专利名称：一种多功能太阳能路灯系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种照明系统，尤其涉及一种多功能太阳能路灯系统。
背景技术：
随着地球资源的逐渐枯竭，太阳能的使用越来越受人们的重视与推广，LED灯光源的兴起，为太阳能的广泛使用开辟了一条崭新的通道；由于人们对这项技术还比较陌生，在设计使用上还未达到一种完美的境界。在太阳能发电系统中，为了降低成本，提高效率和可靠性即要充光伏电池输出最大功率，又要使蓄电池正确充放电，同时还要最大限度的利用所发电能。太阳能充放电控制器是整个路灯系统中的核心部件，它的性能在一定程度上决定了整个路灯系统的性能好坏，它控制对蓄电池的充放电，蓄电池性能，使用寿命 和充放电方式有关。而目前，一般的太阳路灯系统功能单一，缺少这方面的控制，这使得太阳能路灯系统蓄电池使用寿命降低，从而导致整个路灯系统可靠性不高。如专利号为201020535438. 7，名称为太阳能路灯控制系统的中国实用新型专利，其包括太阳能电池板、蓄电池、太阳能路灯控制器和灯泡，太阳能电池板、蓄电池和灯泡通过导线分别和太阳能路灯控制器相连接；太阳能电池板与太阳能路灯控制器之间的通路上设置有太阳能电池板开关，灯泡与所述太阳能路灯控制器之间的通路上设置有灯泡开关。该专利自动实现控制开灯、关灯、充电、放电，蓄电池欠压自动调整等功能。但该专利中并没有对太阳能电池输出最大功率、正确充放电进行控制，这样就会降低太阳能电池的效率和可靠性，而且还影响到蓄电池使用寿命，从而导致整个路灯系统的可靠性。
发明内容本实用新型主要解决了普通太阳能路灯系统功能单一，欠缺对太阳能电池输出最大功率、正确充放电控制，降低了太阳能电池效率和可靠性的问题，提供了一种降低成本，提高效率和可靠性，使光伏电池输出最大功率，且使蓄电池正确充放电的多功能太阳能路灯系统。本实用新型另一个发明目的是解决了普通太阳能路灯系统没有对输出功率的控制，充电使用效率不高的问题，提供了一种能根据时间调整输出功率，最大限度的利用所发电能的多功能太阳能路灯系统。本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是一种多功能太阳能路灯系统，包括依次连接的太阳能电池、蓄电池、LED驱动电路和LED灯，LED驱动电路上连接有太阳能控制器，其特征在于在太阳能电池两极上连接有检测电路，所述检测电路连接到太阳能控制器上，在检测电路两极上并联有第一控制开关，在第一控制开关正极与蓄电池正极之间的电路上连接有第二控制开关，所述第一控制开关和第二控制开关的信号控制端分别连接到太阳能控制器上。本实用新型中检测电路可以检测太阳能电池的充电电流和电压，并将检测到的信息传送给太阳能控制器，太能控制器可以根据电流和电压信息，通过功率计算和比较后，然后控制第一控制开关改变充电的工作周期和波形占空比，使系统能以最高的效率对蓄电池进行充电，这样就实现了太阳能电池的最大输出功率。太阳能控制器与LED驱动电路相连，能够对LED灯的输出功率进行精确的控制，以此达到增加蓄电池的放电时间，从而增加了 LED灯具的使用时间。另外检测电路还可以根据电压电流信息检测蓄电池是否过充、过放、过载的情况，当过充时，通过控制第一控制开关切断充电电路，达到饱和蓄电池过充饱和目的；当过放或过载时通过控制第二控制开关切断负载，起到对蓄电池饱和目的。此外检测电路还可以检测电路中短路、电源反接情况，通过控制第一和第二控制开关对电路提供保护。作为一种优选方案，所述太阳能控制器包括有MPPT处理模块、保护控制模块、LED功率控制模块、LED延时定时控制模块和LED输出模式控制模块，所述检测电路分别连接到MPPT处理模块、保护控制模块和延时控制模块输入端上，所述保护控制模块输出端与第一控制开关的控制端相连，所述LED功率控制模块、LED延时定时控制模块和LED输出模式控 制模块的输出端分别与LED驱动电路相连。MPPT处理模块采用MPPT算法即最大功率点追踪算法对检测到的电压电流进行计算，利用MPPT算法控制发送PWM信号到第一控制开关，通过第一控制开关调整充电的占空比，使系统能以最高的效率对蓄电池进行充电。