太阳能路灯和控制方法与流程

本发明涉及太阳能路灯控制技术领域，具体而言，涉及一种太阳能路灯和控制方法。

背景技术：

随着传统的化石能源的日益匮乏，基础的能源的投资成本日益攀高，各种安全和污染隐患随处可见，太阳能作为一种安全、清洁、可持续利用的新能源越来越受重视。

近年来，随着太阳能光伏技术的发展以及控制技术的不断进步，由光伏发电板、蓄电池、灯具组成的太阳能路灯系统具有亮度高、安装简便、工作稳定可靠、不敷设电缆、不消耗常规能源等优点，已开始广泛应用于城市道路、小区道路等场所的照明。

经发明人研究发现，考虑到制造成本的问题，在现有的太阳能路灯中，一般存在蓄电池供电的有效时间短暂的问题，若在太阳光照时长较短或阴雨天较多的地区，将存在路灯难以持续有效的进行照明工作的问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种太阳能路灯和控制方法，以解决现有的太阳能路灯存在有效工作时长短暂的问题。

为实现上述目的，本发明实施例采用如下技术方案：

一种太阳能路灯，包括光伏发电板、蓄电池、路灯、电压转换电路、放电电路、充电电路以及控制电路；

所述电压转换电路的输入端与所述光伏发电板的正极连接、输出端与所述控制电路的供电端连接；

所述蓄电池的正极与所述光伏发电板的正极连接、负极通过所述充电电路与所述光伏发电板的负极连接；

所述路灯的正极与所述蓄电池的正极连接、负极通过所述放电电路与所述蓄电池的负极连接；

所述控制电路的输出端与所述充电电路的控制端和所述放电电路的控制端分别连接，以通过所述充电电路控制所述光伏发电板对所述蓄电池的充电状态、通过所述放电电路控制所述蓄电池对所述路灯的放电状态。

在本发明实施例较佳的选择中，在上述太阳能路灯中，所述充电电路包括第一光电耦合器、第二光电耦合器、第一场效应管、第二场效应管、第三场效应管、第四场效应管、第一电阻、第二电阻、第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管、第五二极管以及第六二极管；

所述第一光电耦合器的第一输入端与所述电压转换电路的输出端连接，第二输入端与所述控制电路的输出端连接，第一输出端与所述第一场效应管的栅极、第二场效应管的栅极以及第一二极管的阴极分别连接并通过所述第一电阻与所述光伏发电板的正极连接，第二输出端与所述第二二极管的阳极和第三二极管的阳极分别连接，所述第二二极管的阴极与所述第一二极管的阳极、第一场效应管的源极以及第二场效应管的源极分别连接后接地，所述第三二极管的阴极与所述第二场效应管的漏极连接；

所述第二光电耦合器的第一输入端与所述电压转换电路的输出端连接，第二输入端与所述控制电路的输出端连接，第一输出端与所述第三场效应管的栅极、第四场效应管的栅极以及第四二极管的阴极分别连接并通过所述第二电阻与所述光伏发电板的正极连接，第二输出端与所述第五二极管的阳极和第六二极管的阳极分别连接，所述第五二极管的阴极与所述第三场效应管的漏极连接后与所述第一场效应管的漏极连接，所述第六二极管的阴极与所述第四二极管的阳极、第三场效应管的源极以及第四场效应管的源极分别连接后与所述光伏发电板的负极连接，所述第四场效应管的漏极与所述第二场效应管的漏极连接。

在本发明实施例较佳的选择中，在上述太阳能路灯中，所述充电电路还包括第三电阻、第四电阻、第五电阻以及第六电阻；

所述第三电阻的第一端与所述第一光电耦合器的第一输入端连接、第二端与所述电压转换电路的输出端连接，所述第四电阻的第一端与所述第三电阻的第二端连接、第二端与所述第一光电耦合器的第二输入端连接；

