TW201212480A - Energy management control for solar-powered lighting devices - Google Patents

Description

201212480 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於太陽能照明裝置及其之操作。 【先前技術】 ” 太陽能照明裝置係取決於可得到太陽能期間—電池中儲 存的能源。通常，在白天給電池充電且在晚上開啟由該電 池供電之照明裝置。期望電池中儲存的能源將自_充電時 間段持續至下一充電時間段。當天氣長時期惡劣時，太陽 能可能不足以給電池充電至一足夠高位準。 此問題在先前技術巾已㈣解*，諸如在；p 2g_6i〇9 :，該案係關於一種一般系統，其中一天然發電站給驅動 一負載之-電池供電。使用天氣預報資料來預測發電站之 將來的發電，且基於該將來的發電預測儲存的電力之將來 的放電。可以至少兩種不同功率模式驅動負載，包含一正 常功率模式及一功率節省模式（即，一低功率模式）。若預 期在發電站將再產生充電功率之前，放電將清空該電池使 其低於一預定底位準，則設定功率節省模式。 操作負載之此方式係不準確的且在根據本發明之特殊情 況（其中該負載係一照明裝置）中，JP 2008086109之一般教 示不提供任何詳細指導。 【發明内容】 本發明之一目的係提供減輕先前技術之上文描述的缺點 之解決方案且提供照明裝置之一更準確且客製化的操 作。 J53395.doc 201212480 - 藉由在隨附申請專利中定義的—種控制太陽能照明 裝置之光輸出之方法及一種根據本發明之太陽能照明裝置 來實現此目的。 本發明係基於以下見解：藉由亦考慮照明要求（即，由 於天氣條件等等，期望照明裝置如何進行操作）來獲得該 照明裝置之供電之一更準確控制。 .因此，根據本發明之一態樣，其提供—種控制太陽能照 明裝置之光輸出之方法，該太陽能照明裝置包括：一光 源，-電池’其連接至該光源；一太陽能發電機，其包含 連接至該電池之一充電器；及一控制單元，其用於執行光 輸出控制。該方法包括： -在產生太陽能同時給該電池充電； -獲取當地日光資料； -重複： -依預定時間間隔獲取涵蓋一預定時間段之當地天氣預 報資料，且判定該預定時間段之一照明輸出設定槽；及 -根據該照明輸出設定檔驅動該照明裝置，其中該判定 一照明輸出設定檔包括： •基於第一環境光資料預測該預定時間段之一照明要 求’該第一環境光資料包括該當地日光資料； 基於一當則能源儲存位準及第二環境光資料預測該 預定時間段之-電池容量，該第二環境光資料包括該天 氣預報資料及該當地曰光資料；及 -考慮在該預定時間段期間使該能源儲存位準保持在 153395.doc 201212480 一預定最小值位準之上的格ηΤ，I从μ 干心上的Jf况下，基於該照明要求及該 電池容量判定該照明輸出設定檔。 因此，藉由考慮包含至少當地日光資料之環境光資料， 可預測來自該照明裝置之光之要求。該要求預測結合自該 電池可得到的功率之預測，以便判定該職時間段之一照 明輸出設定檔。相比於先前技術之簡單離散位準控制，該 照明輸出設定檔提供一相當更準確的控制，此外，其從不 考慮負載之實際功率要求。 根據該方法之一實施例，該第一環境資料包括天氣預報 資料。在此實施例中，當預測照明要求時，除了考慮曰光 之外亦考慮天氣條件。例如，白天的惡劣天氣可造成一照 明要求。 根據該方法之一實施例，該預定時間段係與該預定時間 間隔一樣長之若干時間。