本發(fā)明屬于鋰電池加熱技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及到帶有電池加熱裝置的太陽能路燈及其控制系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

隨著人們節(jié)能環(huán)保意識的提高，鋰電池作為新能源的代表，在很多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。但由于鋰電池材料的固有特性，導(dǎo)致它對使用環(huán)境溫度的要求非常苛刻，目前很難做到兼顧高溫、低溫均能正常大電流啟動放電。鋰電池在低溫下實(shí)際放電性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于常溫下的放電性能，而且是隨著溫度下降而下降。

實(shí)驗(yàn)研究表明，鋰電池最佳工作環(huán)境溫度范圍為10℃～45℃，在冬季嚴(yán)寒地區(qū)使用時(shí)，動力鋰電池的放電性能、充電接受能力都受低溫影響而大大下降。在外界低溫影響下，鋰電池單體的溫度不在最佳工作范圍內(nèi)，導(dǎo)致無論在充電還是放電都是效率低下，因此在低溫條件下對鋰電池加熱成為了保持鋰電池容量，增強(qiáng)設(shè)備續(xù)航力的重要手段之一。

現(xiàn)有技術(shù)中，大多采用鋰電池自身電量為鋰電池加熱，這樣對鋰電池所儲能量消耗較大，縮短了負(fù)載運(yùn)行持續(xù)時(shí)間，甚至影響鋰電池的使用壽命，嚴(yán)重限制了其使用推廣的范圍。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決上述問題，本發(fā)明提供帶有電池加熱裝置的太陽能路燈及其控制系統(tǒng)及方法，解決目前鋰電池在低溫條件下使用性能大幅降低的問題。

本發(fā)明采取的一種技術(shù)方案為：帶有電池加熱裝置的太陽能路燈，包括支撐柱、底座、燈頭、連接架、光伏面板、控制模塊和至少一塊鋰電池，所述支撐柱設(shè)置在所述底座上方，所述燈頭通過連接架固定在所述支撐柱上，所述光伏面板裝設(shè)在所述支撐柱的上方，在所述支撐柱的柱體上設(shè)置有至少一段空心管段作為所述鋰電池的安裝腔，所述至少一塊鋰電池豎立設(shè)置在所述安裝腔內(nèi)，在所述安裝腔中設(shè)置有至少一個(gè)溫度傳感器和至少一個(gè)加熱元件，所述溫度傳感器、加熱元件以及鋰電池分別與所述控制模塊電連接，該控制模塊通過所述光伏面板接收電能向所述鋰電池充電，同時(shí)，該鋰電池通過所述控制模塊向所述燈頭放電，此外，在充電狀態(tài)環(huán)境溫度低于預(yù)設(shè)閾值時(shí)，所述控制模塊還通過接收光伏面板的太陽能向所述加熱元件供電，實(shí)現(xiàn)對所述鋰電池加熱，這樣溫度傳感器在檢測到鋰電池溫度低于預(yù)設(shè)值時(shí)，控制模塊控制加熱元件工作，使箱體內(nèi)鋰電池的溫度上升到鋰電池的最佳工作范圍，提升了鋰電池在低溫條件下的使用性能，同時(shí)加熱元件的加熱電源來自光伏面板接收的太陽能，不消耗鋰電池存儲的電量，增加了LED路燈運(yùn)行的時(shí)間。

所述支撐柱為圓管狀，所述空心管段的管徑與所述支撐柱的管徑相同，在安裝腔的腔壁上設(shè)置有保溫層，提高安裝腔內(nèi)的保溫性能，減少熱損失。

所述安裝腔的腔壁為內(nèi)殼體和外殼體構(gòu)成的夾層結(jié)構(gòu)，通過在該夾層結(jié)構(gòu)中填充保溫材料作為所述保溫層，所述保溫材料為酚醛泡沫材料。

優(yōu)選的，所述保溫層為套設(shè)在所述安裝腔內(nèi)壁的保溫墊。

在所述空心管段的上下兩端分別設(shè)置有一塊保溫隔板，其中在兩塊保溫隔板之間安裝所述溫度傳感器和加熱元件，在其中一塊保溫隔板上開設(shè)有引線口，該引線口設(shè)有保溫密封圈，便于安裝腔內(nèi)的鋰電池、加熱元件和溫度傳感器和控制模塊、光伏面板的電連接，并且采用保溫密封圈，最大限度的保證電池箱內(nèi)的熱損失小。

