CN108565907B

CN108565907B - 一种充放电控制方法、装置、设备及系统

Info

Publication number: CN108565907B
Application number: CN201810115442.9A
Authority: CN
Inventors: 毛德世; 陈飞; 李红玲; 王海波
Original assignee: Qingdao Skywise Technology Co ltd
Current assignee: Qingdao Skywise Technology Co ltd
Priority date: 2018-02-06
Filing date: 2018-02-06
Publication date: 2022-03-22
Anticipated expiration: 2038-02-06
Also published as: CN108565907A

Abstract

本发明公开了一种充放电控制方法，包括：当充电设备对蓄电设备进行充电时，对蓄电设备的电池电压和充电电流进行监测并计算充电量，当达到预设触发条件后，根据充电量，确定蓄电设备中的蓄电量，以蓄电量对应的目标参数对外供电。在充电过充中，根据实际的电池电压和充电电流进行监测并计算充电量，可以确定蓄电设备的蓄电量，以蓄电量对应的目标参数对外供电。可以在蓄电量较小时，降低供电功率，延长供电时长，避免过早结束供电，可提升供电的稳定性问题。本发明还公开了一种充放电控制装置、设备及系统，具有相应的技术效果。

Description

一种充放电控制方法、装置、设备及系统

技术领域

本发明涉及电力应用控制技术领域，特别是涉及一种充放电控制方法、装置、设备及系统。

背景技术

随着太阳能电池板的转换效率的不断提升，和人们环保意识的提升，太阳能电池板的应用也更加广泛。

常见的太阳能电池板的应用太阳能路灯系统。太阳能路灯系统通常由太阳能电池板、蓄电电池和路灯组成，太阳能电池板将太阳能转变为电能存在蓄电电池中，然后有蓄电电池为路灯提供电能，可节约大量的电能。但是，太阳能电池板的供电量受天气等因素影响，当连续阴雨天可能会导致无法供电，进而导致路灯无法正常的照明。当然，除了太阳能路灯系统，其他的利用太阳能的领域也具有相似的问题。

综上所述，如何有效地解决太阳能供电系统中持续供电等问题，是目前本领域技术人员急需解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种充放电控制方法、装置、设备及系统，通过控制充放电，使得太阳供电系统能够长时间持续供电，以满足用电设备的需求。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

一种充放电控制方法，包括：

当充电设备对蓄电设备进行充电时，对蓄电设备的电池电压和充电电流进行监测并计算充电量；

当达到预设触发条件后，根据所述充电量，确定蓄电设备中的蓄电量；

以所述蓄电量对应的目标参数对外供电。

优选地，以所述蓄电量对应的目标参数对外供电，包括：

计算所述蓄电量与所述蓄电设备对应的额定蓄电量的电量比值；

根据所述电量比值确定目标参数，并以所述目标参数对外供电。

优选地，以所述蓄电量对应的目标参数对外供电，包括：

对所述蓄电设备的供电电压进行变压处理，对供电电流进行恒流处理后，以所述蓄电量对应的目标参数对外供电。

优选地，所述预设触发条件为检测到所述充电设备停止向所述蓄电设备充电。

优选地，当所述充电设备为太阳能电池板时，所述预设触发条件为检测到太阳能电池板的开路电压小于预设阈值。

优选地，在以所述蓄电量对应的目标参数对外供电，包括：

在对外供电时，对所述蓄电设备的供电电压和供电电流进行监测，以修正所述蓄电量；

当修正后的蓄电量对应的修正目标参数与所述目标参数的数值不一致时，将所述目标参数对应的数值修正为所述修正目标参数对应的数值，并以修正后的目标参数对外供电。

一种充放电控制装置，包括：

充电检测模块，用于当充电设备对蓄电设备进行充电时，对蓄电设备的电池电压和充电电流进行监测并计算充电量；

蓄电量确定模块，用于当达到预设触发条件后，根据所述充电量，确定蓄电设备中的蓄电量；

电量释放模块，用于以所述蓄电量对应的目标参数对外供电。

一种充放电控制设备，包括：

存储器，用于存储计算机程序；

处理器，用于执行所述计算机程序时实现上述充放电控制方法的步骤。

一种充放电控制系统，包括：

充电设备、蓄电设备、用电设备和如上述的充放电控制设备，其中，所述充电设备与所述蓄电设备相连接，所述用电设备与所述蓄电设备相连接，所述充放电控制设备分别与所述充电设备和所述蓄电设备相连接。

