CN207962473U - 一种基于电池梯次利用的照明装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种基于电池梯次利用的照明装置，属于照明技术领域，该装置包括Y型灯杆、安装在Y型灯杆高处末端的照明灯、安装在Y型灯杆顶部的太阳能电池板、以及安装在Y型灯杆底部电源箱，所述电源箱的输入端连接太阳能电池板、电源箱的输出端连接照明灯。本实用新型基于电池的梯次利用原理，充分利用退役动力电池的剩余存储能力用于照明领域，提出的Y型灯杆的布局方便照明灯和太阳能电池板的安装。

Description

一种基于电池梯次利用的照明装置

技术领域

本实用新型涉及电池储能技术领域，尤其涉及一种基于电池梯次利用的照明装置。

背景技术

随着电动汽车行业快速发展，使得电池的产量呈大幅增加，动力电池的使用寿命一般为5-6年，更换之后的动力电池一般的剩余能量还能保持在70-80%。因而针对退役的动力电池进一步将其梯次利用于储能，不仅可以将电池能量的最大化利用，缓解大量退役废旧电池面临的处理压力，同时降低储能成本，避免将造成资源的严重浪费。

实用新型内容

本实用新型提供了一种基于电池梯次利用的照明装置，基于电池的梯次利用原理，充分利用退役动力电池的剩余存储能力用于照明领域，提出的Y型灯杆的布局方便照明灯和太阳能电池板的安装。

为达到上述目的，本实用新型的实施例采用如下技术方案：

一种基于电池梯次利用的照明装置，其特征在于，包括Y型灯杆、安装在Y型灯杆高处末端的照明灯、安装在Y型灯杆顶部的太阳能电池板、以及安装在Y型灯杆底部电源箱，所述电源箱的输入端连接太阳能电池板、电源箱的输出端连接照明灯，其中：所述电源箱内部设置有用于储能的梯次利用电池箱、用于保护蓄电池的充放电的太阳能控制器、用于调节电池箱输出电压的变压器和用于控制照明灯工作时间的定时继电器，所述太阳能控制器的输入端连接太阳能电池板、太阳能控制器的输出端连接梯次利用电池箱的电极，梯次利用电池箱的电极依次通过变压器和定时继电器连接照明灯。

进一步的，所述电源箱包括六个梯次利用电池箱，六个电池箱通过内部导线的连接构成两个相互并联的电池组模块：即第一电池组模块和第二电池组模块，所述第一电池组模块和第二电池组模块分别包含三个相互串联的电池组。

进一步的，所述梯次利用电池箱包括箱体、与箱体连接的盖体和箱体内部安装的电能管理电路，其中：

所述箱体上对称设置有多个用于安装电池的电池安放孔，所述电池安放孔的底部安装有用于连接电池负极的底部金属触点，箱体的侧面贯穿设置有通风孔；

所述盖体通过合页连接在箱体上，盖体的内表面上设置有连接电池正极的顶部金属触点，盖体远离合页的一端设置有连接孔，所述箱体对应连接孔的位置设置有连接底孔，螺丝穿过连接孔与连接底孔可以将盖体与箱体固定成一整体；

所述电能管理电路安装在箱体内部用于电池能量的监控和均衡，电能管理电路的输入口通过导线分别连接底部金属触点和顶部金属触点，电池通过底部金属触点、顶部金属触点和导线和构成相互串联的电池组；

所述箱体靠近电能管理电路的位置设置有电池组正电极、电池组负电极，所述电池组正电极连接电池组的正极，所述电池组负电极连接电池组的负极。

进一步的，所述电池安放孔可以安放单体磷酸铁锂电池、铅酸电池、镍基电池或钠硫电池中的一种。

进一步的，磷酸铁锂电池、铅酸电池、镍基电池或钠硫电池均为退役且容量不小于额定容量的70%的电池。

进一步的，所述电能管理电路包括MOS管、转移相邻电池能量的储能电容、控制电路、以及与所述控制电路分别连接的检测电路和MOS管驱动电路，所述控制电路的输出口通过MOS管驱动电路连接MOS管的栅极以控制MOS管的工作，其中：

所述MOS管包括第一MOS管、第二MOS管、第三MOS管、第四MOS管、第五MOS管；所述电容包括第一电容、第二电容、第三电容、第四电容；所述电池包括依次串联的第一电池、第二电池、第三电池、第四电池；

所述第一MOS管的漏极连接第一电池的正极，第一MOS管的源极连接第一电容的一极，所述第一电容的另一极连接第一电池的负极，所述第二MOS管并联在第一电容的两端且第二MOS管的漏极连接第一MOS管的源极、第二MOS管的源极连接第一电池的负极；

