ES2432840A1

ES2432840A1 - Sistema para la gestión de la potencia de luminarias led

Info

Publication number: ES2432840A1
Application number: ES201200486A
Authority: ES
Inventors: Axelle VERGÉS; Alessandro CAVIASCA; Oscar SAGRISTÀ CABÓS; Jordi Verdaguer Villacampa; Eduardo Vila Vallejo
Original assignee: Studio Itinerante Arquitectura S L; STUDIO ITINERANTE ARQUITECTURA SL; Jw Grup Montajes Y Desarrollo De Proyectos Electronicos S L; JW GRUP MONTAJES Y DESARROLLO DE PROYECTOS ELECTRONICOS SL
Current assignee: Studio Itinerante Arquitectura S L; STUDIO ITINERANTE ARQUITECTURA SL; Jw Grup Montajes Y Desarrollo De Proyectos Electronicos S L; JW GRUP MONTAJES Y DESARROLLO DE PROYECTOS ELECTRONICOS SL
Priority date: 2012-05-03
Filing date: 2012-05-03
Publication date: 2013-12-05
Anticipated expiration: 2032-05-03
Also published as: WO2013164500A1; WO2013164500A8; ES2432840B1

Abstract

Sistema para la gestión de la potencia en luminarias LED (1) alimentadas por un sistema autónomo de energía solar fotovoltaica con paneles solares fotovoltaicos (2) que cargan una batería (3), la cual alimenta las luminarias (1). El sistema integra, en un único dispositivo, un microprocesador dotado de un algoritmo MPPT, que permite en todo momento almacenar en la batería (3) el máximo de potencia procedente de los paneles solares (2), y un segundo microprocesador dotado de entradas de datos sobre el estado de carga de la batería (3), y de un algoritmo predictivo que calcula la potencia a entregar de la batería (3) a la luminaria (1), en función de uno o varios de los siguientes datos: día del año y la hora, las coordenadas geográficas, y estado de carga de la batería (3).

Description

Sistema para la gestión de la potencia de luminarias LEO

Sector técnico de la invención

La presente invención se refiere a un sistema para la gestión de la potencia en consumos eléctricos autónomos, y para la racionalización del consumo energético, formado por una fuente autónoma de energía renovable, por ejemplo solar, y un consumo de potencia eléctrica variable, por ejemplo, aunque no exclusivamente, una o varias luminarias LEO.

El sistema comporta unos medios de computación (uno o dos microprocesadores) implementados con un algoritmo MPPT del tipo de eficiencia en corriente, que permite en todo momento almacenar el máximo de potencia en la batería, a una tensión tal que la potencia es máxima para la potencia radiante captada por los paneles en cada momento.

Antecedentes de la invención

Los paneles solares fotovoltaicos presentan una relación compleja entre su ambiente operativo y la potencia máxima que pueden producir. El comportamiento del panel solar no es lineal, lo cual es caracterizado mediante el factor de relleno, FF, que se define como el cociente entre la máxima potencia extraíble del panel solar y el producto Voc·lsc, (voltaje máximo e intensidad máxima, respectivamente, del primer cuadrante; ver Fig. 1). Para cada conjunto de condiciones operativas, los paneles solares presentan un único punto en que los valores de corriente (1) y voltaje (V) del panel proporcionan una salida de potencia máxima. Estos valores corresponden a un valor concreto de la resistencia de carga igual a V /1, conforme a la Ley de Ohm. La potencia vendrá dada por P=V·1. Un panel fotovoltaico presenta una relación aproximadamente exponencial entre corriente y voltaje. A partir de la teoría básica de circuitos, la potencia entregada a o desde un dispositivo es óptima (un máximo) cuando la derivada (o sea la pendiente) dlldV de la curva I-V es igual al cociente IN (siendo dP/dV=O). Este punto es conocido como Punto de Máxima Potencia (MPP, por sus siglas en inglés), y se corresponde con las "rodillas" -como se denomina en el argot-de la curva de la Fig. 1, en las que se verifica un valor de la corriente Imax Y de voltaje V max •

En esta Fig. 1 se muestran únicamente dos curvas: una curva inferior nocturna ili), para un irradiación solar (por ejemplo, expresada en W/m2) nulo o muy baja y una curva superior diurna (12), en la que la intensidad suministrada tiene valores positivo, hasta un valor Voc del voltaje, cambiando la corriente de sentido a partir de este valor. Para cada valor de irradiación solar existe una curva O característica.