优选地，所述充电设备为太阳能电池板，所述蓄电设备为电池，所述用电设备为LED路灯。

应用本发明实施例所提供的方法，当充电设备对蓄电设备进行充电时，对蓄电设备的电池电压和充电电流进行监测并计算充电量，当达到预设触发条件后，根据充电量，确定蓄电设备中的蓄电量，以蓄电量对应的目标参数对外供电。在充电过充中，根据实际的电池电压和充电电流进行监测并计算充电量，可以确定蓄电设备的蓄电量，以蓄电量对应的目标参数对外供电。即，在对外进行供电时，主要参照蓄电设备的当前蓄电量对外进行放电。可以在蓄电量较小时，降低供电功率，延长供电时长，避免过早结束供电，可提升供电的稳定性问题。特别是应用在路灯照明这种场景中，可在天气等因素导致太阳能电池板产生的电量较小时，持续的为路灯供电，延长照明时长，提升照明稳定性。

相应的，本发明还提供了一种充放电控制装置、设备和系统，具有上述技术效果，在此不再赘述。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中一种充放电控制方法的实施流程图；

图2为本发明实施例中一种充放电控制装置的结构示意图；

图3为本发明实施例中一种充放电控制设备的结构示意图；

图4为本发明实施例中一种充放电控制系统的结构示意图。

具体实施方式

在太阳能供电系统中，太阳能电池板在配置确定的情况下，为了最大限度的延长太阳能路灯系统夜晚亮灯的时间，目前多采用根据蓄电池电压自动降功率的方式，来延长太阳能路灯系统的亮灯时间。即，蓄电池电压降低后，负载端输出电流或者功率按照设定比例降低。这种方式可以在一定程度上延长负载夜晚亮灯时间。但是用电池电压来延长照明时间有以下几个不稳定性：

1、同一个电池，在同等剩余电量的情况下，电压值因放电电流的大小而变化。具体的，放电电流越大，电压越低。

2、环境温度对电池电压的影响，温度越低，电池电压越低。

3、循环放电导致电池恶化后，即使是相同电压所代表的电量也相应变化。

4、不同厂家，不同容量的电池，不同类型的电极材料的电池，其放电的电压也有差异。

上述的不稳定性都可能会造成电压的波动和电压的差异，使电池的容量显示变的不稳定。

为解决上述问题，本发明以蓄电设备的蓄电量为依据，不同的蓄电量对应的不同的目标参数来对外供电。具体如下：

本发明的核心为提供一种充放电控制方法，当充电设备对蓄电设备进行充电时，对蓄电设备的电池电压和充电电流进行监测并计算充电量，当达到预设触发条件后，根据充电量，确定蓄电设备中的蓄电量，以蓄电量对应的目标参数对外供电。在充电过程中，根据实际的电池电压和充电电流进行监测并计算充电量，可以确定蓄电设备的蓄电量，以蓄电量对应的目标参数对外供电。即，在对外进行供电时，主要参照蓄电设备的当前蓄电量对外进行放电。可以在蓄电量较小时，降低供电功率，延长供电时长，避免过早结束供电，可提升供电的稳定性问题。特别是应用在路灯照明这种场景中，可在天气等因素导致太阳能电池板产生的电量较小时，持续的为路灯供电，延长照明时长，提升照明稳定性。

本发明的另一核心为提供一种充放电控制装置、设备和系统，并具有上述技术效果，在此不再赘述。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参考图1，图1为本发明实施例中一种充放电控制方法的流程图，该方法包括以下步骤：

S101、当充电设备对蓄电设备进行充电时，对蓄电设备的电池电压和充电电流进行监测并计算充电量。

需要说明的是，本发明实施例所提供的充放电控制方法可用于控制设备中。在本实施例中，当充电设备对蓄电设备进行充电时，可以将对蓄电设备的电池电压和充电电流进行监测，以便计算充电量。具体的计算充电量的方式可参见常见的计算方式，在此不在赘述。对电池电压和充电电路进行监测还可以在检测到电压过大或电流过大时停止充电，以保护蓄电设备。

S102、当达到预设触发条件后，根据充电量，确定蓄电设备中的蓄电量。

在本实施例中，可以预先设置一个或多个触发条件，该条件可以为充放电状态之间的转换条件，也可以是预设时长周期。具体的，预设触发条件为检测到充电设备停止向蓄电设备充电。如，当充电电流为零。

