CN108366449B - 一种光电一体路灯控制装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光电一体路灯控制装置及方法，包括用于实现充电控制功能的MCU处理电路、太阳能板电压检测电路及锂电池充放电电量检测电路，MCU处理电路分别连接有LED恒流驱动电路、太阳能板放电电路及锂电池充放电电路。该方法包括实现充电控制功能的步骤，其包括：根据太阳能板电压、电池剩余电量和电池内部温度来选择不同的充电模式，根据选出的充电模式，输出相对应的第一PWM信号至太阳能板放电电路来为锂电池充电。本发明方案提高了充电速度和效率，解决了在使用过程中不能充分利用太阳光进行快充而导致充电效率低下的问题，令能源利用最大化。本发明的装置及方法可广泛应用于LED灯控制领域中。

Description

一种光电一体路灯控制装置及方法

技术领域

本发明涉及光控技术，尤其涉及一种光电一体路灯控制装置及方法。

背景技术

技术词解释：

MCU：Microcontroller Unit，微控制单元，又称单片微型计算机或者单片机。

PWM：Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制。

ISP：In-System Programmability，在系统可编程。

LED：Light Emitting Diode，发光二极管。

EEPROM：Electrically Erasable Programmable read only memory，电可擦可编程只读存储器。

ADC：Analog-to-Digital Converter，模拟数字转换器。

MOS管：Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，是MOSFET的缩写，金氧半场效晶体管。

作为国家重点扶持的绿色环保光伏产业，其在很多行业的应用已经非常广泛了，其中，LED太阳能路灯就是一个非常典型的应用案例。随着LED技术成熟发展和成本不断下降，有些路灯项目存在道路布线难度高、电力资源紧张等问题，因此，使用LED太阳能路灯在全国各地的项目应用越来越多。然而，太阳能能源储存有很多方式，如抽水、超导、制氢等，但最为常见的则是电池储能，所以在太阳能控制系统中，电池管理成为必不可少的重要组成部分，同时，也是技术最难的一部分。电池管理控制中，充放电管理性能的好坏会直接影响到资源的利用率、产品的寿命和安全，LED太阳能路灯系统也一样，因此，对于LED太阳能路灯系统，其电池管理控制已经成为重点的研究课题。

目前，常见的电池管理控制方法主要包括有：1、恒流充电法；2、恒压充电法；3、恒压恒流充电法。然而，根据电池的性能特性可知，不管是采用恒流充电法还是采用恒压充电法，它们都是不合理的，原因在于：对于恒流充电法，其在充电后期充电电流仍不变，将使大部分电流用于电解水上，此时电解液会出气泡过多而显沸腾状，这样不仅消耗电能，而且容易使极板上活性物质大量脱落，温升过高，造成极板弯曲，容量迅速下降而提前报废；对于恒压充电法，其在充电初期电流过大，从而产生与恒流充电法后期一样的问题，电极活性物质体积变化收缩太快，影响活性物质的机械强度，致使其脱落；此外，在充电后期，电池电压和充电电压相等时，充电电流减至最小甚至为零，这令电极板深处的活性物质得不到充电反应，形成长期充电不足，影响蓄电池的使用寿命。虽然，恒压恒流充电法弥补了上面二种充电方法的不足，但却存在充电速度慢、充电效率低、灵活度不够、不能结合产品的要求来充分利用能源等问题。因此由此可见，目前常用的充电方法并没有很好结合电池的特性来进行充电和实际应用，并且存在充电时间慢，没有很好且充分地利用太阳能，从而造成能源浪费等问题。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种光电一体路灯控制装置及方法，可基于电池的特性来进行充电，提高了充电速度和效率，令能源利用最大化。

本发明所采用的第一技术方案是：一种光电一体路灯控制装置，包括MCU处理电路、太阳能板电压检测电路及锂电池充放电电量检测电路，所述MCU处理电路分别连接有供电电路、LED恒流驱动电路、太阳能板放电电路以及锂电池充放电电路，所述太阳能板电压检测电路连接在MCU处理电路与太阳能板放电电路之间，所述锂电池充放电电量检测电路连接在MCU处理电路与锂电池充放电电路之间；

所述MCU处理电路用于根据太阳能板电压、电池剩余电量和电池内部温度来选择不同的充电模式，然后根据选出的充电模式，输出相对应的第一PWM信号至太阳能板放电电路，从而为锂电池充电。

进一步，所述根据太阳能板电压、电池剩余电量和电池内部温度来选择不同的充电模式，然后根据选出的充电模式，输出相对应的第一PWM信号至太阳能板放电电路，从而为锂电池充电，其具体包括：

当太阳能板电压大于等于开启充电设定值，且开启深度放电标志位为0时，对太阳能板电压、电池剩余电量和电池内部温度进行数值比较判断，根据比较判断结果来选择对应的充电模式，然后根据选出的充电模式，输出相对应的第一PWM信号至太阳能板放电电路，从而为锂电池充电。

进一步，所述根据比较判断结果来选择对应的充电模式，然后根据选出的充电模式，输出相对应的第一PWM信号至太阳能板放电电路，从而为锂电池充电，其具体包括：

当当前的电池剩余电量小于等于第一剩余电量设定值时，启动全速快充模式，令第一PWM信号的数值为设定的全速值，然后，输出所述第一PWM信号至太阳能板放电电路，从而为锂电池充电；

当当前的电池剩余电量大于第一剩余电量设定值且小于等于第二剩余电量设定值以及太阳能板电压小于等于全速充电设定值时，启动全速快充模式，令第一PWM信号的数值为设定的全速值，然后，输出所述第一PWM信号至太阳能板放电电路，从而为锂电池充电；

当当前的电池剩余电量大于第一剩余电量设定值且小于等于第二剩余电量设定值、太阳能板电压大于全速充电设定值以及电池内部温度小于等于温度设定值时，启动全速快充模式，令第一PWM信号的数值为设定的全速值，然后，输出所述第一PWM信号至太阳能板放电电路，从而为锂电池充电；

当当前的电池剩余电量大于第一剩余电量设定值且小于等于第二剩余电量设定值、太阳能板电压大于全速充电设定值以及电池内部温度大于温度设定值时，启动浮充模块，令第一PWM信号的数值为设定的浮充值，然后，输出所述第一PWM信号至太阳能板放电电路，从而为锂电池充电；

当当前的电池剩余电量大于第二剩余电量设定值且小于满电量值，以及太阳能板电压小于等于浮充电设定值时，启动浮充模块，令第一PWM信号的数值为设定的浮充值，然后，输出所述第一PWM信号至太阳能板放电电路，从而为锂电池充电；

当当前的电池剩余电量大于第二剩余电量设定值且小于满电量值，以及太阳能板电压大于浮充电设定值时，启动涓流充电模式，令第一PWM信号的数值为涓流充电值，然后，输出所述第一PWM信号至太阳能板放电电路，从而为锂电池充电；

和/或，

当当前的电池剩余电量不小于满电量值时，则令第一PWM信号的数值为关闭值，然后，输出所述第一PWM信号至太阳能板放电电路，从而停止为锂电池充电。

进一步，所述MCU处理电路还用于电量计算与失效处理；所述电量计算与失效处理，其具体包括：

采集电池充放电电压值和采样电阻电压值；

根据采集得到的电池充放电电压值和采样电阻电压值，计算出电池充放电电流值；

根据电池充放电电压值和电池充放电电流值，计算出电池内阻；

从内阻与温度关系表中查找出与计算出的电池内阻相对应的电池内部温度；

基于查找出的电池内部温度，通过积分方式来计算出当前的电池剩余电量；

当当前的电池剩余电量为满电量值，且当前的电池剩余电量小于等于电池电量除以最大电池电量的百分比后得到的商时，令电池失效标志位置为1。

进一步，所述MCU处理电路还用于当太阳能板电压小于等于开启放电设定值时，进行放电节能控制处理；所述进行放电节能控制处理，其具体包括：

当当前的电池剩余电量大于等于节能预设值时，启动正常亮度模式，令第二PWM信号的数值为亮度正常值，然后，输出第二PWM信号至LED恒流驱动电路，以驱动LED发光；

当当前的电池剩余电量小于节能预设值，且开启深度放电标志位为1时，启动深放亮度模式，令第二PWM信号的数值为亮度深放值，然后，输出第二PWM信号至LED恒流驱动电路，以驱动LED发光；

当当前的电池剩余电量小于节能预设值，且开启深度放电标志位不为1时，启动节能亮度模式，令第二PWM信号的数值为亮度节能值，然后，输出第二PWM信号至LED恒流驱动电路，以驱动LED发光；