所述第五电阻的第一端与所述第二光电耦合器的第一输入端连接、第二端与所述电压转换电路的输出端连接，所述第六电阻的第一端与所述第五电阻的第二端连接、第二端与所述第二光电耦合器的第二输入端连接。

在本发明实施例较佳的选择中，在上述太阳能路灯中，所述放电电路包括第三光电耦合器、第五场效应管、第七电阻、第八电阻以及第七二极管；

所述第三光电耦合器的第一输入端与电压转换电路的输出端连接，第二输入端与所述控制电路的输出端连接，第一输出端与所述第五场效应管的栅极和第七二极管的阴极分别连接并通过所述第七电阻与所述蓄电池的正极连接，第二输出端与所述第五场效应管的源极和所述第七二极管的阳极分别连接后通过所述第八电阻接地，所述第五场效应管的漏极与所述路灯的负极连接。

在本发明实施例较佳的选择中，在上述太阳能路灯中，所述放电电路还包括第九电阻和第十电阻；

所述第九电阻的第一端与所述第三光电耦合器的第一输入端连接、第二端与所述电压转换电路的输出端连接，所述第十电阻的第一端与所述第九电阻的第二端连接、第二端与所述第三光电耦合器的第二输入端连接。

在本发明实施例较佳的选择中，在上述太阳能路灯中，所述太阳能路灯还包括电压检测电路，所述电压检测电路的输入端与所述放电电路连接、输出端与所述控制电路的输入端连接；

所述电压检测电路用于检测所述蓄电池的电压值并将该电压值发送至所述控制电路，以使所述控制电路能够根据该电压值通过所述放电电路控制所述蓄电池的放电状态。

在本发明实施例较佳的选择中，在上述太阳能路灯中，所述电压检测电路包括运算放大器、第六场效应管、第十一电阻、第十二电阻、第十三电阻以及第十四电阻；

所述运算放大器的输出端通过所述第十一电阻与所述控制电路的输入端连接并通过所述第十二电阻与运算放大器的反相输入端连接、反相输入端通过所述第十三电阻接地、同相输入端通过所述第十四电阻与所述第六场效应管的源极连接，所述第六场效应管的栅极与所述第五场效应管的栅极连接、漏极与所述第五场效应管的漏极连接。

在本发明实施例较佳的选择中，在上述太阳能路灯中，所述太阳能路灯还包括工作指示电路；

所述工作指示电路与所述控制电路的输出端连接，以在所述控制电路的控制下显示所述电压检测电路检测的电压值。

在本发明实施例较佳的选择中，在上述太阳能路灯中，所述太阳能路灯还包括遥控设备和无线通讯模块；

所述无线通讯模块的输入端与所述遥控设备的输出端通信连接、输出端与所述控制电路的输入端连接，以使所述控制电路能够根据所述遥控设备的控制信号进行工作。

在上述基础上，本发明实施例还提供了一种控制方法，应用于上述太阳能路灯，所述方法包括：

控制电路判断当前时刻属于白天或晚上，并获取蓄电池的电压值；

若为白天，控制电路根据所述电压值控制所述光伏发电板对所述蓄电池的充电状态，所述充电状态包括预充电、浮充电以及均充电；以及

若为晚上，控制电路根据所述电压值控制所述蓄电池对所述路灯的放电状态，所述放电状态包括满功率放电、预设功率放电以及停止放电。

本发明提供的太阳能路灯和控制方法，通过电压转换电路、放电电路、充电电路以及控制电路的配合设置，以使蓄电池的充电状态和放电状态得到有效的控制，可以有效地避免充电过程和放电过程中的能源损耗，从而解决现有的太阳能路灯存在有效工作时长短暂的问题，进而解决在太阳光照时长较短或阴雨天较多的地区路灯难以持续有效的进行照明工作的问题，极大地提高了太阳能路灯和控制方法的实用性和可靠性。

