一种可移动、可远程控制的智能型家用储能系统的制作方法

本发明涉及一种储能系统，特别涉及一种可移动、可远程控制的智能型家用储能系统。

背景技术：

随着大量电器的生产以及人们的购买使用，随之而来的是更多的电能消耗以及更多对环境的污染。太阳具有无污染可再生的优点，并且从家庭情况考虑使用太阳能相对于其他清洁能源更方便高效，因此如何高效便捷的使用太阳能能源是一个很有意义的课题。当今的光伏发电储能系统是由太阳能板、逆变器、储能部分组成，通过太阳能产生的电能存储到电池中，再通过逆变供家中的电器使用，但不具备对太阳能产生的能量进行预测，对用户使用习惯进行记录，远程控制及对能量合理使用管理的能力。

技术实现要素：

本发明主要解决的技术问题是提供一种可移动、可远程控制的智能型家用储能系统，本系统不仅能够通过电网与光伏电源进行充电，使用锂电池进行存储供家用电器使用，还能够对每日光伏电源发电量、家庭电器使用电量进行预测，根据预测对光伏电源充电、电网充电进行调控，根据家用电器性质的不同进行调控，并且可被移动到户外使用，可通过移动客户端进行远程控制。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种可移动、可远程控制的智能型家用储能系统，包括：PV组件、BOOST变换器、用于控制电网充电的AC/DC降压整流器、DC/AC升压逆变器、DC/DC降压变换器、电池包、BMS电池管理模块、用于智能调度控制的主控制器、触摸屏、无线路由器、服务器、移动客户端及若干继电器；所述主控制器与BOOST变换器、AC/DC降压整流器、DC/AC升压逆变器、DC/DC降压变换器、BMS电池管理模块、触摸屏、若干继电器通讯连接；所述电池包与BOOST变换器、AC/DC降压整流器、DC/AC升压逆变器、DC/DC降压变换器、BMS电池管理模块电性连接；所述的BOOST变换器通过PV组件光伏发电获取电能，所述的AC/DC降压整流器通过电网供电获取电能；所述的DC/AC升压逆变器通过电性连接为家用交流负载供电，所述的DC/DC降压变换器通过电性连接为家用直流负载供电；所述的DC/AC升压逆变器可与电网并网工作也可独立工作。

在一个较佳的实施例中，所述的PV组件可折叠或展开来使用，展开使用时可作为防晒、防雨棚使用。

在一个较佳的实施例中，所述的DC/DC降压变换器还可根据所述的家用直流负载对电压值的需求进行调节，调节与显示通过触摸屏或其他装置如手机、平板来实现。

在一个较佳的实施例中，外形为拉杆式带滑轮箱体，可方便外出移动携带。

一种可移动、可远程控制的智能型家用储能系统控制方法，包括以下步骤：

PV预测：基于天气预报信息，对未来7天内PV组件每日发电量的预测同时对未来14小时内每2小时的PV组件发电量的预测；

用电预测：基于工作日、节假日的日历信息、电池包SOC，对未来7天内的用户用电量进行预测；

调度决策：基于所述的PV预测及所述的用电预测，决定对PV组件获得的电能或电网电能进行调用，决定是否对所述的家庭交流负载进行供电；

调度优化：所述的主控制器记录每日PV组件发电量、家用交流负载使用情况，对所述的调度决策进行优化，使其更符合用户的需求，更加经济；

用户决策：基于用户的需求，用户可以在所述的触摸屏或其他装置如手机、平板上进行对所述的家用负载及包括但不仅限于用电电量、用电时间段、供电选择、负载选择、系统参数配置、输入电量定时使用，计时使用，以及立即执行调度的操作；