所述第二电容的一级连接第一MOS管的源极，第二电容的另一极连接第二电池的负极，所述第三MOS管并联在第二电容的两端且第三MOS管的漏极连接第一MOS管的源极、第三MOS管的源极连接第二电池的负极；

所述第三电容的一级连接第一MOS管的源极，第三电容的另一极连接第三电池的负极，所述第四MOS管并联在第三电容的两端且第四MOS管的漏极连接第一MOS管的源极、第四MOS管的源极连接第三电池的负极；

所述第五MOS管的漏极连接第一MOS管的源极、第五MOS管的源极连接第四电池的负极；

所述检测电路采用LTC2943芯片，所述LTC2943芯片用于检测电池组中每个电池的温度和电压信息；

所述控制电路采用MSP430F54芯片，所述MSP430F54芯片通过SPI方式与LTC2943芯片通信。

本实用新型的一种基于电池梯次利用的照明装置具有以下有益效果：

本实用新型基于电池的梯次利用原理，充分利用退役动力电池的剩余存储能力用于照明领域，提出的Y型灯杆的布局方便照明灯和太阳能电池板的安装：

1）通过串、联梯次利用电池箱组成照明装置的电源充分利用电池剩余能量，同时配置有电能管理电路保证电池能够稳定工作；

2）电池箱内部更换电池容易，能够避免了电池单体之间繁琐的接线工作、实现快速成组；

3）Y型灯杆的设计能够方便安装照明灯和太阳能电池板的安装，两个照明灯安装在Y型灯杆的顶部两侧，太阳能电池板安装在Y型灯杆的顶部斜臂上。

附图说明

图1为本实用新型的一种基于电池梯次利用的照明装置的结构示意图；

图2为本实用新型的一种基于电池梯次利用的照明装置的电源箱结构示意图；

图3为本实用新型的一种基于电池梯次利用的照明装置的电池箱立体结构示意图；

图4为本实用新型的一种基于电池梯次利用的照明装置的电池箱侧面结构示意图；

图5为本实用新型的一种基于电池梯次利用的照明装置的电池箱内部结构示意图；

图6为本实用新型的一种基于电池梯次利用的照明装置的电能管理电路结构示意图；

图7为本实用新型的一种基于电池梯次利用的照明装置的电能管理电路中第一电容充电示意图；

图8为本实用新型的一种基于电池梯次利用的照明装置的电能管理电路中第一电容放电示意图。

图中，1-箱体、101-电池安放孔、102-通风孔、103-连接底孔、104-底部金属触点、2-盖体、201-顶部金属触点、202-导线、203-连接孔、204-螺丝、3-电能管理电路、301-电池组正电极、302-电池组负电极、4-合页、5-电池、6-Y型灯杆、7-照明灯、8-太阳能电池板、9-电源箱。

具体实施方式

根据附图所示，对本实用新型进行进一步说明：

如图1所示，一种基于电池梯次利用的照明装置，包括Y型灯杆6、安装在Y型灯杆6高处末端的照明灯7、安装在Y型灯杆6顶部的太阳能电池板8、以及安装在Y型灯杆6底部电源箱9，所述电源箱9的输入端连接太阳能电池板8、电源箱9的输出端连接照明灯7，其中如图2所示，所述电源箱9内部设置有用于储能的梯次利用电池箱、用于保护蓄电池的充放电的太阳能控制器、用于调节电池箱输出电压的变压器和用于控制照明灯7工作时间的定时继电器，所述太阳能控制器的输入端连接太阳能电池板8、太阳能控制器的输出端连接梯次利用电池箱的电极，梯次利用电池箱的电极依次通过变压器和定时继电器连接照明灯7。

具体的，太阳能电池板8为100W瓦、18V的多晶硅太阳能板，太阳能控制器可以采用现有的PWM或MPPT控制器，定时继电器也采用现有技术中的普通继电器即可。

具体的，电源箱9包括六个梯次利用电池箱，六个电池箱通过内部导线的连接构成两个相互并联的电池组模块：即第一电池组模块和第二电池组模块，所述第一电池组模块和第二电池组模块分别包含三个相互串联的电池组。本实施例中，电池箱的总电压为12倍的单体电池额定电压和2倍单体电池额定电流。

如图3、图4、图5所示，所述电源箱9包括箱体1、与箱体1连接的盖体2和箱体1内部安装的电能管理电路3，其中：箱体1上对称设置有多个用于安装电池的电池安放孔101，所述电池安放孔101的底部安装有用于连接电池负极的底部金属触点104，箱体1的侧面贯穿设置有用于防止电池过热的通风孔102。

