CN202496116U - 一种太阳能路灯控制系统 - Google Patents

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宋伟杰
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Abstract

本实用新型公开了一种太阳能路灯控制系统，包括太阳能电池板、控制器、恒流器、路灯以及蓄电池，所述的太阳能电池板与控制器的输入端连接，所述的控制器的输出端通过恒流器与路灯连接，所述的蓄电池与控制器连接，所述的蓄电池包括第一蓄电池和第二蓄电池，所述的第一蓄电池的容量大于第二蓄电池的容量，所述的太阳能电池板通过控制器的切换控制对第一蓄电池和第二蓄电池充电，所述的第一蓄电池和第二蓄电池通过控制器的切换控制给路灯供电。本实用新型太阳能路灯控制系统能够在连续阴雨天气之后快速恢复亮灯，并能有效延长第一蓄电池和第二蓄电池的使用寿命。

Description

一种太阳能路灯控制系统
技术领域
本实用新型涉及太阳能路灯控制系统，特别涉及一种利用大小容量的蓄电池组合的太阳能路灯控制系统。
背景技术
室外照明中路灯的重要性显而易见，现在的路灯大多数使用的都是市电，市电利用有限的能源进行发电，不仅造成浪费，同时也可能污染了环境，如利用火力发电，不利于社会的可持续发展。因此，急需一种取之不竭、用之不竭的可再生能源发电替代市电，太阳能是最理想的能源，将太阳能运用到路灯上来，不仅节约了市电的使用量，同时也节省了输电线路的费用。进而研究太阳能路灯成为了科研的热点，如何将白天的阳光存储起来用于晚上的路灯照明，如何保证路灯的亮度和亮灯的时间，如何在连续阴雨天气或是阳光不充足的时候也能长时间亮灯和连续阴雨天气之后路灯的快速恢复亮灯，如何延长蓄电池的使用寿命，成为了太阳能路灯急需解决的技术问题。
LED光源的优越性被越来越多的人认可，因而LED也被用于室外路灯照明上，如能将太阳能和LED的各自优势汇聚一起研制成太阳能LED路灯必将成为未来室外路灯照明发展的趋势。
专利号为ZL 200820159050.4的中国专利公开了一种太阳能路灯，包括：太阳能电池板、太阳能控制器、蓄电池、恒流器和路灯，其中太阳能电池板与太阳能控制器的输入端连接，太阳能控制器的控制端通过恒流器与路灯连接，太阳能控制器的输出端与蓄电池连接。该公开的技术方案利用太阳能供电，且将该电能有效用于路灯工作，既节能又环保，但是其只适用于天气晴朗的时候，用于市电的节能，并不能解决连续阴雨天气的时候的路灯的供电问题和连续阴雨天气之后的路灯的快速恢复亮灯的问题，同时也不能有效延长蓄电池的使用寿命，存在着技术问题。
专利号为ZL 200820162613.5的中国专利公开了一种自动调节功率的太阳能LED路灯，包括路灯控制器、LED模块、连接在路灯控制器输入端的太阳能光伏组件、连接在路灯控制器输出端的蓄电池，所述路灯控制器具有至少两个输出功率不同的照明输出端，每个照明输出端与LED模块的输入端之间分别连接有驱动电路。该公开的技术方案利用由路灯控制器自动控制在不同的时段采用不同的照明输出端给LED模块供电，解决了现有技术中阴雨天气时夜间路灯长时间亮灯问题，但是其并不能解决连续阴雨天气之后的路灯的快速恢复亮灯的问题，同时也不能有效延长蓄电池的使用寿命，存在着技术问题。
发明内容
本实用新型提供了一种太阳能路灯控制系统，该太阳能路灯控制系统能够在连续阴雨天气之后快速恢复亮灯，并能有效延长第一蓄电池和第二蓄电池的使用寿命。