保护控制模块根据检测电路检测到的电流电压对蓄电池是否过充、过放、过载，以及电路是否短路，电源是否反接进行判断，然后根据判断的情况控制第一控制开关或第二控制开关达到对系统电路保护的目的。如在电路充电之初，保护控制模块检测电路是否处于过压充电状态，一旦检测到蓄电池过充，保护控制模块自动控制第一控制开关以减小充电电流或关断充电电流，停止太阳能电池对蓄电池进行充电，达到保护蓄电池目的。如当系统对LED灯进行用电配送时，保护控制模块一旦检测到蓄电池放电量过大、蓄电池电能快用完、负载大于蓄电池的承载能力或是电路短路情况，则保护控制模块自动控制第二控制开关切断电路，停止对LED灯供电。LED功率控制模块通过PWM信号控制负载在不同时段的不同功率输出；LED功率控制模块根据检测到的负载实用状态，对负载进行功率控制，控制方式时通过对占空比的调整达到对功率的精确控制；如在前半夜，路上的行人比较多，控制LED驱动电路全功率输出，LED灯发光度最亮，后半夜路上行人稀少，控制LED驱动电路半功率或更低的功率输出，LED灯亮，但是发光度不很亮，行人可以看到路况，这样使得用电分配更加合理，节约了能源。LED延时定时控制模块可以控制LED灯延时开启或关闭，可以根据需要设定不同定时或延时时间，增加了对LED灯的控制手段，满足了用户特殊需求。LED输出控制模块控制LED灯工作模式，如可以具有直流输出模式或IHz频率闪烁输出，增加了 LED灯功能，使得LED灯能应用于多种场合，如低频率闪烁特别适合于LED交通警示灯灯。作为一种优选方案，在所述LED延时定时控制模块和LED输出模式控制模块上连接有输入装置，该输入装置上设置有对应各种工作模式的按键。输入装置为按键，在输入装置上可以设置有多个按键，每个按键对应LED灯一种工作模式。按键为延时定时模式的，则按键与LED延时定时控制模块连接，设定一按键为当电压达到亮灯工作点，则延时十分钟后亮灯，定时时间达到四个小时，则灯灭。当按下该按键后，发送信号给LED延时定时控制模块，LED延时定时控制模块就控制LED灯按照设定的模式进行工作。按键为输出模式的，按键与LED输出模式控制模块连接，如设定一按键为低频率闪烁模式，按下该按键后，输入装置发送命令到LED输出模式控制模块，控制LED灯闪烁工作。作为一种优选方案，在太阳能控制器上连接有显示装置。显示装置与太阳能控制器连接，接收太阳能控制器上的信息，显示装置显示太阳能路灯当前的工作模式，该显示装置采用数码管。 作为一种优选方案，在太阳能控制器上连接有存储装置。存储装置采用Flash存储器，用于记录检测电路检测到的充电电压和电流。作为一种优选方案，在太阳能控制器上连接有指示灯装置，所述指示灯装置具有太阳能指示灯、蓄电池指示灯和负载指示灯。指示灯用于指示太阳能路灯工作的状态，太阳能指示灯用于指示太阳能电池工作状态，当系统连接正常，天亮有光照射到太阳能电池板上且太阳能电压超过6V时，太阳能指示灯为红色常亮，表示此时是白天；当太阳能电池电压低于6V时，指示灯灭，表示此时是黑夜或天黑。蓄电池指示灯指示蓄电池工作状态，当蓄电池处于充电状态且蓄电池电压超过12. 6V时，为绿色闪烁；当蓄电池处于充电状态且蓄电池电压大于11. 3V小于12. 6V时，为橙色闪烁；当蓄电池处于充电状态且蓄电池电压小于
11.3V时，为红色闪烁；当蓄电池处于放电状态时，蓄电池电压超过12. 6V时，为绿色常亮；蓄电池电压大于11. 3V小于12. 6V时，为橙色常亮；蓄电池电压小于11. 3V时，为红色常亮。负载指示灯指示负载工作状态，当负载工作在直流输出时，负载指示灯为红色常亮；当负载工作在IHz频率闪烁时，负载指示灯也以IHz频率闪烁。如果负载电流超过了控制器I. 25倍的额定电流60s或负载电流超过控制器I. 5倍的额定电流5 s或负载电流超过了控制器3倍额定电流，控制器将关闭输出同时关闭负载指示灯。 作为一种优选方案，在所述蓄电池两极上连接有蓄电池控制电路。