CN106887865A - 一种有效延长光伏发电配套蓄电池寿命的智能控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种有效延长光伏发电配套蓄电池寿命的智能控制系统，包括太阳能电池板、整流稳压电路、充电控制器、稳压模块和蓄电池；充电控制器包括太阳能输出检测模块、用电设备功率检测模块、微控制器U1和电量检测模块。充电控制器的微控制器U1根据整流稳压电路的输出功率P1、用电设备的实时功率P2、蓄电池的剩余电量信息Q等进行充电和供电功能选择。若太阳能电量充足且有剩余，则同时为蓄电池充电。若太阳能电量不足，则优先使用太阳能，不足部分由蓄电池提供。本发明的智能控制系统，具有可实现太阳能电源的即冲即用、充电和用电可同时进行、减少市电和蓄电池的消耗、延长使用寿命、节约电能等优点。

Description

一种有效延长光伏发电配套蓄电池寿命的智能控制系统

技术领域

本发明涉及一种智能控制系统，尤其是一种有效延长光伏发电配套蓄电池寿命的智能控制系统。

背景技术

太阳能电池板是通过吸收太阳光，将太阳辐射能通过光电效应或者光化学效应直接或间接转换成电能的装置。太阳电池是一种对光有响应并能将光能转换成电力的器件。能产生光伏效应的材料有许多种，如：单晶硅，多晶硅，非晶硅，砷化镓，硒铟铜等。目前，在很多移动式装置，比如太阳能轮椅车、电动车等，都带有太阳能电池板，通过太阳能电池板为蓄电池充电，再由蓄电池为驱动装置( 如电机) 等提供驱动电源。

申请号为201120197133.4 的中国实用新型专利提供了一种新型的风力发电充电和太阳能充电的电动观光车，观光车车体的车顶上安装太阳能硅晶板，在观光车车体的后部两侧设有风力发电机；在底盘内装有直流电动机、太阳能转换充电电路、风力发电充电器、蓄电池和交流充电装置，太阳能硅晶板通过太阳能转换充电电路、微控制器连接蓄电池，风力发电机通过风力发电充电器、微处理器连接蓄电池；蓄电池电连接直流电动机。这种观光车，通过太阳能硅晶板或风力发电机为蓄电池充电，然后由蓄电池为直流电动机供电。该专利中，只有当电量显示装置测试到电量不足时，才启动太阳能硅晶板或风力发电机为蓄电池充电，当蓄电池蓄电到足够驱动直流电动机时，才能重新开动车辆。该专利的缺陷在于，无法在充电的同时驱动直流电动机，即无法确保充电与用电的同步，在蓄电池电量不足时，只能先充电后才能使用，而不能即冲即用。

申请号为201320708293.X 的中国实用新型专利提供了一种燃料电池与太阳能联供型电动汽车，太阳能光伏发电系统直接给动力电池、车用负载、电解水容器供电，电解水容器制得氢气，可为燃料电池发电系统提供氢能源。动力电池通过双向DC/DC 变换器升压后将高压直流电能送至双向变换器输入端，双向变换器输出端直接与驱动电机连接。燃料电池发电系统产生的电能通过单向DC/DC 变换器升压后并联在双向变换器输入端，同时产生的水送至电解水容器。在动力电池出现电能较低时，燃料电池发电系统可为动力电池进行充电，以满足车用负载用电需求和行车要求。该专利通过太阳能光伏发电系统和燃料电池为动力电池进行充电，但是也存在有无法在充电的同时驱动直流电动机的问题时，在蓄电池电量不足时需要先充电后才能使用。而且，这种汽车在蓄电池没有电时，就需要对蓄电池充电。一般地，蓄电池的使用寿命与充电次数相关，因此反复充放电，会使得蓄电池使用寿命较短。