远程控制：所述的移动客户端通过互联网、WIFI、GPRS、3G、4G、5G、蓝牙、ZigBee及其他无线或有线方式向所述的服务器或终端设备、调度器等发送指令，所述的服务器经无线路由器向所述的控制器发送指令，基于收到的指令对相应的功能进行控制；所述的主控制器经无线路由器向服务器发送数据，所述的服务器通过互联网、WIFI、GPRS、3G、4G、5G、蓝牙、ZigBee及其他无线或有线方式向所述的移动客户端发送数据，提供报警及基本数据显示。

在一个较佳的实施例中，所述的家用交流负载根据负载的性质、使用习惯的不同分级，每个级别的家用交流负载根据其性质和使用习惯进行采用不同的供电方法，还可通过所述的触摸屏或移动客户端对所述的家用交流负载的分级方法及其控制方法进行设置。

在一个较佳的实施例中，所述的调度决策内容可通过所述的触摸屏或其他装置如手机、平板直接进行更改、设置。

在一个较佳的实施例中，所述的调度优化可根据用户使用习惯，在特定时间自动为某一负载供电。

在一个较佳的实施例中，所述的调度决策还包括通过检测系统工作状态，决定是否进入休眠模式，休眠模式由所述的主控制器控制实现。

在一个较佳的实施例中，所述的主控制器可通过互联网上传所述的PV组件地理位置、安装角度、日发电量信息至服务器；同时所述的主控制服务器可通过互联网从所述的服务器中下载日发电量最大的PV组件数据并根据数据自行调整PV组件参数并通过所述的触摸屏显示。

本发明的有益效果是：能够根据天气情况、用户需求自动进行电池包为负载供电或电网为负载供电的切换；能够根据天气情况、用户需求自动判断是否需要电网向电池包充电来达到经济效益最大的目的；能够带到户外供电烤炉等电器使用从而减少燃烧煤炭产生的大气污染；通过远程控制可提前对家用电器进行操作，减少等待时间，并且家用储能系统中具有完善的保护逻辑，可通过远程控制对其进行监管。

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做简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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它的附图，其中：

图1是本发明的一种可移动、可远程控制的智能型家用储能系统的一较佳实施例的结构图；

图2是本发明的一种可移动、可远程控制的智能型家用储能系统控制方法一较佳实施例的调度决策决定是否通过电网对电池包进行充电的控制流程图；

图3是本发明的一种可移动、可远程控制的智能型家用储能系统控制方法一较佳实施例的调度优化对调度决策实施方法进一步优化的控制流程图。

附图中各部分的标记如下：

1、AC/DC降压整流器；2、BOOST变换器；3、DC/AC升压逆变器；4、电池包；5、BMS电池管理模块；6、主控制器；7、触摸屏；8、无线路由器；9、服务器；10、移动客户端；11、WIFI无线通讯；12、互联网；13、DC/DC降压变换器；P1、电网；P2、PV组件；K1、电网继电器；K2、交流负载继电器；K3、直流负载继电器；S1、一级负载继电器；S2、二级负载继电器；S3、三级负载继电器；S4、四级负载继电器；S5、五级负载继电器；DL、直流负载；AL1、一级负载；AL2、二级负载；AL3、三级负载；AL4、四级负载；AL5、五级负载。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的其它实施例，都属于本发明保护范围。

请参照图1、图2、图3，一种可移动、可远程控制的智能型家用储能系统实施例包括：PV组件P2、电池包4、BMS电池管理模块5、DC/AC升压逆变器3、DC/DC降压变换器13、BOOST变换器2、用于控制电网P1充电的AC/DC降压整流器1、用于智能调度控制的主控制器6、用于显示与控制的触摸屏7、用于远程控制的服务器9及移动客户端10和若干继电器。所述的主控制器6分别与BMS电池管理模块5、AC/DC降压整流器1、BOOST变换器2、DC/AC升压逆变器3、DC/DC降压变换器13、触摸屏7通讯连接，所述的电池包4与BMS电池管理模块5、DC/AC升压逆变器3、DC/DC降压变换器13、BOOST变换器2、AC/DC降压整流器1电性连接，所述的主控制器6与无线路由器8、移动客户端10无线通讯连接，所述的服务器9与无线路由器8、手机客户端10互联网连接。所述的BOOST变换器2输入为PV组件P2所产生的电能，所述的AC/DC降压整流器1输入为城市电网P1电压，所述的DC/AC升压逆变器3输出为家用交流负载，所述的DC/DC降压变换器13输出为家用直流负载。