一种太阳能路灯控制系统，包括太阳能电池板、控制器、恒流器、路灯以及蓄电池，所述的太阳能电池板与控制器的输入端连接，所述的控制器的输出端通过恒流器与路灯连接，所述的蓄电池与控制器连接，所述的蓄电池包括第一蓄电池和第二蓄电池，所述的第一蓄电池的容量大于第二蓄电池的容量，所述的太阳能电池板通过控制器的切换控制对第一蓄电池和第二蓄电池充电，所述的第一蓄电池和第二蓄电池通过控制器的切换控制给路灯供电。
太阳能电池板通过控制器的切换控制给第一蓄电池和第二蓄电池充电，第一蓄电池和第二蓄电池通过控制器的切换控制给路灯供电，从而使得不同情况下，选择性地对第一蓄电池和第二蓄电池充放电，从而达到快速恢复亮灯和减少蓄电池使用次数。
所述的第二蓄电池(小容量蓄电池)的电量可以在短时间内达到过放恢复电压，对路灯供电，从而即使在连续阳光不充足或是阴雨天气之后同样可以快速恢复亮灯。
所述的第一蓄电池(大容量蓄电池)在连续阳光不充足或是阴雨天气由于第二蓄电池对路灯供电而可以继续充电达到过放恢复电压，减少了第一蓄电池的循环使用次数，从而延长了第一蓄电池的使用寿命。
所述的第二蓄电池只有在所述的第一蓄电池进入过放电保护时才对所述路灯供电，从而延长路灯的亮灯时间，节约又环保。
所述的第二蓄电池在第一蓄电池对路灯供电时一直处于过充电保护状态，不对路灯供电，这样减少了第二蓄电池的循环使用次数，从而延长了第二蓄电池的使用寿命。
作为本实用新型的控制器的一种优选，所述的控制器包括：
用于对所述第一蓄电池和第二蓄电池充电的充电电路，充电电路采用现有技术，如浮充方式充电电路；
用于检测所述太阳能电池板两端电压的检测电路，通过检测太阳能电池板两端电压来进行光照度采样，判断白天和黑夜；
带保护功能的功率驱动电路，对第一蓄电池和第二蓄电池的输出电流进行控制并保护第一蓄电池和第二蓄电池的放电，带保护功能的功率驱动电路可采用现有技术；
用于检测第一蓄电池输出电流的第一电流传感器，用于检测第二蓄电池输出电流的第二电流传感器；
以及处理器，所述的处理器接受检测电路、第一电流传感器和第二电流传感器的反馈信号并对充电电路、带保护功能的功率驱动电路进行控制。所述的第一蓄电池和第二蓄电池的输出端均串接有保险丝，进行电子短路保护。太阳能路灯控制系统具有过充保护、过放保护、电子短路保护、过载保护等功能。
所述的控制器还包括用于将温度信号反馈给所述处理器的温度传感器，处理器可以根据温度传感器反馈的温度信号进行温度补偿。
优选的，所述的第一蓄电池的容量为第二蓄电池的容量的3～5倍。第一蓄电池的容量比较大，可以延长亮灯时间和周期；第二蓄电池的容量相对比较小，可以在阴雨天气之后快速达到过放恢复电压从而对路灯进行供电，同时，可以让第一蓄电池继续充电从而减少了第一蓄电池的循环使用次数，延长了第一蓄电池的使用寿命。
所述的第一蓄电池的容量为90～150A·h，所述的第二蓄电池的容量为15～45A·h。这些规格的蓄电池能够很好满足太阳能路灯控制系统的使用要求，满足对路灯供电照明的需求，并且上述的规格的蓄电池市场化程度较高，价格也相对较合理，方便用户更换。进一步优选，所述的第一蓄电池的容量为120A·h，所述的第二蓄电池的容量为30A·h。
与现有技术相比，本实用新型具有如下优点：
天气晴朗的时候，只有第一蓄电池工作，第二蓄电池不工作，第一蓄电池接收来自太阳能电池板的能量蓄存起来直到达到过充电保护状态，这些能量用于夜晚路灯的照明，而第二蓄电池在达到过充电保护状态之后处于静止状态，只有在第一蓄电池处于过放电保护状态而不足以用来供电照明时，才使用第二蓄电池对路灯进行供电照明，可以相对减少第二蓄电池的使用次数，这样，本实用新型太阳能路灯控制系统可以延长第二蓄电池的使用寿命。
