CN102325413A

CN102325413A - 用于太阳能风能充电与灯光控制的智能控制器与充电方法

Info

Publication number: CN102325413A
Application number: CN201110264996A
Authority: CN
Inventors: 杨东彤; 杨军; 卢金贵
Original assignee: SHANDONG JIN SHI BO OPTICAL ENGINEERING Co Ltd
Current assignee: SHANDONG JIN SHI BO OPTICAL ENGINEERING Co Ltd
Priority date: 2011-09-08
Filing date: 2011-09-08
Publication date: 2012-01-18

Abstract

本发明的用于太阳能风能充电与灯光控制的智能控制器，包括MCU控制单元、电压测量模块和开关模块，其特别之处在于：包括小电流零压降充电模块、恒流快速充电模块和输出模块；小电流零压降充电模块的输入和输出端分别与太阳能板的输出端和输入模块的输入端相连接。充电方法包括：（a）对蓄电池进行小电流零压降充电；（b）对蓄电池进行大电流恒流快速充电；（c）对蓄电池进行浮充充电。本发明的控制器和充电方法可根据检测的电压的大小实现小电流零压降充电和大电流恒流充电，使得充电效果达到最佳，延长了蓄电池的使用寿命。控制器可自动减小输出功率，避免电池的深放电，使证整个太阳能led光源系统在良性循环下工作。

Description

用于太阳能风能充电与灯光控制的智能控制器与充电方法

技术领域

本发明涉及一种用于太阳能风能充电与灯光控制的智能控制器与充电方法，更具体的说，尤其涉及一种可对蓄电池进行小电流零压降和大电流恒流充电的太阳能风能充电与灯光控制的智能控制器与充电方法。

背景技术

随着地球上非可再生资源的逐渐减少，风能和太阳能的利用逐渐增多，尤其在照明和发电领域，应用更加广泛。一般情况下，风能和太阳能具有非联系性，在对其利用的过正中，应首先将由风能或太阳能转化而来的不连续的、数值非恒定的电能进行存储，然后再把存储的能量统一释放，来达到可以利用的目的。

采用太阳能或风能进行照明的系统中，要想把太阳能光伏板和风力发电机转化的电能顺利的存储在蓄电池中，并用其进行照明，同时还要最大限度的延长蓄电池的使用寿命，需要一种能进行相关参数采集并根据采集的数据进行智能控制的控制器，但现有的控制器都不具备智能化控制。

发明内容

本发明为了克服上述技术问题的缺点，提供了一种可对蓄电池进行小电流零压降和大电流恒流充电的用于太阳能风能充电与灯光控制的智能控制器与充电方法。

本发明的用于太阳能风能充电与灯光控制的智能控制器与充电方法，包括起数据运算和控制作用的MCU控制单元、对蓄电池进行检测的电压测量模块以及与光源直接连接的开关模块，其特别之处在于：还包括用于对蓄电池进行充电的小电流零压降充电模块、恒流快速充电模块以及用于与蓄电池相连接的输出模块；所述小电流零压降充电模块的输入和输出端分别与太阳能板的输出端和输入模块的输入端相连接；所述恒流快速充电模块的输入端与太阳能板和\或风力发电机的输出端均相连接，输出端与输出模块相连接。MUC控制单元用于对采集的信号进行处理和计算，并根据计算的数据和逻辑关系，来对外围模块进行控制，MUC控制单元可以采用单片机；电压测量模块实现对外部蓄电池电压的测量，开关模块用于对光源的状态直接进行控制。小电流零压降充电模块和恒流快速充电模块可分别实现对蓄电池的小电流和恒流充电，分别用在太阳能板输出的电压较低和正常的情况下。

本发明的用于太阳能风能充电与灯光控制的智能控制器与充电方法，所述恒流快速充电模块由恒流源组成，所述小电流零压降充电模块由可对太阳板的输出端与输出模块的输入端直接电连通的可控开关组成。通过采用恒流源，可实现对蓄电池的快速恒流充电；小电流零压降充电模块采用可控开关，用于将太阳能板的输出端与输出模块的输入端直接相连，实现对蓄电池的直接充电。