所述的电池包4为14节锂电池串联形成的48V、3KWh的储能系统。优选地，所述电池包的电池数量、功率可根据需求选择。

所述的BMS电池管理模块5还包括对电池进行散热的散热装置的控制，在电池包4内安置温度传感器，温度数据将实时传送给BMS电池管理模块5，通过获得的温度数据进行计算比较，使BMS电池管理模块5通过PWM对散热装置进行相应的控制，对电池包4进行降温。

所述的所有电性连接部分均有合适规格的熔断器进行保护，过流保护、过压保护、欠压保护、过温保护通过AC/DC降压整流器1、BOOST变换器2、DC/AC升压逆变器3、DC/DC降压变换器13对电路进行监测，当数值超出额定值时，主控制器6发出命令，断开电路中的继电器。

所述的PV组件P2为若干太阳能光伏电池板连接组成的太阳能发电板，PV组件P2每个太阳能光伏电池板之间经过可180度旋转的贴片相连接，可通过对PV组件P2折叠的方式使其能在面积较小的阳台上使用并且便于携带，同时可将其展开作为遮阳棚使用。

所述的BOOST变换器2具有对太阳能发电的最大功率点跟踪功能。所述的DC/DC升压变换器13输出的电压值可根据负载的需求，在触摸屏7或移动客户端10上对DC/DC降压变换器13的输出值进行设定，在设定后触摸屏7或移动客户端10向主控制板6发送数据，主控制板6根据接收到的数据对DC/DC降压变换器13进行调节。

本发明主要实现的是对电能的智能调度与控制，主要包括一下三种电能的获取及使用方式：

方式1：在有光照的情况下，由PV组件P2产生电量，产生的电量经BOOST变换器2进行升压变换后进入电池包4对其进行充电，电池包4无论是否在被充电状态下均可通过DC/AC升压逆变器3将电能进行变换后向家用交流负载AL进行供电或通过DC/DC降压变换器13将电能进行变换后向家用直流负载DL进行供电，在此工作状态下，电性连接部分BOOST变换器2、DC/AC升压逆变器、DC/DC降压变换器13处于工作状态，交流负载继电器K2、直流负载继电器K3闭合；

方式2：电网P1中获得的电能经过AC/DC降压整流器1变换后对电池包4进行充电，电池包4无论是否在被充电状态下均可通过DC/AC升压逆变器3将电能进行变换后向家用交流负载AL进行供电或通过DC/DC降压变换器13将电能进行变换后向家用直流负载DL进行供电，在此工作状态下，电性连接部分AC/DC降压整流器1、DC/AC升压逆变器、DC/DC降压变换器13处于工作状态，交流负载继电器K2、直流负载继电器K3闭合；

方式3：电网P1中获得的电能直接对家用交流负载AL进行供电，在此工作状态下，电性连接部分电网继电器K1闭合。

所述的方式1、方式2、方式3中至少应有一个处于工作状态，方式1与方式3在必要时可同时进行，当方式3介入工作时或从方式3准备切换到其它工作方式时，优先通过DC/AC升压逆变器3考虑当前状态是否适合并网，通过主控制器6向DC/AC升压逆变器3发送并网工作指令，DC/AC升压逆变器3在检测电网P1相位、频率后，调节DC/AC升压逆变器3输出的相位、频率与其一致后，闭合电网继电器K1；当从使用所述的电网P1为家用交流负载供电转换为使用系统为家用交流负载供电时，主控制器6向DC/AC升压逆变器3发送独立工作指令，DC/AC升压逆变器3在检测电网P1相位、频率后，调节DC/AC升压逆变器3输出的相位、频率与其一致后，闭合交流负载继电器K2，断开电网继电器K1。