藉此，恰好在該預定時間段結束 之刖更新5玄照明輸出設定檔，其增加照明控制之準確性。 根據該方法之一實施例，判定一照明輸出設定檔包括判 定一預測的照明要求期間之一恆定光輸出。藉此，使用該 照明的人感知該等照明條件為穩定且可靠的。 根據該方法之一實施例，該光源包括選自包括術道照 明、公路照明、公路信號照明及一般戶外照明之一群組戶 外光源之至少一戶外光源。 根據本發明之一態樣，其提供一種太陽能照明裝置，該 太陽能照明裝置包括：一光源；一電池，其連接至該光 源’ 一太％能發電機，其包含連接至該電池之一充電器； 153395.doc 201212480 及-控制單元，其用於執行光輸出控制。該太陽能發電機 ，盈配置以在產生太陽能同時給該電池充電。該控制單元經 配置以： -獲取當地曰光資料；及 -重複： -依預㈣間間隔獲取涵蓋—預定時間段之當地天氣預 報資料’且判定該預定時間段之一照明輸出設定標；及 -根據該照明輸出設定檔驅動該照明裝置。 為了判定該照明輸出設定檔，該控制單元經配置以： -基於第一環境光資料預測該預定時間段之一照明要 求，該第一環境光資料包括該當地日光資料； -基於一當前能源儲存位準及第二環境光資料預測該 預定時間段之—電池容量，該第二環境光資料包括該天 氣預報資料及該當地日光資料；及 -考慮在該預定時間段期間使該能源儲存位準保持在 一預疋最小值位準之上的情況下，基於該照明要求及該 電池谷量判定該照明輸出設定槽。 -亥太陽月b照明裝置具有與上文該方法指示的優點對應的 優點。此對於對應於該方法之上文提到的實施例之太陽能 照明裝置同樣係正確的。 根據本發月之另一態樣，其提供一種包括一電腦可讀儲 存器之電腦程式產品，該電腦可讀儲存器具有儲存於其中 之電腦程式部分用於執行控制太陽能照明裝置之光輸出之 一方法，該方法包括： 153395.doc 201212480 -獲取當地曰光資料； -重複： •依預定相間隔獲取涵蓋—預定時間段之當地天氣預 報資料’且判定該預定時間段之—照明輪出設㈣；及 -根據該照明輸出設定檔驅動該照明裝置，其中該判定 一照明輸出設定檔包括： -基於第一環境光資料預測該預定時間段之一照明要 求’該第一環境光資料包括該當地日光資料； -獲取關於一電池之一當前儲存位準之資料； -基於該當前能源儲存位準及第二環境光資料預測該 預定時間段之一電池容量，該第二環境光資料包括該天 氣預報資料及該當地日光資料；及 -考慮在該預定時間段期間使該能源儲存位準保持在 一預定最小值位準之上的情況下，基於該照明要求及該 電池容量判定該照明輸出設定檔。 將參考下文描述的實施例瞭解並闡述本發明之此等及其 他態樣及優點。 【實施方式】 現在將參考隨附圖式並更詳細描述本發明。 一太陽能照明裝置1之一實施例包括：一光源3 ; —電池 5 ’其連接至談光源3; —太陽能發電機7,其包含一充電 器9且連接至該電池5 ;及一控制單元11，其經配置以執行 光輸出控制。如熟習此項技術者瞭解，可以任何適宜方式 貫施該控制單元11，諸如一微電腦或類似物。原理上，該 153395.doc • 9· 201212480 控制單元11包括一處理單元15(諸如一微處理器）及一通信 介面17，該通信介面連接至網際網路13且連接至該處理單 元15 »較佳地，網際網路連接係無線的，但一有線連接亦 可係適當的。 更特定言之’該電池5由該控制單元11控制並經由一功 率控制器19連接至該光源3。該控制單元11與該電池5連接 用於獲取關於當前儲存位準之資料，即，關於該電池5中 剩下多少能源之資料。此外，該控制單元丨丨與該光源連 接，其容納一感測器裝置21，該感測器裝置包括用於感測 一當前環境光度之至少一感測器。 