CN107453702A - 一种智能无线的太阳能控制器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及太阳能控制器领域，具体涉及一种智能无线的太阳能控制器。该太阳能控制器包括处理电路、红外收发器和无线收发器，该处理电路分别与红外收发器和无线收发器连接；其中，该处理电路根据红外收发器或无线收发器接收的控制信号，控制太阳能控制器工作；以及，该处理电路根据红外收发器或无线收发器接收的控制信号，并通过红外收发器或无线收发器与外部的遥控器进行数据交互。本发明通过设计一种智能无线的太阳能控制器，实现多种控制方式并存，满足多种遥控器的需求。

Description

一种智能无线的太阳能控制器
技术领域
本发明涉及太阳能控制器领域，具体涉及一种智能无线的太阳能控制器。
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。
目前，太阳能控制器的控制方式单一，无法满足各种控制需求。
以及，太阳能控制器的功能方式，仅仅满足如LED路的控制开关以及供电需求，对于大数据时代、智能控制时代，其功能是远远不足的，特别是在电量损耗方面，以及环境适应方面，还有非常大的进步空间。
如何解决上述提出的问题，是本领域技术人员一直重点研究的问题之一。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种智能无线的太阳能控制器，解决现有太阳能控制器控制方式单一，功能方式不能满足需求的问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种智能无线的太阳能控制器，该太阳能控制器分别与太阳能电池板、蓄电池和负载设备，该太阳能控制器包括处理电路、红外收发器和无线收发器，该处理电路分别与红外收发器和无线收发器连接；其中，该处理电路根据红外收发器或无线收发器接收的控制信号，控制太阳能控制器工作；以及，该处理电路根据红外收发器或无线收发器接收的控制信号，并通过红外收发器或无线收发器与外部的遥控器进行数据交互。
其中，较佳方案是：该太阳能控制器与蓄电池之间设置有恒压限流充电模块。
其中，较佳方案是：该太阳能控制器还包括温控系统，该温控系统包括设置在蓄电池上的温度传感器，以及回路切断模块；其中，当温度传感器检测温度高于预设高温度时，该回路切断模块切断该太阳能控制器与蓄电池的充电回路和放电回路，当温度传感器检测温度低于预设低温度时，该回路切断模块切断该太阳能控制器与蓄电池的充电回路。
其中，较佳方案是：该太阳能控制器还包括系统状态记录模块，该系统状态记录系统包括一存储器，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、充满次数和蓄电池电压变化情况中的一种或多种。
其中，较佳方案是：该负载设备为LED负载，该太阳能控制器包括与LED 负载连接的输出电压选择模块，该输出电压选择模块根据LED负载的LED灯串联数目，控制输出至LED负载的电压值。
其中，较佳方案是：该太阳能控制器还包括时间段功率调整模块，该时间段功率调整模块包括多个时间段及对应时间段的工作功率，该时间段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：该时间段功率调整模块还包括一时间段调整子模块，该时间段调整子模块根据环境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：该太阳能控制器还包括电池容量功率调整模块，该电池容量功率调整模块根据蓄电池的电池容量控制发送至负载设备的工作功率。其中，较佳方案是：该太阳能控制器包括包括第一开关、第二开关、第一开关驱动单元、第二开关驱动单元、短路检测单元，该第一开关驱动单元和第二开关驱动单元分别与处理电路连接，并接收处理电路发送的控制信号，该蓄电池的地端依次经过所述第二开关和第一开关与太阳能电池板的地端连接，该太阳能电池板的正极端与蓄电池的正极端的公共点与第一开关连接，并经过第一开关驱动单元与太阳能电池板的地端连接，并经过短路检测单元与第二开关驱动单元连接，该第二开关驱动单元与第二开关连接；
其中，该第一开关驱动单元根据处理电路发送的第一控制信号进行导通或断开，从而控制第一开关断开或闭合，以及，在第一开关断开时，太阳能电池板的正极端输出电压作用在第一开关上并使第一开关导通；