开启开灯计时功能，当计算的时间达到预设的时间值时，则关闭第二PWM信号的输出，从而关闭LED。

进一步，所述MCU处理电路还用于定期深度放电来校正电池容量；所述定期深度放电来校正电池容量，其具体包括：

根据定时中断标志位的判断，从而判断出是否需要进行中断处理；

当判断出需要进行中断处理时，进行运行时间的累加计数；

当累加计数的运行时间大于等于定期深度放电设定值时，则令开启深度放电标志位置为1。

进一步，所述MCU处理电路还用于进行初始化处理；所述进行初始化处理，其具体包括：

对各寄存器和变量进行初始化，以及对参数进行设置；

当接入的锂电池为新电池时，则通过多次深度充放电来校正电池电量，并保存所述电池电量；

多次读取出EEPROM中所存储的数据，当读取出的数据被判断为正确时，则结束初始化处理。

本发明所采用的第二技术方案是：一种光电一体路灯控制方法，该方法包括充电控制步骤，所述充电控制步骤包括：

根据太阳能板电压、电池剩余电量和电池内部温度来选择不同的充电模式，然后根据选出的充电模式，输出相对应的第一PWM信号至太阳能板放电电路，从而为锂电池充电。

进一步，所述根据太阳能板电压、电池剩余电量和电池内部温度来选择不同的充电模式，然后根据选出的充电模式，输出相对应的第一PWM信号至太阳能板放电电路，从而为锂电池充电这一步骤，其具体包括：

当太阳能板电压大于等于开启充电设定值，且开启深度放电标志位为0时，对太阳能板电压、电池剩余电量和电池内部温度进行数值比较判断，根据比较判断结果来选择对应的充电模式，然后根据选出的充电模式，输出相对应的第一PWM信号至太阳能板放电电路，从而为锂电池充电；

其中，所述根据比较判断结果来选择对应的充电模式，然后根据选出的充电模式，输出相对应的第一PWM信号至太阳能板放电电路，从而为锂电池充电这一步骤，其具体包括：

当当前的电池剩余电量小于等于第一剩余电量设定值时，启动全速快充模式，令第一PWM信号的数值为设定的全速值，然后，输出所述第一PWM信号至太阳能板放电电路，从而为锂电池充电；

当当前的电池剩余电量大于第一剩余电量设定值且小于等于第二剩余电量设定值以及太阳能板电压小于等于全速充电设定值时，启动全速快充模式，令第一PWM信号的数值为设定的全速值，然后，输出所述第一PWM信号至太阳能板放电电路，从而为锂电池充电；

当当前的电池剩余电量大于第一剩余电量设定值且小于等于第二剩余电量设定值、太阳能板电压大于全速充电设定值以及电池内部温度小于等于温度设定值时，启动全速快充模式，令第一PWM信号的数值为设定的全速值，然后，输出所述第一PWM信号至太阳能板放电电路，从而为锂电池充电；

当当前的电池剩余电量大于第一剩余电量设定值且小于等于第二剩余电量设定值、太阳能板电压大于全速充电设定值以及电池内部温度大于温度设定值时，启动浮充模块，令第一PWM信号的数值为设定的浮充值，然后，输出所述第一PWM信号至太阳能板放电电路，从而为锂电池充电；

当当前的电池剩余电量大于第二剩余电量设定值且小于满电量值，以及太阳能板电压小于等于浮充电设定值时，启动浮充模块，令第一PWM信号的数值为设定的浮充值，然后，输出所述第一PWM信号至太阳能板放电电路，从而为锂电池充电；

当当前的电池剩余电量大于第二剩余电量设定值且小于满电量值，以及太阳能板电压大于浮充电设定值时，启动涓流充电模式，令第一PWM信号的数值为涓流充电值，然后，输出所述第一PWM信号至太阳能板放电电路，从而为锂电池充电；

和/或，

当当前的电池剩余电量不小于满电量值时，则令第一PWM信号的数值为关闭值，然后，输出所述第一PWM信号至太阳能板放电电路，从而停止为锂电池充电。

进一步，该方法还包括放电节能控制处理步骤，所述放电节能控制处理步骤包括：

当当前的电池剩余电量大于等于节能预设值时，启动正常亮度模式，令第二PWM信号的数值为亮度正常值，然后，输出第二PWM信号至LED恒流驱动电路，以驱动LED发光；

当当前的电池剩余电量小于节能预设值，且开启深度放电标志位为1时，启动深放亮度模式，令第二PWM信号的数值为亮度深放值，然后，输出第二PWM信号至LED恒流驱动电路，以驱动LED发光；

当当前的电池剩余电量小于节能预设值，且开启深度放电标志位不为1时，启动节能亮度模式，令第二PWM信号的数值为亮度节能值，然后，输出第二PWM信号至LED恒流驱动电路，以驱动LED发光；

开启开灯计时功能，当计算的时间达到预设的时间值时，则关闭第二PWM信号的输出，从而关闭LED。

本发明装置及方法的有益效果是：本发明的光电一体路灯控制方案根据太阳能板电压、电池剩余电量和电池内部温度来选择不同的充电模式，然后根据选出的充电模式，输出相对应的第一PWM信号至太阳能板放电电路，从而为锂电池充电，可见，本发明结合了电池的特性和太阳能板电压来选择出不同的充电模式来为锂电池充电，从而提高了充电速度和效率，解决了在使用过程中不能充分利用太阳光进行快充而导致充电效率低下的问题，令能源利用最大化。

进一步地，通过使用本发明所采用的放电节能控制处理方式，能解决LED路灯长时间以固定或不合理的亮度输出而造成资源浪费、缩短电池寿命的问题，也就是说，通过使用本发明的放电节能控制处理方式，不仅能进一步提高资源分配利用率，而且还能延长电池寿命，减少开支。

附图说明

图1是本发明一种光电一体路灯控制装置的结构框图；

图2是图1中供电电路的一具体实施例电子电路结构示意图；

图3是图1中MCU处理电路的一具体实施例电子电路结构示意图；

图4是图1中LED恒流驱动电路的一具体实施例电子电路结构示意图；

图5是图1中LED恒流驱动输出接口的一具体实施例结构示意图；

图6是图1中太阳能板放电电路的一具体实施例电子电路结构示意图；

图7是图1中太阳能板输入接口的一具体实施例结构示意图；

图8是图1中太阳能板电压检测电路的一具体实施例电子电路结构示意图；

图9是图1中锂电池充放电电路的一具体实施例电子电路结构示意图；

图10是图1中锂电池输入接口的一具体实施例结构示意图；

图11是图1中锂电池充放电电量检测电路的一具体实施例结构示意图；

图12是本发明一种光电一体路灯控制方法中步骤S1和S2的具体步骤流程示意图；

图13是本发明一种光电一体路灯控制方法中步骤S3至S5的具体步骤流程示意图；

图14是本发明一种光电一体路灯控制方法中步骤S6的具体步骤流程示意图；

图15是本发明一种光电一体路灯控制方法中步骤S7的具体步骤流程示意图；

图16是本发明一种光电一体路灯控制方法中步骤S8的具体步骤流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明。对于以下实施例中的步骤编号，其仅为了便于阐述说明而设置，对步骤之间的顺序不做任何限定，实施例中的各步骤的执行顺序均可根据本领域技术人员的理解来进行适应性调整。

如图1所示，本发明实施例提供了一种光电一体路灯控制装置，包括MCU处理电路、太阳能板电压检测电路及锂电池充放电电量检测电路，所述MCU处理电路分别连接有供电电路、LED恒流驱动电路、太阳能板放电电路以及锂电池充放电电路，所述太阳能板电压检测电路连接在MCU处理电路与太阳能板放电电路之间，所述锂电池充放电电量检测电路连接在MCU处理电路与锂电池充放电电路之间。

对于上述的供电电路、MCU处理电路、LED恒流驱动电路、太阳能板放电电路、太阳能板电压检测电路、锂电池充放电电路以及锂电池充放电电量检测电路，它们的具体优选阐述如下所示。

①、供电电路

具体地，所述供电电路实质为内部供电电路模块，其主要用于为MCU处理电路提供+5V工作电压。

如图2所示，所述供电电路包括第十三电阻R13、第十八电阻R18、可调输出电压的DC/DC开关稳压芯片U4、第二十六电容C26、第十七电阻R17、第二十七电容C27、第三电感L3、第三二极管D3以及第二十二电容C22，而它们之间的连接关系如图2所示。其中，电容C22的两端作为供电电路的电压输出端，输出+5V工作电压。

对于所述的供电电路，其工作原理为：当提供输入Vch-disch(恒压电源)时，即U4的VCC端接入Vch-disch时，U4是一个可调输出电压的DC/DC开关稳压器件(型号为MC33063)，内部参考基准电压为1.25V；其中，U4、L3和D3组成开关电路，通过外部分压电阻R13和R18调节输出电压Uo，公式如下：Uo＝1.25V*(1+R13/R18)。例如，输出电压为5V时，5V＝1.25*(1+3.6KΩ/1.2KΩ)，即R13＝3.6KΩ，R18＝1.2KΩ。

②、MCU处理电路

如图3所示，所述MCU处理电路采用MCU单片机U3来实现，U3分别连接有有源晶振模块(包含第十五电容C15、第二十一电容C21以及晶振Y1)，以及ISP接口J3；所述MCU单片机主要用于输出控制信号至LED恒流驱动电路、太阳能板放电电路以及锂电池充放电电路；检测从太阳能板放电电路、锂电池充放电电路采集得到的电信号。

具体地，对于MCU处理电路，其工作原理为：U3为一个8位MCU单片机(型号是STM8S103F3-TSSOP2)，其主要功能有STM8核心、8位数据总线宽度、最大时钟频闪16MHZ、8KB程序储存器、1KB随机存取储存器、10位ADC分辨率、工作电源范围2.95V-5.5V、工作温度范围-40～+85℃、数据接口有I2C，SPI，UART、多通道硬件PWM、外部中断和3个定时器等；