具体的，电池安放孔101的数量可以是4个，也可以是6个。电池安放孔101的形状是方形也可以是圆形。

所述盖体2通过合页连接在箱体1上，盖体2的内表面上设置有连接电池正极的顶部金属触点201，盖体2远离合页的一端设置有连接孔203，所述箱体1对应连接孔203的位置设置有连接底孔103。

具体的，打开盖体2，并将单体电池放入箱体1后，闭合盖体2，然后使用螺丝204穿过连接孔203与连接底孔103可以将盖体2与箱体1固定成一整体，单个电池5单体通过底部金属触点104、顶部金属触点201和导线202和构成相互串联的电池组，箱体1靠近电能管理电路3的位置设置有外接用电设备的电池组正电极301、电池组负电极302，所述电池组正电极301连接电池组的正极，所述电池组负电极302连接电池组的负极。

具体的，所述电能管理电路3安装在箱体1内部用于电池5能量的监控和均衡，电能管理电路3的输入口通过导线202分别连接底部金属触点104和顶部金属触点201，电能管理电路3一方面通过检测电路采集单个电池5的温度和电压、计算弱体电池5的储能情况，另一方面控制MOS管的导通或关闭实现能量的转移、或充电情况下弱体电池5的短路。

需要说明的是，本实施例中的电路针对是4个单体电池5。

需要说明的是，检测电路采用LTC2943芯片，LTC2943芯片用于检测电池组中每个电池5的温度和电压信息。控制电路采用MSP430F54芯片，所述MSP430F54芯片通过SPI方式与LTC2943芯片通信。

需要说明的是，所述电池安放孔可以安放单体磷酸铁锂电池、铅酸电池、镍基电池或钠硫电池中的一种。磷酸铁锂电池、铅酸电池、镍基电池或钠硫电池均为退役且容量不小于额定容量的70%的电池。

具体的如图4所示，所述电能管理电路3包括MOS管、转移相邻电池5能量的储能电容、控制电路、以及与所述控制电路分别连接的检测电路、电源、通信接口、MOS管驱动电路，所述控制电路的输出口通过MOS管驱动电路连接MOS管的栅极以控制MOS管的工作。

具体的，通信接口用于连接上位机下载驱动控制程序。

如图6所示，所述MOS管包括第一MOS管M1、第二MOS管M2、第三MOS管M3、第四MOS管M4、第五MOS管M5；所述电容包括第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4；所述电池5包括依次串联的第一电池B1、第二电池B2、第三电池B3、第四电池B4；

所述第一MOS管M1的漏极连接第一电池B1的正极，第一MOS管M1的源极连接第一电容C1的一极，所述第一电容C1的另一极连接第一电池B1的负极，所述第二MOS管M2并联在第一电容C1的两端且第二MOS管M2的漏极连接第一MOS管M1的源极、第二MOS管M2的源极连接第一电池B1的负极；

所述第二电容C2的一级连接第一MOS管M1的源极，第二电容C2的另一极连接第二电池B2的负极，所述第三MOS管M3并联在第二电容C2的两端且第三MOS管M3的漏极连接第一MOS管M1的源极、第三MOS管M3的源极连接第二电池B2的负极；

所述第三电容C3的一级连接第一MOS管M1的源极，第三电容C3的另一极连接第三电池B3的负极，所述第四MOS管M4并联在第三电容C3的两端且第四MOS管M4的漏极连接第一MOS管M1的源极、第四MOS管M4的源极连接第三电池B3的负极；

所述第五MOS管M5的漏极连接第一MOS管M1的源极、第五MOS管M5的源极连接第四电池B4的负极。

实际工作时，在对电池组整体充电的情况下，当检测电路检测到某个电池5的电压迅速上升将要超过最高电压时，对应的MOS管闭合，针对弱体电池5在充电情况下进行短路，避免过充的情况发生，例如第一电池B1电压过高时，控制电路发出驱动信号闭合第一MOS管M1和第二MOS管M2。