在本发明的一个实施例中，当充电设备为太阳能电池板时，预设触发条件为检测到太阳能电池板的开路电压小于预设阈值。

然后达到预设触发条件之后，根据充电量，可以确定蓄电设备中的蓄电量。具体的，可将上一个蓄电量的值加上当前充电量的值将蓄电量的值进行更新。

S103、以蓄电量对应的目标参数对外供电。

在本实施例中，可以预先针对不同的蓄电量设置其对应的目标参数，该目标参数为供电电压值、电流值或供电功率。

先查找到当前蓄电量对应的目标参数之后，然后以目标参数对外供电。即以特定的电压、电流或功率对外进行供电。

在本发明的一个实施例中，步骤S103还可以包括：

步骤一、计算蓄电量与蓄电设备对应的额定蓄电量的电量比值；

步骤二、根据电量比值确定目标参数，并以目标参数对外供电。

为便于计算，下面将上述两个步骤结合起来进行说明。

在本实施例中，可以预先设置不同的电量比值对应的目标参数，具体的，当电量比值较大时，可对应较大的目标参数，即较大的供电电压、供电电流或供电功率。当电量比值较小时，可对应较小的目标参数，即较大的供电电压、供电电流或供电功率。例如，当该电量比值为60％-100％时，可按照用电设备的额定功率进行供电；当该电量比值为30％-60％时，可按照用电设备的额定功率的50％进行供电；当该电量比值小于30％时，可按照额定功率的20％进行供电。

在实际应用中，先计算蓄电量与蓄电设备对应的额定蓄电量的电量比值，然后根据电量比值来确定目标参数，并以该目标参数对外进行供电。

应用到太阳能路灯系统中，还可以根据实际需求，进行相应的设置。为了能更好的实现持续放电，可满足多个阴雨天的持续照明的需求。需要说明的是，在本发明实施例中，具体的天数可根据实际需求进行设置。例如，满足3个阴雨天的需求，即第一天蓄电设备充电以后，在第二天、第三天充电设备无法对蓄电设备充电，也能保证三天夜晚灯具正常点亮。

夜晚供电时，控制器会检测放电输出电压和放电电流，结合设定的夜晚亮灯时间计算得到满功率亮灯3天需要的电量(WH)＝供电电压*供电电流*夜晚亮灯时间*3。

比如系统设定夜晚亮灯5小时，运行功率100％，负载电流即供电电流设定1A，正常工作时输出电压为30V，则满功率亮灯3天需要的电量＝30V*1A*5H*3＝450WH。对外进行供电的目标参数时，可依据实际情况进行计算。可根据蓄电设备的电池容量以及电量比例与供电3天所需的电量之间的关系来确定目标参数。如，电池容量为900WH，在电量比例在50％-100％之间可满足满功率亮灯，此时目标参数可以为满功率；在电量比例小于50％时，可将目标参数设置为电量比例与满功率的乘积数值。

在本发明的一个实施例中，步骤S103具体可以为：对蓄电设备的供电电压进行变压处理，对供电电流进行恒流处理后，以蓄电量对应的目标参数对外供电。

为保障用电设备的稳定工作，可以对蓄电设备的供电电压进行变压处理，其中变压可以为升压或降压。并对供电电流进行恒流处理后以蓄电量对应的目标参数对外供电。

例如，在应用到太阳能路灯系统中时，考虑到太阳能路灯系统一般包括：太阳能充放电控制器、太阳能电池板、蓄电池及负载LED路灯组成。其中，LED灯在工作时需要恒定电流。实际工作中，由于太阳能电池板配置偏小、连续阴雨天或者蓄电池容量偏小等原因，工作过程中可能会导致蓄电池电量偏低，太阳能充放电控制器进入低压保护状态，从而关断负载端输出，无法满足夜晚亮灯要求。另外，由于单个LED的功率较低，为了获得大功率，需要多个LED串并联后使用。以正向电压Vf为3.0V，电流300mA的LED灯珠为例，若LED灯采用10串3并的连接方式，则LED路灯需要电压30V左右，电流300mA*3＝0.9A的条件下才可以正常工作。这个电压往往高于蓄电设备中蓄电池的电压，因而太阳能路灯控制器放电状态工作时需要同时具备升高电池电压及输出恒定电流。

在本发明的一个实施例中，步骤S103还可以包括：

步骤一、在对外供电时，对蓄电设备的供电电压和供电电流进行监测，以修正蓄电量；

步骤二、当修正后的蓄电量对应的修正目标参数与目标参数的数值不一致时，将目标参数对应的数值修正为修正目标参数对应的数值，并以修正后的目标参数对外供电。

为便于描述，下面将上述两个步骤结合起来进行说明。

在本实施例中，考虑到影响充放电量的精度的主要因素包括：电流采样偏差、温度系数、蓄电池化学转换效率、负载放电效率等。鉴于此，控制器计算的充电电量并不会100％转化为蓄电池实际容量。本方案可以根据实际工作过程中得到的精确的充电电量和放电电量，计算得到修正充放电转换效率的系数，针对以上几种情况修正充放电误差，从而得到更加准确的电池电量数据。