其中，I/O-PD3、I/O-PD2和I/O-PC4为ADC模拟数字转换接口引脚，即ADC转换接口，分别对应ADCvldk、ADCvbtin和ADCvbt这三个引脚，主要用于将太阳能板、锂电池和电阻的输入模拟电压转换成数字数据；I/O-PC5、I/O-PC6和I/O-PC7为PWM脉冲宽度调制发生器输出接口引脚，即PWM输出接口，分别对应PWMled、PWMdch和PWMch这三个引脚，其中，PWMled负责调节输出PWM值来控制LED亮度，即PWMled用于输出第二PWM信号至LED恒流驱动电路的控制端(ENA端)；PWMch负责调节输出PWM值控制太阳能板放电电路是否给锂电池充电，即PWMch用于输出第一PWM信号至太阳能板放电电路；PWMdch负责调节输出PWM值控制是否供电给LED恒流驱动电路，即PWMdch用于输出第三PWM信号至锂电池充放电电路。此外，MCU选择外部晶振作为时钟信号，Y1、C15和C21组成外部振荡电路；第十七电容C17和第十八电容C18的作用是滤波和旁路；第十二电阻R12和第二十电容C20则组成RC低电平复位电路，作用是MCU单片机上电时提供复位信号直至电源稳定后，撤销复位信号；ISP接口J3为在线系统可编程接口，用于将程序烧写到MCU的FLASH区间。

优选地，对于所述MCU处理电路，其具体包括以下模块中的至少一个模块。

1)、第一模块

所述第一模块用于实现开始功能，令系统/装置通电从而打开LED灯具。

2)、第二模块

所述第二模块用于进行初始化处理；所述进行初始化处理，其具体包括：

S201、对各寄存器和变量进行初始化，以及对参数进行设置；

具体地，首先通电延时等待系统工作稳定后，初始化内阻与温度关系表RTV[n]数组、I/O、ADC、PWM、定时器、EEPROM等变量和寄存器定义并赋值；预设置各参数值，如：TDF定期深度放电设定值、Voch开启充电设定值、第一剩余电量设定值CA、第二剩余电量设定值CB、Vdf全速充电设定值、Vrd浮充电设定值、Tdf温度设定值、PP最大电池电量的百分比、Vsch开启放电设定值、EC节能预设值；其中，第一剩余电量设定值CA≤第二剩余电量设定值CB；

S202、当接入的锂电池为新电池时，则通过多次深度充放电来校正电池电量，并保存所述电池电量；

具体地，判断是否需要进行新电池电量的校正，当接入的锂电池为新电池时，即当接入的锂电池为第一次使用的新电池时，则通过多次深度充放电来校正电池电量Cmax并保存，然后执行步骤S203；反之，则直接执行步骤S203；

S203、多次读取出EEPROM中所存储的数据，当读取出的数据被判断为正确时，则结束初始化处理；

具体地，多次读取EEPROM中所存储的数据，如：电池剩余电量SOC、电池电量Cmax、运行时间值Trun、电池失效标志位Btstop等；然后，对多次读取出的数据进行比较判断，当读取出的数据被判断为正确时，则结束初始化处理，然后开启定时器中断进入主程序，即执行第三模块；反之，当读取出的数据被判断为不正确时，则表示数据错误，应继续进行数据的读取，直至正确为止。

由上述可见，对于上述第二模块，其具体用于系统初始化、参数设置及数据读取校正。

3)、第三模块

所述第三模块用于实现主程序循环开始功能，进入主程序进行循环运行。

4)、第四模块

所述第四模块用于进行电池失效处理；所述电池失效处理，其具体包括：

判断电池失效标志位Btstop是否为0，若是，则进入正常工作，执行第五模块所对应的数据处理流程；反之，即电池失效标志位Btstop不为0而为1时，则调用电池失效提示函数，进行电池失效提示，并结束主程序的循环。可见，对于第四模块，其作用为：提示维护工作人员目前电池已经失效，需及时维护，从而提高工作效率和节省检测维护成本。

5)、第五模块

所述第五模块用于定期深度放电来校正电池容量；

具体地，通过定期深度放电来校正电池容量，能够确保设备正常工作，从而提高装置/系统工作的稳定性和可靠性；

所述定期深度放电来校正电池容量，其具体包括：

S501、根据定时中断标志位的判断，从而判断出是否需要进行中断处理；

具体地，通过判断定时中断标志位是否有响应，从而判断出是否需要进行中断处理；

S502、当判断出需要进行中断处理时，进行运行时间的累加计数；

具体地，当定时中断标志位有响应时，则表示需要进行中断处理，此时，进行运行时间的累加计数，即进行计时累加，以计数运行时间值Trun++，并将其保存；

S503、当累加计数的运行时间大于等于定期深度放电设定值时，则令开启深度放电标志位置为1；

具体地，判断运行时间值Trun是否大于等于定期深度放电设定值TDF，即定期深度放电校正电池电量的时间是否达到，若是，则令开启深度放电标志位Deepdic＝＝1，以为深度放电校正做准备，然后执行第六模块所对应的数据处理流程；反之，则执行第六模块所对应的数据处理流程。

6)、第六模块

所述第六模块用于根据太阳能板电压Vldk、电池剩余电量SOC和电池内部温度TR来选择不同的充电模式，然后根据选出的充电模式，输出相对应的第一PWM信号至太阳能板放电电路，从而为锂电池充电。其中，对于太阳能板电压，其通过调用采集太阳能板电压函数，来对太阳能板电压进行采集获取，从而得到太阳能板电压值Vldk。

优选地，所述根据太阳能板电压Vldk、电池剩余电量SOC和电池内部温度TR来选择不同的充电模式，然后根据选出的充电模式，输出相对应的第一PWM信号至太阳能板放电电路，从而为锂电池充电，其具体包括：

当太阳能板电压Vldk大于等于开启充电设定值Voch，且开启深度放电标志位Deepdic为0时，对太阳能板电压Vldk、电池剩余电量SOC和电池内部温度TR进行数值比较判断，根据比较判断结果来选择对应的充电模式，然后根据选出的充电模式，输出相对应的第一PWM信号至太阳能板放电电路，从而以选出的充电模式来为锂电池充电；

具体地，首先调用采集太阳能板电压函数来对太阳能板电压进行采集获取，从而得到太阳能板电压值Vldk，然后判断Vldk≥Voch与Deepdic＝＝0是否同时成立，若是，则对太阳能板电压Vldk、电池剩余电量SOC和电池内部温度TR进行数值比较判断，根据比较判断结果来选择对应的充电模式，根据选出的充电模式，输出相对应的第一PWM信号至太阳能板放电电路，从而以选出的充电模式来为锂电池充电；若不是，则执行第七模块所对应的数据处理流程。

优选地，所述根据比较判断结果来选择对应的充电模式，然后根据选出的充电模式，输出相对应的第一PWM信号至太阳能板放电电路，从而以选出的充电模式来为锂电池充电，其具体包括：

S601、当当前的电池剩余电量小于等于第一剩余电量设定值时，即SOC≤CA时，启动全速快充模式，令第一PWM信号的数值为设定的全速值，即令PWMch＝全速值，然后，输出所述第一PWM信号至太阳能板放电电路，从而以全速快充模式来为锂电池充电；

S602、当当前的电池剩余电量大于第一剩余电量设定值且小于等于第二剩余电量设定值(即CA≤SOC≤CB)以及太阳能板电压小于等于全速充电设定值(即Vldk≤Vdf)时，启动全速快充模式，令第一PWM信号的数值为设定的全速值，即令PWMch＝全速值，然后，输出所述第一PWM信号至太阳能板放电电路，从而以全速快充模式来为锂电池充电；

S603、当当前的电池剩余电量大于第一剩余电量设定值且小于等于第二剩余电量设定值(即CA≤SOC≤CB)、太阳能板电压大于全速充电设定值(即Vldk>Vdf)以及电池内部温度小于等于温度设定值(即TR≤Tdf)时，启动全速快充模式，令第一PWM信号的数值为设定的全速值，即令PWMch＝全速值，然后，输出所述第一PWM信号至太阳能板放电电路，从而为锂电池充电；

S604、当当前的电池剩余电量大于第一剩余电量设定值且小于等于第二剩余电量设定值(即CA≤SOC≤CB)、太阳能板电压大于全速充电设定值(即Vldk>Vdf)以及电池内部温度大于温度设定值(即TR>Tdf)时，启动浮充模式，令第一PWM信号的数值为设定的浮充值，即令PWMch＝浮充值，然后，输出所述第一PWM信号至太阳能板放电电路，从而以浮充模式为锂电池充电；

由上述步骤S601～S604可得，只要电池剩余电量SOC、太阳能板电压Vldk、电池内部温度TR中的任一特性值低于设定值的情况下，且确保电池安全的前提下，均选用全速快充模式来进行充电，避免在有阳光的情况下不能最大效率地充电，阴雨天充不满电的现象；

