一种集成式太阳能控制器的制作方法

文档编号:14477807
研发日期:2018/5/19

本实用新型涉及太阳能控制器领域,具体涉及一种集成式太阳能控制器。



背景技术:

目前,随着太阳能应用的广泛深入,其应用场景越来越广泛,特别是在LED路灯上的应用也越来越多。LED路灯优势在于节能,其最大特点是可以调光和调节功率。尤其在太阳能供电的情况下,在发电量有限的情况下,最大限度的延长路灯的照明时间成为太阳能路灯面施的一个严峻问题。而且在路灯照明整个时间段,根据道路不同时间不同人流量来调节路灯亮度和功率是太阳能路灯领域需要解决的一个问题。

现有技术中,太阳能控制器跟锂电池保护板是分开的,两者独立工作,两者的保护方式不同。太阳能控制器是通过检测整体电压进行保护,锂电池保护板是通过检测单节电池电压进行保护,若锂电池保护板检测到单节电池电压达到了保护点,对锂电池进行了断电保护,但是太阳能控制器检测到整体电压还没有达到保护点,则导致锂电池虽然提前进行了保护,但是太阳能控制器依然对锂电池进行充电,长久以往,就容易造成锂电池的损坏。另外,由于太阳能控制器和锂电池保护板是分开的,生产麻烦,容易产生故障。

因此,集成太阳能控制器和锂电池保护板,一直是本领域技术人员重点研究的问题之一。



技术实现要素:

本实用新型要解决的技术问题在于,针对现有技术的上述缺陷,提供一种集成式太阳能控制器,解决集成太阳能控制器和锂电池保护板的问题。

为解决该技术问题,本实用新型提供一种集成式太阳能控制器,该太阳能控制器分别与太阳能电池板、锂电池组和负载设备连接,所述太阳能控制器包括主控模块、过压检测模块和锂电池保护模块,所述锂电池组为多个锂电池串联组成,该主控模块分别与过压检测模块和锂电池保护模块连接,该过压检测模块与锂电池保护模块连接;

其中,所述主控模块控制所述锂电池保护模块检测锂电池组的单节电压,若单节电压超过保护电压,所述锂电池保护模块控制锂电池组停止工作;所述主控模块还控制所述过压检测模块不断检测锂电池保护模块的工作状态,若所述过压检测模块检测到锂电池保护模块控制锂电池组停止工作,产生关闭信号并反馈给主控模块,该主控模块根据关闭信号停止工作。

其中,较佳方案是所述太阳能控制器还包括一充电均衡模块,该充电均衡模块检测锂电池组的单节电压,当单节电压超过均衡电压,该充电均衡模块降低充电电流;当单节电压未超过均衡电压,该充电均衡模块停止工作。

其中,较佳方案是所述太阳能控制器还包括红外收发模块和无线收发模块,所述主控模块分别与红外收发模块和无线收发模块连接;

其中,该主控模块根据红外收发模块或无线收发模块接收的控制信号,控制太阳能控制器工作;以及,该主控模块根据红外收发模块或无线收发模块接收的控制信号,并通过红外收发模块或无线收发模块与外部的遥控器进行数据交互。

其中,较佳方案是所述无线收发模块包括无线休眠子模块,当无线收发模块接收到外部的遥控器发送的控制信号后,该无线收发模块在预设时间内正常工作;若无线收发模块在预设时间内未能再次接收到外部的遥控器发送的控制信号,所述无线休眠子模块控制无线收发模块进入休眠模式,并且所述主控模块周期性激活所述无线收发模块。

其中,较佳方案是所述太阳能控制器为包括升压恒流模块源,所述负载设备为LED负载;

其中,该升压恒流模块对所述锂电池组输出的电压进行升压恒流操作,并将进行升压恒流操作后的电压输出到LED负载,若该太阳能控制器检测到LED负载为过流状态或者过压状态时,该太阳能控制器控制LED负载停止工作。

其中,较佳方案是所述太阳能控制器还包括温控系统,该温控系统包括温度检测模块以及回路切断模块;当温度检测模块检测外部环境温度高于预设高温度时,该回路切断模块切断太阳能控制器与锂电池组的充电回路和放电回路;或者,当温度检测模块检测温度低于预设低温度时,该回路切断模块切断太阳能控制器与锂电池组的充电回路。

其中,较佳方案是所述太阳能控制器还包括第一功率调整模块,该第一功率调整模块包括多个时间段及对应时间段的工作功率,该第一功率调整模块根据当前的时间段控制发送至负载设备的工作功率。