阴雨天气或是阳光不充足的时候，先是第一蓄电池供电给路灯照明，在第一蓄电池放电达到过放电保护状态后，第二蓄电池开始用于给路灯供电照明。第一蓄电池一直处于充电状态直到恢复到过放恢复电压后才继续对路灯供电，而第二蓄电池即使在天气不是很好的时候也能快速达到过放恢复电压用于阴雨天气的晚上给路灯供电照明，等到第一蓄电池的充电状态恢复到过放恢复电压后开始恢复对路灯供电，第二蓄电池则在达到过充电保护状态之后处于静止状态不对路灯供电。这样，本实用新型太阳能路灯控制系统可以延长第一蓄电池的循环使用寿命，同时不影响阴雨天的晚上路灯的供电照明。
连续阴雨天气时，第一蓄电池供电给路灯照明直到进入过放电保护状态而停止供电，接着第二蓄电池开始用于给路灯供电照明。在阴雨天之后放晴的第一天晚上，第一蓄电池由于还未恢复到过放恢复电压而不用于路灯供电照明，可是第二蓄电池则因为容量小而容易在短时间内达到过放恢复电压对路灯供电，这样，本实用新型太阳能路灯控制系统不仅可以延长第一蓄电池的循环使用寿命和阴雨天气路灯的亮灯时间，同时不影响连续阴雨天之后路灯的供电照明。
附图说明
图1为本实用新型太阳能路灯控制系统的结构示意图；
图2为本实用新型的控制器、太阳能电池板和蓄电池的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。
如图1所示，本实用新型太阳能路灯控制系统，包括太阳能电池板1、控制器2、恒流器3、第一蓄电池4、第二蓄电池5以及路灯6，路灯6可选用LED路灯，太阳能电池板1与控制器2的输入端连接，控制器2的输出端通过恒流器3与路灯6连接，第一蓄电池4和第二蓄电池5均与控制器2连接，第一蓄电池4的容量大于第二蓄电池5的容量，太阳能电池板1通过控制器2的切换控制对第一蓄电池4和第二蓄电池5充电，第一蓄电池4和第二蓄电池5通过控制器2的切换控制给路灯6供电。第一蓄电池4的容量具体选用120A·h，第二蓄电池5的容量具体选用30A·h。
如图2所示，虚线框内为本实用新型的控制器的结构示意图，控制器2包括用于对第一蓄电池4和第二蓄电池5充电的充电电路、用于检测太阳能电池板1两端电压的检测电路、带保护功能的功率驱动电路9、用于检测第一蓄电池4输出电流的第一电流传感器11、用于检测第二蓄电池5输出电流的第二电流传感器12、用于检测环境温度的温度传感器10以及处理器7。
用于对第一蓄电池4和第二蓄电池5充电的充电电路包括PWM功率驱动电路8、场效应管Q1、场效应管Q2和场效应管Q3，场效应管Q2的源极与第一蓄电池4的正极、第一蓄电池4的负极与保险丝13依次串联形成第一蓄电池4的充电电路，场效应管Q3的源极与第二蓄电池5的正极、第二蓄电池5的负极与保险丝14依次串联形成第二蓄电池5的充电电路，第一蓄电池4的充电电路和第二蓄电池5的充电电路并联后形成总充电电路，总充电电路与场效应管Q1串接后接入太阳能电池板1的输出端。场效应管Q1的栅极、场效应管Q2的栅极和场效应管Q3的栅极均与PWM功率驱动电路8连接，场效应管Q1的漏极、场效应管Q2的漏极和场效应管Q3的漏极通过二极管D和电阻R3均与太阳能电池板1的输出端的负极连接。PWM功率驱动电路8采用现有技术，PWM功率驱动电路8与处理器7连接。处理器7通过PWM功率驱动电路8控制场效应管Q1，从而控制总充电电路的通断，处理器7通过PWM功率驱动电路8控制场效应管Q2，从而控制第一蓄电池4的充电电路的通断，处理器7通过PWM功率驱动电路8控制场效应管Q3，从而控制第二蓄电池5的充电电路的通断。
用于检测太阳能电池板1两端电压的检测电路，包括串联的两个电阻R1和R2，并联接在太阳能电池板1的输出端，处理器7通过检测太阳能电池板1两端电压来进行光照度采样，判断白天和黑夜。处理器7具体可选用单片机。
