專利名稱：一種多功能太陽能路燈系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種照明系統(tǒng)，尤其涉及一種多功能太陽能路燈系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著地球資源的逐漸枯竭，太陽能的使用越來越受人們的重視與推廣，LED燈光源的興起，為太陽能的廣泛使用開辟了一條嶄新的通道；由于人們對這項技術(shù)還比較陌生，在設(shè)計使用上還未達到一種完美的境界。在太陽能發(fā)電系統(tǒng)中，為了降低成本，提高效率和可靠性即要充光伏電池輸出最大功率，又要使蓄電池正確充放電，同時還要最大限度的利用所發(fā)電能。太陽能充放電控制器是整個路燈系統(tǒng)中的核心部件，它的性能在一定程度上決定了整個路燈系統(tǒng)的性能好壞，它控制對蓄電池的充放電，蓄電池性能，使用壽命 和充放電方式有關(guān)。而目前，一般的太陽路燈系統(tǒng)功能單一，缺少這方面的控制，這使得太陽能路燈系統(tǒng)蓄電池使用壽命降低，從而導(dǎo)致整個路燈系統(tǒng)可靠性不高。如專利號為201020535438. 7，名稱為太陽能路燈控制系統(tǒng)的中國實用新型專利，其包括太陽能電池板、蓄電池、太陽能路燈控制器和燈泡，太陽能電池板、蓄電池和燈泡通過導(dǎo)線分別和太陽能路燈控制器相連接；太陽能電池板與太陽能路燈控制器之間的通路上設(shè)置有太陽能電池板開關(guān)，燈泡與所述太陽能路燈控制器之間的通路上設(shè)置有燈泡開關(guān)。該專利自動實現(xiàn)控制開燈、關(guān)燈、充電、放電，蓄電池欠壓自動調(diào)整等功能。但該專利中并沒有對太陽能電池輸出最大功率、正確充放電進行控制，這樣就會降低太陽能電池的效率和可靠性，而且還影響到蓄電池使用壽命，從而導(dǎo)致整個路燈系統(tǒng)的可靠性。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型主要解決了普通太陽能路燈系統(tǒng)功能單一，欠缺對太陽能電池輸出最大功率、正確充放電控制，降低了太陽能電池效率和可靠性的問題，提供了一種降低成本，提高效率和可靠性，使光伏電池輸出最大功率，且使蓄電池正確充放電的多功能太陽能路燈系統(tǒng)。本實用新型另一個發(fā)明目的是解決了普通太陽能路燈系統(tǒng)沒有對輸出功率的控制，充電使用效率不高的問題，提供了一種能根據(jù)時間調(diào)整輸出功率，最大限度的利用所發(fā)電能的多功能太陽能路燈系統(tǒng)。本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種多功能太陽能路燈系統(tǒng)，包括依次連接的太陽能電池、蓄電池、LED驅(qū)動電路和LED燈，LED驅(qū)動電路上連接有太陽能控制器，其特征在于在太陽能電池兩極上連接有檢測電路，所述檢測電路連接到太陽能控制器上，在檢測電路兩極上并聯(lián)有第一控制開關(guān)，在第一控制開關(guān)正極與蓄電池正極之間的電路上連接有第二控制開關(guān)，所述第一控制開關(guān)和第二控制開關(guān)的信號控制端分別連接到太陽能控制器上。本實用新型中檢測電路可以檢測太陽能電池的充電電流和電壓，并將檢測到的信息傳送給太陽能控制器，太能控制器可以根據(jù)電流和電壓信息，通過功率計算和比較后，然后控制第一控制開關(guān)改變充電的工作周期和波形占空比，使系統(tǒng)能以最高的效率對蓄電池進行充電，這樣就實現(xiàn)了太陽能電池的最大輸出功率。