进一步地，通过在充电电路和放电电路中设置光电耦合器和场效应管，在控制电路的控制下，可以高精度地对蓄电池的充电和放电进行控制，有效地提高了太阳能路灯和控制方法的可靠性和安全性。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

图1为本发明实施例提供的太阳能路灯的结构框图。

图2为本发明实施例提供的电压转换电路的电路原理图。

图3为本发明实施例提供的充电电路的电路原理图。

图4为本发明实施例提供的放电电路的电路原理图。

图5为本发明实施例提供的电压检测电路的电路原理图。

图6为本发明实施例提供的控制方法的流程示意图。

图标：100-太阳能路灯；110-光伏发电板；120-蓄电池；130-路灯；140-电压转换电路；150-充电电路；160-放电电路；170-控制电路；180-电压检测电路；oc1-第一光电耦合器；oc2-第二光电耦合器；oc3-第三光电耦合器；q1-第一场效应管；q2-第二场效应管；q3-第三场效应管；q4-第四场效应管；q5-第五场效应管；q6-第六场效应管；r1-第一电阻；r2-第二电阻；r3-第三电阻；r4-第四电阻；r5-第五电阻；r6-第六电阻；r7-第七电阻；r8-第八电阻；r9-第九电阻；r10-第十电阻；r11-第十一电阻；r12-第十二电阻；r13-第十三电阻；r14-第十四电阻；d1-第一二极管；d2-第二二极管；d3-第三二极管；d4-第四二极管；d5-第五二极管；d6-第六二极管；d7-第七二极管；u1-运算放大器。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等仅用于区分描述，而不能理解为只是或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1所示，本发明实施例提供了一种太阳能路灯100，包括光伏发电板110、蓄电池120、路灯130、电压转换电路140、充电电路150、放电电路160以及控制电路170。

进一步地，在本实施例中，所述电压转换电路140的输入端与所述光伏发电板110的正极连接、输出端与所述控制电路170的供电端连接，所述蓄电池120的正极与所述光伏发电板110的正极连接、负极通过所述充电电路150与所述光伏发电板110的负极连接，所述路灯130的正极与所述蓄电池120的正极连接、负极通过所述放电电路160与所述蓄电池120的负极连接，所述控制电路170的输出端与所述充电电路150的控制端和所述放电电路160的控制端分别连接，以通过所述充电电路150控制所述光伏发电板110对所述蓄电池120的充电状态、通过所述放电电路160控制所述蓄电池120对所述路灯130的放电状态。

通过上述设置，所述控制电路170可以有效地对所述蓄电池120的充电状态和放电状态进行控制，以有效地避免充电过程和放电过程中的能源损耗，从而解决现有的太阳能路灯100存在有效工作时长短暂的问题，进而解决在太阳光照时长较短或阴雨天较多的地区路灯130难以持续有效的进行照明工作的问题。

可选地，所述电压转换电路140和所述控制电路170包括的电气元件不受限制，根据实际需求进行设置即可。在本实施例中，所述电压转换电路140由二极管、电容、三极管以及电阻等电气元件组成，具体电路如图2所示。所述控制电路170由单片机以及相关的时钟电路、复位电路、接口电路以及上电电路组成。

可选地，所述充电电路150包括的电气元件不受限制，可以根据实际应用中的具体控制精度进行设置。结合图3，在本实施例中，所述充电电路150包括第一光电耦合器oc1、第二光电耦合器oc2、第一场效应管q1、第二场效应管q2、第三场效应管q3、第四场效应管q4、第一电阻r1、第二电阻r2、第一二极管d1、第二二极管d2、第三二极管d3、第四二极管d4、第五二极管d5以及第六二极管d6。