第一蓄电池4的输出端即正极和负极，串接第一电流传感器11和场效应管Q4后通过恒流器3与路灯6连接，第二蓄电池5的输出端即正极和负极，串接第二电流传感器12和场效应管Q5后通过恒流器3与路灯6连接。场效应管Q4的栅极和场效应管Q5的栅极均与带保护功能的功率驱动电路9连接，带保护功能的功率驱动电路9采用现有技术，包括现有的过载保护电路和PWM功率驱动电路，带保护功能的功率驱动电路9与处理器7连接。处理器7通过带保护功能的功率驱动电路9控制场效应管Q4，从而控制第一蓄电池4的电流输出；处理器7通过带保护功能的功率驱动电路9控制场效应管Q5，从而控制第二蓄电池5的电流输出。
处理器7接受检测电路、第一电流传感器11、第二电流传感器12和温度传感器10的反馈信号，并根据反馈信号对总充电电路、带保护功能的功率驱动电路9进行控制，从而使得太阳能路灯控制系统具有过充保护、过放保护、电子短路保护、过载保护等功能。
本实用新型太阳能路灯控制系统的工作过程如下：
处理器7根据第一蓄电池4的充放电状态分为两种工作模式：
第一种工作模式为第一蓄电池4的工作状态，此时的处理器7执行的是先对第二蓄电池5充电，充满后再对第一蓄电池4充电，第二蓄电池5一直处于饱和状态，第一蓄电池4充满后先使用第一蓄电池4的电能对路灯6供电照明；
第二种工作模式为第一蓄电池4的亏电状态，此时的处理器7执行的是先对第二蓄电池5充电，充满后多余的电量再给第一蓄电池4充电，第一蓄电池4一直处于充电状态，而使用时会先使用第二蓄电池5的电能对路灯6供电，直到第一蓄电池4达到过充电保护状态，然后处理器7的工作模式又会转为第一种工作模式，如此循环，不仅减少了第一蓄电池4和第二蓄电池5的循环使用次数，同时延长了它们的使用寿命。
第一蓄电池4平时一直处于工作状态，也就是处理器7采用第一种工作模式，但是阴雨天气后由于第一蓄电池4一直放电进入过放电保护后，处理器7采用第二种工作模式，由原本不工作的饱和状态的第二蓄电池5开始放电给路灯6供电照明，直到第一蓄电池4充满电能恢复对路灯6供电后，处理器7再次采用第一种工作模式，这样一种交替间隔控制使用蓄电池供电的方法不仅可以延长蓄电池的循环使用寿命和路灯的亮灯时间，还可以在连续阴雨天之后快速恢复亮灯。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围内。

Claims (6)

1.一种太阳能路灯控制系统，包括太阳能电池板、控制器、恒流器、路灯以及蓄电池，所述的太阳能电池板与控制器的输入端连接，所述的控制器的输出端通过恒流器与路灯连接，所述的蓄电池与控制器连接，其特征在于，所述的蓄电池包括第一蓄电池和第二蓄电池，所述的第一蓄电池的容量大于第二蓄电池的容量，所述的太阳能电池板通过控制器的切换控制对第一蓄电池和第二蓄电池充电，所述的第一蓄电池和第二蓄电池通过控制器的切换控制给路灯供电。
2.根据权利要求1所述的太阳能路灯控制系统，其特征在于，所述的控制器包括用于对所述第一蓄电池和第二蓄电池充电的充电电路、用于检测所述太阳能电池板两端电压的检测电路、带保护功能的功率驱动电路、用于检测第一蓄电池输出电流的第一电流传感器、用于检测第二蓄电池输出电流的第二电流传感器以及处理器，所述的处理器接受检测电路、第一电流传感器和第二电流传感器的反馈信号并对充电电路、带保护功能的功率驱动电路进行控制。
3.根据权利要求2所述的太阳能路灯控制系统，其特征在于，所述的控制器还包括用于将温度信号反馈给所述处理器的温度传感器。
4.根据权利要求1所述的太阳能路灯控制系统，其特征在于，所述的第一蓄电池的容量为第二蓄电池的容量的3～5倍。
5.根据权利要求4所述的太阳能路灯控制系统，其特征在于，所述的第一蓄电池的容量为90～150A·h，所述的第二蓄电池的容量为15～45A·h。
6.根据权利要求5所述的太阳能路灯控制系统，其特征在于，所述的第一蓄电池的容量为120A·h，所述的第二蓄电池的容量为30A·h。
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