En muchas aplicaciones es importante el seguimiento de este MPP, para mantener en el máximo la entrega de potencia. Para ello, son conocidos los dispositivos de seguimiento del punto de máxima potencia (MPPT, ó "Maximum Power Point Tracking", en idioma inglés).

El MPPT, o seguidor del punto de máxima potencia, es un convertidor OC/OC controlado por un microcontrolador que lleva un algoritmo integrado para maximizar la producción de un panel, algunos funcionan con sensores que monitorizan radiación y temperatura, por ejemplo: cuando la temperatura del panel aumenta, decae la tensión que es capaz de subministrar el modulo, pero al mismo tiempo aumenta también la intensidad. Si el control del MPPT hace disminuir el voltaje, provocando una subida de la intensidad, la potencia se mantiene sensiblemente constante. Lo mismo, pero a la inversa, es aplicable cuando disminuye la radiación sobre el panel solar fotovoltaico, en condiciones de frio, nubes, salida y puesta del sol. Las ganancias pueden ser de entre el 20% y el 40%.

Los dispositivos MPPT se sirven de diferentes tipos de algoritmos, por ejemplo MPPT del tipo de eficiencia en corriente, que permite en todo momento almacenar el máximo de potencia en la batería, a una tensión tal que la potencia es máxima para la potencia radiante captada por los paneles en cada momento. El MPPT de la presente invención utiliza un algoritmo de este tipo.

La energía eléctrica captada es entregada a una batería, gestionado mediante el MPPT, y la batería alimenta el consumo eléctrico (luminarias, controles de riego, pequeños motores, ... ) y el excedente sobre el consumo queda almacenado en la batería. Estos sistemas conocidos, de los que se conocen muchas realizaciones presentan inconvenientes. El primero es que en ausencia de demanda, puede enviarse al consumo eléctrico un exceso de energía, ya sea desde la batería o directamente desde laos paneles solares. Es el caso de un luminaria que permanece encendida toda la noche innecesariamente. Si se trata de una luminaria autónoma, por ejemplo en un espacio urbano, sin alimentación de red eléctrica, la batería se descarga y no puede alimentar otros dispositivos se, por ejemplo, el día siguiente amanece nublado.

Por otra parte, los consumos se programan estáticamente, es decir se asigna a cada franja horaria una potencia eléctrica fija a entregar a la luminaria (u otros consumos) desde la batería, sin tener en cuenta las condiciones presentes reales ni en cuanto a disponibilidad de energía radiante, ni estado de carga de la batería, ni demanda de potencia real necesaria requerido por la luminaria.

Finalmente, para un emplazamiento geográfico concreto de la luminaria existen datos históricos y condiciones geoclimáticas controlables que harían predictible la disponibilidad de energía radiante para cada día del año concreto. Además, las características de consumo de una instalación concreta también podrían ser predictibles. No obstante en los dispositivos actuales de luminarias fotovoltaicas autónomas no se conoce que aporten esta funcionalidad de predictibilidad, sino que desde la batería entregan toda la potencia demandada por el consumo o fijada para el mismo si tener en cuenta las circunstancias prácticas reales o predictibles.

En definitiva, la energía no es acumulada ni consumida con eficacia.

La presente invención tiene por finalidad proporcionar un sistema que permita dar solución a estos inconvenientes, racionalizar el consumo energético y adaptar a la demanda real y de un modo predictible tanto la carga de la batería como la entrega de energía.