其中,较佳方案是所述第一功率调整模块还包括时间段调整子模块,该时间段调整子模块根据外部环境的亮度或当地夜晚长度调整不同时间段所对应的时间。

其中,较佳方案是所述太阳能控制器还包括第二功率调整模块,该第一功率调整模块包括多个电压等级及对应电压等级的工作功率,该第二功率调整模块根据锂电池组的电压等级控制发送至负载设备的工作功率。

其中,较佳方案是所述太阳能控制器还包括系统状态记录模块,该系统状态记录模块包括一存储器,该存储器存储记录太阳能控制器自身以及其接收的信息数据;其中,该信息数据包括运行天数、过放次数、充满次数和锂电池电压变化情况中的一种或多种。

本实用新型的有益效果在于,与现有技术相比,本实用新型通过设计一种集成式太阳能控制器,集成太阳能控制器和锂电池保护板,若锂电池保护板检测到单节电池电压达到了保护点,对锂电池进行了断电保护,同时反馈给太阳能控制器,太阳能控制器根据反馈停止工作;同时,该太阳能控制器包括充电均衡模块,该充电均衡模块控制在充电过程中输送给各节锂电池的电压和电流相同;另外,通过各种智能功能,如温控系统、状态记录、功率调整等,提高太阳能控制器的工作效率,降低不必要的损耗,提高维护效率,降低后期运营时间成本、人力成本和金钱成本,使太阳能控制器迈入智能化控制时代。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明,附图中:

图1是本实用新型太阳能控制系统的结构框图;

图2是本实用新型锂电池保护模块和过压检测模块的结构框图;

图3是本实用新型锂电池保护模块和过充电检测子模块的结构框图;

图4是本实用新型锂电池保护模块和过放电检测子模块的结构框图;

图5是本实用新型充电均衡模块的结构框图;

图6是本实用新型红外收发模块和无线收发模块的结构框图;

图7是本实用新型红外收发模块和无线收发模块的另一结构框图;

图8是本实用新型无线收发模块的休眠模式的结构框图;

图9是本实用新型升压横流模块的结构框图;

图10是本实用新型温控系统的结构框图;

图11是本实用新型第一功率调整模块的结构框图;

图12是本实用新型时间段调整子模块的结构框图;

图13是本实用新型第二功率调整模块的结构框图;

图14是本实用新型存储器的结构框图。

具体实施方式

现结合附图,对本实用新型的较佳实施例作详细说明。

如图1和图2所示,本实用新型提供一种太阳能控制器10的优选实施例。

参考图1,对于太阳能控制系统来说,包括太阳能控制器10,以及分别与太阳能控制器10连接的太阳能电池板20、锂电池组30和负载设备40,用户通过遥控器50实现与太阳能控制器10的无线连接及控制。具体地,太阳能电池板20通过太阳能产生电能并输入到太阳能控制器10中,太阳能控制器10获取电能并为锂电池组30充电,以及锂电池组30通过太阳能控制器10为负载设备40供电,从而使得负载设备40进行工作。

参考图2,一种集成式太阳能控制器10,该太阳能控制器10分别与太阳能电池板20、锂电池组30和负载设备40连接,所述太阳能控制器10包括主控模块11、过压检测模块13和锂电池保护模块12,所述锂电池组30为多个锂电池串联组成,该主控模块11分别与过压检测模块13和锂电池保护模块12连接,该过压检测模块13与锂电池保护模块12连接;其中,锂电池组30所述主控模块11控制所述锂电池保护模块12检测锂电池组30的单节电压,若单节电压超过保护电压,所述锂电池保护模块12控制锂电池组30停止工作;所述主控模块11还控制所述过压检测模块13不断检测锂电池保护模块12的工作状态,若所述过压检测模块13检测到锂电池保护模块12控制锂电池组30停止工作,产生关闭信号并反馈给主控模块11,该主控模块11根据关闭信号停止工作。若锂电池保护模块12检测到单节电池电压达到了保护点,可实现对锂电池组30进行了保护,同时反馈给太阳能控制器10,太阳能控制器10根据反馈停止工作,即同时对太阳能控制器10进行了保护,避免太阳能控制器10继续对锂电池组30进行工作,造成锂电池组30的损坏。