通常’該照明裝置1包括若干光源3，如圖1中用虛線盒 指示，諸如街道燈應用中及公路信號照明應用中。 該照明裝置1如以下進行操作。無論何時環境光對於該 太陽能發電機7皆足夠明亮以產生其給該電池$充電之電 力。當然是在普通過充電保護之情況下完成充電。該控制 單元11自網際網路13獲取當地日光資料，以便知道可期望 太陽何時照耀。此外，該控制單元丨丨獲取當地天氣預報資 料，以便能夠預測是否可期望日光足以啟動該太陽能發電 機7。該控制單元11經配置以一方面預測一照明要求（即， 疋否要求來自該光源3之人造光），另一方面預測一電池容 量。在可調整之預定時間段做出該等預測。通常，雖然不 必要，但該時間段大約係4 8小時。基於電池容量及照明要 求之預測，該控制單元11判定該預定時間段之一照明輸出 設定檔，如圖2中繪示。更特定言之，在一基礎實施例 153395.doc • !0- 201212480 中，基於第一環境光資料（至少包含該當地日光資料）預測 該預定時間段之該照明要求，且基於—當前能源儲存位準 (如由該控制單元u自該電池5獲得的）及一第二環境光資料 (至少包含該天氣預報資料及該當地日光資料）預測該預定 時間段之該電池容量。因此，為了預測該電池容量，天氣 具有很大重要性，以便知道可期望該太陽能發電機7給該 電池充電至何種程度。 考慮最關鍵時間點處（通常在已點亮光源且剛剛關掉光 源之夜晚結束時）該電池中將剩下多少能源的情況下判定 該照明輸出設定檔。該控制單元〗丨經配置以始終使該電池 5之能源儲存位準保持在一預定最小值位準之上。 當已判定該照明輸出設定檔時，該控制單元11相應地開 始控制該光源3 ^當該光源3待開啟時，該控制單元u操作 該功率控制器19使得根據該照明輸出設定檔適當設定功率 位準此可導致該光源3之一完全強度級或一減小的強度 、及。然而，因為天氣通常不完全對應於先前預告的天氣預 報，所以最好在該預定時間段結束之前重複更新該照明輸 出設定檔》共同更新間隔為每小時_次或多次。更新意味 著忒控制單元11再次獲取從上次起相信已更新之當地天氣 預報資料，但難以找到提供預報之如此頻繁更新之天氣服 務。為了獲取當地之一適當天氣預報，該太陽能照明裝置 1係具有地理資料輸入且使用者可程式化的或具有一定位 單元，諸如一 GPS(全球定位系統）接收器。 因此，該太陽能照明裝置之操作被執行為一預測性控制 153395.doc 201212480 能源管理，其中使用該第一環境資料及該第二環境資料粗 略預測將來可得到的太陽能。基於此預測且基於當前電池 儲存位準，做出即將來到的預定時間段期間之光輸出設定 檔之一預報，使得可在未達到該能源儲存之底部情況下在 晚上時產生最佳可能的光輸出。在使用最新天氣預報及實 際電池儲存位準來更新該預報之前實際僅實施此預報之一 第一部分。更新的預報接著通常涵蓋與第一預報相同長久 之一新時間段，因此稍進一步提前延伸。此在圖2中予以 繪示。在圖2之左邊部分，展示時間「現在」處之狀況， 標記「現在」的垂直線之右側係將來一預定時間段之預測 可得到的太陽能、預測的電池儲存容量及預測的照明輸出 設定檔。該控制單元11操作該功率控制器19以根據如圖中 繪示的「判定」來驅動該光源3 ^舉例而言，該「判定」 可設定該週期之一恆定光輸出直到可得到預測的光輸出設 定檔之一下一更新，但可基於所有可得到的資料做出其他 「判定」。在圖2之右邊部分，展示當「現在」時刻向前移 動時下一更新處之狀況。虛線展示更新的預測，而實線展 示對應的先前預測。