Explicación de la invención

A tal finalidad, el objeto de la presente invención es un sistema para la gestión de la potencia en luminarias alimentadas por un sistema autónomo de energía solar fotovoltaica, que comprende paneles solares fotovoltaicos que cargan una batería, la cual alimenta las luminarias, que en su esencia se caracteriza porque integra, en único dispositivo, dos funcionalidades:

-: unos primeros medios de computación con un algoritmo MPPT del tipo de eficiencia en corriente, que permite en todo momento la primera funcionalidad almacenar en una batería el máximo de potencia procedente de los paneles solares, y

-: unos segundos medios de computación, dotados de entradas de datos sobre el estado de carga de la batería, y de un algoritmo predictivo que tiene la funcionalidad de calcular la potencia a entregar de la batería a la luminaria, en función uno o varios de los siguientes datos: del día del año y la hora, de las coordenadas geográficas, y del estado de carga de la batería.

Los primeros medios de computación y los segundos medios de computación pueden estar integrados en un único microcontrolador, o bien cada uno de ellos puede estar realizado en un microcontrolador independiente.

Preferentemente, el sistema de la invención comprende adicionalmente medios para proporcionar las coordenadas geográficas del sistema.

Según una realización preferida, el sistema comprende medios de memoria para almacenamiento de datos históricos, tales como por ejemplo: carga solar diaria, duración en horas de la noche, potencia total absorbida cada día, potencia total consumida por las luminarias cada día, energía en las baterías antes y después de la carga, duración del consumo, y porque dicho algoritmo predictivo está adaptado para calcula la potencia a entregar, también en función de los valores históricos para dicho día y dicha hora.

Preferentemente los dos microcontroladores tendrán una comunicación continua entre sí para el intercambio de variables.

De acuerdo con otra realización preferida, se proporcionan medios para disminuir gradualmente la intensidad lumínica a medida que se produce la descarga de la batería, mediante diminución de voltaje, para permitir que la luminaria no se apague nunca durante su funcionamiento.

Según otra característica del sistema de la presente invención, éste comprende medios de comunicación GPRS.

De acuerdo con otra realización preferida de la invención, el sistema comprende un sensor de presencia, para provocar un aumento temporal de la intensidad lumínica de las luminarias.

El sistema de la invención puede comprender puertos de comunicaciones, tales como Bluetooth®, RS232 cableada, Ethernet®, GPRS, etc., para la descarga de datos o para introducción de datos para la programación de las características de control.

Se han previsto medios de sincronización por radiofrecuencia de una luminaria con otras luminarias análogas.

Preferiblemente, las luminarias son luminarias de LEDs cuya intensidad lumínica es regulada mediante modulación en ancho de pulso (PWM).

No obstante, los principios y reglas técnicas de la presente invención también pueden ser aplicados en consumos diferentes de las luminarias, por ejemplo controles de riego, pequeños motores, sistemas de cámaras de tráfico, etc.

Breve descripción de los dibujos

A continuación de hará la descripción detallada de un modo de realización preferido, aunque no exclusivo, del sistema de la presente invención, para cuya mejor comprensión de acompaña de unos dibujos, dados meramente a título de ejemplo ilustrativo no limitativo, en los cuales:

la Fig. 1 es una curva característica I-V de un panel solar fotovoltaico estándar;

la Fig. 2 es un diagrama de bloques de la arquitectura del sistema de la presente invención;

la Fig. 3 es una gráfica ilustrativa del flujo lumínico en función el tiempo para cuando se activa un sensor de presencia o movimiento, en el caso de una luminaria;

la Fig. 4 es una gráfica que ilustra la programación en el tiempo del flujo lumínico para diferentes niveles de carga de la batería, también en el caso de una luminaria; y

la Fig. 5 es una vista en perspectiva que muestra un dispositivo que aloja en una carcasa los sistemas de la presente invención, y en que se ilustran las diferentes conexiones a la luminaria, los paneles solares, la batería, otros consumos y los puertos de E/S para comunicaciones y periféricos.