所述加熱元件為條形加熱絲，所述鋰電池為兩塊并平行豎立設(shè)置，所述溫度傳感器為兩個(gè)并分別設(shè)置在兩塊鋰電池的左右兩側(cè)，所述加熱元件設(shè)置有三條并呈星形豎立分布，也就是說，溫度傳感器檢測的位置，遠(yuǎn)離加熱元件的周圍，增加了溫度檢測的準(zhǔn)確性，并且加熱元件多個(gè)均勻分布，能夠及時(shí)的將鋰電池的溫度提升到最佳溫度范圍。

本發(fā)明采取的另一種技術(shù)方案為：帶有電池加熱裝置的太陽能路燈控制系統(tǒng)，所述控制模塊包括控制器、充放電模塊和加熱驅(qū)動模塊，所述控制器通過控制充放電模塊，實(shí)現(xiàn)所述光伏面板對鋰電池的充電和鋰電池對所述燈頭的放電，同時(shí)控制器還控制所述加熱驅(qū)動模塊實(shí)現(xiàn)對所述加熱元件的電源通斷控制。

本發(fā)明采取的另一種技術(shù)方案為：帶有電池加熱裝置的太陽能路燈控制系統(tǒng)的控制方法，所述控制方法包括以下步驟：

S1、溫度傳感器實(shí)時(shí)檢測安裝腔內(nèi)的溫度值，并將檢測的溫度信息傳送到所述控制器；

S2、在鋰電池充電狀態(tài)下，控制器將接收的兩個(gè)溫度信息，與預(yù)設(shè)的溫度值進(jìn)行比較；

S3、當(dāng)任一側(cè)的溫度值小于預(yù)設(shè)的最小溫度值T_min，且持續(xù)時(shí)間超過預(yù)設(shè)時(shí)間后，所述控制器控制加熱驅(qū)動模塊實(shí)現(xiàn)對加熱元件的電源接通，開始對鋰電池進(jìn)行加熱；

S4、當(dāng)任一側(cè)的溫度值大于預(yù)設(shè)的最大溫度值T_max，且持續(xù)時(shí)間超過預(yù)設(shè)時(shí)間后，所述控制器控制加熱驅(qū)動模塊實(shí)現(xiàn)對加熱元件的電源斷開，停止對鋰電池進(jìn)行加熱。

優(yōu)選地，所述控制模塊還包括通信模塊，所述通信模塊用于將檢測的實(shí)時(shí)溫度信息、電池?fù)p耗信息，傳送給遠(yuǎn)程的智能終端，管理者通過連接通信模塊，可及時(shí)對溫度信息以及鋰電池的性能狀況進(jìn)行查看、便于更加精確的管理，提供管理的效率；

所述智能終端為計(jì)算機(jī)或移動終端，管理者在智能終端上，能遠(yuǎn)程更改預(yù)設(shè)的最小溫度值T_min、最大溫度值T_max、預(yù)設(shè)時(shí)間，也就是說，管理者可以根據(jù)不同的天氣情況，對預(yù)設(shè)的溫度值進(jìn)行調(diào)整，即使在夏季的時(shí)候，也可以通過調(diào)整預(yù)設(shè)值、避免鋰電池出現(xiàn)溫度過熱的情況。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明公開了一種帶有電池加熱裝置的太陽能路燈及其控制系統(tǒng)及方法，與現(xiàn)有技術(shù)相比，不僅可以實(shí)現(xiàn)在低溫條件下對鋰電池進(jìn)行加熱，提升了鋰電池的使用性能，而且加熱元件的電源直接來自光伏面板接收的太陽能，不消耗鋰電池存儲的能量，增加了負(fù)載運(yùn)行的時(shí)間。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明控制系統(tǒng)的框圖；

圖3為本發(fā)明控制方法的流程圖。

附圖標(biāo)記：

1-支撐柱；2-底座；3-燈頭；4-連接架；5-光伏面板；11-控制模塊；12-安裝腔；13-保溫隔板；31-燈板；121-鋰電池；122-溫度傳感器；123-加熱元件；124-內(nèi)殼體；125-外殼體；131-引線口。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明要解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖及具體實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述，以下實(shí)施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。

