CN106877499A - 一种无线景观灯的储能系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种无线景观灯的储能系统，包括主控制器、储能装置、电池管理系统、输出控制装置和逆变器，所述储能装置由多个并联的储能单元组构成，其中，储能单元组由多个储能单元串联而成，所述储能单元为超级电容和锂电池的集合体；所述电池管理系统用于检测每一个储能单元的能量，并将其传输给主控制器；所述输出控制装置用于接收主控制器的控制指令，并将控制指令转换为所述逆变器的控制信号；所述逆变器根据控制信号将储能装置的直流电转换为交流电给予负载灯具；所述主控制器用于控制输出控制装置的输出。本发明能够在电力电缆无法涉足的区域，能将无线景观灯或照明电路能给予设置。

Description

一种无线景观灯的储能系统
技术领域
本发明涉及景观灯储能技术领域，特别是涉及一种无线景观灯的储能系统。
背景技术
景观灯是现代景观中不可缺少的部分，它不仅自身具有较高的观赏性，还强调艺术灯的景观与景区历史文化、周围环境的协调统一。景观灯利用不同的造型、相异的光色与亮度来造景。例如红色光的灯笼造型景观灯为广场带来一片喜庆气氛，绿色椰树灯在池边立出一派热带风情。
在电力电缆无法敷设区域，假如要为了安置景观灯而去敷设昂贵的电缆，并投入巨资实施电力电缆的敷设，有的时候会显得不太现实也不可能。现有的技术是采用了传统的电池储能，其电池可以是铅酸电池或锂电池，或其它种类特性的电池，但是，由于电池的寿命有限，当给出相匹配的照度输出时，储能电池就必须输出较大的能量，在有限的电池循环寿命下，无线景观灯的总体使用寿命也受到了较大的制约。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种无线景观灯的储能系统，在电力电缆无法涉足的区域，能将无线景观灯或照明电路能给予设置。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种无线景观灯的储能系统，包括主控制器、储能装置、电池管理系统、输出控制装置和逆变器，所述储能装置由多个并联的储能单元组构成，其中，储能单元组由多个储能单元串联而成，所述储能单元为超级电容和锂电池的集合体；所述电池管理系统用于检测每一个储能单元的能量，并将其传输给主控制器；所述输出控制装置用于接收主控制器的控制指令，并将控制指令转换为所述逆变器的控制信号；所述逆变器根据控制信号将储能装置的直流电转换为交流电给予负载灯具；所述主控制器用于控制输出控制装置的输出。
所述主控制器还与亮度传感器相连，并根据亮度传感器检测到的环境亮度值控制输出控制装置的输出，使得亮度的梯度输出与环境亮度相匹配。
所述主控制器还与无线接收模块相连，所述无线接收模块用于接收远程遥控信号。
所述主控制器还与无线发射模块相连，所述无线发送模块用于将电池管理系统的检测结果发送至数据管理中心。
所述主控制器由DSP芯片和FPGA芯片共同组成。
有益效果
由于采用了上述的技术方案，本发明与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：
本发明采用了一种具有超级电容功能的动力锂电池，当需要动态功率的时候，利用了超级电容的功率特征，实现能量的输出；当需要静态能量的时候，充分利用了动力锂电池的储能特征，由动力锂电池进行输出能量，从而延长了无线景观灯的总体使用寿命。
本发明配置有与动力锂电池相适应的电池管理系统，用以对各个超级电容电池单体进行监管，电池的能量管理采用了独立系统进行全寿命管理，从而保证了系统的高可靠性和完好性。
本发明的输出部分由无线景观灯的主控制器实施输出管理，在主控制器的控制下，完成将直流电能转换成无线景观灯所需的相匹配的电能，实现光能的输出，该光能的输出的强度是受主控制器的控制，其亮度的梯度输出与环境亮度相匹配，用以获得最为良好的节能效果。当环境亮度被系统检测后，获得某一个当量值，该当量值经过计算，决定了无线景观灯的亮度输出。这样就能保证在耗电量最低的状态下获得最佳的景观效果，从而保证节能的特征优异性。值得一提的是，当采用有线方式电能接入时，这种节能的要求往往是忽视的，因为认为没有这个必要，但是当采用储能型式的能量供给时，这时节能效果往往是至关重要的。