Descripción de unos modos de realización de la invención El objetivo de la presente invención es proporcionar un sistema 100 de gestión por microcontrolador integrado en una luminaria FV 1, regulada por PWM (modulación en ancho de pulso). El sistema 100 se encargará de gestionar el encendido y la potencia instantánea en la luminaria LEO 1 y su nivel luminoso. También pueden gestionarse otros consumos LEO 7, por ejemplo de señalización o indicación. El sistema determinará las horas de nocturnidad y actuará en consecuencia para efectuar una gestión de encendido adecuada.

Las luminarias 1 son alimentadas por un sistema autónomo de energía solar a base de paneles solares fotovoltaicos 2 que cargan una batería 3 de 12/24V, la cual alimenta a su vez las luminarias 1.

El sistema comprende:

-: un primer microcontrolador 4 (IJC1 en la Fig. 2), con un algoritmo MPPT del tipo de eficiencia en corriente, que permite en todo momento almacenar en la batería 3 el máximo de potencia procedente de los paneles solares 2,

-: medios para proporcionar las coordenadas geográficas del sistema 100, que pueden ser pre-programados en fábrica o mediante GPS o un sistema de posicionamiento equivalente,

-: medios de memoria 6 para almacenamiento de datos históricos, por ejemplo una memoria programable doblemente borrable EEPROM. Los datos pueden ser: carga solar diaria, duración en horas de la noche, potencia total absorbida cada día, potencia total consumida por las luminarias cada día, energía en la batería 3 antes y después de la carga, duración del consumo, etc,

-: un segundo microcontrolador 5 (IJC2 en la Fig. 2), dotado de entradas de datos sobre el estado de carga de la batería 3, y provisto de un algoritmo predictivo que calcula la potencia a entregar de la batería 3 a la luminaria 1, en función del día del año y la hora, de los valores históricos para dicho día y dicha hora, de las coordenadas geográficas, y del estado de carga de la batería 3.

En la Fig. 2 se puede ver el diagrama de bloques del sistema 100.

El primer microcontrolador 4 está conectado con los paneles solares 2, a través de un "shunt" de carga 21, Y con la batería 3 por medio de una salida 31. El microcontrolador 4 gestiona mediante algoritmo MPPT de eficacia en corriente el aporte de energía a la batería 3.

El segundo microcontrolador 5, que contiene el algoritmo predictivo para la gestión de la alimentación de la luminaria 1 (descarga de la batería), está comunicado con la luminaria 1 y la batería 3. Uno de los puntos centrales del algoritmo es la capacidad para disminuir gradualmente la intensidad lumínica en la luminaria 1 a medida que se produce la descarga de la batería 3, mediante diminución de voltaje, para permitir que la luminaria 1 no se apague nunca durante su funcionamiento (ver Fig. 4). El sistema 100 comprende una serie de E/S 8 Y puertos de comunicaciones, tales como Bluetooth, RS232 cableada, Ethernet, GPRS, etc., para la descarga de datos o para introducción de datos y para la programación de las características de control.

Existen 5 variables para el cálculo del algoritmo predictivo:

1-Coordenadas Geográficas Con las coordenadas geográficas de la ubicación del dispositivo, se puede predecir que radiación promedio tendrá durante todo el año, a partir de los históricos que se disponen en la base de datos de la Nasa.

2-Fecha Actual Con la fecha actual (recuperada del reloj interno del segundo microcontrolador 5) y los datos del punto anterior, se puede saber la energía obtenible de día con los paneles solares y por lo tanto de la energía que se puede consumir durante la noche.

3-Acumulados Históricos El sistema genera su propia tabla de valores históricos para abastecer la base de datos de cálculo. Estos parámetros son: la carga solar diaria, el valor de la batería antes y después de la carga El consumo de energía, la duración de consumo, etc

4-Estado Batería Actual El estado de la batería 3, en todo momento es importante por si hay días en que la radiación solar no llega a los promedios, ya sea por inclemencias del tiempo o otras causas. Este dato permite proteger a la batería 3, que es el punto más delicado de la instalación para evitar una descarga que deje el sistema 100 sin suministro.

