一种智能家居多电源协调控制装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种智能家居多电源协调控制装置，包括数据采样模块、单片机、通讯模块、显示模块、驱动模块和辅助电路模块。所述数据采样模块包括电流采样电路、电压采样电路。所述数据采样模块和辅助电路模块的输出端接入单片机的输入端；所述单片机的输出端接入通讯模块、显示模块和驱动模块。本实用新型装置在满足智能家居负荷需求的前提下，以最大限度地利用光伏太阳能和电动汽车电池储能为原则，设计了5种智能家居供电方式，实现了多种电源之间的协调控制及供电费用的最低。本实用新型体积小巧，成本低廉，具有广阔的应用前景。
【专利说明】—种智能家居多电源协调控制装置
【技术领域】:
[0001]本实用新型涉及一种智能家居多电源协调控制装置。
【背景技术】:
[0002]在能源日益紧张的形势下，新能源受到了广泛关注。光伏太阳能系统和电动汽车成为智能家居的供电电源之一。光伏太阳能作为一种可再生能源，取之不尽，用之不竭，同时又不会对环境造成负面影响，是新能源中最具发展潜力且最重要的能源之一。电动汽车不受天气等因素的影响，也不依赖于石油及其衍生能源，兼具清洁、高效和可持续充放电的特点。电动汽车在充电时作为电网的负荷，放电时作为电网的分布式电源，是未来智能家居的重要组成部分。
[0003]目前，光伏太阳能系统和电动汽车已经在智能家居中得到了广泛应用。由于光照的随机性、间歇性，使得光伏太阳能系统具有不确定的特点。而电动汽车受电池储能容量的限制，不能储存大量的电能。因此，智能家居仅依靠光伏太阳能和电动汽车电池储能给负荷供电，不能保证供电的稳定性，还需在电力短缺时由电网提供电能。在同时装有光伏太阳能系统和电动汽车的智能家居中，存在多种电源协调控制的问题。为此，需要对智能家居的多种电源出力进行有效、合理的协调控制。
[0004]现有的研究主要集中在光伏太阳能系统并网控制和电动汽车充放电控制方面。而缺乏针对智能家居的光伏太阳能发电、电动汽车电池储能和电网供电方式之间的协调控制研究，更没有研发相应的装置。因此，一种智能家居多电源协调控制装置亟待研发。
【发明内容】
:
[0005]针对上述尚无一种智能家居多电源协调控制装置的现状，本实用新型所要解决的技术问题是，克服现在没有相关技术解决智能家居多电源出力的缺陷，提供一种智能家居多电源协调控制装置。它以满足智能家居负荷的需求为前提，以最大限度地利用光伏太阳能系统和电动汽车为原则，设计了 5种供电方式，实现了多种电源的协调控制及供电费用最低的目的。该装置成本低廉，灵活小巧、安装方便，随着光伏太阳能系统和电动汽车在智能家居中的普及，该装置具有广阔的应用前景。
[0006]本实用新型解决上述问题采取的技术方案是:
[0007]—种智能家居多电源协调控制装置，包括数据采样模块、单片机、通讯模块、显示模块、驱动模块和辅助电路模块。所述数据采样模块包括电流采样电路、电压采样电路。所述数据采样模块和辅助电路模块的输出端接入单片机的输入端；所述单片机的输出端接入通讯模块、显示模块和驱动模块。
[0008]所述的数据采集模块包括电流采样电路、电压采样电路；所述单片机采用的是具有8K系统内可编程Flash的8位AVR微控制器，型号为ATMEGA48CN ;所述通讯模块包括RS-485通讯接口 ；所述驱动模块型号为ULN2003 ;所述显示模块为液晶显示屏，型号为0CMJ240128 ;所述辅助电路模块提供可靠而稳定的工作电压，型号为MAX756。[0009]本实用新型所述一种智能家居多电源协调控制装置的工作原理为:
[0010]所述的一种智能家居多电源协调控制装置的数据采集模块通过电流采样电路、电压采样电路，分别采集智能家居负荷和光伏太阳能系统的电流和电压信号，经模数转换成单片机可以识别的信号格式存储。单片机根据从数据采集模块中获得的电流、电压信号，计算出负荷功率、光伏太阳能系统输出功率，并存入单片机的储存器。通讯模块通过与电动汽车的通讯，获取电动汽车的充放电功率，并经过模数数字转换存入单片机的存储器。单片机根据智能家居负荷、光伏太阳能系统输出功率，选择智能家居的供电方式，且送至液晶显示屏显示。任何供电方式的实现都是以调度指令的形式通过驱动模块输出。驱动模块根据接受到的调度指令，发送控制信号至光伏太阳能系统控制器、电动汽车充放电控制器和电网供电控制器，以实现智能家居经济、可靠供电。智能家居的5种供电方式如下:
[0011]1.光伏太阳能系统单独供电方式:当光伏太阳能系统的输出功率大于或等于负荷功率时，单片机选择光伏太阳能系统单独供电。光伏太阳能系统多余的电能反馈给电网。
[0012]2.光伏太阳能系统与电网同时供电方式:当光伏太阳能系统的输出功率小于负荷功率时，且电动汽车未接入智能家居，则单片机选择光伏太阳能系统的最大出力，由电网补充功率缺额。
[0013]3.光伏太阳能系统与电动汽车同时供电方式:当光伏太阳能系统的输出功率小于负荷功率时，且电动汽车接入智能家居，则单片机选择光伏太阳能系统与电动汽车共同供电，由电网补充功率缺额。
[0014]4.电动汽车单独供电方式:当电网和光伏太阳能系统同时出现故障时，系统将自动切换至电动汽车单独供电模式，同时限制用户用电。
[0015]5.电网单独供电方式:在光伏及电动汽车出现故障或者电动汽车处于控制装置默认的充电时间段时，由电网单独供电，且电动汽车充电。
[0016]由于未来充满电的电动汽车电量不但能够满足白天行驶的需求，还能在最后一次返回智能家居以后有多余的电量提供给智能家居。故本实用新型装置设置电动汽车默认的充电时间段为00:00-07:00，其他时间段充电需要用户手动进行设置。且以上任何一种供电方式中的电动汽车都会考虑未来行驶里程，若电动汽车剩余电量小于或等于未来行驶里程所需电量，则单片机选择终止其接入智能家居。
[0017]本实用新型所述的一种智能家居多电源协调控制装置的工作步骤包括:
[0018](I)数据采集模块通过电流采样电路、电压采样电路，分别采集负荷、光伏太阳能系统的电流和电压信号；通讯模块与智能家居电网管理系统通讯，获取电网的实时电价、电动汽车的台数、容量和每台电动汽车的充放电功率和荷电状态等基本参数。以上所有参数都将经A/D转换器转换成数字信号，并传送至单片机ATMEGA48CN。
[0019](2)单片机ATMEGA48CN将数据采集模块中获得的电流、电压信号经过计算得到负荷功率、光伏太阳能系统输出功率、电动汽车充放电功率及电价等信息，并存入单片机的数据储能器。
[0020](3)单片机ATMEGA48CN根据光伏太阳能系统输出功率与负荷功率的关系选择智能家居的供电方式。
[0021](4)单片机ATMEGA48CN将(3)中的选择的供电方式转换成调度指令输出至驱动模块ULN2003和液晶显示屏0CMJ240128，并将调度指令存入相应的数据存储单元。[0022](5)驱动模块ULN2003将接受到的调度指令分别发送给光伏太阳能系统控制器、电动汽车控制器和并网控制器。
[0023]综上所述，基于上述结构的智能家居多电源协调控制装置本实用新型装置根据光伏太阳能系统的输出功率，以满足智能家居负荷的需求为前提，以最大限度地利用光伏太阳能系统和电动汽车为原则，设计了 5种供电方式，实现了多种电源的协调控制及供电费用最低的目的。随着光伏太阳能系统和电动汽车在智能家居、小区等地方的大规模使用，该装置具有广阔的应用前景。
【专利附图】
【附图说明】
[0024]图1为所述一种智能家居多电源协调控制装置的结构框图。
[0025]图2是所述一种智能家居多电源协调控制装置的面板示意图。
[0026]在图2中:
[0027]1- LED显示屏 2 -触摸显示屏