附图说明
图1是本发明的结构方框图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
本发明的实施方式涉及一种无线景观灯的储能系统，如图1所示，包括主控制器3、储能装置、电池管理系统2、输出控制装置7和逆变器8，所述储能装置由多个并联的储能单元组构成，其中，储能单元组由多个储能单元1串联而成，所述储能单元1为超级电容和锂电池的集合体；所述电池管理系统2用于检测每一个储能单元1的能量，并将其传输给主控制器3；所述输出控制装置7用于接收主控制器3的控制指令，并将控制指令转换为所述逆变器8的控制信号；所述逆变器8根据控制信号将储能装置的直流电转换为交流电给予负载灯具9；所述主控制器3用于控制输出控制装置7的输出。本实施方式中的负载灯具灯对能源的需求是不同的，有直流电量需求、也有常规的交流电量需求，负载灯具可以是聚光灯、也可以是散光灯；或者是LED灯具等等。
其中，储能装置是本发明的核心，其采用了具有超级电容特征的锂电池储能设备，其将超级电容与锂电池的特征集合在一起构成一个储能单元，该储能单元纵向串联将电压进行叠加，当由9个储能单元串联而成时，则构成了一个24VDC直流电源。各个单体的容量为10～50Ah不等，具体容量的大小由所需的储能系统的电压和容量需求决定，可以根据要求做选型。该储能装置还可以在串联多个储能单元后在进行并联的模式进行容量的扩充，即将串联的储能单元组进行并联，可以是1～10组不等，或者更多，其并联的数量也取决于该装置所需的容量而决定，可以随意的扩容组合，并联数越多，其配置的容量就越大，无线景观灯的能量输出，维持时间就越长。
不难发现，由于储能单元是将超级电容与锂电池的特征集合在一起构成的，当需要动态功率的时候，利用了超级电容的功率特征，实现能量的输出；当需要静态能量的时候，充分利用了动力锂电池的储能特征，由动力锂电池进行输出能量，从而延长了无线景观灯的总体使用寿命。
在串联系统中，需要对每一个储能单体进行能量的检测、容量的评估以及温度的测量等等，即采用了BMS电池管理系统。该BMS电池管理系统是由系统网络与主控制器相连，用以将数据进行汇总并报告给主控制器，主控制器将汇总后的数据传输至远程后台，由后台进行电池健康状态的管理。
所述主控制器3还与无线接收模块4相连，其中无线接收模块4可以是2.4G的无线遥控模块，该模块可以实现在3公里的范围内接收遥控信号，当湖泊、河道、湿地有船舶航行过来时，作为景观的需求，系统将会自动激活，实现无线景观灯的开启，当船舶上的的遥控信号远离后，系统将自行进行关闭。这样的遥控模式，作为景观的需求而被利用，并获得了节能省电的重要功效，即有该遥控信号装置完成无线景观灯的开启关闭功能。
也就是说，当船舶航行至该无线景观灯附近3～5公里内(2.4G无线遥控模块的有效信号距离范围)的一个位置时，船上的控制装置发出一个信息给无线景观灯，(当景观灯进入船舶有效视觉范围内时发出信息)，这是考虑无线景观灯的视觉有效，此时，无线景观灯被激活，依照给出的信息，无线景观灯给出相对应的光亮度或表演。这种模式为无线景观灯的点亮、表演需求由航行中船舶的需求而动作，当船舶航行远去时，无线景观灯将自动熄灭，这种模式下的无线景观灯一般被安置在沿河的二案，形成岸基的灯光带长廊，成为一种全新的景观展示。
所述主控制器3还与无线发射模块5相连，其中无线发射模块5可以是GPRS无线模块，主控制器在接收到电池管理系统检测的动态能量后通过GPRS无线模块将数据发送给远程的Internet数据管理中心，实现远程无线景观灯的能量管理和控制。
由此可见，该无线景观灯由于配置了GPRS无线装置，因此，每个无线景观灯的电池能量状态都会及时地传输到远程的数据中心，该数据中心将在后台给出报告，当电量耗尽之前，报告相关人员，组织对无线景观灯进行充电等作业，实现连续使用。