本发明的用于太阳能风能充电与灯光控制的智能控制器与充电方法，包括用于对太阳能板和整个智能控制器起保护作用的防雷单元。由于太阳能板以便处于周围没有物体的较高位置处，容易受到雷击，设置防雷单元有利于对整个控制器进行保护。

本发明的用于太阳能风能充电与灯光控制的智能控制器与充电方法，所述MCU控制单元连接有用于对控制器的运行状态进行选择的至少两位的拨码开关模块。通过两位的拨码开关可实现00、01、10、11四种状态的选取，以便使控制器工作在四种不同的模式下。

本发明的用于太阳能风能充电与灯光控制的智能控制器与充电方法的充电方法，包括以下步骤：（a）.首先，在太阳能板输出电压较低的情况下，通过MCU控制单元（1）控制小电流零压降充电模块（5）直接连通太阳能板的输出端与蓄电池的充电输入端，实现对蓄电池的小电流零压降充电，起到对外界蓄电池的修复作用；（b）.然后，当太阳能板输出电压较高的情况下，通过MCU控制单元（1）控制恒流快速充电模块（4）对蓄电池进行恒流快速充电，以便在最短的时间内对蓄电池进行亏电补充；（c）.最后，当检测到蓄电池的电压达到单格额定电压的102～120％时，对其采用恒压小电流形式的浮充充电模式，以便在实现充电的同时对蓄电池进行最大限度的保护。

本发明的用于太阳能风能充电与灯光控制的智能控制器与充电方法的充电方法，步骤（a）中以太阳能板输出的电压低于其额定电压的90％为判断标准；步骤（b）中以太阳能板输出的电压大于或等于其额定电压的90％为判断标准；步骤（c）中以蓄电池的电压达到单格额定电压的105％为判断标准。

本发明的有益效果是：本发明通过设置MCU控制单元、小电流零压降充电模块和恒流快速充电模块，有效地实现了根据太阳能板输出的电压大小，在小电流零压降充电模式和大电流恒流充电模式之间进行选取，即最大限度的利用了太阳能，也有效地保护了蓄电池。本发明的控制方法，根据太阳能板输出的电压大小以及蓄电池的电压来选取充电模式，不仅使得充电效果达到最佳，而且还有效地延长了蓄电池的使用寿命。控制器可根据蓄电池的状态，自动减小输出功率，避免蓄电池进入深放电状态，以保护蓄电池在下一个或几个充电循环充足电能，保证整个太阳能led光源系统在良性循环下工作。

附图说明

图1为本发明的电路原理图。

图中：1 MCU控制单元，2防雷单元，3电压测量模块，4恒流快速充电模块，5小电流零压降充电模块，6输出模块，7开关模块。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

如图1所示，给出了本发明的电路原理图，其包括MCU控制单元1、防雷单元2、电压测量模块3、恒流快速充电模块4、小电流零压降充电模块5、输出模块6、开关模块7；所示的MCU控制单元1用于数据运算和控制信号的输出，其可以采用单片机。电压测量模块3用于实现蓄电池电压状态的测量，并把测量的数据输入到MCU控制单元1中。小电流零压降充电模块5可采用控制端与MCU控制单元1相连的可控开关，以便在太阳能板输出的较低的情况先，连通太阳能板的输出端与蓄电池的输入端，实现小电流零压降充电。恒流快速充电模块4由恒流源组成，在太阳能板输出的电压较高时，通过MCU控制单元1的控制对蓄电池进行大电流恒流块快速充电。输出模块6的输入端与恒流快速充电模块4和小电流零压降充电模块5的输出端相连接，输出端与蓄电池相连接。开关模块7通过MCU控制单元1的控制，用于对蓄电池与光源之间的连接状态进行控制。