当短路检测单元检测到太阳能电池板短路时，第二开关驱动单元控制第二开关断开。
其中，较佳方案是：该太阳能控制器包括一休眠单元，该休眠单元在休眠时通过处理电路控制第一开关驱动单元或/和第二开关驱动单元，并控制对应的第一开关和第二开关断开；该休眠单元在测试时通过处理电路控制第一开关驱动单元和第二开关驱动单元，并控制对应的第一开关和第二开关导通。
本发明的有益效果在于，与现有技术相比，本发明通过设计一种智能无线的太阳能控制器，实现多种控制方式并存，满足多种遥控器的需求；以及，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发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明太阳能控制系统的结构框图；
图2是本发明太阳能控制系统的结构示意图；
图3是本发明红外收发器和无线收发器的结构框图；
图4是图3的具体的结构框图；
图5是本发明太阳能控制器的结构示意图；
图6是本发明温控系统的结构框图；
图7是本发明系统状态记录模块的结构框图；
图8是本发明输出电压选择模块的结构框图；
图9是图8，12V测试电压的输出功率/效率示意图表；
图10是图8，24V测试电压的输出功率/效率示意图表；
图11是本发明时间段功率调整模块的结构框图；
图12是本发明时间段调整子模块的结构框图；
图13是本发明电池容量功率调整模块的结构框图；
图14是本发明充电电路的电路框图。
具体实施方式
现结合附图，对本发明的较佳实施例作详细说明。
如图1至图5所示，本发明提供一种太阳能控制器的优选实施例。
太阳能控系统包括太阳能控制器10，以及分别与太阳能控制器10连接的太阳能电池板20、蓄电池30和负载设备40，用户通过遥控器50与太阳能控制器10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获取电能并为蓄电池30充电，以及蓄电池30通过太阳能控制器10为负载设备40供电。
一种智能无线的太阳能控制器10，该太阳能控制器10分别与太阳能电池板20、蓄电池30和负载设备40，该太阳能控制器10包括处理电路、红外收发器12和无线收发器13，该处理电路分别与红外收发器12和无线收发器13 连接；其中，该处理电路根据红外收发器12或无线收发器13接收的控制信号，控制太阳能控制器10工作；以及，该处理电路根据红外收发器12或无线收发器13接收的控制信号，并通过红外收发器12或无线收发器13与外部的遥控器50进行数据交互。
其中，处理电路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。
其中，太阳能控制器10通过红外收发器12与红外遥控器51连接，太阳能控制器10通过无线收发器13与无线遥控器52连接。
一般而言，红外收发器12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0.3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，无线遥控器52为2.4G无线遥控器52，而太阳能控制器10的无线收发器13为2.4G无线收发器13。
在本实施例中，蓄电池30优选为锂电池，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。
在本实施例中，该太阳能控制器10与蓄电池30之间设置有恒压限流充电模块。具体地，恒压限流充电方式是在锂电池达到充满电压以后，控制器充电自动调整充电电压以恒压方式对锂电池进行充电，当电池充分充满后，充电电流减小到零。
在本实施例中，并参考图5，太阳能控制器10的外壳上，包括与太阳能电池板20、蓄电池30和负载设备40连接的连接现(接口)，以及充电指示灯151、蓄电池指示灯152、负载指示灯153，以及红外接收端口122和红外发送端口121。
该充电指示灯151、蓄电池指示灯152、负载指示灯153均与太阳能控制器10的处理电路连接，该处理电路有与各工作状态匹配的指示信息，该处理电路根据不同工作状态控制对应的充电指示灯151、蓄电池指示灯152和负载指示灯153进行不同的指示工作，该指示工作包括常亮、熄灭、慢闪和快闪中的一种或多种。