为了更好地对电能进行智能调度与控制，本发明同时提供了一种用于所述的可移动、可远程控制的智能型家用储能系统的控制方法，主要包括：

PV预测：基于天气预报信息，对未来7天内PV组件P2每日发电量的预测同时对未来14小时内每2小时的PV组件发电量P2的预测；

用电预测：基于工作日、节假日的日历信息、电池包4的SOC，对未来7天内的用户用电量进行预测；

调度决策：基于所述的PV预测及所述的用电预测，决定采用上述的方式1、方式2、方式3哪一种或两种的工作方式以及对家用交流负载AL和家用直流负载DL的供电进行控制；

调度优化：所述的控制器6记录每日PV组件P2发电量、用户用电量、家用交流负载AL使用情况，通过数据的存储对比，对所述的调度决策进行优化，使其更符合用户的需求，更加经济；

用户决策：基于用户的需求，用户可以在所述的触摸屏7上进行对所述的家用交流负载AL及所述的输入电量定时使用，计时使用，以及立即执行调度的操作；

远程控制：所述的移动客户端10通过互联网向所述的服务器9发送指令，所述的服务器9经无线无路由器向所述的控制器6发送指令，基于收到的指令对相应的功能进行控制；所述的主控制器6经无线路由器向服务器9发送数据，所述的服务器9通过互联网向所述的移动客户端10发送数据，提供报警及基本数据显示。

所述的PV预测和用电预测均通过在主控制器6中经计算数据获得。

为了使所述的调度决策更好的对电能的消耗进行合理控制，优选地，将所述的家用交流负载按照家用电器使用性质的不同分为包含但不仅限于以下五个等级：

一级负载AL1：包括热水壶、电饭锅，空调等大功率电器；

二级负载AL2：包括电视、电脑，客厅卧室娱乐使用的电器；

三级负载AL3：包括电冰箱类需要持续供电的电器；

四级负载AL4：照明系统及应急类电器；

五级负载AL5：热水器类能量存储型电器。

优选地，所述的五个级别的家用交流负载AL将按照各自不同的控制策略，具体控制策略为：

一级负载AL1：一级负载优先采用上述的方式1的供电方式进行供电，当所述的电池包4的SOC值不高于某个特定值，如50％，检测到后端有负载接入时，则主控制器6自动发送指令使储能系统同时采用方式1和方式3的供电方式为负载供电，一级负载继电器S1闭合；当所述的电池包4的SOC值低于某个特定值，如20％，检测到后端有负载接入时，则主控制器6自动发送指令使储能系统采用方式3的供电方式进行供电，一级负载继电器S1闭合；当所述的电池包4的SOC值高于某个特定值，如50％，检测到后端有负载接入时，则主控制器6自动发送指令使储能系统采用方式1的供电方式进行供电；当电池包4的SOC值不高于某个特定值，如20％且城市电网P1处于无法工作状态时，一级负载继电器S1断开。

二级负载AL2：二级负载优先采用上述的方式1的供电方式进行供电，当所述的电池包4的SOC值不高于某个特定值，如20％，检测到后端有负载接入时，则主控制器6自动发送指令使储能系统采用方式3的供电方式进行供电，二级负载继电器S2闭合；当所述的电池包4的SOC值高于某个特定值，如20％，检测到后端有负载接入时，则主控制器6自动发送指令使储能系统采用方式1的供电方式为负载供电，二级负载继电器S2闭合；当电池包4的SOC值不高于某个特定值，如20％且城市电网P1处于无法工作状态时，二级负载继电器S2断开。