5-Potencia radiada en los paneles solares La potencia radiada en los paneles solares 2 es una potencia instantánea variable en el tiempo y depende de la radiación solar existente. El algoritmo va siguiendo esa variación para obtener la máxima potencia de carga.

El funcionamiento básico es el siguiente. El proceso empieza a demandar corriente al panel solar 2 y se va incrementando. Al llegar a su máximo punto, el panel solar 2 hace bajar la tensión y el algoritmo lo detecta y deja de incrementar la petición de corriente. Cuando se producen variaciones de radiación (por ejemplo al pasar una nube por encima) el sistema 100 reduce la petición de corriente para mantener el punto de máxima potencia (MPPT, "Maximum Power Point Tracking'). Ver Fig. 1

Con estas variables se efectúan dos bloques de cálculos: el cálculo de carga de la batería y el cálculo de descarga (o consumo). El de carga actúa sobre el microcontrolador MPPT 4 de los paneles solares 2 y permite aumentar la eficiencia de carga de la batería 3 un 30% respecto a los métodos tradicionales de corriente constante. Para el cálculo de descarga o consumo, se prevé la caída del sistema al no extremar el consumo en momentos que la carga no satisface las previsiones establecidas. El cálculo de la descarga o consumo actúa sobre el microcontrolador 5 de luminaria, que ejecuta el algoritmo predictivo.

Cada bloque de cálculo actúa sobre un microcontrolador independiente para hacer más potente el cálculo instantáneo. Entre los microcontroladores existe una comunicación continua de intercambio de variables. La suma de estos dos bloques permite conseguir un sistema que garantice la máxima eficiencia energética posible.

A continuación se explica el funcionamiento del algoritmo predictivo ejecutado en el segundo microcontrolador:

Este algoritmo se descompone en dos pasos secuenciales:

1.: Cálculo del consumo instantáneo

2.: Repartición de la carga durante la noche

1. Cálculo del consumo instantáneo

Explicación de variables:

MCP (Máximo consumo permitido): Se determina a partir de la radiación promedio del lugar donde está ubicado el sistema. Se mide en porcentaje teniendo un rango que va del 10% al 25%.

EBH (Estado Batería Histórico). Es el estado de carga promedio de la batería en los 5 días anteriores. Se determina justo antes de hacerse de noche. Se mide en porcentaje teniendo un rango que va de 40% hasta 100%

CI (Consumo instantáneo). Se determina a partir de la variación que a sufrido el estado de carga de la batería al finalizar el día comparado con el EBH. Se mide en porcentaje teniendo un rango que va de 5% hasta MCP.

Ejemplo de cálculo 1

Así, por ejemplo si el sistema tiene las variables siguiente: -CI =13% (por la noche se consumirá un 13% de la carga que tiene la batería) -MCP =22%: (que como mucho se puede consumir un 22% de la carga de la batería) -EBH =80% (la batería está cargada hasta el 80% de su capacidad) En estas condiciones,

-: Si la batería pasa de 80% a 75% el CI se decrementa en un 1% pasando a 12% -Si la batería pasa de 80% a 85% se mantiene el CI en 13%. Si durante 4 días seguidos, la batería va aumentando su estado de carga, el CI se incrementa un 0,4% pasando a 13,4%.

Ejemplo de cálculo 1

Así, por ejemplo si el sistema tiene las variables siguiente: -CI =22% (por la noche se consumirá un 22% de la carga que tiene la batería) -MCP =22% (que como mucho se puede consumir un 22% de la carga de la batería) -EBH =80% (la batería está cargada hasta el 80% de su capacidad)

En estas condiciones,

-Si la batería pasa de 80% a 75% el CI disminuye en un 1% pasando a 21% -Si la batería pasa de 80% a 85% se mantiene el CI en 22%. Si durante 4 días seguidos, la batería va aumentando su estado, CI no se puede incrementar ya que ha llegado al máximo permitido MCP.

Así, el consumo de batería se fija a partir de la duración de la noche.