所述主控制器3还与亮度传感器6相连，并根据亮度传感器6检测到的环境亮度值控制输出控制装置的输出，使得亮度的梯度输出与环境亮度相匹配。例如，当检测到的环境亮度较低时，则控制输出的也亮度较低，当检测到的环境亮度较高时，则控制输出的也亮度较高小。为了使无线景观灯在节能的条件下将输出亮度最为合理匹配，通过亮度传感器对无线景观灯周边环境光亮度进行检测，用以实现优化可控光连续的合理输出，从而实现光亮效果最优。
所述输出控制装置接收主控制器给出的指令，将指令转换成逆变器所需的控制信号，用以合理优化输出灯光。为了满足不同灯具对电量形式的需求，逆变器主要完成交流电量的输出，其输出的电压等级直接决定了照明灯具的输出亮度，这部分的输出直接受控于输出控制装置。
所述主控制器由DSP芯片和FPGA芯片共同组成，其主要实现对所有模块装置的调度控制，特别是亮度输出部分。在主控制器的控制下，完成将直流电能转换成无线景观灯所需的相匹配的电能，实现光能的输出，该光能的输出的强度是受主控制器的控制管理，其亮度的梯度输出与环境亮度相匹配，用以获得最为良好的节能效果。当环境亮度被系统检测后，获得某一个当量值，该当量值经过计算，决定了无线景观灯的亮度输出。这样就能保证在耗电量最低的状态下获得最佳的景观效果，从而保证节能的特征优异性。值得一提的是，当采用有线方式电能接入时，这种节能的要求往往是忽视的，因为认为没有这个必要，但是当采用储能型式的能量供给时，这时节能效果往往是至关重要的。
本发明在使用前需要对储能装置的容量进行计算，计算过程如下：先根据无线景观灯所配置的照明灯具所需的能量，计算出单位时间所需的电量，再根据所需控制的实际状况，计算出储能系统所需的电压等级，根据所需的电压等级配置相对应的超级电容锂电池数量(即储能单元的数量)，在满足了电压等级的前提下，计算所需要的能量，即充一次电后能维持的运行时间，根据所需的能量等级进行串联超级电容锂电池后的并联，以构成额定的能量。
在实际应用过程中，由于采用了超级电容锂电池构成的储能系统，因此，在电压和能量均满足输出需求的前提下，系统将获得优化的能量输出，同时满足了节能的需求。经过优化计算和组合配置后无线景观灯储能系统，即能长寿命、高可靠性的运行，并实现了系统的总体优化。
显然，根据不同功能需求，可以选择不同的灯光组合，不同的展示区域空间，构成不同目标，除了旅游观光外还可适用于，没有电缆供电的任何场合，如湿地空间的照片、旅游区域的灯光工程和运河河道的二岸岸基的照明。总之，本发明没有电缆供电的需求，因此具有很大的适用范围可灵活性。

Claims (5)

1.一种无线景观灯的储能系统，包括主控制器、储能装置、电池管理系统、输出控制装置和逆变器，其特征在于，所述储能装置由多个并联的储能单元组构成，其中，储能单元组由多个储能单元串联而成，所述储能单元为超级电容和锂电池的集合体；所述电池管理系统用于检测每一个储能单元的能量，并将其传输给主控制器；所述输出控制装置用于接收主控制器的控制指令，并将控制指令转换为所述逆变器的控制信号；所述逆变器根据控制信号将储能装置的直流电转换为交流电给予负载灯具；所述主控制器用于控制输出控制装置的输出。
2.根据权利要求1所述的无线景观灯的储能系统，其特征在于，所述主控制器还与亮度传感器相连，并根据亮度传感器检测到的环境亮度值控制输出控制装置的输出，使得亮度的梯度输出与环境亮度相匹配。
3.根据权利要求1所述的无线景观灯的储能系统，其特征在于，所述主控制器还与无线接收模块相连，所述无线接收模块用于接收远程遥控信号。
4.根据权利要求1所述的无线景观灯的储能系统，其特征在于，所述主控制器还与无线发射模块相连，所述无线发送模块用于将电池管理系统的检测结果发送至数据管理中心。
5.根据权利要求1所述的无线景观灯的储能系统，其特征在于，所述主控制器由DSP芯片和FPGA芯片共同组成。
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