S605、当当前的电池剩余电量大于第二剩余电量设定值且小于满电量值(即CB<SOC<100％)，以及太阳能板电压小于等于浮充电设定值(即Vldk≤Vdf)时，启动浮充模块，令第一PWM信号的数值为设定的浮充值，即令PWMch＝浮充值，然后，输出所述第一PWM信号至太阳能板放电电路，从而以浮充模式为锂电池充电；

S606、当当前的电池剩余电量大于第二剩余电量设定值且小于满电量值(即CB<SOC<100％)，以及太阳能板电压大于浮充电设定值(即Vldk>Vdf)时，启动涓流充电模式，令第一PWM信号的数值为涓流充电值，即令PWMch＝涓流充电值，然后，输出所述第一PWM信号至太阳能板放电电路，从而以涓流充电模式来为锂电池充电；

和/或，

S607、当当前的电池剩余电量不小于满电量值时，则令第一PWM信号的数值为关闭值，即令PWMch＝关闭值，然后，输出所述第一PWM信号至太阳能板放电电路，从而停止为锂电池充电；若关闭值为0时，则相当于不输出PWM信号至太阳能板放电电路，以驱动其工作，从而实现锂电池充电的关闭，也就是说，若电池已经充满电后则停止充电并关闭太阳能板；

由上述步骤S604～S607可得，当SOC＜100％并且Vldk≤Vrd浮充电设定值成立时，则同样选择启动浮充充电模式，而SOC＜100％且Vldk>Vdf时，则启动涓流充模式，而电池已经充满电后则停止充电并关闭太阳能板，这样能够在进一步提高充电效率的同时，达到电池保护并延长电池使用周期的效果。

综上所述，通过采用第六模块，能根据太阳能板电压Vldk、电池剩余电量SOC和电池内部温度TR来选择不同的充电模式来为锂电池充电，这样能够充分地利用太阳能的优势和特点实现快速充电，从而提高充电效率、能量分配利用效率、使用安全性以及延长了电池的寿命。

7)、第七模块

所述第七模块用于电量计算与失效处理；所述电量计算与失效处理，其具体包括：

S701、采集电池充放电电压值VBTin和采样电阻电压值Vbt；

具体地，调用电池充放电电压函数，从而采集获取得到电池充放电电压值VBTin和采样电阻电压值Vbt；

S702、根据采集得到的电池充放电电压值和采样电阻电压值，计算出电池充放电电流值；

具体地，根据电池充放电电压值VBTin和采样电阻电压值Vbt，从而计算电池充放电电流值IBT，其中，所述IBT的计算公式为：IBT＝|VBTin-Vbt|/R，R为采样电阻值；

S703、根据电池充放电电压值和电池充放电电流值，计算出电池内阻；

具体地，根据电池充放电电压值VBTin和计算得出的电池充放电电流值IBT，从而计算出电池内阻RBT，其中，所述RBT的计算公式为：RBT＝VBTin/IBT；

S704、从内阻与温度关系表中查找出与计算出的电池内阻相对应的电池内部温度；

具体地，调用电池内阻与温度处理函数来从内阻与温度关系表中查找出与计算出的电池内阻RBT相对应的电池内部温度TR；

S705、基于查找出的电池内部温度，通过积分方式来计算出当前的电池剩余电量；

具体地，调用电池电量函数，基于查找出的电池内部温度TR，并通过积分计算方式，从而计算并输出电池剩余电量SOC，将该SOC值进行保存；

S706、当当前的电池剩余电量为满电量值，且当前的电池剩余电量小于等于电池电量除以最大电池电量的百分比后得到的商时，令电池失效标志位置为1；

具体地，判断步骤S705计算出的SOC是否为满电量值，即SOC＝＝100％，同时，小于等于电池电量Cmax除以最大电池电量的百分比PP后得到的商，即SOC≤Cmax/PP，也就是判断SOC＝＝100％且SOC≤Cmax/PP是否成立，若是，则令标志电池失效标志位Btstop＝1，然后结束主程序的循环；反之，退出第七模块所对应的流程，然后执行第八模块所对应的数据处理流程。

8)、第八模块

所述第八模块用于当太阳能板电压小于等于开启放电设定值(Vldk≤Vsch)时，调用电池放电函数来进行放电节能控制处理；所述调用电池放电函数来进行放电节能控制处理，其具体包括：

S801、当当前的电池剩余电量SOC大于等于节能预设值EC时，启动正常亮度模式，令第二PWM信号的数值为亮度正常值，然后，输出第二PWM信号至LED恒流驱动电路，以驱动LED发光；

具体地，判断SOC≥EC是否成立，若是，调用PWM调光恒流驱动函数来输出亮度正常值，并启动正常亮度模式，令第二PWM信号的数值为亮度正常值，即令PWMled＝亮度正常值，从而将第二PWM信号输出至LED恒流驱动电路，以控制LED路灯亮度，令LED正常发光；

S802、当当前的电池剩余电量SOC小于节能预设值EC，且开启深度放电标志位为1时，启动深放亮度模式，令第二PWM信号的数值为亮度深放值，然后，输出第二PWM信号至LED恒流驱动电路，以驱动LED发光；

具体地，若SOC≥EC不成立，同时，开启深度放电标志位Deepdic＝＝1成立，此时，则调用PWM调光深放模式函数来输出亮度深放值，并启动深放亮度模式，令第二PWM信号的数值为亮度深放值，即令PWMled＝亮度深放值，从而将第二PWM信号输出至LED恒流驱动电路，以亮度深放方式来控制LED路灯亮度；

S803、当当前的电池剩余电量小于节能预设值，且开启深度放电标志位不为1时，启动节能亮度模式，令第二PWM信号的数值为亮度节能值，然后，输出第二PWM信号至LED恒流驱动电路，以驱动LED发光；

具体地，若SOC≥EC不成立，同时，开启深度放电标志位Deepdic＝＝0成立，此时，则调用PWM调光节能模式函数来输出亮度节能值，并启动节能亮度模式，令第二PWM信号的数值为亮度节能值，即令PWMled＝亮度节能值，从而将第二PWM信号输出至LED恒流驱动电路，以节能方式来控制LED路灯亮度；

当根据不同情况来选择LED路灯亮度控制方式，以控制LED路灯亮度后，执行步骤S804；

S804、开启开灯计时功能，当计算的时间达到预设的时间值时，即定时时间到了，则关闭第二PWM信号的输出，从而关闭LED；

具体地，根据亮灯时间来调用开启开灯计时函数，从而判断开灯定时时间是否达到，若是，则调用关闭开灯计时函数，并关闭LED输出，接着结束主程序的循环。

由上述可得，通过采用第八模块来执行不同放电模式及节能管理，这样能够进一步地延长电池的使用周期和满足不同LED的亮度需求，并且经过深度放电处理，能避免LED路灯在前半夜或中半夜就开关灭灯等问题。

对于上述第一模块～第八模块，它们可以为软件程序模块、软硬件结合模块和/或硬件模块，可根据实际情况来进行相对应的设置。

③、LED恒流驱动电路

如图4所示，LED恒流驱动电路采用高精度耐高温的恒流驱动芯片来实现，可以通过PWM信号对ENA脚进行调光控制实现LED亮度的改变。其中，MCU单片机的I/O-PC5，即PWMled，与LED恒流驱动电路中驱动芯片的ENA引脚连接。

具体地，对于LED恒流驱动电路，其工作原理为：U1、U2是一款恒流大功率LED开关驱动器(型号是NCL30160)，其内置MOSFET、高输入电压、高开关频率、带PWM调光功能和支持高刷新频闪、可通过电阻或PWM信号进行调整LED电流；

图4中的两路LED恒流驱动电路的结构和原理是一样的，因此，此处仅针对其中一路驱动电路进行原理阐述：第一驱动芯片U1、第一电感L1、电流采样电阻R6(第六电阻)和R7(第七电阻)形成一个自振荡连续电感电流模式的降压型恒流LED控制电路；当内部功率开关导通，Vdch电流通过LED、第一电感L1、内部功率开关和电流采样电阻R6、R7流到地；当内部功率开关关断，Vdch电流通过第一电感L1、LED和肖特基二极管D1(第一二极管)形成一个放电回路；第八电阻R8和第十三电容C13，它们的作用是设置内部功率开关的时间；内部参考基准电压为0.2V，通过电流采样电阻R6、R7调节输出电流Io，公式如下：Io＝0.2V/(R6*R7/R6+R7)。例如，输出电流为714mA＝0.2V/(0.56Ω*0.56Ω/0.56Ω+0.56Ω)，即R6＝R7＝0.56Ω。

如图5所示，LED恒流驱动电路连接有LED恒流驱动输出接口J4。具体地，J4为4P的2.54接线端，用于接入LED光源模组。

④、太阳能板放电电路

对于所述的太阳能板放电电路，其具有太阳能板组件防反接保护功能，以及是否给锂电池充电的控制功能。

如图6所示，所述太阳能板放电电路包括第一PMOS管Q1、第九电容C9、第二电阻R2、第五电容C5、第一电容C1、第一NMOS管Q2、第四电阻R4、第六电容C6以及第二电容C2；

所述第一PMOS管Q1的漏极(相当于VLDKin端)作为太阳能板接口端，所述第一PMOS管Q1的源极分别与第五电容C5的正极和第一电容C1的一端连接，所述第一PMOS管Q1的栅极与第二电阻R2的一端连接，所述第二电阻R2的另一端与第九电容C9的一端连接；