在需要转移电池5之间的能量时，可以利用储能电容。具体的，当当第一电池B1电压高于后一个第二电池B2电压时，闭合第一MOS管M1，此时由第一电池B1、第一MOS管M1、和第一电容C1组成回路，第一电容C1充电，如图7所示；当第一电容C1电压与第二个第二电池B2的电压差大于5v时，断开第一MOS管M1，闭合第二MOS管M2，由第一电容C1、第二电池B2、第三MOS管M3组成回路，第一电容C1给第二电池B2充电，如图8所示。当第二电池B2相对于第一电池B1和第三电池B3电压差范围为1-2v时，通过闭合第三MOS管M3和第二MOS管M2，即此时第二电池B2处于短路状态，充电电流不会再经过，电压将维持不变，依次重复对第二电池B2、第三电池B3到第四电池B4进行充电直到满足串联的第二电池B2均衡为止；通过控制两个电池5电压相差值，自动控制是否需要转移能量。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种基于电池梯次利用的照明装置，其特征在于，包括Y型灯杆、安装在Y型灯杆高处末端的照明灯、安装在Y型灯杆顶部的太阳能电池板、以及安装在Y型灯杆底部电源箱，所述电源箱的输入端连接太阳能电池板、电源箱的输出端连接照明灯，其中：所述电源箱内部设置有用于储能的梯次利用电池箱、用于保护蓄电池的充放电的太阳能控制器、用于调节电池箱输出电压的变压器和用于控制照明灯工作时间的定时继电器，所述太阳能控制器的输入端连接太阳能电池板、太阳能控制器的输出端连接梯次利用电池箱的电极，梯次利用电池箱的电极依次通过变压器和定时继电器连接照明灯。

2.根据权利要求1所述的基于电池梯次利用的照明装置，其特征在于，所述电源箱包括六个梯次利用电池箱，六个电池箱通过内部导线的连接构成两个相互并联的电池组模块：即第一电池组模块和第二电池组模块，所述第一电池组模块和第二电池组模块分别包含三个相互串联的电池组。

3.根据权利要求2所述的基于电池梯次利用的照明装置，其特征在于，所述梯次利用电池箱包括箱体、与箱体连接的盖体和箱体内部安装的电能管理电路，其中：

所述箱体上对称设置有多个用于安装电池的电池安放孔，所述电池安放孔的底部安装有用于连接电池负极的底部金属触点，箱体的侧面贯穿设置有通风孔；

所述盖体通过合页连接在箱体上，盖体的内表面上设置有连接电池正极的顶部金属触点，盖体远离合页的一端设置有连接孔，所述箱体对应连接孔的位置设置有连接底孔，螺丝穿过连接孔与连接底孔可以将盖体与箱体固定成一整体；

所述电能管理电路安装在箱体内部用于电池能量的监控和均衡，电能管理电路的输入口通过导线分别连接底部金属触点和顶部金属触点，电池通过底部金属触点、顶部金属触点和导线和构成相互串联的电池组；

所述箱体靠近电能管理电路的位置设置有电池组正电极、电池组负电极，所述电池组正电极连接电池组的正极，所述电池组负电极连接电池组的负极。

4.根据权利要求3所述的基于电池梯次利用的照明装置，其特征在于，所述电池安放孔可以安放单体磷酸铁锂电池、铅酸电池、镍基电池或钠硫电池中的一种。

5.根据权利要求4所述的基于电池梯次利用的照明装置，其特征在于，磷酸铁锂电池、铅酸电池、镍基电池或钠硫电池均为退役且容量不小于额定容量的70%的电池。

6.根据权利要求5所述的基于电池梯次利用的照明装置，其特征在于，所述电能管理电路包括MOS管、转移相邻电池能量的储能电容、控制电路、以及与所述控制电路分别连接的检测电路和MOS管驱动电路，所述控制电路的输出口通过MOS管驱动电路连接MOS管的栅极以控制MOS管的工作，其中：

所述MOS管包括第一MOS管、第二MOS管、第三MOS管、第四MOS管、第五MOS管；所述电容包括第一电容、第二电容、第三电容、第四电容；所述电池包括依次串联的第一电池、第二电池、第三电池、第四电池；

所述第一MOS管的漏极连接第一电池的正极，第一MOS管的源极连接第一电容的一极，所述第一电容的另一极连接第一电池的负极，所述第二MOS管并联在第一电容的两端且第二MOS管的漏极连接第一MOS管的源极、第二MOS管的源极连接第一电池的负极；

所述第二电容的一级连接第一MOS管的源极，第二电容的另一极连接第二电池的负极，所述第三MOS管并联在第二电容的两端且第三MOS管的漏极连接第一MOS管的源极、第三MOS管的源极连接第二电池的负极；

所述第三电容的一级连接第一MOS管的源极，第三电容的另一极连接第三电池的负极，所述第四MOS管并联在第三电容的两端且第四MOS管的漏极连接第一MOS管的源极、第四MOS管的源极连接第三电池的负极；

所述第五MOS管的漏极连接第一MOS管的源极、第五MOS管的源极连接第四电池的负极；

所述检测电路采用LTC2943芯片，所述LTC2943芯片用于检测电池组中每个电池的温度和电压信息；

所述控制电路采用MSP430F54芯片，所述MSP430F54芯片通过SPI方式与LTC2943芯片通信。