圖2中清楚展示預定時間段可相當大 於（較佳若干倍）用於連續更新預測之預定時間間隔。 根據另一實施例，該第一環境資料進一步包括該天氣預 報資料，以便能夠精細調整該照明輸出設定檔。例如，若 預報將有惡劣天氣條件，則將期望一較高光輸出，或由於 一些特別惡劣天氣條件甚至可期望在白天開啟該光源。 總的來說，結合當地曰光資料之當地天氣預報資料或可 153395.doc •12· 201212480 包含月光資料之年時間資料可用於在一晴朗天空及明亮月 光之一晚上期間預測一減小的光輸出’且用於當預期天氣 條件惡化時預測一減小的光輸出，以便使能源持續直到期 望發電再次增加。 較佳判定該光源3開啟之每一各自週期内之—大體值定 光輸出。 為了進一步改良預測的品質，在該感測器裝置21處，利 用感測器測量環境光用於感測一當前環境光度β在其他實 施例中’該感測器裝置21包括其他感測器，諸如一溫度感 測器及一預測感測器，該等感測器用於感測氣候資料及天 氣資料且用於改良預測之最佳化，且因此判定照明設定 樓0 在又一實施例中，該控制單元u額外經配置以執行一學 習過程，其中在判定中偵測並利用天氣條件中之重複行 為，以便進一步最佳化該光源3之使用。該重複行為可係 短期及長期行為，諸如一時間段復一時間段、日復一日及 年復一年。 根據電腦程式指令實施該方法係可能的，經由包括電腦 可讀健存H之-f腦程式產品可提供料電腦程式指令， 該等電腦程式指令儲存在該電腦可讀儲存器中。 在-亥方法及6亥裝置！之又一實施例中，該照明裝置】接收 網際網路13上之遠端請求，且發送對應回應至-遠端控制 ，。错此，在網際網路13上遠端監測該照明裝置【之效 能。可監測之參數之實例係、電池壽命及太陽能面板效率。 153395.doc •13- 201212480 根據另一實施例’在網際網路13上遠端排程預防性維 修。 經由根據本發明之該照明裝置及該方法，相比於先前技 術，可增加能源效率》換言之，對於一特定應用，可使用 較小容量且因此具有較小尺寸之一電池。 上文，已描述如隨附申請專利範圍中定義的控制一太陽 旎光源之光輸出及根據本發明之該太陽能照明裝置之光輸 出之方法之實施例。此等實施例應僅看做非限制性實例。 熟習的技術人士應瞭解，在本發明之範圍内之許多修改及 替代實施例係可能的。 應注意出於本申請案之目的且尤其關於隨附申請專利範 圍，用词「包括」不排除其他元件或步驟，用詞「一」或 「一個」不排除複數，其本身應為熟習此項技術者所瞭 解0 【圖式簡單說明】 圖1係根據本發明之一 塊圖；及 照明裝置之 —實施例之一示意方 圖2展示繪示控制根據本發明之—太陽能照明裝置之光 輸出之一方法之一實施例之一時序圖。 【主要元件符號說明】 1 太陽能照明裝置 3 光源 5 電池 7 太陽能發電機 153395.doc -14 - 201212480 9 充電器 11 控制單元 13 網際網路 15 處理單元 17 通信介面 19 功率控制器 21 感測器裝置 153395.doc · 15-

Claims (1)

1. 201212480 七、申請專利範圍： !•-種控制太陽能照明裝置之光輸出之方法，該太陽能照 明裝置包括：-光源；—電池，其連接至該光源；一太 陽能發電機’其包含連接至該電池之—充電器；及一控 制單元，其用於執行光輸出控制，該方法包括： 在產生太陽能同時給該電池充電； 獲取當地日光資料； 重複： 依預定時間間隔獲取涵蓋__預定時間段之當地天氣 預報資料，且判定該預定時間段之一照明輸出設定 擋；及 根據該照明輪出設定檔驅動該照明裝置，其中該判 定一照明輸出設定檔包括·· 基於第一環境光資料預測該預定時間段之一照明 要求，該第一環境光資料包括該當地曰光資料； 基於一當别能源儲存位準及第二環境光資料預測 該預定時間段之-電池容量’該第二環境光資料包 括'亥天氣預報資料及該當地曰光資料；及 考慮在該預定時間段期間使該能源儲存位準保持 在一預s最小值位準之上的情況了，基於該照明要 求及該電池容量判定該照明輸出設定檔。 