三级负载AL3：三级负载优先采用上述的方式1的供电方式进行供电，当所述的电池包4的SOC值不高于某个特定值，如20％时，则先通过主控制器6根据未来2小时内天气预报信息进行判断，当未来2小时内天气情况足够使PV组件P2产生电量并能满足此级负载工作，则主控制器6自动发送指令使三级负载继电器S3断开，等待2小时候后，主控制器6自动发送指令使三级负载继电器S3闭合；当未来2小时内天气情况不能够使PV组件P2产生使此级负载正常工作的电能，则主控制器6自动发送指令使储能系统采用方式3的供电方式进行供电，三级负载继电器S3闭合；当所述的电池包4的SOC值不低于某个特定值，如20％，检测到后端有负载接入时，则主控制器6自动发送指令使储能系统采用方式1的供电方式进行供电，三级负载继电器S3闭合；当电池包4的SOC值不高于某个特定值，如20％且城市电网P1处于无法工作状态时，三级负载继电器S3断开。

四级负载AL4：四级负载优先采用上述的方式1的供电方式进行供电，当所述的电池包4的SOC值低于某个特定值，如20％，检测到后端有负载接入时，则主控制器6自动发送指令使储能系统采用方式3的供电方式进行供电，四级负载继电器S4闭合；当所述的电池包4的SOC值低于某个特定值，如20％，且城市电网P1无法正常工作，检测到后端有负载接入时，则主控制器6自动发送指令使储能系统采用方式1的供电方式进行供电，四级负载继电器S4闭合；当所述的电池包4的SOC值不低于某个特定值，如20％，检测到后端有负载接入时，则主控制器6自动发送指令使储能系统采用方式1的供电方式进行供电，四级负载继电器S4闭合；当后端没有负载接入时，四级负载继电器S4断开。

五级负载AL5：五级负载供电方式为，当所述的电池包4的SOC值高于某个特定值，如90％，且PV组件P2处于正常工作状态下，检测到后端有负载接入时，则主控制器6自动发送指令使储能系统采用上述的方式1的供电方式进行供电，五级负载继电器S5闭合；当PV组件P2处于非工作状态，城市电网P1处于电价波谷阶段，检测到后端有负载接入时，则主控制器6自动发送指令使储能系统采用方式3的供电方式进行供电，五级负载继电器S5闭合，在两小时后回到方式1的供电方式进行供电；当PV组件P2处于非工作状态，城市电网P1处于电价波峰阶段时，则五级负载继电器S5断开；当电池包4的SOC值不高于某个特定值，如20％且城市电网P1处于无法工作状态时，五级负载继电器S5断开。

优选地，上述五个级别的家用交流负载AL1～AL5控制方式还可基于用户设置的意愿，通过所述的触摸屏7或所述的移动客户端10进行更改设置。

所述的家用直流负载包括但不仅限于+5V直流供电，当所述的电池包SOC不小于某个特定值，如20％时，K3保持闭合，为所述的家用直流负载DL供电；当所述的电池包4的SOC小于某个特定值，如20％时，K3断开，停止对家用直流负载DL的供电。

为减缓电网用电高峰压力且在经济利益最高的条件下满足用户对电器的正常使用，当电网电价进入波谷区间时，主控制器6根据PV预测和用电预测的数据计算需要对电池包4充电的电量能够满足第二天负载对电量的需求，根据需要对电池包4充电的电量计算需要电池包4达到的SOC值，主控制器6向AC/DC降压整流器1发送指令使其工作为电池包4进行充电，当电池包4的SOC值达到计算得到的SOC值时，主控制器6向AC/DC降压整流器1发送指令使其停止工作；如果电池包4的电量满足第二天电器的正常使用，则不进行操作。

为使所述的调度决策更加的人性化、使用电能更加经济，则通过所述的调度优化对其进行修正，主控制器6经过无线路由器8从互联网中调取并存储当天的天气情况，存储与其对应的PV组件P2发电量，存储当日的负载用电量，存储五个级别的家用交流负载的使用情况。将上述数据通过主控器6中的算法进行拟合，最终得到一个优化过的算法，优化后的算法即为优化之后的调度决策。