所述第九电容C9的另一端、第五电容C5的负极以及第一电容C1的另一端均接GND端；

所述第一NMOS管Q2的漏极与第一电容C1的一端连接，所述第一NMOS管Q2的栅极与第四电阻R4的一端连接，所述第一NMOS管Q2的源极分别与第六电容C6的正极和第二电容C2的一端连接，所述第六电容C6的负极和第二电容C2的另一端均接GND端。具体地，C9、C1、C2为无极性电容，C5、C6为有极性电容。在本实施例中，电容C2的两端作为太阳能板放电电路的放电端，与锂电池充放电电路的充电端连接，从而通过锂电池充放电电路为锂电池充电，即C2的一端与C3的一端连接。

由上述可见，本发明的太阳能板放电电路的具体工作原理为：本太阳能板放电电路中设有由Q1、R2、C9构成的防反接保护电路，因此，当太阳能板正接时，Q1管的G极为低电平，Q1管导通工作，太阳能板输出的电流从VLDKin端经过放电电路形成回路流向负极，此时，放电电路可正常工作；当太阳能板反接时，Q1管的G极为高电平，Q1管截止工作，此时放电电路不能形成回路，使电路处于不工作状态，以实现太阳能板和电路的保护。可见，本发明的太阳能板放电电路具有防反接保护电路，可以避免因太阳能板反接而发生器件损坏，甚至烧掉的情况，大大提高产品工作的安全性和可靠性。而且，本发明的防反接保护电路是选用MOS管来实现的，因此，令放电电路不仅功耗小，达到节能的效果，而且还具有通过电流大、压降小、温度低等优点。

此外，太阳能板放电电路设置了Q2、R4、C6和C2，因此，可以通过输入低电平/高电平信号至Q2的栅极，令Q2处于导通/截止状态，这样便可根据实际需要，来控制太阳能板放电电路是否给锂电池充电，即太阳能板放电电路无需持续输出电能为锂电池充电，不仅大大提高电路使用的灵活性及便利性，而且还能进一步地达到节能的效果。

优选地，所述太阳能板放电电路还包括第十一电容C11，所述第十一电容C11的一端接GND端，所述第十一电容C11的另一端接PEGND端，这样可以起到电路保护的作用。

优选地，如图7所示，所述太阳能板放电电路还包括太阳能板输入接口J1，所述太阳能板输入接口J1的第一引脚(包含引脚3、4)与第一PMOS管Q1的漏极连接，所述太阳能板输入接口J1的第二引脚(包含引脚1、2)接GND端。具体地，J1为4P的2.54接线端，用于接入太阳能板。

进一步作为本电路的优选实施方式，所述第一电容C1和/或第二电容C2为瓷片电容，所述第五电容C5和/或第六电容C6为电解电容，它们的作用是滤除和稳定输入源。

在本实施例中，MCU单片机的I/O-PC7，即PWMch引脚，与R4的另一端连接，MCU单片机通过I/O-PC7将低电平/高电平信号输出，并经过R4输出至Q2的栅极。

⑤、太阳能板电压检测电路

具体地，所述太阳能板电压检测电路主要用于通过电阻分压一个低于+5V电压源给MCU的ADC模拟数字转换器采集电压。所述太阳能板电压检测电路连接在第一电容的一端与MCU处理电路之间。

如图8所示，所述太阳能板电压检测电路包括第十四电阻R14、第十九电阻R19以及第二十三电容C23，所述第十四电阻R14的一端与第一电容C1的一端连接，所述第十四电阻R14的另一端分别与第十九电阻R19的一端、第二十三电容C23的一端以及MCU处理电路的第一输入端(第一ADC转换接口)连接；所述第十九电阻R19的另一端以及第二十三电容C23的另一端均接GND端。在本实施例中，R14的另一端与MCU单片机的I/O-PD3(第一ADC转换接口)连接，即R14的另一端与ADCvldk引脚连接。

对于上述太阳能板电压检测电路，其工作原理为：通过在太阳能板的输入电压处，即图中的Vldk端，也就是C1的一端，接收电压信号，并且经二个分压电阻R14和R19后输出一个电压源给MCU，此时MCU即采集得到太阳能板电压Vldk；其中，C23的作用是滤除和稳定输入源。

⑥、锂电池充放电电路

对于所述锂电池充放电电路，其主要具有锂电池组件防反接保护功能，以及是否令锂电池放电给LED恒流驱动电路，从而为LED恒流驱动电路供电的控制功能。

如图9所示，所述锂电池充放电电路包括第一电阻R1、第二PMOS管Q3、第三电阻R3、第十电容C10、第七电容C7、第三电容C3、第二NMOS管Q4、第五电阻R5、第八电容C8以及第四电容C4；

所述第一电阻R1的一端(相当于VBTin端)作为锂电池接口端，所述第一电阻R1的另一端与第二PMOS管Q3的漏极连接，所述第二PMOS管Q3的源极分别与第七电容C7的正极和第三电容C3的一端连接，所述第二PMOS管Q3的栅极与第三电阻R3的一端连接，所述第三电阻R3的另一端与第十电容C10的一端连接；

所述第十电容C10的另一端、第七电容C7的负极以及第三电容C3的另一端均接GND端；

所述第二NMOS管Q4的漏极与第三电容C3的一端连接，所述第二NMOS管Q4的栅极与第五电阻R5的一端连接，所述第二NMOS管Q4的源极分别与第八电容C8的正极和第四电容C4的一端连接，所述第八电容C8的负极和第四电容C4的另一端接GND端。具体地，C3的两端作为锂电池充放电电路的充电端，其与太阳能板放电电路的输出端连接，在本实施例中，C3的一端与C2的一端连接；C10、C3、C4为无极性电容，C7、C8为有极性电容；MCU单片机的I/O-PC6，即PWMdch引脚，与R5的另一端连接，MCU单片机通过I/O-PC6将低电平/高电平信号输出，并经过R5输出至Q4的栅极；C4的两端作为锂电池充放电路的放电端，与LED恒流驱动电路的电源端连接，为LED恒流驱动电路供电，在本实施例中，C4的一端与LED恒流驱动电路中的U1、U2芯片的VIN端连接。

对于上述锂电池充放电电路，其工作原理为：锂电池充放电电路中设有由Q3、R3、C10构成的防反接保护电路，因此，当锂电池正接时，Q3管的G极为低电平，Q3导通工作，电流从VBTin端经过充放电电路形成回路流向负极；当锂电池反接时，Q3管的G极为高电平，Q3管截止工作，此时充放电电路不能形成回路，使电路处于不工作状态，以实现锂电池和电路的保护。可见，本发明的锂电池充放电电路具有防反接保护电路，可以避免因锂电池反接而发生器件损坏，甚至烧掉的情况，大大提高产品工作的安全性和可靠性；而且，本发明锂电池充放电电路的防反接保护电路是选择MOS管来实现，因此，令充放电电路不仅功耗小，达到节能的效果，而且还具有通过电流大、压降小、温度低等优点。

此外，锂电池充放电电路中设置了Q4、R5、C8和C4，因此，利用MCU单片机输出低电平/高电平信号至Q4的栅极，便能控制Q4是导通或截止工作，以实现是否给LED恒流驱动电路供电的控制，这样便可根据实际需要，来控制是否为LED恒流驱动电路供电，即锂电池无需通过锂电池充放电电路持续为LED恒流驱动电路供电，不仅大大提高电路使用的灵活性及便利性，而且还能进一步地达到节能效果。

进一步作为锂电池充放电电路的优选实施方式，所述第三电容C3和/或C4为瓷片电容，第七电容C7和/或第八电容C8为电解电容，它们的作用是滤除和稳定输入源。

进一步作为锂电池充放电电路的优选实施方式，如图10所示，其还包括锂电池输入接口J2，所述锂电池输入接口J2的第一引脚(包含引脚3、4)与第一电阻R1的一端连接，所述锂电池输入接口J2的第二引脚(包含引脚1、2)接GND端。具体地，J2为4P的2.54接线端，用于接入锂电池。

⑦、锂电池充放电电量检测电路

具体地，所述锂电池充放电电量检测电路主要用于通过电阻分压一个低于+5V电压源给MCU的ADC模拟数字转换器采集电池充放电电压值VBTin和采样电阻电压值Vbt。

如图11所示，所述锂电池充放电电量检测电路包括锂电池电压采集电路和采样电阻电压采集电路，其中硬件由二组分压组成，其中一组包括二个电阻R15、R20和一个电容C24，另一组则包括二个电阻R16、R21和一个C25。由于锂电池电压采集电路和采样电阻电压采集电路的结构相同，因此，对其中一路进行详细阐述。

所述锂电池电压采集电路包括第十五电阻R15、第二十电阻R20以及第二十四电容C24，所述第十五电阻R15的一端与第一电阻R1的一端连接，所述第十五电阻R15的另一端分别与第二十电阻R20的一端、第二十四电容C24的一端以及MCU处理电路的第二输入端(第二ADC转换接口)连接；所述第二十电阻R20的另一端以及第二十四电容C24的另一端均接GND端。具体地，在本实施例中，R15的另一端与MCU单片机的第二ADC转换接口中的I/O-PD2连接，即R14的另一端与ADCvbtin引脚连接。