进一步地，在本实施例中，所述第一光电耦合器oc1的第一输入端与所述电压转换电路140的输出端连接，第二输入端与所述控制电路170的输出端连接，第一输出端与所述第一场效应管q1的栅极、第二场效应管q2的栅极以及第一二极管d1的阴极分别连接并通过所述第一电阻r1与所述光伏发电板110的正极连接，第二输出端与所述第二二极管d2的阳极和第三二极管d3的阳极分别连接，所述第二二极管d2的阴极与所述第一二极管d1的阳极、第一场效应管q1的源极以及第二场效应管q2的源极分别连接后接地，所述第三二极管d3的阴极与所述第二场效应管q2的漏极连接。所述第二光电耦合器oc2的第一输入端与所述电压转换电路140的输出端连接，第二输入端与所述控制电路170的输出端连接，第一输出端与所述第三场效应管q3的栅极、第四场效应管q4的栅极以及第四二极管d4的阴极分别连接并通过所述第二电阻r2与所述光伏发电板110的正极连接，第二输出端与所述第五二极管d5的阳极和第六二极管d6的阳极分别连接，所述第五二极管d5的阴极与所述第三场效应管q3的漏极连接后与所述第一场效应管q1的漏极连接，所述第六二极管d6的阴极与所述第四二极管d4的阳极、第三场效应管q3的源极以及第四场效应管q4的源极分别连接后与所述光伏发电板110的负极连接，所述第四场效应管q4的漏极与所述第二场效应管q2的漏极连接。

通过上述光电耦合器和场效应管的设置，在所述控制电路170的控制下，可以高精度地对所述蓄电池120的充电和放电进行控制，有效地提高了太阳能路灯100和控制方法的可靠性和安全性。

进一步地，为避免所述第一光电耦合器oc1和第二光电耦合器oc2在导通时，所述电压转换电路140对所述控制电路170造成破坏，在本实施例中，所述充电电路150还包括第三电阻r3、第四电阻r4、第五电阻r5以及第六电阻r6。

所述第三电阻r3的第一端与所述第一光电耦合器oc1的第一输入端连接、第二端与所述电压转换电路140的输出端连接，所述第四电阻r4的第一端与所述第三电阻r3的第二端连接、第二端与所述第一光电耦合器oc1的第二输入端连接。所述第五电阻r5的第一端与所述第二光电耦合器oc2的第一输入端连接、第二端与所述电压转换电路140的输出端连接，所述第六电阻r6的第一端与所述第五电阻r5的第二端连接、第二端与所述第二光电耦合器oc2的第二输入端连接。

可选地，所述放电电路160包括的电气元件不受限制，可以根据实际应用中的具体控制精度进行设置。结合图4，在本实施例中，所述放电电路160包括第三光电耦合器oc3、第五场效应管q5、第七电阻r7、第八电阻r8以及第七二极管d7。

进一步地，在本实施例中，所述第三光电耦合器oc3的第一输入端与电压转换电路140的输出端连接，第二输入端与所述控制电路170的输出端连接，第一输出端与所述第五场效应管q5的栅极和第七二极管d7的阴极分别连接并通过所述第七电阻r7与所述蓄电池120的正极连接，第二输出端与所述第五场效应管q5的源极和所述第七二极管d7的阳极分别连接后通过所述第八电阻r8接地，所述第五场效应管q5的漏极与所述路灯130的负极连接。

可选地，为避免所述第三光电耦合器oc3导通后，所述电压转换电路140输出的电流对所述控制电路170造成破坏，在本实施例中，所述放电电路160还可以包括用于限制该电流的电流器件。

在本实施例中，所述放电电路160还包括第九电阻r9和第十电阻r10。所述第九电阻r9的第一端与所述第三光电耦合器oc3的第一输入端连接、第二端与所述电压转换电路140的输出端连接，所述第十电阻r10的第一端与所述第九电阻r9的第二端连接、第二端与所述第三光电耦合器oc3的第二输入端连接。

结合图5，为便于所述控制电路170对所述蓄电池120的放电状态进行控制，在本实施例中，所述太阳能路灯100还可以包括电压检测电路180。所述电压检测电路180的输入端与所述放电电路160连接、输出端与所述控制电路170的输入端连接，用于检测所述蓄电池120的电压值并将该电压值发送至所述控制电路170，以使所述控制电路170能够根据该电压值通过所述放电电路160控制所述蓄电池120的放电状态。