所示的恒流快速充电模块4和小电流零压降充电模块5的输入端还与风力发电机的输出端相连接，以便在有风力发电机存在的情况下，可也对风能进行存储和利用。

本发明采用人工智能与充电控制模块按照太阳能板的发电曲线对蓄电池充电，采用起始段小电流零压降充电，可以对过放电蓄电池起到修复作用，中段大电流恒流快速充电以最快满足亏电补充，浮充段恒压控制使蓄电池得极板实现充分交换。使出气量达到最小以保护蓄电池极板，使其达到损耗最小。

系统上电后，首先检测系统电压，亮灯10秒；同时检测太阳能板的输出电压，以判断昼夜。当太阳能板电压低于1.66V时，15秒后进入亮灯程序。亮灯程序分为四个状态，不同状态的选取，通过两位的拨码开关状态来决定。例如：

1、拨码开关为00时，为施工状态程序；采用半功率输出，以保护蓄电池与led光源，用于施工阶段减少对蓄电池与led灯具的损耗。

功能：50%功率供电10小时后关断。

2、拨码开关为01时，为验收状态程序；全功率输出以对光源亮灯状态测试验收。用于验收阶段对系统太阳能电池板、蓄电池及灯具的技术检验。

功能：100%功率供电10小时后关断。

3、拨码开关为02时，为智能1工作状态程序；此状态下，亮灯前1小时以70%功率工作，接下来的2小时以全功率工作，再接下来的2小时以70%功率工作，后半功率工作至亮天灭灯。

控制器全程智能检测蓄电池电压，当阴雨天过长电压低于80%额定电压时自动减小输出功率，避免蓄电池进入深放电状态，以保护蓄电池在下一个或几个充电循环充足电能使整个太阳能led光源系统进入良性循环。

4、拨码开关为11是，为智能2状态程序；前4小时以全功率工作，后6小时半功率工作。控制器全程智能检测蓄电池电压，当阴雨天过长电压低于80%额定电压时自动减小输出功率，避免蓄电池进入深放电状态，以保护蓄电池在下一个或几个充电循环充足电能使整个太阳能led光源系统进入良性循环。

Claims

1.一种用于太阳能风能充电与灯光控制的智能控制器，包括起数据运算和控制作用的MCU控制单元（1）、对蓄电池进行检测的电压测量模块（3）以及与光源直接连接的开关模块（7），其特征在于：还包括用于对蓄电池进行充电的小电流零压降充电模块（5）、恒流快速充电模块（4）以及用于与蓄电池相连接的输出模块（6）；所述小电流零压降充电模块的输入和输出端分别与太阳能板的输出端和输入模块的输入端相连接；所述恒流快速充电模块（4）的输入端与太阳能板和\或风力发电机的输出端均相连接，输出端与输出模块相连接。

2.根据权利要求1所述的用于太阳能风能充电与灯光控制的智能控制器，其特征在于：所述恒流快速充电模块（4）由恒流源组成，所述小电流零压降充电模块（5）由可对太阳板的输出端与输出模块（6）的输入端直接电连通的可控开关组成。

3.根据权利要求1或2所述的用于太阳能风能充电与灯光控制的智能控制器，其特征在于：包括用于对太阳能板和整个智能控制器起保护作用的防雷单元（2）。

4.根据权利要求1或2所述的用于太阳能风能充电与灯光控制的智能控制器，其特征在于：所述MCU控制单元（1）连接有用于对控制器的运行状态进行选择的至少两位的拨码开关模块。

5.一种基于权利要求1所述的智能控制器的充电方法，其特征在于包括以下步骤：

（a）.首先，在太阳能板输出电压较低的情况下，通过MCU控制单元（1）控制小电流零压降充电模块（5）直接连通太阳能板的输出端与蓄电池的充电输入端，实现对蓄电池的小电流零压降充电，起到对外界蓄电池的修复作用；

（b）.然后，当太阳能板输出电压较高的情况下，通过MCU控制单元（1）控制恒流快速充电模块（4）对蓄电池进行恒流快速充电，以便在最短的时间内对蓄电池进行亏电补充；

（c）.最后，当检测到蓄电池的电压达到单格额定电压的102～120％时，对其采用恒压小电流形式的浮充充电模式，以便在实现充电的同时对蓄电池进行最大限度的保护。