而对于采样电阻电压采集电路，其结构与上述锂电池电压采集电路的结构相同，主要由第十六电阻R16、第二十一电阻R21以及第二十五电容C25构成；具体地，所述采样电阻电压采集电路包括第十六电阻R16、第二十一电阻R21以及第二十五电容C25，所述第十六电阻R16的一端与第一电阻R1的另一端连接，所述第十六电阻R16的另一端分别与第二十一电阻R21的一端、第二十五电容C25的一端以及MCU处理电路连接，所述第二十一电阻R21的另一端以及第二十五电容C25的另一端均接GND端。

在本实施例中，R16的另一端具体与MCU处理电路的第二输入端(第二ADC转换接口)连接；如图11所示，R16的另一端进一步具体地与MCU单片机的第二ADC转换接口中的I/O-PC4连接，即R16的另一端与ADCvbt引脚连接。

对于上述锂电池充放电电量检测电路，其工作原理为：通过在锂电池的输入电压端和采样电阻端，采集得到经二个分压电路而输出的二个电压源给MCU，根据采集得到的这二个电压值，可计算流经电阻的电流，从而转换得出锂电池的当前剩余电量SOC。其中，对于C24、C25，它们的作用是滤除和稳定输入源。

基于上述装置，本发明实施例还提供了一种光电一体路灯控制方法，如图12至图16所示，包括以下步骤

步骤S1、开始；

具体地，系统/装置通电从而打开LED灯具。

步骤S2、进行初始化处理；

所述进行初始化处理这一步骤S2，其具体包括：

S201、对各寄存器和变量进行初始化，以及对参数进行设置；

具体地，首先通电延时等待系统工作稳定后，初始化内阻与温度关系表RTV[n]数组、I/O、ADC、PWM、定时器、EEPROM等变量和寄存器定义并赋值；预设置各参数值，如：TDF定期深度放电设定值、Voch开启充电设定值、第一剩余电量设定值CA、第二剩余电量设定值CB、Vdf全速充电设定值、Vrd浮充电设定值、Tdf温度设定值、PP最大电池电量的百分比、Vsch开启放电设定值、EC节能预设值；其中，第一剩余电量设定值CA≤第二剩余电量设定值CB；

S202、当接入的锂电池为新电池时，则通过多次深度充放电来校正电池电量，并保存所述电池电量；

具体地，判断是否需要进行新电池电量的校正，当接入的锂电池为新电池时，即当接入的锂电池为第一次使用的新电池时，则通过多次深度充放电来校正电池电量Cmax并保存，然后执行步骤S203；反之，则直接执行步骤S203；

S203、多次读取出EEPROM中所存储的数据，当读取出的数据被判断为正确时，则结束初始化处理；

具体地，多次读取EEPROM中所存储的数据，如：电池剩余电量SOC、电池电量Cmax、运行时间值Trun、电池失效标志位Btstop等；然后，对多次读取出的数据进行比较判断，当读取出的数据被判断为正确时，则结束初始化处理，然后开启定时器中断进入主程序，即执行步骤S3；反之，当读取出的数据被判断为不正确时，则表示数据错误，应继续进行数据的读取，直至正确为止。

由上述可见，对于上述步骤S2，其具体包括系统初始化、参数设置及数据读取校正。

步骤S3、实现主程序循环开始功能，进入主程序进行循环运行。

步骤S4、进行电池失效处理；所述电池失效处理，其具体包括：

判断电池失效标志位Btstop是否为0，若是，则进入正常工作，执行步骤S5；反之，即电池失效标志位Btstop不为0而为1时，则调用电池失效提示函数，进行电池失效提示，并结束主程序的循环。可见，对于步骤S4，其作用为：提示维护工作人员目前电池已经失效，需及时维护，从而提高工作效率和节省检测维护成本。

步骤S5、定期深度放电来校正电池容量；

具体地，通过定期深度放电来校正电池容量，能够确保设备正常工作，从而提高装置/系统工作的稳定性和可靠性；

对于所述定期深度放电来校正电池容量这一步骤S5，其具体包括：

S501、根据定时中断标志位的判断，从而判断出是否需要进行中断处理；

具体地，通过判断定时中断标志位是否有响应，从而判断出是否需要进行中断处理；

S502、当判断出需要进行中断处理时，进行运行时间的累加计数；

具体地，当定时中断标志位有响应时，则表示需要进行中断处理，此时，进行运行时间的累加计数，即进行计时累加，以计数运行时间值Trun++，并将其保存；反之，则执行步骤S6；

S503、当累加计数的运行时间大于等于定期深度放电设定值时，则令开启深度放电标志位置为1；

具体地，判断运行时间值Trun是否大于等于定期深度放电设定值TDF，即定期深度放电校正电池电量的时间是否达到，若是，则令开启深度放电标志位Deepdic＝＝1，以为深度放电校正做准备，然后执行步骤S6；反之，则执行步骤S6。

S6、根据太阳能板电压Vldk、电池剩余电量SOC和电池内部温度TR来选择不同的充电模式，然后根据选出的充电模式，输出相对应的第一PWM信号至太阳能板放电电路，从而为锂电池充电；其中，对于太阳能板电压，其通过调用采集太阳能板电压函数，来对太阳能板电压进行采集获取，从而得到太阳能板电压值Vldk。可见，所述步骤S6为充电控制步骤。

优选地，所述根据太阳能板电压Vldk、电池剩余电量SOC和电池内部温度TR来选择不同的充电模式，然后根据选出的充电模式，输出相对应的第一PWM信号至太阳能板放电电路，从而为锂电池充电这一步骤S6，其具体包括：

当太阳能板电压Vldk大于等于开启充电设定值Voch，且开启深度放电标志位Deepdic为0时，对太阳能板电压Vldk、电池剩余电量SOC和电池内部温度TR进行数值比较判断，根据比较判断结果来选择对应的充电模式，然后根据选出的充电模式，输出相对应的第一PWM信号至太阳能板放电电路，从而以选出的充电模式来为锂电池充电；

具体地，首先调用采集太阳能板电压函数来对太阳能板电压进行采集获取，从而得到太阳能板电压值Vldk，然后判断Vldk≥Voch与Deepdic＝＝0是否同时成立，若是，则对太阳能板电压Vldk、电池剩余电量SOC和电池内部温度TR进行数值比较判断，根据比较判断结果来选择对应的充电模式，根据选出的充电模式，输出相对应的第一PWM信号至太阳能板放电电路，从而以选出的充电模式来为锂电池充电；若不是，则执行步骤S7。

优选地，所述根据比较判断结果来选择对应的充电模式，然后根据选出的充电模式，输出相对应的第一PWM信号至太阳能板放电电路，从而以选出的充电模式来为锂电池充电，其具体包括：

S601、当当前的电池剩余电量小于等于第一剩余电量设定值时，即SOC≤CA时，启动全速快充模式，令第一PWM信号的数值为设定的全速值，即令PWMch＝全速值，然后，输出所述第一PWM信号至太阳能板放电电路，从而以全速快充模式来为锂电池充电；

S602、当当前的电池剩余电量大于第一剩余电量设定值且小于等于第二剩余电量设定值(即CA≤SOC≤CB)以及太阳能板电压小于等于全速充电设定值(即Vldk≤Vdf)时，启动全速快充模式，令第一PWM信号的数值为设定的全速值，即令PWMch＝全速值，然后，输出所述第一PWM信号至太阳能板放电电路，从而以全速快充模式来为锂电池充电；

S603、当当前的电池剩余电量大于第一剩余电量设定值且小于等于第二剩余电量设定值(即CA≤SOC≤CB)、太阳能板电压大于全速充电设定值(即Vldk>Vdf)以及电池内部温度小于等于温度设定值(即TR≤Tdf)时，启动全速快充模式，令第一PWM信号的数值为设定的全速值，即令PWMch＝全速值，然后，输出所述第一PWM信号至太阳能板放电电路，从而为锂电池充电；

S604、当当前的电池剩余电量大于第一剩余电量设定值且小于等于第二剩余电量设定值(即CA≤SOC≤CB)、太阳能板电压大于全速充电设定值(即Vldk>Vdf)以及电池内部温度大于温度设定值(即TR>Tdf)时，启动浮充模式，令第一PWM信号的数值为设定的浮充值，即令PWMch＝浮充值，然后，输出所述第一PWM信号至太阳能板放电电路，从而以浮充模式为锂电池充电；

由上述步骤S601～S604可得，只要电池剩余电量SOC、太阳能板电压Vldk、电池内部温度TR中的任一特性值低于设定值的情况下，且确保电池安全的前提下，均选用全速快充模式来进行充电，避免在有阳光的情况下不能最大效率地充电，阴雨天充不满电的现象；

S605、当当前的电池剩余电量大于第二剩余电量设定值且小于满电量值(即CB<SOC<100％)，以及太阳能板电压小于等于浮充电设定值(即Vldk≤Vdf)时，启动浮充模块，令第一PWM信号的数值为设定的浮充值，即令PWMch＝浮充值，然后，输出所述第一PWM信号至太阳能板放电电路，从而以浮充模式为锂电池充电；

