。锂电池组I公共+2风电充电+3太阳能充电+4LED路灯供电- 5亮度控制6控制27控制48
控制I9控制310
具体实施例方式本实施例提供的智能锂电太阳能路灯系统管理设备包括:电压读取前端，电流、电量计，电压检测单元，放电控制和亮度控制系统，充电控制系统，信息记录结构，信息输出结构电压读取前端，可以读取各节锂电池的电压，并可由MCU读出电压数据；电流、电量计，既能检测充放电电流，也能累计电量作为电量计，记录流入电池组或流出电池组的电量。电池板电压检测单元，用于判定亮度，确定白天与黑夜；放电控制和亮度控制系统，分别作为对LED灯的供电和亮度控制。信息记录结构，用于记录电量、时间、作为LED路灯智能亮度控制的参数。信息输出，可以将电池的电压、电流、功率、及存储信息输出。所述的电压读取前端，用于读取各节锂电池的电压，以获取各节锂电池的电压信息，单片机(MCU)与电压前端或电压前端单独均可以读取各节锂电池的电压信息，根据获取的电压情况对电池进行均衡，将电压高的电池经过电阻放掉，从而保证电池电压及容量的一致性。所述的电流、电量计，检测充放电电流，也能累计电量作为电量计，它可以独立于电压读取前端，或与电压读取前端一体，记录流入或流出电池组的电量。所述的太阳能电池板电压检测单元，用于判定亮度，确定白天与黑夜。所述的放电控制和亮度控制系统，用于路灯供电后，路灯的亮度由此通信线进行控制。所述的充电控制系统由二极管与MOSFET管构成(控制2)，其作用在于当电池过压时，切断对电池的充电。二极管与MOSFET管构成的防电流倒流入太阳能电池板单元或者风力发电机单元，此单元还包括一个温度传感器。二极管的作用是充电和防倒流，MOSFET管的作用是在电流较大时打开，减小充电回路的损耗，温度传感器为安全控制，超出安全温度，充电被(控制2)关断。所述的信息记录结构用于记录电量、时间、作为LED路灯智能亮度控制的参数，其中包括当日充电的电量。此信息记录结构，可供用户读取和智能决策使用。所述的信息输出结构可以将电池的电压、电流、功率、及存储信息输出，可根据用户需求或当地天气条件，人工或自动进行更新，以实现系统的优化控制。锂电池组各节电池的电压，通过电压检测前端由控制器获得，当检测到电池差距超过某一阀值时，启动均衡电路，对电池进行均衡；当检测电压超过压保护电压时，关断太阳能和风能充电电路；当检测到电压低于欠压保护电时，则关断路灯控制单元，阻止电流流出电池；在正常的充放电过程中，控制器通过电流、电量计获得充电或放电的电流以及放出或充入的电量；在路灯亮时，根据预置决策表、充放电记录表及当前电量信息决定亮度等级，控制路灯的亮度(如图1)。日存储记录主要存储充电时间、充电电量、是否过充或过放的过欠压标志，这些信息可以当前是处于什么季节、以及天气的阴晴状况和夜间的时长；预置策略表则是根据客户的要求把各时间段及各时间段的灯的功率预存在一张表格中；锂电池的当前状态就是锂电池的电压及容量；这三者综合决定灯的亮度，通过决策，把控制信息传给控制器，由控制器控制LED灯的亮度(图2)。本发明具有可视性，易管理性。发明中包括一个终端显示界面，它提供电池组信息、电池组温度信息、控制模块的温度信息、各节锂电池的电压、当前的均衡状态、各控制开关的状态和白天标志状态、当前充放电电流和当前充放电功率、亮度预置设置、读取窗口和历史存储记录读取窗口。系统在工作时，能为用户实时提供以上信息，使用户一目了然。这也方便管理员了解当前的状态，方便维护。
权利要求
1.一种智能锂电太阳能路灯系统管理设备，其特征在于包括: 电压读取前端 电流、电量计 电压检测单元 放电控制和亮度控制系统 充电控制系统 信息记录结构 信息输出结构。
2.一种基于权利要求1所述的管理设备，其特征在于:所述的电压读取前端，用于读取各节锂电池的电压，以获取各节锂电池的电压信息，单片机(MCU)与电压前端或电压前端单独均可以读取各节锂电池的电压信息，根据获取的电压情况对电池进行均衡，将电压高的电池经过电阻放掉，从而保证电池电压及容量的一致性。
3.一种基于权利要求1所述的管理设备，其特征在于:所述的电流、电量计，用于检测充放电电流，也能累计电量，记录流入或流出电池组的电量。它可以独立于电压读取前端，或与电压读取前端一体，用于计算流入电池组的电流强度和电量大小。
4.一种基于权利要求1所述的管理设备，其特征在于:所述的太阳能电池板电压检测单元，用于判定光线强弱，确定白天与黑夜。
5.一种基于权利要求1所述的管理设备，其特征在于:所述的放电控制和亮度控制系统，用于路灯供电后，路灯的亮度通过此信号线进行控制。
6.一种基于权利要求1所述的管理设备，其特征在于:所述的充电控制系统由二极管与MOSFET管构成(控制2)，其作用在于当电池过压时，切断对电池的充电。
7.一种基于权利要求6所述的充电控制系统,其特征在于:所述的二极管与MOSFET管构成的防电流倒流入太阳能电池板单元，此单元还包括一个温度传感器。二极管的作用是充电和防倒流，MOSFET管的作用是在电流较大时打开，减小充电回路的损耗，温度传感器为安全控制，超出安全温度，充电被(控制2)关断。
8.一种基于权利要求6所述的充电控制系统，其特征有二极管与MOSFET管构成的防电流倒流入风力发电机单元，此单元还包括一个温度传感器。二极管的作用是充电和防倒流，MOSFET管的作用是在电流较大时打开，减小充电回路的损耗，温度传感器为安全控制，超出安全温度，充电被(控制2)关断。
9.一种基于权利要求1所述的管理设备，其特征在于:所述的信息记录结构用于记录电量、时间、作为LED路灯智能亮度控制的参数，其中包括当日充电的电量。此用电记录，可供用户读取和智能决策使用。
10.一种基于权利要求1所述的管理设备，其特征在于:所述的信息输出结构可以将电池的电压、电流、功率、及存储信息输出，可根据用户需求或当地天气条件，人工或自动进行更新，以实现系统的优化控制。
全文摘要
本发明提供一种风光互补，锂电储能的太阳能路灯的管理设备。本设备具有锂电池组管理功能、太阳能充电功能、风电充电功能、市电补电功能、及LED路灯供电及提供亮度控制信号功能。本系统通过检测每日充电量、自动判断当前天气状况，并根据锂电池现有电量共同决策对LED灯的亮度控制信息。在满足照明要求的同时，尽量减少锂电池容量和太阳能电池板面积，以节约成本。本系统具有信息储存功能，可保存充电的时间、充电时的安时数、并计算出电池的容量，并可通过有线或无线的方式将这些信息及电池的当前信息，如各节电池的电压提供给路灯管理者。
文档编号H05B37/02GK103167695SQ20131008888
公开日2013年6月19日 申请日期2013年2月27日 优先权日2013年2月27日
发明者徐淞芝, 辛哲东 申请人:徐淞芝, 辛哲东