En verano se podrá consumir diariamente hasta un 25% de la capacidad de la batería, mientras que en invierno hasta un 10% de su capacidad.

Con estos límites superiores, el consumo lo determinará el estado actual de la batería respecto a los 5 últimos días y su tendencia. Así se obtiene el parámetro llamado Consumo Instantáneo (CI) que depende del histórico de la capacidad de la batería.

2. Repartición de la carga durante la noche

Una vez conocido CI, se determina cómo se reparte esta carga a lo largo de la

noche. Inicialmente se da máxima potencia lumínica a la luminaria (durante dos

5 horas si es posible) para ir reduciendo paulatinamente. En la Fig. 4 se ilustra un

caso en que el flujo máximo de iluminación se mantiene durante 1 hora para una

carga de la batería del 15%, 2 horas para una carga de la batería del 30%, 3 horas

para una carga de la batería del 45%, y así sucesivamente hasta mantener 6 h para

una carga del 90 %. Posteriormente la iluminación de la luminaria LEO (o la 10 descarga de la batería) disminuye paulatinamente, excepto en el caso de la carga

de la batería se mantenga al 100%.

Los criterios de programación algorítmica dinámica pueden ser los siguientes

15: Estado de la batería

Muy favorable Favorable Desfavorable Muy desfavorable

20: Ejemplo -1 (verano): CI =20%

Carga (%), EBH

>75 50-75 25-50 <25

Horas a flujo elevado

5 a 100% 2 a 100% 2 a 70% 2a50%

Resto de la noche

Repartido Repartido Repartido Repartido

La carga de la batería es de 80% (EBH = 80%)

Con una Batería de 210Ah (Capacidad Total de la Batería CTB = 210) Con una carga que consume 4A (IL Intensidad Load =4A) Con una noche que dura 10h Si CF es el Consumo Final, entonces la curva de consumo será:

CF = CI * EBH * CTB = 20% * 80% * 210A = 33,6A Las 2 primeras horas 4Ah de consumo (100%) 33,6A -4A * 2 =25,6A Dividido en 8h => 25,6A18h = 3,2A

Las 8 restantes: 3,2A de consumo (80%)

Ejemplo -2 (invierno) CI =12%

La carga de la batería es de 70% (EBH =70%) Con una Batería de 210Ah (Capacidad Total de la Batería CTB = 210) Con una carga que consume 4A (IL Intensidad Load = 4A) Con una noche que dura 14h La curva de consumo será:

El consumo final es (CF): CF = CI * EBH * CTB = 12% * 70% * 210A = 17,64A Las 2 primeras horas 2,8Ah de consumo (70%) 17,64A -2,8A * 2 =12,04A Dividido en 12h => 12,04A112h = 1A

Las 12 restantes: 1A de consumo (25%)

El sistema puede comprender un sensor de presencia (SENSOR DE PRESENCIA, en la Fig. 2), movimiento o ruido, para provocar "peticiones" aumento temporal del flujo (intensidad lumínica) de las luminarias 1. interrumpiendo el anterior algoritmo momentáneamente y retornando a su ejecución tras pasados un determinado periodo de tiempo. Ver Fig. 3. en que se ejemplifican algunas de estas peticiones.

De esta manera. esta algorítmica permite disminuir la intensidad lumínica porcentualmente a medida que la batería se descargue (disminución de voltaje) para permitir que la luminaria no se apague nunca durante su funcionamiento. El sistema de la invención permite administrar y prolongar la vida útil de las baterías reduciendo el número de ciclos de carga y descarga mediante la anterior programación dinámica en horas de funcionamiento. El sistema "compacta" las funciones de regulación de carga/descarga de baterías y regulación de la intensidad lumínica en un único dispositivo electrónico.

Esta unión de ambas funciones permite la rápida implementación de automatismos totalmente autónomos (luminarias. riego. controles autónomos .... ). La integración de un mini ordenador permite la rápida programación y adaptación de cualquier equipo a sus requisitos.