2. 如請求们之方法’其中該第一環境資料包括該天氣預 報資料。 3. 如請求項1或2之方法，其中該預定時間段係與該預定時 153395.doc 201212480 間間隔一樣長之若干時間。 4. 如:青求項!或2之方法，其中該判定一照明輸出設定檔包 括判定-預測照明要求期間之一怪定光輸出。 5. 如吻求項!或2之方法，其中該光源包括選自包括街道照 明a路照明、公路信號照明及一般戶外照明之一群組 戶外光源之至少一戶外光源。 6‘如:月求項!或2之方法，其中在網際網路上獲取該當地日 光資料及該當地天氣預報資料。 7. 如清长項1或2之方法，其進一步包括在網際網路上遠端 監測該太陽能照明裝置之效能及排程預防性維修之至少 一者。 8. -種太陽能照明裝置，其包括：一光源；一電池，其連 接至該光源；—太陽能發電機，其包含連接至該電池之 一充電器；及一控制單元’其用於執行光輸出控制，其 _該太陽能發電機經配置以在產生太陽能同時給該電池 充電，且其令該控制單元經配置以： 獲取當地日光資料；及 重複： 依預定時間間隔獲取涵蓋1定時間段之#地天氣 預報資料，且判定該預定時間段之輸出設定 檔；及 根據該照明輸出設定檔驅動該照明裝置，其中為了 判定該照明輸出設定檔，該控制單元經配置以、. 基於第一環境光資料_該預定時間段之一照明 153395.doc 201212480 要求，該第一環境光資料包括該當地日光資料； 基於一當前能源儲存位準及第二環境光資料預測 該預定時間段之一電池容量，該第二環境光資料包 括該天氣預報資料及該當地日光資料；及 考慮在該預定時間段期間使該能源儲存位準保持 在一預定最小值位準之上的情況下，基於該照明要 求及δ亥電池谷里判定該照明輸出設定檔。 9.如請求項8之太陽能照明裝置，其中該第一環境資料包 括該天氣預報資料。 10·如請求項8或9之太陽能照明裝置，其中該預定時間段係 與該預定時間間隔一樣長之若干時間。 11. 如請求項8或9之太陽能照明裝置，其中該光源包括選自 包括街道照明、公路照明、公路信號照明及一般戶外照 明之一群組戶外光源之至少一戶外光源。 12. 如請求項8或9之太陽能照明裝置，其中該光源包括一感 測器裝置，s亥感測器裝置包含—環境光度感測器。 13. —種包括一電腦可讀儲存器之電腦程式產品，該電腦可 讀儲存器具有儲存於其中之電腦程式部分用於執行控制 太陽能照明裝置之光輸出之一方法，該方法包括： 獲取當地日光資料；及 重複： 依預定時間間隔獲取涵蓋一預定時間段之當地天氣 預報資料，且判定該預定時間段之一照明輪出設定 檔；及 153395.doc 201212480 根據該照明輸出設定檔驅動該照明裝置，其中該判 定一照明輸出設定檔包括： 基於第一環境光資料預測該預定時間段之一照明 要求，該第一環境光資料包括該當地日光資料； 獲取關於一電池之一當前儲存位準之資料； 基於該當前能源儲存位準及第二環境光資料預測 該預定時間段之一電池容量’該第二環境光資料包 括該天氣預報資料及該當地曰光資料；及 考慮在該預定時間段期間使該能源儲存位準保持 在一預定最小值位準之上的情況下’基於該照明要 求及該電池容量判定該照明輸出設定檔。 153395.doc