可选地的，所述电压检测电路180包括的电气元件不受限制，可以根据具体的检测方式和检测精度进行设置。在本实施例中，所述电压检测电路180包括运算放大器u1、第六场效应管q6、第十一电阻r11、第十二电阻r12、第十三电阻r13以及第十四电阻r14。

所述运算放大器u1的输出端通过所述第十一电阻r11与所述控制电路170的输入端连接并通过所述第十二电阻r12与运算放大器u1的反相输入端连接、反相输入端通过所述第十三电阻r13接地、同相输入端通过所述第十四电阻r14与所述第六场效应管q6的源极连接，所述第六场效应管q6的栅极与所述第五场效应管q5的栅极连接、漏极与所述第五场效应管q5的漏极连接。

进一步地，为便于工作人员对所述蓄电池120的管控，所述太阳能路灯100还可以包括工作指示电路。所述工作指示电路与所述控制电路170的输出端连接，以通在所述控制电路170的控制下显示所述电压检测电路180检测的电压值。

可选地，所述工作指示电路包括的电气元件不受限制，例如，可以通过多个发光二极管和电阻组成。

进一步地，为便于工作人员对所述太阳能路灯100的远程控制，所述太阳能路灯100还可以包括遥控设备和无线通讯模块。所述无线通讯模块的输入端与所述遥控设备的输出端通信连接、输出端与所述控制电路170的输入端连接，以使所述控制电路170能够根据所述遥控设备的控制信号进行工作。

结合图6，本发明实施例还提供一种控制方法，应用于所述太阳能路灯100。下面将对图3所示的具体流程进行详细阐述。

步骤s110，控制电路170判断当前时刻属于白天或晚上，并获取蓄电池120的电压值。

步骤s130，若为白天，控制电路170根据所述电压值控制所述光伏发电板110对所述蓄电池120的充电状态，所述充电状态包括预充电、浮充电以及均充电。

步骤s150，若为晚上，控制电路170根据所述电压值控制所述蓄电池120对所述路灯130的放电状态，所述放电状态包括满功率放电、预设功率放电以及停止放电。

可选地，各种类型的充电状态与所述电压值的具体对应关系不受限制，可以根据实际需求，例如，蓄电池120的最大充电电压、光伏发电板110的最大输出电压进行设置。在本实施例中，所述电压值小于13.5v时，所述充电状态为预充电，所述电压值大于13.5v小于13.8v时，所述充电状态为浮充电，所述电压值大于13.8v小于14.3v时，所述充电状态为均充电。

可选地，各种类型的放电状态与所述电压值的具体对应关系不受限制，可以根据实际需求，例如，蓄电池120的最小放电电压、路灯130的最大工作电压进行设置。在本实施例中，所述电压值大于12.3v时，所述放电状态为满功率放电，所述电压值大于11.8v小于12.3v时，所述放电状态为预设功率放电，所述电压值小于11.8v时，所述放电状态为停止放电。

综上所述，本发明提供的太阳能路灯100和控制方法，通过电压转换电路140、放电电路160、充电电路150以及控制电路170的配合设置，以使蓄电池120的充电状态和放电状态得到有效的控制，可以有效地避免充电过程和放电过程中的能源损耗，从而解决现有的太阳能路灯100存在有效工作时长短暂的问题，进而解决在太阳光照时长较短或阴雨天较多的地区路灯130难以持续有效的进行照明工作的问题，极大地提高了太阳能路灯100和控制方法的实用性和可靠性。其次，通过在充电电路150和放电电路160中设置光电耦合器和场效应管，在控制电路170的控制下，可以高精度地对蓄电池120的充电和放电进行控制，有效地提高了太阳能路灯100和控制方法的可靠性和安全性。

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，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。