具体地,并参考图3,所述过压检测模块13包括过充电检测子模块131,在充电过程中,所述主控模块11控制所述锂电池保护模块12检测锂电池组30的单节电压,若单节电压超过保护电压,所述锂电池保护模块12控制锂电池组30停止充电;所述主控模块11还控制所述过充电检测子模块131不断检测锂电池保护模块12的工作状态,若所述过充电检测子模块131检测到锂电池保护模块12控制锂电池组30停止充电,产生关闭信号并反馈给主控模块11,该主控模块11根据关闭信号停止工作。

进一步地,并参考图4,所述过压检测模块13包括过放电检测子模块132,在放电过程中,所述主控模块11控制所述锂电池保护模块12检测锂电池组30的单节电压,若单节电压超过保护电压,所述锂电池保护模块12控制锂电池组30停止放电;所述主控模块11还控制所述过放电检测子模块132不断检测锂电池保护模块12的工作状态,若所述过放电检测子模块132检测到锂电池保护模块12控制锂电池组30停止充电,产生关闭信号并反馈给主控模块11,该主控模块11根据关闭信号停止工作。

其中,所述主控模块11可以为处理器及外部电路的集合,实现太阳能控制器10的工作。所述过压检测模块13和所述锂电池保护模块12为所述主控模块11的功能模块。

如图5所示,本实用新型提供一种充电均衡模块14的较佳实施例。

具体地,所述太阳能控制器10还包括一充电均衡模块14,该充电均衡模块14连接所述锂电池保护模块12,在充电过程中,该充电均衡模块14检测锂电池组的单节电压,当单节电压超过均衡电压,该充电均衡模块14降低充电电流;当单节电压未超过均衡电压,该充电均衡模块14停止工作。在实际使用中,各节锂电池之间的电压容量存在一些差异,因此在锂电池组30中,电压容量较小的锂电池最先达到保护点进行电压保护,而容量较大的锂电池又在没有用完电压容量的情况下进行充电。长久以往,对锂电池都有损耗,尤其是对于电压容量较小的锂电池。在所述太阳能控制器10中加入充电均衡模块14,设置一均衡电压,可控制在充电过程中,每节锂电池之间的电压差不会相差过大,避免局部电压和电流过高,从而所述锂电池保护模块12只需检测锂电池组30的单节电压,判断单节电压是否超过保护电压,即可判断是否需要控制锂电池组30停止充电。

其中,所述充电均衡模块14为所述主控模块11的一功能模块。

如图6和图7所示,本实用新型提供收发模块的较佳实施例。

具体地,所述太阳能控制器10还包括红外收发模块15和无线收发模块16,所述主控模块11分别与红外收发模块15和无线收发模块16连接;其中,该主控模块11根据红外收发模块15或无线收发模块16接收的控制信号,控制太阳能控制器10工作;以及,该主控模块11根据红外收发模块15或无线收发模块16接收的控制信号,并通过红外收发模块15或无线收发模块16与外部的遥控器50进行数据交互。

其中,太阳能控制器10通过红外收发模块15与红外遥控器51连接,太阳能控制器10通过无线收发模块16与无线遥控器52连接。

一般而言,红外收发模块15设置在太阳能控制器10的壳体外侧,并设置在红外遥控器51可接收到红外信号的位置。以及,无线遥控器52的远程无线遥控功能,包括0.1米~20米遥控距离可调,无线信号可穿透塑胶外壳或铝制外壳。优选地,无线遥控模块为2.4G无线遥控器52,而太阳能控制器10的无线收发模块16为2.4G无线收发器。

在本实施例中,太阳能控制器10优选为锂电池专用控制器,适用三元锂、磷酸铁锂、钴酸锂等锂电池。

如图8所示,本实用新型提供一种无线收发模块16的休眠模式的较佳实施例。

具体地,所述无线收发模块16包括无线休眠子模块,当无线收发模块16接收到外部的遥控器50发送的控制信号后,该无线收发模块16在预设时间内正常工作;若无线收发模块16在预设时间内未能再次接收到外部的遥控器50发送的控制信号,所述无线休眠子模块控制无线收发模块16进入休眠模式,并且所述主控模块11周期性激活所述无线收发模块16。