发明内容

本发明是为避免上述已有技术中存在的不足之处，提供一种有效延长光伏发电配套蓄电池寿命的智能控制系统，以解决传统的太阳能充电系统无法在用电的时候同时充电的问题。

为了解决现有技术存在的问题，本发明采用的技术方案是：一种有效延长光伏发电配套蓄电池寿命的智能控制系统，包括太阳能电池板、整流稳压电路、充电控制器、稳压模块和蓄电池；所述太阳能电池板通过所述整流稳压电路与所述充电控制器相连接，所述充电控制器通过所述稳压模块与用电设备相连接，用于通过稳压模块为用电设备提供稳定电压；所述充电控制器与所述蓄电池相连接，用于使得太阳能电池板能为蓄电池充电；所述充电控制器还包括市电接入口，用于连接市电交流电源为蓄电池充电；所述充电控制器包括太阳能输出检测模块、用电设备功率检测模块、微控制器U1 和电量检测模块；所述太阳能输出检测模块与所述整流稳压电路相连接，用于检测整流稳压电路输出的电压和电流，并将检测的电压和电流数据发送给微控制器U1 ；所述用电设备功率检测模块与用电设备相连接，用于获取用电设备的实时功率，并将实时功率发送给微控制器U1 ；所述电量检测模块与所述蓄电池相连接，电量检测模块用于将蓄电池的剩余电量信息发送给充电控制器的微控制器U1；所述的太阳能电池板为圆形，其上设有凸透镜层，所述的凸透镜层是由焦距不同的六棱形凸透镜组成的向上拱起的半球状曲面；或者所述的太阳能电池板为椭圆形，其上设有凸透镜层，所述的凸透镜层是由焦距不同的六棱形凸透镜组成的向上拱起的半椭球状曲面。

优选地，所述用电设备为交流电机，所述交流电机通过逆变电路与所述稳压模块相连接。

优选地，所述用电设备为直流电机，直流电机直接与所述稳压模块相连接。

优选地，所述太阳能输出检测模块包括电压检测电路和电流检测电路；所述电压检测电路用于检测所述整流稳压电路的输出电压，用于电流检测电路用于检测整流稳压电路的输出电流。

优选地，所述凸透镜层上的六棱凸透镜的焦点都落在太阳能电池板上。

与已有技术相比，本发明有益效果体现在：

本发明的一种有效延长光伏发电配套蓄电池寿命的智能控制系统，包括太阳能电池板、整流稳压电路、充电控制器、稳压模块和蓄电池；所述充电控制器包括太阳能输出检测模块、用电设备功率检测模块、微控制器U1 和电量检测模块。充电控制器的微控制器U1根据整流稳压电路的输出功率P1、用电设备的实时功率P2、蓄电池的剩余电量信息Q 等进行充电和供电功能选择。

因此，本发明的智能控制系统，能够实现太阳能电池板的输出电能的即用即冲，在使用过程中检测用电设备的用电功率和太阳能输出功率，通过二者功率的大小进行充电和用电分配。通过程序设置优先为用电设备供电。若太阳能电量充足且有剩余，则同时为蓄电池充电。若太阳能电量不足，则优先使用太阳能，不足部分由蓄电池提供。

本发明的本发明的智能控制系统，可以不用对蓄电池反复充电，直接将太阳能用于驱动用电设备，进而可延长蓄电池的使用寿命。

本发明的一种有效延长光伏发电配套蓄电池寿命的智能控制系统，具有可实现太阳能电源的即冲即用、充电和用电可同时进行、减少市电和蓄电池的消耗、延长使用寿命、节约电能等优点。

本发明的太阳能电池板其上具有向上拱起的半球状或者半椭球状的凸透镜层，一方面凸透镜具有聚光能力，能够增加太阳能电池板的光照强度，另一方面向上拱起的半球状或者半椭球状曲面能够增加受光面积，从而也能增加太阳能电池板的光照强度，光照强度增加，太阳能电池板的光电转化效率也增加。

附图说明

图1 为本发明的系统框图；

图2 为本发明的充电控制器的结构框图；

图3为太阳能电池板的具体结构；

图中：1、凸透镜层；2、凸透镜。

具体实施方式

参见图1 和图2，本发明的一种有效延长光伏发电配套蓄电池寿命的智能控制系统，包括太阳能电池板、整流稳压电路、充电控制器、稳压模块和蓄电池；所述太阳能电池板通过所述整流稳压电路与所述充电控制器相连接，所述充电控制器通过所述稳压模块与用电设备相连接，用于通过稳压模块为用电设备提供稳定电压。