蓄电池控制电路保证蓄电池工作在最佳充电和放电状态，避免蓄电池电池出现“过充过放”，从而保证蓄电池的正常使用寿命。蓄电池控制电路控制蓄电池充电，充电过程分为均衡充电、快速充电和浮充电三个阶段。在快速充电阶段，充电器以恒定电流对蓄电池充电，由蓄电池控制电路控制快速充电时间，以避免过量充电；在均衡充电阶段，蓄电池控制电路输出PWM控制信号，控制斩波开关通断，以恒定电压对蓄电池进行充电，此时充电电流按指数规律下降，当电池电压上升到规定值时，结束均衡充电，进入浮充电阶段；在浮充电阶段，蓄电池控制电路输出的PWM控制信号，使充电器以很小的充电电流对蓄电池充电，在这种状态下，可长时间对蓄电池充电。当蓄电池电压小于11V，则关断负载输出对蓄电池进行过放保护。从而能最大限度地延长蓄电池寿命。本实用新型的优点是提升了太阳能板对蓄电池的最大充电效率，同时还能对LED灯具的输出功率进行精确的控制，以此达到增加蓄电池的放电时间，从而增加了 LED灯具的使用时间；对蓄电池进行管理，保证蓄电池工作在最佳充放电状态；具有过充、过放、过载、电子短路、防反充保护功能，提高了路灯系统使用寿命；能根据时段控制功率输出，最大限度的利用所发电能。
图I是本实用新型的一种结构框示图。I-太阳能电池2-检测电路3-第一控制开关4-第二控制开关5-蓄电池6-蓄电池控制电路 7-LED驱动电路 8-LED灯 9-太阳能控制器 10-MPPT处理模块11-保护控制模块12-LED功率控制模块13-LED延时定时控制模块14-LED输出模式控制模块15-输入装置16-显示装置18-存储装置19-指示灯装置。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步的说明。实施例本实施例一种多功能太阳能路灯系统，如图I所示，系统包括依次连接的太阳能电池I、蓄电池2、LED驱动电路7和LED灯8，LED驱动电路上连接有太阳能控制器，另外在该太阳能电池两极上连接有检测电路2，检测电路连接到太阳能控制器9上，在检测电路两极上并联有第一控制开关3，在第一控制开关正极与蓄电池5正极之间的电路上连接有第二控制开关4，第一控制开关和第二控制开关的信号控制端分别连接到太阳能控制器上。太阳能控制器9包括有MPPT处理模块10、保护控制模块11、LED功率控制模块
12,LED延时定时控制模块13和LED输出模式控制模块14，该检测电路2分别连接到MPPT处理模块、保护控制模块和延时控制模块输入端上，保护控制模块输出端与第一控制开关3 的控制端相连，LED功率控制模块12、LED延时定时控制模块13、LED输出模式控制模块14的输出端分别与LED驱动电路7相连。在太阳能控制器9上还连接有显示装置16、存储装置18、指示灯装置19，其中显示装置显示太阳能路灯当前的工作模式。存储装置存储装置采用Flash存储器，用于记录检测电路检测到的充电电压和电流。指示灯装置具有太阳能指示灯、蓄电池指示灯和负载指示灯。该太阳能指示灯用于指示太阳能电池工作状态，当系统连接正常，天亮有光照射到太阳能电池板上且太阳能电压超过6V时，太阳能指示灯为红色常亮，表示此时是白天；当太阳能电池电压低于6V时，指示灯灭，表示此时是黑夜或天黑。蓄电池指示灯指示蓄电池工作状态，当蓄电池处于充电状态且蓄电池电压超过12. 6V时，为绿色闪烁；当蓄电池处于充电状态且蓄电池电压大于11. 3V小于12. 6V时，为橙色闪烁；当蓄电池处于充电状态且蓄电池电压小于11. 3V时，为红色闪烁；当蓄电池处于放电状态时，蓄电池电压超过12. 6V时，为绿色常亮；蓄电池电压大于11. 3V小于12. 6V时，为橙色常亮；蓄电池电压小于11. 3V时，为红色常亮。负载指示灯指示负载工作状态，当负载工作在直流输出时，负载指示灯为红色常亮；当负载工作在IHz频率闪烁时，负载指示灯也以IHz频率闪烁。如果负载电流超过了控制器I. 25倍的额定电流60s或负载电流超过控制器I. 5倍的额定电流5 s或负载电流超过了控制器3倍额定电流，控制器将关闭输出同时关闭负载指示灯。