S606、当当前的电池剩余电量大于第二剩余电量设定值且小于满电量值(即CB<SOC<100％)，以及太阳能板电压大于浮充电设定值(即Vldk>Vdf)时，启动涓流充电模式，令第一PWM信号的数值为涓流充电值，即令PWMch＝涓流充电值，然后，输出所述第一PWM信号至太阳能板放电电路，从而以涓流充电模式来为锂电池充电；

和/或，

S607、当当前的电池剩余电量不小于满电量值时，则令第一PWM信号的数值为关闭值，即令PWMch＝关闭值，然后，输出所述第一PWM信号至太阳能板放电电路，从而停止为锂电池充电；若关闭值为0时，则相当于不输出PWM信号至太阳能板放电电路，以驱动其工作，从而实现锂电池充电的关闭，也就是说，若电池已经充满电后则停止充电并关闭太阳能板；

由上述步骤S604～S607可得，当SOC＜100％并且Vldk≤Vrd浮充电设定值成立时，则同样选择启动浮充充电模式，而SOC＜100％且Vldk>Vdf时，则启动涓流充模式，而电池已经充满电后则停止充电并关闭太阳能板，这样能够在进一步提高充电效率的同时，达到电池保护并延长电池使用周期的效果。

综上所述，通过采用步骤S6，能根据太阳能板电压Vldk、电池剩余电量SOC和电池内部温度TR来选择不同的充电模式来为锂电池充电，这样能够充分地利用太阳能的优势和特点实现快速充电，从而提高充电效率、能量分配利用效率、使用安全性以及延长了电池的寿命。

步骤S7、电量计算与失效处理；

对于所述电量计算与失效处理这一步骤S7，其具体包括：

S701、采集电池充放电电压值VBTin和采样电阻电压值Vbt；

具体地，调用电池充放电电压函数，从而采集获取得到电池充放电电压值VBTin和采样电阻电压值Vbt；

S702、根据采集得到的电池充放电电压值和采样电阻电压值，计算出电池充放电电流值；

具体地，根据电池充放电电压值VBTin和采样电阻电压值Vbt，从而计算电池充放电电流值IBT，其中，所述IBT的计算公式为：IBT＝|VBTin-Vbt|/R；R为采样电阻值；

S703、根据电池充放电电压值和电池充放电电流值，计算出电池内阻；

具体地，根据电池充放电电压值VBTin和计算得出的电池充放电电流值IBT，从而计算出电池内阻RBT，其中，所述RBT的计算公式为：RBT＝VBTin/IBT；

S704、从内阻与温度关系表中查找出与计算出的电池内阻相对应的电池内部温度；

具体地，调用电池内阻与温度处理函数来从内阻与温度关系表中查找出与计算出的电池内阻RBT相对应的电池内部温度TR；

S705、基于查找出的电池内部温度，通过积分方式来计算出当前的电池剩余电量；

具体地，调用电池电量函数，基于查找出的电池内部温度TR，并通过积分计算方式，从而计算并输出电池剩余电量SOC，将该SOC值进行保存；

S706、当当前的电池剩余电量为满电量值，且当前的电池剩余电量小于等于电池电量除以最大电池电量的百分比后得到的商时，令电池失效标志位置为1；

具体地，判断步骤S705计算出的SOC是否为满电量值，即SOC＝＝100％，同时，小于等于电池电量Cmax除以最大电池电量的百分比PP后得到的商，即SOC≤Cmax/PP，也就是判断SOC＝＝100％且SOC≤Cmax/PP是否成立，若是，则令标志电池失效标志位Btstop＝1，然后结束主程序的循环；反之，退出步骤S7，然后执行步骤S8。

步骤S8、当太阳能板电压小于等于开启放电设定值(Vldk≤Vsch)时，调用电池放电函数来进行放电节能控制处理；反之，则结束主程序的循环；可见，所述步骤S8为放电节能控制处理步骤；

其中，所述调用电池放电函数来进行放电节能控制处理这一步骤，其具体包括：

S801、当当前的电池剩余电量SOC大于等于节能预设值EC时，启动正常亮度模式，令第二PWM信号的数值为亮度正常值，然后，输出第二PWM信号至LED恒流驱动电路，以驱动LED发光；

具体地，判断SOC≥EC是否成立，若是，调用PWM调光恒流驱动函数来输出亮度正常值，并启动正常亮度模式，令第二PWM信号的数值为亮度正常值，即令PWMled＝亮度正常值，从而将第二PWM信号输出至LED恒流驱动电路，以控制LED路灯亮度，令LED正常发光；

S802、当当前的电池剩余电量SOC小于节能预设值EC，且开启深度放电标志位为1时，启动深放亮度模式，令第二PWM信号的数值为亮度深放值，然后，输出第二PWM信号至LED恒流驱动电路，以驱动LED发光；

具体地，若SOC≥EC不成立，同时，开启深度放电标志位Deepdic＝＝1成立，此时，则调用PWM调光深放模式函数来输出亮度深放值，并启动深放亮度模式，令第二PWM信号的数值为亮度深放值，即令PWMled＝亮度深放值，从而将第二PWM信号输出至LED恒流驱动电路，以亮度深放方式来控制LED路灯亮度；

S803、当当前的电池剩余电量小于节能预设值，且开启深度放电标志位不为1时，启动节能亮度模式，令第二PWM信号的数值为亮度节能值，然后，输出第二PWM信号至LED恒流驱动电路，以驱动LED发光；

具体地，若SOC≥EC不成立，同时，开启深度放电标志位Deepdic＝＝0成立，此时，则调用PWM调光节能模式函数来输出亮度节能值，并启动节能亮度模式，令第二PWM信号的数值为亮度节能值，即令PWMled＝亮度节能值，从而将第二PWM信号输出至LED恒流驱动电路，以节能方式来控制LED路灯亮度；当根据不同情况来选择LED路灯亮度控制方式，以控制LED路灯亮度后，执行步骤S804；

S804、开启开灯计时功能，当计算的时间达到预设的时间值时，即定时时间到了，则关闭第二PWM信号的输出，从而关闭LED；

具体地，根据亮灯时间来调用开启开灯计时函数，从而判断开灯定时时间是否达到，若是，则调用关闭开灯计时函数，并关闭LED输出，接着结束主程序的循环，最后退出。

由上述可得，通过采用步骤S8来实现不同放电模式及节能管理，这样能够进一步地延长电池的使用周期和满足不同LED的亮度需求，并且经过深度放电处理，能避免LED路灯在前半夜或中半夜就开关灭灯等问题。

综上所述，本发明一种光电一体路灯控制方案，其所包含的优点有：

1、基于实时采集得到的太阳能板电压、电池剩余电量和电池内部温度，选用不同的充电模式来为锂电池充电，这样能够确保电池使用安全性和延长电池使用寿命；尤其是，太阳能板的输出功率直接受天气因素影响，因此，在有阳光时选用全速快充模式，能够提高能源利用率和充电效率，避免在长时间没阳光时造成灭灯的情况发生；还有，通过浮充充电模式和涓充充电模式，能在阴雨天或电池接近满区间时，进行电量补充，这样能充分地保障了路灯系统工作的稳定性和可靠性，也就是说，本发明方案能够避免在有太阳光时不能最大化充电，没太阳光则充不了电的现象发生，大大提高了充电效率和工作效率，而且还达到能量利用最大化等有益效果；

2、采用放电节能控制处理功能，基于电池剩余电量这一特性值来控制PWM输出，从而驱动调节LED，以正常亮度模式或节能亮度模式进行发光，这样则实现了节能、延长亮灯时间和不同亮度的调整，满足各种需求；而且，在深度放电模式下，控制PWM输出调节LED亮度，可避免路灯在前半夜因电池电量不足关灯影响照明的情况发生，同时，结合定时开灯时间，从而控制LED路灯在前半夜、中半夜或指定的时间内关灯，可进一步地节省电量，并延长电池使用周期，可见，本发明申请根据电池剩余电量来合理地选择不同亮灯模式，能够满足不同的亮灯需求，并且达到节省能源和延长电池使用周期的有益效果；

3、利用电池剩余电量为满电量且占用总电池电量的比例这一条件，来提示电池失效，这能够方便产品的维护、电池有效周期的统计和电池质量的判断等。

以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (9)

1.一种光电一体路灯控制装置，其特征在于，包括MCU处理电路、太阳能板电压检测电路及锂电池充放电电量检测电路，所述MCU处理电路分别连接有供电电路、LED恒流驱动电路、太阳能板放电电路以及锂电池充放电电路，所述太阳能板电压检测电路连接在MCU处理电路与太阳能板放电电路之间，所述锂电池充放电电量检测电路连接在MCU处理电路与锂电池充放电电路之间；

所述MCU处理电路用于根据太阳能板电压、电池剩余电量和电池内部温度来选择不同的充电模式，然后根据选出的充电模式，输出相对应的第一PWM信号至太阳能板放电电路，从而为锂电池充电；

其中，根据太阳能板电压、电池剩余电量和电池内部温度来选择不同的充电模式，然后根据选出的充电模式，输出相对应的第一PWM信号至太阳能板放电电路，从而为锂电池充电具体包括：

当太阳能板电压大于等于开启充电设定值，且开启深度放电标志位为0时，对太阳能板电压、电池剩余电量和电池内部温度进行数值比较判断，根据比较判断结果来选择对应的充电模式，然后根据选出的充电模式，输出相对应的第一PWM信号至太阳能板放电电路，从而为锂电池充电。