在对外供电时，可对蓄电设备的供电电压和供电电流进行监测，以修正蓄电量，即实时监测当前的蓄电量。当修正后的蓄电量对应的修正目标参数与目标参数的数值不一致时，即在蓄电量变化较大时，将目标参数对应的数值修正为修正目标参数对应的数值，并以修正后的目标参数对外供电。

需要说明的是，在蓄电量的计算上，在应用到太阳能路灯系统中时，白天太阳能电池板给蓄电设备充电，晚上蓄电设备放电点亮路灯。因此太阳能路灯控制器的工作状态可分为白天、夜晚及充放电转换三种状态。其中，蓄电设备具体可以为蓄电池，太阳能电池板为充电设备，用电设备为LED路灯，充放电控制器简称控制器。

白天：太阳能电池板通过控制器给蓄电池充电，充电控制部分电路检测充电电流及电池电压从而计算得到充电电量，同时电池电量累加。

夜晚：蓄电池通过控制器输出恒定电流点亮负载端的LED路灯，放电控制部分检测放电电流及输出电压从而计算得到放电电量，同时电池电量减小。

控制器通过测量太阳能电池板的开路电压，自动识别白天和夜晚。白天充电过程中当控制器检测到太阳能电池板电压低于设定数值时，延时一段时间后，控制器从白天转入夜晚状态点亮负载，夜晚放电过程中当控制器检测到太阳能电池板的电压高于设定数值时，延时一段时间后，控制器从夜晚放电状态转入白天充电状态。白天转入夜晚或者夜晚转入白天的这段时间不充电也不会放电，我们称之为充放电转换状态。充放电转换状态时，可以根据充电情况计算得到电池电量，放电之前根据电池剩余电量计算夜晚亮灯比例。

在修正蓄电量时，控制器会根据实际测试数据，修正充放电转换效率。

白天到夜晚转换状态时，根据当天累计充电量计算得到蓄电池的实际充电量。夜晚到白天转换状态时，根据夜晚放电过程的放电量计算得到累计放电量，充放电转换过程中控制器会计算充放电修正系数。

系统刚开始工作时，控制器无法获知蓄电池容量的准确信息，可认为蓄电池充满，电池100％满电量等于根据放电时间及放电功率计算的满功率亮灯3天需要的电量。控制器工作一段时间以后，会根据工作过程中的充放电量对蓄电池容量进行校准，获得准确的蓄电池容量信息，从而更加精准的计算负载的亮灯比例。

蓄电池容量校准之前，默认蓄电池100％电量等于满功率亮灯3天需要的电量。其他时间，蓄电量等于控制器检测到的当天充电量乘以充放电修正系数，并且，蓄电池当天充电电量累加得到蓄电池累计充电量。

以夜晚亮灯5小时，运行功率100％，负载电流设定1A，正常工作时输出电压为30V为例，满功率亮灯3天需要的电量＝30V*1A*5H*3＝450WH。

蓄电池充满时，电池100％电量＝满功率亮灯3天需要的电量＝450WH。

相应于上面的方法实施例，本发明实施例还提供了一种充放电控制装置，下文描述的充放电控制装置与上文描述的充放电控制方法可相互对应参照。

参见图2所示，该装置包括以下模块：

充电检测模块201，用于当充电设备对蓄电设备进行充电时，对蓄电设备的电池电压和充电电流进行监测并计算充电量；

蓄电量确定模块202，用于当达到预设触发条件后，根据充电量，确定蓄电设备中的蓄电量；

电量释放模块203，用于以蓄电量对应的目标参数对外供电。

应用本发明实施例所提供的装置，当充电设备对蓄电设备进行充电时，对蓄电设备的电池电压和充电电流进行监测并计算充电量，当达到预设触发条件后，根据充电量，确定蓄电设备中的蓄电量，以蓄电量对应的目标参数对外供电。在充电过充中，根据实际的电池电压和充电电流进行监测并计算充电量，可以确定蓄电设备的蓄电量，以蓄电量对应的目标参数对外供电。即，在对外进行供电时，主要参照蓄电设备的当前蓄电量对外进行放电。可以在蓄电量较小时，降低供电功率，延长供电时长，避免过早结束供电，可提升供电的稳定性问题。特别是应用在路灯照明这种场景中，可在天气等因素导致太阳能电池板产生的电量较小时，持续的为路灯供电，延长照明时长，提升照明稳定性。