在LED延时定时控制模块13和LED输出模式控制模块14上连接有输入装置15，该输入装置上设置有对应各种工作模式的按键。输入装置为按键，在输入装置上可以设置有多个按键，每个按键对应LED灯一种工作模式。按键为延时定时模式的，则按键与LED延时定时控制模块连接，设定一按键为当电压达到亮灯工作点，则延时十分钟后亮灯，定时时间达到四个小时，则灯灭。当按下该按键后，发送信号给LED延时定时控制模块，LED延时定时控制模块就控制LED灯按照设定的模式进行工作。按键为输出模式的，按键与LED输出模式控制模块连接，如设定一按键为低频率闪烁模式，按下该按键后，输入装置发送命令到LED输出模式控制模块，控制LED灯闪烁工作。在蓄电池5的两极上还安装有蓄电池控制电路6，蓄电池控制蓄电池进行管理，保证蓄电池工作在最佳充电和放电状态，从而保证蓄电池的正常使用寿命。本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。尽管本文较多地使用了太阳能电池、检测电路、第一控制开关、第二控制开关、蓄电池等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。··
权利要求1.一种多功能太阳能路灯系统，包括依次连接的太阳能电池、蓄电池、LED驱动电路和LED灯，LED驱动电路上连接有太阳能控制器，其特征在于在太阳能电池(I)两极上连接有检测电路(2)，所述检测电路连接到太阳能控制器(9)上，在检测电路两极上并联有第一控制开关(3)，在第一控制开关正极与蓄电池(5)正极之间的电路上连接有第二控制开关(4)，所述第一控制开关和第二控制开关的信号控制端分别连接到太阳能控制器上。
2.根据权利要求I所述的一种多功能太阳能路灯系统，其特征是所述太阳能控制器(9)包括有MPPT处理模块(10)、保护控制模块(11)、LED功率控制模块(12)、LED延时定时控制模块(13)和LED输出模式控制模块(14)，所述检测电路分别连接到MPPT处理模块、保护控制模块和延时控制模块输入端上，所述保护控制模块输出端与第一控制开关的控制端相连，所述LED功率控制模块、LED延时定时控制模块和LED输出模式控制模块(14)的输出端分别与LED驱动电路相连。
3.根据权利要求2所述的一种多功能太阳能路灯系统，其特征是在所述LED延时定时控制模块(13)和LED输出模式控制模块(14)上连接有输入装置(15)，该输入装置上设置有对应各种工作模式的按键。
4.根据权利要求I或2或3所述的一种多功能太阳能路灯系统，其特征是在太阳能控制器(9)上连接有显示装置(16)。
5.根据权利要求I或2或3所述的一种多功能太阳能路灯系统，其特征是在太阳能控制器(9 )上连接有存储装置(18 )。
6.根据权利要求I或2或3所述的一种多功能太阳能路灯系统，其特征是在太阳能控制器(9)上连接有指示灯装置(19)，所述指示灯装置具有太阳能指示灯、蓄电池指示灯和负载指示灯。
7.根据权利要求I或2或3所述的一种多功能太阳能路灯系统，其特征是在所述蓄电池(5 )两极上连接有蓄电池控制电路(6 )。
专利摘要本实用新型涉及一种多功能太阳能路灯系统。解决了普通太阳能路灯系统功能单一，欠缺对太阳能电池输出最大功率、正确充放电控制，降低了太阳能电池效率和可靠性，充电使用效率不高的问题。系统包括太阳能电池、蓄电池、LED驱动电路和LED灯，LED驱动电路上连接有太阳能控制器，在太阳能电池两极上连接有检测电路，在检测电路两极上并联有第一控制开关，在第一控制开关正极与蓄电池正极之间的电路上连接有第二控制开关，检测电路、第一控制开关和第二控制开关的信号控制端分别连接到太阳能控制器上。本实用新型的优点是降低成本，提高效率和可靠性，使光伏电池输出最大功率，使蓄电池正确充放电，延长了使用寿命。
文档编号H05B37/02GK202713735SQ201220379778
公开日2013年1月30日 申请日期2012年8月1日 优先权日2012年8月1日
发明者虞希清, 郑盈盈 申请人:温州港宏新能源有限公司