具体地，充电指示灯151在常亮时表示太阳能电池板20的电压高于太阳能控制器10的电压，在熄灭时表示太阳能电池板20的电压低于太阳能控制器 10的电压，在慢闪时表示正在充电，在快闪时表示太阳能控制器10的系统超压；蓄电池指示灯152在常亮时表示蓄电池30工作正常，在熄灭时表示蓄电池30没有连接，在快闪时表示蓄电池30过放；负载指示灯153在常亮时表示负载设备40打开，在快闪时表示负载设备40开路，在慢闪时表示负载设备 40短路，在熄灭时表示负载设备40关闭。
其中，红外接收端口122接收红外信号，红外发送端口121发送红外信号。当然，为了保护，无线收发器13设置在太阳能控制器10的外壳内。
如图5和图6所示，本发明提供温控系统的较佳实施例中。
该太阳能控制器10还包括温控系统，该温控系统包括设置在蓄电池30 上的温度传感器，以及回路切断模块101；其中，当温度传感器检测温度高于预设高温度时，该回路切断模块101切断该太阳能控制器10与蓄电池30的充电回路和放电回路，当温度传感器检测温度低于预设低温度时，该回路切断模块101切断该太阳能控制器10与蓄电池30的充电回路。
其中，处理电路分别与温度传感器和回路切断模块101连接，处理电路获取温度值，并对温度值进行判断，再将判断结果发送至回路切断模块101中；回路切断模块101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，该温度传感器为高精度薄膜型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.010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，当检测到环境温度低于设定温度，控制器会停止给电池充电，防止锂电池产生析锂现象对电池造成不可修复的损坏，以保护锂电池的安全。
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，当检测到环境温度高于设定温度，控制器会停止给电池充电和放电，防止损坏电池，以保护锂电池的安全。
在本实施例中，并参考图5，太阳能控制器10的外壳上，延伸出一温度传感器，温度传感器的末端(温度检测端)设置在蓄电池30上。
如图7所示，本发明提供系统状态记录模块的较佳实施例。
该太阳能控制器10还包括系统状态记录模块，该系统状态记录系统包括一存储器14，该存储器14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、充满次数和蓄电池30电压变化情况中的一种或多种。
其中，处理电路与存储器14连接，处理电路获取太阳能控制器10自身以及其接收的信息数据，并发送至存储器14存储记录；以及，在需要时，通过存储器14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，还可以记录一周蓄电池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。
如图8至图10所示，本发明提供输出电压选择模块的较佳实施例。
该负载设备40为LED负载，该太阳能控制器10包括与LED负载连接的输出电压选择模块102，该输出电压选择模块102根据LED负载的LED灯串联数目，控制输出至LED负载的电压值。
其中，输出电压选择模块102为处理电路的一功能模块，根据LED负载的 LED灯串联数目，实现多种电压的输出调整；当然，处理电路与负载设备40 之间设置有电压调整电路，通过电压调整电路实现电压的调整。
具体地，内置升压型恒流源，最大输出电压可达60V，最大可驱动18颗 LED灯珠。本控制器为升压型设计，连接LED负载时，请确认正确串联数目的 LED灯。优选地，本实施例包括两种等级的电压输出，分别是12V电压输出和 24V电压输出。
参考图9，图9为12V系统负载典型效率图表。以及参考图10，图10是 24V系统负载典型效率图表。
其中，横坐标均为在12V输出电压时的输出功率，纵坐标为供电转化效率。
如图11和图12所示，本发明提供系统状态记录模块的较佳实施例。