2.根据权利要求1所述一种光电一体路灯控制装置，其特征在于，所述根据比较判断结果来选择对应的充电模式，然后根据选出的充电模式，输出相对应的第一PWM信号至太阳能板放电电路，从而为锂电池充电，其具体包括：

当当前的电池剩余电量小于等于第一剩余电量设定值时，启动全速快充模式，令第一PWM信号的数值为设定的全速值，然后，输出所述第一PWM信号至太阳能板放电电路，从而为锂电池充电；

当当前的电池剩余电量大于第一剩余电量设定值且小于等于第二剩余电量设定值以及太阳能板电压小于等于全速充电设定值时，启动全速快充模式，令第一PWM信号的数值为设定的全速值，然后，输出所述第一PWM信号至太阳能板放电电路，从而为锂电池充电；

当当前的电池剩余电量大于第一剩余电量设定值且小于等于第二剩余电量设定值、太阳能板电压大于全速充电设定值以及电池内部温度小于等于温度设定值时，启动全速快充模式，令第一PWM信号的数值为设定的全速值，然后，输出所述第一PWM信号至太阳能板放电电路，从而为锂电池充电；

当当前的电池剩余电量大于第一剩余电量设定值且小于等于第二剩余电量设定值、太阳能板电压大于全速充电设定值以及电池内部温度大于温度设定值时，启动浮充模块，令第一PWM信号的数值为设定的浮充值，然后，输出所述第一PWM信号至太阳能板放电电路，从而为锂电池充电；

当当前的电池剩余电量大于第二剩余电量设定值且小于满电量值，以及太阳能板电压小于等于浮充电设定值时，启动浮充模块，令第一PWM信号的数值为设定的浮充值，然后，输出所述第一PWM信号至太阳能板放电电路，从而为锂电池充电；

当当前的电池剩余电量大于第二剩余电量设定值且小于满电量值，以及太阳能板电压大于浮充电设定值时，启动涓流充电模式，令第一PWM信号的数值为涓流充电值，然后，输出所述第一PWM信号至太阳能板放电电路，从而为锂电池充电；

和/或，

当当前的电池剩余电量不小于满电量值时，则令第一PWM信号的数值为关闭值，然后，输出所述第一PWM信号至太阳能板放电电路，从而停止为锂电池充电。

3.根据权利要求1-2任一项所述一种光电一体路灯控制装置，其特征在于，所述MCU处理电路还用于电量计算与失效处理；所述电量计算与失效处理，其具体包括：

采集电池充放电电压值和采样电阻电压值；

根据采集得到的电池充放电电压值和采样电阻电压值，计算出电池充放电电流值；

根据电池充放电电压值和电池充放电电流值，计算出电池内阻；

从内阻与温度关系表中查找出与计算出的电池内阻相对应的电池内部温度；

基于查找出的电池内部温度，通过积分方式来计算出当前的电池剩余电量；

当当前的电池剩余电量为满电量值，且当前的电池剩余电量小于等于电池电量除以最大电池电量的百分比后得到的商时，令电池失效标志位置为1。

4.根据权利要求3所述一种光电一体路灯控制装置，其特征在于，所述MCU处理电路还用于当太阳能板电压小于等于开启放电设定值时，进行放电节能控制处理；所述进行放电节能控制处理，其具体包括：

当当前的电池剩余电量大于等于节能预设值时，启动正常亮度模式，令第二PWM信号的数值为亮度正常值，然后，输出第二PWM信号至LED恒流驱动电路，以驱动LED发光；

当当前的电池剩余电量小于节能预设值，且开启深度放电标志位为1时，启动深放亮度模式，令第二PWM信号的数值为亮度深放值，然后，输出第二PWM信号至LED恒流驱动电路，以驱动LED发光；

当当前的电池剩余电量小于节能预设值，且开启深度放电标志位不为1时，启动节能亮度模式，令第二PWM信号的数值为亮度节能值，然后，输出第二PWM信号至LED恒流驱动电路，以驱动LED发光；

开启开灯计时功能，当计算的时间达到预设的时间值时，则关闭第二PWM信号的输出，从而关闭LED。

5.根据权利要求1-2任一项所述一种光电一体路灯控制装置，其特征在于，所述MCU处理电路还用于定期深度放电来校正电池容量；所述定期深度放电来校正电池容量，其具体包括：

根据定时中断标志位的判断，从而判断出是否需要进行中断处理；

当判断出需要进行中断处理时，进行运行时间的累加计数；

当累加计数的运行时间大于等于定期深度放电设定值时，则令开启深度放电标志位置为1。

6.根据权利要求1-2任一项所述一种光电一体路灯控制装置，其特征在于，所述MCU处理电路还用于进行初始化处理；所述进行初始化处理，其具体包括：

对各寄存器和变量进行初始化，以及对参数进行设置；

当接入的锂电池为新电池时，则通过多次深度充放电来校正电池电量，并保存所述电池电量；

多次读取出EEPROM中所存储的数据，当读取出的数据被判断为正确时，则结束初始化处理。

7.一种光电一体路灯控制方法，其特征在于，该方法包括充电控制步骤，所述充电控制步骤包括：

根据太阳能板电压、电池剩余电量和电池内部温度来选择不同的充电模式，然后根据选出的充电模式，输出相对应的第一PWM信号至太阳能板放电电路，从而为锂电池充电；

其中，根据太阳能板电压、电池剩余电量和电池内部温度来选择不同的充电模式，然后根据选出的充电模式，输出相对应的第一PWM信号至太阳能板放电电路，从而为锂电池充电具体包括：

当太阳能板电压大于等于开启充电设定值，且开启深度放电标志位为0时，对太阳能板电压、电池剩余电量和电池内部温度进行数值比较判断，根据比较判断结果来选择对应的充电模式，然后根据选出的充电模式，输出相对应的第一PWM信号至太阳能板放电电路，从而为锂电池充电。

8.根据权利要求7所述一种光电一体路灯控制方法，其特征在于，所述根据比较判断结果来选择对应的充电模式，然后根据选出的充电模式，输出相对应的第一PWM信号至太阳能板放电电路，从而为锂电池充电这一步骤，其具体包括：

当当前的电池剩余电量小于等于第一剩余电量设定值时，启动全速快充模式，令第一PWM信号的数值为设定的全速值，然后，输出所述第一PWM信号至太阳能板放电电路，从而为锂电池充电；

当当前的电池剩余电量大于第一剩余电量设定值且小于等于第二剩余电量设定值以及太阳能板电压小于等于全速充电设定值时，启动全速快充模式，令第一PWM信号的数值为设定的全速值，然后，输出所述第一PWM信号至太阳能板放电电路，从而为锂电池充电；

当当前的电池剩余电量大于第一剩余电量设定值且小于等于第二剩余电量设定值、太阳能板电压大于全速充电设定值以及电池内部温度小于等于温度设定值时，启动全速快充模式，令第一PWM信号的数值为设定的全速值，然后，输出所述第一PWM信号至太阳能板放电电路，从而为锂电池充电；

当当前的电池剩余电量大于第一剩余电量设定值且小于等于第二剩余电量设定值、太阳能板电压大于全速充电设定值以及电池内部温度大于温度设定值时，启动浮充模块，令第一PWM信号的数值为设定的浮充值，然后，输出所述第一PWM信号至太阳能板放电电路，从而为锂电池充电；

当当前的电池剩余电量大于第二剩余电量设定值且小于满电量值，以及太阳能板电压小于等于浮充电设定值时，启动浮充模块，令第一PWM信号的数值为设定的浮充值，然后，输出所述第一PWM信号至太阳能板放电电路，从而为锂电池充电；

当当前的电池剩余电量大于第二剩余电量设定值且小于满电量值，以及太阳能板电压大于浮充电设定值时，启动涓流充电模式，令第一PWM信号的数值为涓流充电值，然后，输出所述第一PWM信号至太阳能板放电电路，从而为锂电池充电；

和/或，

当当前的电池剩余电量不小于满电量值时，则令第一PWM信号的数值为关闭值，然后，输出所述第一PWM信号至太阳能板放电电路，从而停止为锂电池充电。

9.根据权利要求7或8所述一种光电一体路灯控制方法，其特征在于，该方法还包括放电节能控制处理步骤，所述放电节能控制处理步骤包括：

当当前的电池剩余电量大于等于节能预设值时，启动正常亮度模式，令第二PWM信号的数值为亮度正常值，然后，输出第二PWM信号至LED恒流驱动电路，以驱动LED发光；

当当前的电池剩余电量小于节能预设值，且开启深度放电标志位为1时，启动深放亮度模式，令第二PWM信号的数值为亮度深放值，然后，输出第二PWM信号至LED恒流驱动电路，以驱动LED发光；

当当前的电池剩余电量小于节能预设值，且开启深度放电标志位不为1时，启动节能亮度模式，令第二PWM信号的数值为亮度节能值，然后，输出第二PWM信号至LED恒流驱动电路，以驱动LED发光；

开启开灯计时功能，当计算的时间达到预设的时间值时，则关闭第二PWM信号的输出，从而关闭LED。

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