參照圖1所示，一種帶有電池加熱裝置的太陽能路燈，包括支撐柱1、底座2、燈頭3、連接架4、光伏面板5、控制模塊11和鋰電池121；所述支撐柱1設(shè)置在所述底座2上方，所述燈頭3通過連接架4固定在所述支撐柱1上，所述燈頭3上設(shè)有燈板31，在燈板31上面嵌設(shè)有多個(gè)燈珠，所述光伏面板5裝設(shè)在所述支撐柱1的上方，通過多個(gè)螺栓將光伏面板5固定在支撐柱1上；

在所述支撐柱1的柱體上設(shè)置有一段空心管段作為所述鋰電池121的安裝腔12，所述兩塊鋰電池豎立設(shè)置在所述安裝腔12內(nèi)，所述鋰電池121為兩塊并平行豎立設(shè)置，在所述安裝腔12中設(shè)置有兩個(gè)溫度傳感器122和三個(gè)加熱元件123，所述溫度傳感器122為兩個(gè)并分別設(shè)置在兩塊鋰電池121的左右兩側(cè)，所述加熱元件123為條形加熱絲，設(shè)置有三條并呈星形豎立分布，所述溫度傳感器122、加熱元件123以及鋰電池121分別與所述控制模塊11電連接，該控制模塊11通過所述光伏面板5接收電能向所述鋰電池121充電，同時(shí)，該鋰電池121通過所述控制模塊11向所述燈頭3放電，此外，在充電狀態(tài)環(huán)境溫度低于預(yù)設(shè)閾值時(shí)，所述控制模塊11還通過接收光伏面板5的太陽能向所述加熱元件123供電，實(shí)現(xiàn)對所述鋰電池121加熱。

進(jìn)一步地，所述支撐柱1為圓管狀，所述空心管段的管徑與所述支撐柱1的管徑相同，在安裝腔12的腔壁上設(shè)置有保溫層，通過這種設(shè)置，可使安裝腔12與支撐柱1裝配緊密的同時(shí)，提升安裝腔12的保溫性能，減少熱損失。

進(jìn)一步地，所述安裝腔12的腔壁為內(nèi)殼體124和外殼體125構(gòu)成的夾層結(jié)構(gòu)，通過在該夾層結(jié)構(gòu)中填充保溫材料作為所述保溫層，所述保溫材料為酚醛泡沫材料。

本實(shí)施例中，保溫層的另一實(shí)施方式還可為，所述保溫層為套設(shè)在所述安裝腔內(nèi)壁的保溫墊。

進(jìn)一步地，為了方便各模塊之間的線纜連接和安裝腔12的保溫，在所述空心管段的上下兩端分別設(shè)置有一塊保溫隔板13，其中在兩塊保溫隔板之間安裝所述溫度傳感器122和加熱元件123，在其中一塊保溫隔板13上開設(shè)有引線口131，該引線口131設(shè)有保溫密封圈。

參照圖2所示，帶有電池加熱裝置的太陽能路燈控制系統(tǒng)，包括光伏面板5、控制模塊11、鋰電池121、溫度傳感器122、燈頭3、加熱元件123；控制模塊11包括控制器、充放電模塊和加熱驅(qū)動模塊，所述控制器通過控制充放電模塊，實(shí)現(xiàn)所述光伏面板5對鋰電池121的充電和鋰電池121對所述燈頭3的放電，同時(shí)控制器還控制所述加熱驅(qū)動模塊實(shí)現(xiàn)對所述加熱元件的電源通斷控制；

也就是加熱元件123的電源接線，與充放電模塊的輸出端連接，充放電模塊與加熱元件123之間設(shè)有加熱驅(qū)動模塊，加熱驅(qū)動模塊為開關(guān)元件，當(dāng)鋰電池121在充電狀態(tài)時(shí)，溫度傳感器122檢測到安裝腔12內(nèi)的溫度值低于預(yù)設(shè)溫度值時(shí)，控制器控制開關(guān)元件導(dǎo)通，所述開關(guān)元件的控制端與充放電模塊的輸出端連接，所述開關(guān)元件的另外兩端，一端與加熱元件123的一個(gè)電源接線端連接，另一端串接光伏面板5經(jīng)充放電模塊后，與加熱元件123的另一個(gè)電源接線端連接，形成太陽能加熱回路，從而接通加熱元件123的電源。