在本发明的一种具体实施方式中，电量释放模块203，包括：

电量比值计算单元，用于计算蓄电量与蓄电设备对应的额定蓄电量的电量比值；

供电单元，用于根据电量比值确定目标参数，并以目标参数对外供电。

在本发明的一种具体实施方式中，电量释放模块203，具体用于对蓄电设备的供电电压进行变压处理，对供电电流进行恒流处理后，以蓄电量对应的目标参数对外供电。

在本发明的一种具体实施方式中，预设触发条件为检测到充电设备停止向蓄电设备充电。

在本发明的一种具体实施方式中，当充电设备为太阳能电池板时，预设触发条件为检测到太阳能电池板的开路电压小于预设阈值。

在本发明的一种具体实施方式中，电量释放模块203，包括：

蓄电量修正单元，用于在对外供电时，对蓄电设备的供电电压和供电电流进行监测，以修正蓄电量；

目标参数调整单元，用于当修正后的蓄电量对应的修正目标参数与目标参数的数值不一致时，将目标参数对应的数值修正为修正目标参数对应的数值，并以修正后的目标参数对外供电。

相应于上面的方法实施例，本发明实施例还提供了一种充放电控制设备，下文描述的一种充放电控制设备与上文描述的一种充放电控制方法可相互对应参照。

参见图3所示，该充放电控制设备包括：

存储器D1，用于存储计算机程序；

处理器D2，用于执行计算机程序时实现上述方法实施例的充放电控制方法的步骤。

相应于上面的方法实施例，本发明实施例还提供了一种充放电控制系统，下文描述的一种充放电控制系统与上文描述的一种充放电控制方法可相互对应参照。

参见图4所示，该充放电控制系统包括：

充电设备401、蓄电设备402、用电设备403和如上述实施例描述的充放电控制设备404，其中，充电设备401与蓄电设备402相连接，用电设备403与蓄电设备402相连接，充放电控制设备404分别与充电设备401和蓄电设备402相连接。

具体的，充电设备401为太阳能电池板，蓄电设备402为电池，用电设备403为LED路灯。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的技术方案及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims

1.一种充放电控制方法，其特征在于，包括：

以所述蓄电量对应的目标参数对外供电；

其中，以所述蓄电量对应的目标参数对外供电，包括：

当修正后的蓄电量对应的修正目标参数与所述目标参数的数值不一致时，将所述目标参数对应的数值修正为所述修正目标参数对应的数值，并以修正后的目标参数对外供电；

其中，以所述蓄电量对应的目标参数对外供电，包括：

2.根据权利要求1所述的充放电控制方法，其特征在于，以所述蓄电量对应的目标参数对外供电，包括：

3.根据权利要求1所述的充放电控制方法，其特征在于，所述预设触发条件为检测到所述充电设备停止向所述蓄电设备充电。

4.根据权利要求1所述的充放电控制方法，其特征在于，当所述充电设备为太阳能电池板时，所述预设触发条件为检测到太阳能电池板的开路电压小于预设阈值。

5.一种充放电控制装置，其特征在于，包括：

电量释放模块，用于以所述蓄电量对应的目标参数对外供电；

其中，所述电量释放模块，具体包括：

蓄电量修正单元，用于在对外供电时，对所述蓄电设备的供电电压和供电电流进行监测，以修正所述蓄电量；

目标参数调整单元，用于当修正后的蓄电量对应的修正目标参数与所述目标参数的数值不一致时，将所述目标参数对应的数值修正为所述修正目标参数对应的数值，并以修正后的目标参数对外供电；

所述电量释放模块，具体用于对所述蓄电设备的供电电压进行变压处理，对供电电流进行恒流处理后，以所述蓄电量对应的目标参数对外供电。

6.一种充放电控制设备，其特征在于，包括：

存储器，用于存储计算机程序；

处理器，用于执行所述计算机程序时实现如权利要求1至4任一项所述充放电控制方法的步骤。

7.一种充放电控制系统，其特征在于，包括：

充电设备、蓄电设备、用电设备和如权利要求6所述的充放电控制设备，其中，所述充电设备与所述蓄电设备相连接，所述用电设备与所述蓄电设备相连接，所述充放电控制设备分别与所述充电设备和所述蓄电设备相连接。

8.根据权利要求7所述的充放电控制系统，其特征在于，所述充电设备为太阳能电池板，所述蓄电设备为电池，所述用电设备为LED路灯。