为了更方便的让用户对家用储能系统进行管理，因此用户可通过触摸屏控制、本地控制、远程控制三种方式对储能系统进行观察控制，具体控制过程如下：

触摸屏控制：通过RS232接口或其他通讯接口、无线通信方式，使主控制器6与触摸屏7相连接，主控制器6向触摸屏7发送BMS电池管理模块5、AC/DC降压整流器1、BOOST变换器2、DC/AC升压逆变器3、无线路由器9的基本信息及所有继电器的状态，用户可以从中观察家用储能系统的工作状况，同时用户可通过触摸屏7的触摸功能对家用储能系统进行功能设置，通过用户去选择使触摸屏7向主控制器6发送指令，完成用户的目的需求。

本地控制：用户将移动客户端10直接与无线路由器8使用无线通信或USB等有线通信11的方式连接，通过移动客户端10搭载的APP发送指令，经无线路由器8发送给主控制器6，通过主控制器6判断分析指令后执行；同时主控制器6可以经过无线路由器8向移动客户端10发送相关数据，通过移动客户端搭载的APP进行显示。

远程控制：用户将移动客户端10连接到互联网12，通过移动客户端10搭载的APP发送指令，经互联网12向服务器9发送数据，服务器9根据数据中的信息进行分析处理后经过互联网12使无线路由器8向主控制器6发送数据，主控制器6根据数据对后方进行操控；同时，主控制器6可以经过无线路由器8、互联网12向服务器9发送数据，服务器9对数据进行分析处理后经互联网12发送到移动客户端10，用户通过移动客户端10的APP进行读取。

优选地，当用户通过移动客户端10发送相关指令需求时，主控制器6可以反馈相关指令控制结果，同时移动客户端10可以实时接收数据，对家用储能系统进行实时监控。

为使本发明可移动、可远程控制的智能型家用储能系统达到最优的使用效果，用户还可以将PV组件P2的地理位置、安装角度、发电量进行数据的上传共享，通过数据共享得到最优的安装方法并反馈给用户，同时主控制器6还可从共享的数据中搜索的最佳安装角度，通过控制PV组件P2上的电机部件改变PV组件P2的安装角度，从而使PV组件P2的工作效率最高。

进一步地，本发明还拥有低能耗模式，即当用户无操作、用电电能单一较少时，通过关闭触摸屏、关闭可以不工作的模块来对电能进行节约，当用户轻触触摸屏7或进行相关设置可以得到唤醒。

一种可移动、可远程控制的智能型家用储能系统还包括一个上位机检测程序，可为系统提供系统检测、监控的服务。

基于上述结构，本发明实施例还提供一种对恒温车辆供能系统，该恒温车辆供能系统包括对冷藏车、冷冻车、保温车等需要将车内部分空间恒定在一定温度的车辆的供能，及对整个系统的控制。

综上所述，本发明可移动、可远程控制的智能型家用储能系统的有益效果是：

1、对PV组件发电量及太阳能进行合理的预测、管理。

2、能够根据用户的使用习惯、需求自动进行调整，并且节能、对电能进行高效利用。

3、将家用交流负载进行分类供电，对电能进行分时分类供应，提高电能使用率，减少电网高峰期间负荷。

4、对家用直流负载进行电能直接供应，减少在变换过程中的损失。

5、多功能且方便携带的清洁大储量能源，能够在获取能源方式上减少人们户外野餐、取暖等对环境带来的污染。

6、具备远程监控能在用户到家前提前进行电器的使用，避免用户到家之后需要的等待时间。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明的专利范围，对于本领域的技术人员来说，凡是本发明能够产生的等效结构或等效控制流程变换，或是直接或间接运用到其他技术领域的均应包括在本发明的专利保护范围内。