[0028]3 -按键4 -指示灯
【具体实施方式】
[0029]以下结合附图和实施例，对一种智能家居多电源协调控制装置进行详细描述。
[0030]如图1所示，本实施例提供的一种智能家居多电源协调控制装置，包括数据采样模块、单片机、通讯模块、显示模块、驱动模块和辅助电路模块。所述数据采样模块包括电流采样电路、电压采样电路。所述数据采样模块和辅助电路模块的输出端接入单片机的输入端；所述单片机的输出端接入通讯模块、显示模块和驱动模块。本实用新型装置根据光伏太阳能系统的输出功率，以满足智能家居负荷的需求为前提，以最大限度地利用光伏太阳能系统和电动汽车为原则，设计了 5种供电方式，实现了多种电源的协调控制及供电费用最低的目的。本实用新型体积小巧，成本低廉，具有广阔的应用前景。
[0031]作为具体实施例，所述单片机2的型号为ATMEGA48CN;所述通讯模块3包括RS-485通讯接口 ；所述显示模块4的型号为0CMJ240128 ;所述驱动模块5型号为ULN2003 ；所述辅助电路模块6的型号为MAX756。
[0032]图2为所述一种智能家居多电源协调控制装置的面板示意图，包括LED显示屏1、触摸显示屏2、按键3和指示灯4。各部分的主要功能包括:
[0033]LED显示屏I实时显示光伏太阳能系统、电动汽车、电网和负荷的功率。
[0034]触摸显示屏2为用户提供参数设置和信息显示界面。例如，用户按一下控制面板上的电动汽车按键，则按键前面的指示灯会变成黄色，此时，用户可以在触摸显示屏2上对电动汽车的充放行为进行详细设置，比如强制其在非00:00-07:00时间段充电等。
[0035]按键3用于辅助触摸显示屏2帮助用户完成智能家居多电源协调控制装置的参数设置和信息显示。
[0036]指示灯4包括一个电源指示灯，一个故障指示灯，4个状态指示灯。其中，电源指示灯用于指示所述装置是否工作正常，红色表示不正常，绿色表示正常；故障指示灯用于指示所述装置是否存在故障，红色表示存在故障，绿色表示不存在故障；4个状态指示灯分别用于指示光伏太阳能系统、电动汽车、电网和负荷的运行状态，若指示灯为黄色，则对应单元的详细参数会在触摸显示屏中显示。
【权利要求】
1.一种智能家居多电源协调控制装置，包括数据采样模块(I)、单片机(2)、通讯模块(3)、显示模块(4)、驱动模块(5)和辅助电路模块(6);所述数据采样模块⑴和辅助电路模块出)的输出端接入单片机(2);所述单片机(2)的输出端接入通讯模块(3)、显示模块(4)和驱动模块(5)。
2.根据权利要求1所述的一种智能家居多电源协调控制装置，其特征在于:所述数据采样模块(I)包括电流采样电路、电压采样电路。
3.根据权利要求1所述的一种智能家居多电源协调控制装置，其特征在于:所述单片机(2)采用的是具有数据分析存储功能的单片机，型号为ATMEGA48CN。
4.根据权利要求1所述的一种智能家居多电源协调控制装置，其特征在于:所述通讯模块(3)包括RS-485通讯接口。
5.根据权利要求1所述的一种智能家居多电源协调控制装置，其特征在于:所述显示模块(4)为液晶显示屏，型号为0CMJ240128。
6.根据权利要求1所述的一种智能家居多电源协调控制装置，其特征在于:所述驱动模块(5)的型号是ULN2003。
7.根据权利要求1所述的一种智能家居多电源协调控制装置，其特征在于:所述辅助电路模块(6)为其他模块提供可靠而稳定的工作电源，型号为MAX756。
【文档编号】G05B19/418GK203433334SQ201320409608
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2013年7月10日 优先权日:2013年7月10日
【发明者】杨洪明, 熊脶成, 杨亚雄, 汤燕, 刘文洵 申请人:长沙理工大学