Además. todo ello permite que los dispositivos del sistema de la invención se presente integrado en una carcasa estanca 10 de aluminio. con un elevado nivel de estanqueidad y rigidez. No se requiere de cuadro eléctrico de protección. pues el cableado del sistema se efectúa en el interior de la carcasa 10.

Existe la posibilidad de conectar una fuente de alimentación AC/DC 81 externa con el objetivo de cargar la batería desde la red eléctrica en los momentos de carga mínima. Para que la fuente de alimentación externa no consuma nada mientras funcione el sistema fotovoltaico. la unidad de control controlará el encendido de la fuente mediante un relé. En caso de peligrar la capacidad de carga de la batería. el sistema activará la fuente permitiendo la carga de la batería a través de la red. Una vez esté cargada. el sistema desconectará la fuente volviendo a su estado autónomo fotovoltaico. Aunque ello queda fuera del alcance de la invención.

El sistema dispondrá de dos sondas de temperatura NTC: una primera en la batería (NTC1 SONDA TEMP _BAT en la Fig. 2) Y otra segunda en la placa del dispositivo electrónico (NTC1 SONDA TEMP _BAT en la Fig. 2), integrada en las E/S 8. La sonda de temperatura NTC de la batería permitirá adaptar la tensión de carga a la variación de temperatura, garantizando un uso óptimo de la batería.

La salida/entrada de COMMS permite conectar diferentes módulos de conexión inalámbrica externos como Bluetooth, RS232 por cable, Ethernet o GPRS para la descarga de datos o para la programación de las características de control.

Una electrónica de radiofrecuencia para sincronizar las diferentes luminarias mediante transceptores para realizar la conexión y desconexión. Así mismo dispondrá de unos interruptores para la configuración de la "máster" y todas las esclavas que se les asignará un número identificador.

Los componentes electrónicos de la placa serán elegidos en rango de temperatura extendida.

Un "switch de 8" permite seleccionar la capacidad de las baterías medidas en

amperios (A), además de poder seleccionar si se desea sensor de presencia o no, y seleccionar otros modos de funcionamiento (posible ampliación).

Se prevé una entrada para poder integrar, sensores de presencia o movimiento. En el caso que disponga de sensores de presencia, existirá otro modo de funcionamiento adaptado a las necesidades lumínicas especificadas para cada aplicación. El dispositivo permite la personalización de la aplicación.

Además también se prevé una entrada opcional (INPUT OPCIONAL, en la Fig. 2) en el bloque de E/S 8, para poder agregar componentes opcionales (bus de expansión).

En la citada memoria EEPROM se almacena los datos obtenidos durante el día mediante el sistema de seguimiento o monitorización, según se ha explicado más arriba. Los datos guardados mediante este sistema de seguimiento o monitorización podrán ser descargados para analizar el funcionamiento y tener un historial de los equipos.

En las futuras revisiones del proyecto se podrá acceder remotamente a la descarga vía GPRS u otras vías de comunicación.

Unos LED 7 de señalización o indicación instalados en una de las caras de la carcasa estanca 10 (Fig. 5) Y alimentados por un "shunt" 71 sirven para dar diferente información de tipo luminoso.

Descrita suficientemente la naturaleza de la presente invención, se hace constar que cuanto no altere su principio queda bajo el alcance de protección de las reivindicaciones. En este sentido, un experto en la materia entenderá que las luminarias LED podrían ser substituidas por otros consumos análogos o equivalentes, tales como por ejemplo:

sistemas de riego,

ordenadores portátiles autónomos,

sistemas de depuración de aguas residuales mediante ósmosis inversa,

cámaras de tráfico autónomas,

pequeños motores o bombas, etc.

Asimismo, los paneles solares podrían ser substituidos por aerogeneradores o turbinas eólicas, quedando éstas también comprendidas en el alcance de la invención en tanto que se puedan aplicar sus principios.