在本实施例中,由于红外收发模块15的损耗较小,不需要对红外收发模块15进行休眠控制;由于无线收发模块16的损耗较大,因此需要对无线收发模块16进行休眠控制。当接收到无线遥控器52发送的控制信号时,在以后的一分钟内无线收发模块16正常工作,功耗较大,整体需要约45mA;若以后的一分钟内没有再接收到无线遥控器52发送的控制信号时,所述无线收发模块16进入低功耗的休眠模式。但是为了能够唤醒所述无线收发模块16,所述主控模块11会以8秒的周期激活无线收发模块16,则空载损耗会以8秒的周期变大。如果无线收发模块16进入休眠模式时,最长需要8秒才能够再次实现太阳能控制器10与无线遥控器52之间的数据交互。另外,用户也可以直接通过无线遥控器52的休眠按键,发送休眠信号到太阳能控制器10,所述太阳能控制器10根据休眠信号进入低功耗休眠模式。

如图9所示,本实用新型提供LED负载保护的较佳实施例。

具体地,所述太阳能控制器10包括升压恒流模块1111,所述负载设备40为LED负载;其中,该升压恒流模块1111对所述锂电池组30输出的电压进行升压恒流操作,并将进行升压恒流操作后的电压输出到LED负载,若该太阳能控制器10检测到LED负载为过流状态或者过压状态时,该太阳能控制器10控制LED负载停止工作。

以下提供负载设备40开路保护的方式:所述太阳能控制器10的负载端没有接LED负载时,负载端允许的最高输出电压为60V,当检测到负载电压超过60V,会把负载设备40关闭,负载指示灯慢闪,经过10秒后会重新尝试开启负载设备40。

以下提供负载设备40短路保护的方式:所述太阳能控制器10的负载端短路时,通过采样负载电流超过设置的短路保护电流,会关闭负载设备40,负载指示灯快闪,经过1分钟后会重新尝试开启负载设备40,如果短路解除,太阳能控制器10会恢复输出。

其中,所述太阳能控制器10为升压恒流源,当LED负载接的灯串电压小于或接近输入电压时,太阳能控制器10升压调节占空比虽然减少到零,但输出电流还不能到目标电流,导致输出电流很大,长时间不保护可能烧坏LED。以下提供判断负载设备40为过流情况的两种方式:

方式一、若遥控器50设置的电流小于300mA,当检测的负载电流大于设置电流+50mA时,判断为过流;

方式二、若遥控器50设置的电流大于等于300mA,当检测的负载电流大于设置电流的20%时,判断为过流;

当判断负载设备40为过流情况后,太阳能控制器10关闭负载设备40,负载指示灯快闪,经过1分钟后会重新尝试开启负载设备40,如果过流解除,太阳能控制器10会恢复输出。

如图10所示,本实用新型提供一种温控系统的较佳实施例。

具体地,所述太阳能控制器10还包括温控系统,该温控系统包括温度检测模块17以及回路切断模块18;当温度检测模块17检测外部环境温度高于预设高温度时,该回路切断模块18切断太阳能控制器10与锂电池组30的充电回路和放电回路;或者,当温度检测模块17检测温度低于预设低温度时,该回路切断模块18切断太阳能控制器10与锂电池组30的充电回路。

其中,所述主控模块11分别与温度检测模块17和回路切断模块18连接,所述主控模块11获取温度值,并对温度值进行判断,再将判断结果发送至回路切断模块18中;回路切断模块18设置在充电回路和放电回路上,并控制充电回路和放电回路的通断。

进一步地,该温度检测模块17为温度传感器,多选用高精度薄膜型NTC温度传感器。安装时,需要把温度传感器粘贴于锂电池表面;其中,温度传感器的探头线长度优选为250(mm)。其中,NTC温度传感器是一种热敏电阻、探头,其原理为:电阻值随着温度上升而迅速下降。其通常由2或3种金属氧化物组成,混合在类似流体的粘土中,并在高温炉内锻烧成致密的烧结陶瓷。实际尺寸十分灵活,它们可小至0.1英寸或很小的直径。最大尺寸几乎没有限制,但通常适用半英寸以下。

由于锂电池的特性受温度影响较大。在低温下,锂电池的特性会发生较大变化,容量会迅速减小,不适宜再继续充电。低温充电功能开启后,当检测到外部环境温度低于设定温度,太阳能控制器10会停止给锂电池充电,防止锂电池产生析锂现象对锂电池造成不可修复的损坏,以保护锂电池的安全。

低温充电功能的保护温度通过遥控器50设置,当外部环境温度低于设定的低温充电温度后,太阳能控制器10会停止对锂电池充电;当外部环境温度上升为设定的低温充电温度+5℃后,太阳能控制器10会恢复对锂电池充电。