所述充电控制器与所述蓄电池相连接，用于使得太阳能电池板能为蓄电池充电。

所述充电控制器还包括市电接入口，用于连接市电交流电源为蓄电池充电。

所述充电控制器包括太阳能输出检测模块、用电设备功率检测模块、微控制器U1和电量检测模块；所述太阳能输出检测模块与所述整流稳压电路相连接，用于检测整流稳压电路输出的电压和电流，并将检测的电压和电流数据发送给微控制器U1 ；所述用电设备功率检测模块与用电设备相连接，用于获取用电设备的实时功率，并将实时功率发送给微控制器U1 ；所述电量检测模块与所述蓄电池相连接，电量检测模块用于将蓄电池的剩余电量信息发送给充电控制器的微控制器U1。

本发明的一种有效延长光伏发电配套蓄电池寿命的智能控制系统，所述太阳能电池板依次通过整流稳压电路、充电控制器、稳压模块与用电设备相连接，可以直接向用电设备提供电源。蓄电池也通过稳压模块与用电设备相连接，可由蓄电池为用电设备提供电源。

如图3所示，所述的太阳能电池板为圆形，其上设有凸透镜层1，所述的凸透镜层1是由焦距不同的六棱形凸透镜2组成的向上拱起的半球状曲面；或者所述的太阳能电池板为椭圆形，其上设有凸透镜层1，所述的凸透镜层1是由焦距不同的六棱形凸透镜2组成的向上拱起的半椭球状曲面。所述凸透镜层1上的六棱凸透镜2的焦点都落在太阳能电池板上。

在使用本发明的一种有效延长光伏发电配套蓄电池寿命的智能控制系统的设备启动后，充电控制器通过太阳能输出检测模块检测整流稳压电路输出的电压和电流并发给微控制器U1，由微控制器U1 计算整流稳压电路的输出功率P1。充电控制器通过用电设备功率检测模块获知或计算用电设备的实时功率P2。充电控制器通过电量检测模块获知蓄电池的剩余电量信息Q。微控制器U1 根据检测的剩余电量信息Q 判断是否需要为蓄电池充电。剩余电量信息Q 为满电，则不需要充电。否则，根据输出功率P1 和实时功率P2 的大小判断是否为蓄电池充电。

充电控制器的工作过程中，若输出功率P1 大于实时功率P2，即太阳能电池板的输出功率大于用电设备所需功率，太阳能电池板输出电量有余量，如果同时蓄电池的电量不满，则太阳能电池板为用电设备供电的同时向蓄电池充电；如果蓄电池电量已满，则只为用电设备供电。若输出功率P1 等于实时功率P2，则太阳能电池板为用电设备供电。若输出功率P1 小于实时功率P2，即太阳能电池板的输出功率小于用电设备所需功率，太阳能电池板输出电量不足以满足用电设备的使用，则由太阳能电池板和蓄电池同时为用电设备供电；此时，优先使用太阳能电池板的输出电能，不足部分则由蓄电池提供。

所述用电设备为交流电机，所述交流电机通过逆变电路与所述稳压模块相连接。

所述用电设备为直流电机，直流电机直接与所述稳压模块相连接。

所述太阳能输出检测模块包括电压检测电路和电流检测电路；所述电压检测电路用于检测所述整流稳压电路的输出电压，用于电流检测电路用于检测整流稳压电路的输出电流。

所述逆变电路用于将所述稳压电路提供的直流电压转化成交流电压输出后提供给交流电机。具体实施时，可将稳压模块和逆变电路组合在一起，设置直流输出端口和交流输出端口。直流输出端口与稳压模块之间相连接，交流输出端口与所述逆变电路相连接。