Claims

REIVINDICACIONES

1.-Sistema para la gestión de la potencia en luminarias (1) alimentadas por un sistema autónomo de energía solar fotovoltaica con paneles solares fotovoltaicos

(2) que cargan una batería (3), la cual alimenta las luminarias (1), caracterizado porque el sistema (100) integra:

-

unos primeros medios de computación, dotados de un algoritmo MPPT, que permite en todo momento almacenar en la batería (3) el máximo de potencia procedente de los paneles solares (2), y

-

unos segundos medios de computación, dotados de entradas de datos sobre el estado de carga de la batería (3), y de un algoritmo predictivo que calcula la potencia a entregar de la batería (3) a la luminaria (1), en función de uno o varios de los siguientes datos: día del año y la hora, las coordenadas geográficas, y estado de carga de la batería (3).
2.-Sistema según la reivindicación 1, caracterizado porque dichos primeros medios de computación están constituidos en un primer microcontrolador (4), y dichos segundos medios de computación están constituidos en un segundo microcontrolador (5).
3.-Sistema según la reivindicación 1, caracterizado porque dichos primeros medios de computación y dichos segundos medios de computación están integrados en un único microcontrolador.
4.-Sistema según la reivindicación 1, caracterizado porque comprende medios para proporcionar las coordenadas geográficas del sistema (100).
5.-Sistema según la reivindicación 1, caracterizado porque comprende además medios de memoria (6) para almacenamiento de datos históricos, tales como por ejemplo: carga solar diaria, duración en horas de la noche, potencia total absorbida cada día, potencia total consumida por la luminaria (1) cada día, energía en la batería (3) antes y después de la carga, duración del consumo, y porque dicho algoritmo predictivo está adaptado para calcula la potencia a entregar, también en función de los valores históricos para dicho día y dicha hora.
6.-Sistema según la reivindicación 2, caracterizado porque los dos microcontroladores (4, 5) tienen una comunicación continua para el intercambio de variables.
7.-Sistema según la reivindicación 1, caracterizado porque comprende medios para disminuir gradualmente la intensidad lumínica a medida que se produce la descarga de la batería (3), mediante diminución de voltaje, para permitir que la luminaria (1) no se apague nunca durante su funcionamiento.
8.-Sistema según la reivindicación 1, caracterizado porque comprende medios de comunicación GPRS.
9.-Sistema según la reivindicación 1, caracterizado porque comprende un sensor de presencia, para provocar un aumento temporal de la intensidad lumínica de la luminaria (1).
10.-Sistema según la reivindicación 1, caracterizado porque comprende puertos de comunicaciones, tales como Bluetooth, RS232 cableada, Ethernet, GPRS, etc., para la descarga de datos o para introducción de datos para la programación de las características de control.
11.-Sistema según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque comprende medios de sincronización por radiofrecuencia de una luminaria (1) con otras luminarias análogas.
12.-Sistema según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la luminaria (1) es una luminaria de LEDs cuya intensidad lumínica es regulada mediante modulación en ancho de pulso (PWM).

o

FVO EÓLICA (OPCIONAL)

NTÚOA ~_______________T~~~~A~~)----31

21~ /

~c 1

MPPT

EEPROM

~C2

5--4-------1

WMINARlA

12/24 V

LED

OUTLED

~ 230V (IN)

q 230V

(OUT FA)

~ 12/24V

(IN FA)

(::::) GPRS

(RX1, TXl)

(::::) COMMS

(RX2, TX2)

~ SENSOR DE PRESENCIA

P INPUT

OPCIONAL

\=1 NTC2 (SONDA

TEMP PlACA)

~AMPlIACIÓN

SilO

1

FIG.2

FIG.3

1 h

J---+-------.-------..-----..-----.,-----------------------

100 0/0

\ ~ \ \ ~

\ \ \ \ \

\ ~ \ , \

\ , ~, ~, ,, ~,

"... ......... ...... -.., .......~-900/0

....., ....,. ....... "'"'"'.

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I

.....~--. ......-........-....--___ 450/0

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j

15%

o o

tiempo

FIG.4

10, 100

7--==---f

8 FIG.5