由于锂电池的特性受温度影响较大。在高温下,锂离子的迁移速度加快,当温度达到高温临界值时,会出现“热失控”,不适宜再继续充放电。高温工作功能开启后,当检测到外部环境温度高于设定温度,太阳能控制器10会停止给锂电池充电和放电,防止损坏锂电池,以保护锂电池的安全。

高温保护功能的保护温度通过遥控器50设置,当外部环境温度高于设定的高温工作温度后,太阳能控制器10会停止对锂电池充电或锂电池对负载供电;当外部环境温度下降为设定的高温工作温度-5℃后,太阳能控制器10会恢复对锂电池充电或锂电池对负载供电。

如图11和图12所示,本实用新型提供一种第一功率调整模块110的较佳实施例。

具体地,所述太阳能控制器10还包括第一功率调整模块110,该第一功率调整模块110包括多个时间段及对应时间段的工作功率,该第一功率调整模块110根据当前的时间段控制发送至负载设备40的工作功率。

其中,所述第一功率调整模块110为所述主控模块11的一功能模块。

其中,所述太阳能控制器10负载工作时间可以分为9个时段加晨亮,每段工作时间和工作功率均可以任意调节,不同组合可实现不同的控制模式。

具体地,黄昏时间段工作功率设置为0%;夜晚第一时间段工作功率设置为30%;夜晚第二至第四时间段工作功率设置为100%;夜晚第五至第七时间段工作功率设置为50%;夜晚第八至第九时间段工作功率设置为0%;早晨晨亮时间段工作功率设置为100%;黎明时间段工作功率设置为0%;白天时间段工作功率设置为0%。

其中,在晨亮模式中,所述主控模块11会自动计算夜晚长度,智能调整晨亮点,从而使晨亮时间更加精确,同时,当所设定的时间超过晚上长度,优先晨亮。

进一步地,所述第一功率调整模块110包括一时间段调整子模块111,该时间段调整子模块111根据外部环境的亮度或当地夜晚长度调整不同时间段所对应的时间。控制器在正常使用时为光控+时控模式,在安装过程或需要调试时,可使用遥控器50打开负载,LED负载会根据遥控器50的设置改变功率。测试模式持续时间为1分钟,1分钟后系统自动恢复正常工作模式。其中,时间段调整子模块111为所述主控模块11的一功能子模块,

进一步地,第一时段时间设置为30分钟,功率设置为30%,让系统工作一段时间再全功率输出,这样有利于解决低温环境下锂电池放不出电的问题。

进一步地,还包括一延时亮灯模式,例如,设置第1段工作时间为4小时,第1段功率为0%,系统将会延时4个小时才开灯。

如图13所示,本实用新型提供一种第二功率调整模块120的较佳实施例。

具体地,所述太阳能控制器10还包括第二功率调整模块120,该第一功率调整模块110包括多个电压等级及对应电压等级的工作功率,该第二功率调整模块120根据锂电池组30的电压等级控制发送至负载设备40的工作功率。根据锂电池组30的电压等级自行调节负载设备40的输出功率,能够达到节能的目的。提供三种智能调节功率的等级,使用不同的锂电池组30类型,所属等级也不一样。

如图14所示,本实用新型提供一种存储器130的较佳实施例。

具体地,所述太阳能控制器10还包括系统状态记录模块,该系统状态记录模块包括一存储器130,该存储器130存储记录太阳能控制器10自身以及其接收的信息数据;其中,该信息数据包括运行天数、过放次数、充满次数和锂电池组30电压变化情况中的一种或多种。

其中,所述主控模块11与存储器130连接,该主控模块11获取太阳能控制器10自身以及其接收的信息数据,并发送至存储器130存储记录;以及,在需要时,通过存储器130读取需要的信息数据,一般包括遥控器50需要读取信息,或者后台通过网络获取相关信息。

优选地,系统状态记录,最长可记录7天系统状态,对系统进行全面监测。可以记录整个系统的运行状态,包括运行天数、过放次数、充满次数等,还可以记录一周锂电池组30电压变化的情况,使得用户可以更清楚的了解和分析系统。用户需要用遥控器50读取其运行状态,读取成功后,参数会记录在遥控器50中。

综上所述,以上仅为本实用新型的较佳实施例而已,并非用于限定本实用新型的保护范围。凡在本实用新型的精神和原则之内所做的任何修改,等同替换,改进等,均应包含在本实用新型的保护范围内。

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