该太阳能控制器10还包括时间段功率调整模块103，该时间段功率调整模块103包括多个时间段及对应时间段的工作功率，该时间段功率调整模块 103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，时间段功率调整模块103为处理电路的一功能模块。
其中，控制器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，处理电路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，该时间段功率调整模块103还包括一时间段调整子模块1031，该时间段调整子模块1031根据环境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1031为处理电路的一功能子模块；
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，本发明提供电池容量功率调整模块的较佳实施例。
该太阳能控制器10还包括电池容量功率调整模块104，该电池容量功率调整模块104根据蓄电池30的电池容量控制发送至负载设备40的工作功率。
当用户打开控制器的“智能功率”模式时，此时控制器进入智能功率控制模式，LED负载的功率将根据蓄电池30的容量自动调节。用户设置的工作时间和负载功率仍然有效，系统将会从自动调节的功率和用户设定的功率中选择其中较小者作为负载输出功率。同时，可通过遥控器50选择不同的智能功率等级：高(1级节能)、中(2级节能)、低(3级节能)。比如：当蓄电池30容量为50％时，智能功率模式计算的负载功率为60％，如果此时用户设定的负载功率为100％，则最后负载功率为60％；如果此时用户设定的负载功率为20％，则最后负载功率为20％。
在本发明中，控制器可以对负载工作时间、负载工作功率、光控延时、充电电压等参数进行设置，在遥控器50上调节完成之后，对准控制器按“发送”按键即可设置成功。同时还可以读取目前控制器里面的设置参数，以确定参数设置是否正确。
如图14所示，本发明提供一种充电电路的优选实施例。
该太阳能控制器10包括包括第一开关112、第二开关114、第一开关驱动单元111、第二开关驱动单元113、短路检测单元115，该第一开关驱动单元 111和第二开关驱动单元113分别与处理电路11连接，并接收处理电路11发送的控制信号，该蓄电池30的地端依次经过所述第二开关114和第一开关112 与太阳能电池板20的地端连接，该太阳能电池板20的正极端与蓄电池30的正极端的公共点与第一开关112连接，并经过第一开关驱动单元111与太阳能电池板20的地端连接，并经过短路检测单元115与第二开关驱动单元113连接，该第二开关驱动单元113与第二开关114连接；
其中，该第一开关驱动单元111根据处理电路11发送的第一控制信号进行导通或断开，从而控制第一开关112断开或闭合，以及，在第一开关112 断开时，太阳能电池板20的正极端输出电压作用在第一开关112上并使第一开关112导通；当短路检测单元115检测到太阳能电池板20短路时，第二开关驱动单元113控制第二开关114断开。
具体地，太阳能控制器10还包括设置在第一开关驱动单元111与太阳能电池板20的正极端之间的降压单元，太阳能电池板20为因过放或放电不均衡而处于受保护状态下的蓄电池30进行充电时，其处理电路11未开始工作，降压单元与太阳能电池板20的地端断开，太阳能电池板20的正极端输出的电压经过降压单元降压后作用在第一开关112的控制端上；第一开关112导通，太阳能电池板20、蓄电池30、第二开关114、第一开关112构成通电回路，蓄电池30被激活，然后，第一开关驱动单元111、第二开关驱动单元113分别控制第一开关112、第二开关114的导通，太阳能电池板20给蓄电池30充电。
当白天太阳能电池板20正在给电池充电时，如果太阳能电池板20突然因故障发生短路时，太阳能电池板20地端的电压瞬间等于太阳能电池板20正极端的电压，此时，蓄电池30的正极电流通过太阳能电池板20短路检测单元 115传递到第二开关驱动单元113，第二开关驱动单元113控制第二开关114 断开，使得蓄电池30无法放电，从而保护太阳能控制器10不被损坏，以及，电流方向处理电路11防止太阳能电池板20短路检测单元115流过的电流输入到处理电路11，使得处理电路11损坏。