整流稳压电路输出直流电，稳压模块也输出直流电，逆变电路将稳压模块输出的直流电转化为交流电，能为交流设备提供电源。

对于设置有档位的用电设备，比如电动车辆，可根据档位判断电机的需要功率。用电设备功率检测模块与用电设备的控制器相连接，用于获取控制器的档位信息，并将档位信息发送给微控制器U1，由微控制器U1 根据档位信息判断用电设备的实时功率。

因此，本发明的智能控制系统，能够实现太阳能电池板的输出电能的即用即冲，在使用过程中，通过程序设置优先为用电设备供电。若太阳能电量充足且有剩余，则同时为蓄电池充电。若太阳能电量不足，则优先使用太阳能，不足部分由蓄电池提供。

用电设备停用时，有时需要连接市电交流电源为蓄电池充电。在连接市电交流电源时，如果太阳能电量充足，则优先使用太阳能充电，不足部分由市电提供。

本发明，尤其是适用于作为光伏系统中的配套设备的蓄电池，可有效地将多余的电能存储起来，以解决无阳光或者光照不足时电能的补充。

本发明的本发明的智能控制系统，能够在太阳能过于充足时，将电能存储到蓄电池中，直至存满。如此一来，在太阳能比较充足时，可以不用对蓄电池反复充电，直接将太阳能用于驱动用电设备。如此一来，降低了蓄电池的充电次数，就避免了现有技术中需要反复充电才能使用蓄电池的问题，进而可延长蓄电池的使用寿命。

因此，本发明的智能控制系统，能够充分地使用太阳能电源，通过充电控制器、稳压模块等实现太阳能电源的即冲即用，充电和用电可同时进行。通过优先使用太阳能的方式，尽可能地减少市电和蓄电池的消耗，从而可实现电能节约，环保性能好。

Claims (5)

1.一种有效延长光伏发电配套蓄电池寿命的智能控制系统，其特征是，包括太阳能电池板、整流稳压电路、充电控制器、稳压模块和蓄电池；所述太阳能电池板通过所述整流稳压电路与所述充电控制器相连接，所述充电控制器通过所述稳压模块与用电设备相连接，用于通过稳压模块为用电设备提供稳定电压；

所述充电控制器与所述蓄电池相连接，用于使得太阳能电池板能为蓄电池充电；

所述充电控制器还包括市电接入口，用于连接市电交流电源为蓄电池充电；

所述充电控制器包括太阳能输出检测模块、用电设备功率检测模块、微控制器U1 和电量检测模块；所述太阳能输出检测模块与所述整流稳压电路相连接，用于检测整流稳压电路输出的电压和电流，并将检测的电压和电流数据发送给微控制器U1 ；所述用电设备功率检测模块与用电设备相连接，用于获取用电设备的实时功率，并将实时功率发送给微控制器U1 ；所述电量检测模块与所述蓄电池相连接，电量检测模块用于将蓄电池的剩余电量信息发送给充电控制器的微控制器U1；

所述的太阳能电池板为圆形，其上设有凸透镜层，所述的凸透镜层是由焦距不同的六棱形凸透镜组成的向上拱起的半球状曲面；或者所述的太阳能电池板为椭圆形，其上设有凸透镜层，所述的凸透镜层是由焦距不同的六棱形凸透镜组成的向上拱起的半椭球状曲面。

2.根据权利要求1 所述的一种有效延长光伏发电配套蓄电池寿命的智能控制系统，其特征是，所述用电设备为交流电机，所述交流电机通过逆变电路与所述稳压模块相连接。

3.根据权利要求1 所述的一种有效延长光伏发电配套蓄电池寿命的智能控制系统，其特征是，所述用电设备为直流电机，直流电机直接与所述稳压模块相连接。

4.根据权利要求1 所述的一种有效延长光伏发电配套蓄电池寿命的智能控制系统，其特征是，所述太阳能输出检测模块包括电压检测电路和电流检测电路；所述电压检测电路用于检测所述整流稳压电路的输出电压，用于电流检测电路用于检测整流稳压电路的输出电流。

5.根据权利要求1 所述的一种有效延长光伏发电配套蓄电池寿命的智能控制系统，其特征是，所述凸透镜层上的六棱凸透镜的焦点都落在太阳能电池板上。