參照圖3所示，帶有電池加熱裝置的太陽能路燈控制系統(tǒng)的控制方法，所述控制方法包括以下步驟：

S1、溫度傳感器122實(shí)時(shí)檢測安裝腔12內(nèi)的溫度值，并將檢測的溫度信息傳送到所述控制器；

S2、在鋰電池充電狀態(tài)下，控制器將接收的兩個(gè)溫度信息，與預(yù)設(shè)的溫度值進(jìn)行比較；

S3、當(dāng)任一側(cè)的溫度值小于預(yù)設(shè)的最小溫度值T_min，且持續(xù)時(shí)間超過預(yù)設(shè)時(shí)間后，所述控制器控制加熱驅(qū)動模塊實(shí)現(xiàn)對加熱元件123的電源接通，開始對鋰電池121進(jìn)行加熱；

S4、當(dāng)任一側(cè)的溫度值大于預(yù)設(shè)的最大溫度值T_max，且持續(xù)時(shí)間超過預(yù)設(shè)時(shí)間后，所述控制器控制加熱驅(qū)動模塊實(shí)現(xiàn)對加熱元件123的電源斷開，停止對鋰電池121進(jìn)行加熱。

進(jìn)一步地，當(dāng)加熱時(shí)間超過2小時(shí)，任一側(cè)的溫度值仍小于最小溫度值T_min或檢測到任一側(cè)溫度傳感器122的溫度變化范圍ΔT≥12℃時(shí)，則控制器控制加熱驅(qū)動模塊實(shí)現(xiàn)對加熱元件123的電源斷開；通過這種方式，一方面是避免因加熱元件123故障，出現(xiàn)加熱效果不佳，另一方面是避免最大溫度值T_max設(shè)置的過高，以至于鋰電池121已達(dá)到最佳工作范圍，仍繼續(xù)進(jìn)行加熱。

進(jìn)一步地，所述控制模塊11還包括通信模塊，所述通信模塊用于將檢測的實(shí)時(shí)溫度信息、電池?fù)p耗信息，傳送給遠(yuǎn)程的智能終端，管理者通過連接通信模塊，可及時(shí)對溫度信息以及鋰電池121的性能狀況進(jìn)行查看、便于更加精確的管理，提供管理的效率。

進(jìn)一步地，所述控制模塊11還連接有外觀檢測模塊，所述外觀檢測模塊用于檢測鋰電池21的外觀是否發(fā)生形變、鼓包，并將檢測的信號傳送給控制模塊11，然后通過通信模塊，將得出的檢測信息，傳送給遠(yuǎn)程的智能終端。

進(jìn)一步地，所述智能終端為計(jì)算機(jī)或移動終端，管理者在智能終端上，能遠(yuǎn)程更改預(yù)設(shè)的最小溫度值T_min、最大溫度值T_max、預(yù)設(shè)時(shí)間，也就是說，管理者可以根據(jù)不同的天氣情況，對預(yù)設(shè)的溫度值進(jìn)行調(diào)整，即使在夏季的時(shí)候，也可以通過調(diào)整預(yù)設(shè)值、避免鋰電池121出現(xiàn)溫度過熱的情況，最小溫度值T_min設(shè)為5℃，最大溫度值T_max設(shè)為25℃，預(yù)設(shè)時(shí)間設(shè)為1分鐘。

進(jìn)一步地，管理者通過智能終端，能遠(yuǎn)程發(fā)送命令給控制器，從而遠(yuǎn)程控制加熱元件123電源的接通和斷開，使控制方法具有更多的智能性和便捷性。

在本實(shí)施例中，所述連接架4采用鈑金支架，控制模塊11集成在一PCB板上，PCB板上還設(shè)有存儲模塊等其他功能模塊，輔助控制LED燈的開啟時(shí)間，鋰電池121的充放電控制、電路的開路或閉路的控制，在鋰電池121處于放電狀態(tài)時(shí)，不對鋰電池121進(jìn)行加熱；保溫材料可以采用玻璃棉、橡塑海綿、酚醛泡沫等材料；開關(guān)元件采用三極管或是MOS管，加熱元件123采用電加熱膜或者電加熱管、電加熱絲、電伴熱帶，其工作消耗的功率不大，不會產(chǎn)生高熱量，不會造成鋰電池121的使用安全問題，控制模塊11的控制器可采用型號為STM32F101的單片機(jī)，通信模塊使用GPRS模塊或是其它3G、4G模塊。

最后需要說明的是，上述描述為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，并不用于限制本發(fā)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的啟示下，在不違背本發(fā)明宗旨的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和變型，這些改進(jìn)和變型也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。