进一步地，该太阳能控制器10包括一休眠单元，该休眠单元在休眠时通过处理电路11控制第一开关驱动单元111或/和第二开关驱动单元113，并控制对应的第一开关112和第二开关114断开；该休眠单元在测试时通过处理电路11控制第一开关驱动单元111和第二开关驱动单元113，并控制对应的第一开关112和第二开关114导通。
具体地，太阳能控制器10根据遥控器50的控制信号，控制太阳能控制器 10休眠以及进入测试，从而控制休眠单元进行休眠即测试。
以上所述者，仅为本发明最佳实施例而已，并非用于限制本发明的范围，凡依本发明申请专利范围所作的等效变化或修饰，皆为本发明所涵盖。

Claims (10)

1.一种智能无线的太阳能控制器，该太阳能控制器分别与太阳能电池板、蓄电池和负载设备，其特征在于：该太阳能控制器包括处理电路、红外收发器和无线收发器，该处理电路分别与红外收发器和无线收发器连接；其中，该处理电路根据红外收发器或无线收发器接收的控制信号，控制太阳能控制器工作；以及，该处理电路根据红外收发器或无线收发器接收的控制信号，并通过红外收发器或无线收发器与外部的遥控器进行数据交互。
2.根据权利要求1所述的太阳能控制器，其特征在于：该太阳能控制器与蓄电池之间设置有恒压限流充电模块。
3.根据权利要求1或2任一所述的太阳能控制器，其特征在于：该太阳能控制器还包括温控系统，该温控系统包括设置在蓄电池上的温度传感器，以及回路切断模块；其中，当温度传感器检测温度高于预设高温度时，该回路切断模块切断该太阳能控制器与蓄电池的充电回路和放电回路，当温度传感器检测温度低于预设低温度时，该回路切断模块切断该太阳能控制器与蓄电池的充电回路。
4.根据权利要求1所述的太阳能控制器，其特征在于：该太阳能控制器还包括系统状态记录模块，该系统状态记录系统包括一存储器，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、充满次数和蓄电池电压变化情况中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的太阳能控制器，其特征在于：该负载设备为LED负载，该太阳能控制器包括与LED负载连接的输出电压选择模块，该输出电压选择模块根据LED负载的LED灯串联数目，控制输出至LED负载的电压值。
6.根据权利要求1或5所述的太阳能控制器，其特征在于：该太阳能控制器还包括时间段功率调整模块，该时间段功率调整模块包括多个时间段及对应时间段的工作功率，该时间段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。
7.根据权利要求6所述的太阳能控制器，其特征在于：该时间段功率调整模块还包括一时间段调整子模块，该时间段调整子模块根据环境亮度或当地夜晚长度调整不同时间段所对应的时间。
8.根据权利要求1所述的太阳能控制器，其特征在于：该太阳能控制器还包括电池容量功率调整模块，该电池容量功率调整模块根据蓄电池的电池容量控制发送至负载设备的工作功率。
9.根据权利要求1所述的太阳能控制器，其特征在于：该太阳能控制器包括包括第一开关、第二开关、第一开关驱动单元、第二开关驱动单元、短路检测单元，该第一开关驱动单元和第二开关驱动单元分别与处理电路连接，并接收处理电路发送的控制信号，该蓄电池的地端依次经过所述第二开关和第一开关与太阳能电池板的地端连接，该太阳能电池板的正极端与蓄电池的正极端的公共点与第一开关连接，并经过第一开关驱动单元与太阳能电池板的地端连接，并经过短路检测单元与第二开关驱动单元连接，该第二开关驱动单元与第二开关连接；
其中，该第一开关驱动单元根据处理电路发送的第一控制信号进行导通或断开，从而控制第一开关断开或闭合，以及，在第一开关断开时，太阳能电池板的正极端输出电压作用在第一开关上并使第一开关导通；
当短路检测单元检测到太阳能电池板短路时，第二开关驱动单元控制第二开关断开。
10.根据权利要求9所述的太阳能控制器，其特征在于：该太阳能控制器包括一休眠单元，该休眠单元在休眠时通过处理电路控制第一开关驱动单元或/和第二开关驱动单元，并控制对应的第一开关和第二开关断开；该休眠单元在测试时通过处理电路控制第一开关驱动单元和第二开关驱动单元，并控制对应的第一开关和第二开关导通。
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