太陽能控制器與LED驅(qū)動電路相連，能夠?qū)ED燈的輸出功率進行精確的控制，以此達到增加蓄電池的放電時間，從而增加了 LED燈具的使用時間。另外檢測電路還可以根據(jù)電壓電流信息檢測蓄電池是否過充、過放、過載的情況，當(dāng)過充時，通過控制第一控制開關(guān)切斷充電電路，達到飽和蓄電池過充飽和目的；當(dāng)過放或過載時通過控制第二控制開關(guān)切斷負(fù)載，起到對蓄電池飽和目的。此外檢測電路還可以檢測電路中短路、電源反接情況，通過控制第一和第二控制開關(guān)對電路提供保護。作為一種優(yōu)選方案，所述太陽能控制器包括有MPPT處理模塊、保護控制模塊、LED功率控制模塊、LED延時定時控制模塊和LED輸出模式控制模塊，所述檢測電路分別連接到MPPT處理模塊、保護控制模塊和延時控制模塊輸入端上，所述保護控制模塊輸出端與第一控制開關(guān)的控制端相連，所述LED功率控制模塊、LED延時定時控制模塊和LED輸出模式控 制模塊的輸出端分別與LED驅(qū)動電路相連。MPPT處理模塊采用MPPT算法即最大功率點追蹤算法對檢測到的電壓電流進行計算，利用MPPT算法控制發(fā)送PWM信號到第一控制開關(guān)，通過第一控制開關(guān)調(diào)整充電的占空比，使系統(tǒng)能以最高的效率對蓄電池進行充電。保護控制模塊根據(jù)檢測電路檢測到的電流電壓對蓄電池是否過充、過放、過載，以及電路是否短路，電源是否反接進行判斷，然后根據(jù)判斷的情況控制第一控制開關(guān)或第二控制開關(guān)達到對系統(tǒng)電路保護的目的。如在電路充電之初，保護控制模塊檢測電路是否處于過壓充電狀態(tài)，一旦檢測到蓄電池過充，保護控制模塊自動控制第一控制開關(guān)以減小充電電流或關(guān)斷充電電流，停止太陽能電池對蓄電池進行充電，達到保護蓄電池目的。如當(dāng)系統(tǒng)對LED燈進行用電配送時，保護控制模塊一旦檢測到蓄電池放電量過大、蓄電池電能快用完、負(fù)載大于蓄電池的承載能力或是電路短路情況，則保護控制模塊自動控制第二控制開關(guān)切斷電路，停止對LED燈供電。LED功率控制模塊通過PWM信號控制負(fù)載在不同時段的不同功率輸出；LED功率控制模塊根據(jù)檢測到的負(fù)載實用狀態(tài)，對負(fù)載進行功率控制，控制方式時通過對占空比的調(diào)整達到對功率的精確控制；如在前半夜，路上的行人比較多，控制LED驅(qū)動電路全功率輸出，LED燈發(fā)光度最亮，后半夜路上行人稀少，控制LED驅(qū)動電路半功率或更低的功率輸出，LED燈亮，但是發(fā)光度不很亮，行人可以看到路況，這樣使得用電分配更加合理，節(jié)約了能源。LED延時定時控制模塊可以控制LED燈延時開啟或關(guān)閉，可以根據(jù)需要設(shè)定不同定時或延時時間，增加了對LED燈的控制手段，滿足了用戶特殊需求。LED輸出控制模塊控制LED燈工作模式，如可以具有直流輸出模式或IHz頻率閃爍輸出，增加了 LED燈功能，使得LED燈能應(yīng)用于多種場合，如低頻率閃爍特別適合于LED交通警示燈燈。作為一種優(yōu)選方案，在所述LED延時定時控制模塊和LED輸出模式控制模塊上連接有輸入裝置，該輸入裝置上設(shè)置有對應(yīng)各種工作模式的按鍵。輸入裝置為按鍵，在輸入裝置上可以設(shè)置有多個按鍵，每個按鍵對應(yīng)LED燈一種工作模式。按鍵為延時定時模式的，則按鍵與LED延時定時控制模塊連接，設(shè)定一按鍵為當(dāng)電壓達到亮燈工作點，則延時十分鐘后亮燈，定時時間達到四個小時，則燈滅。當(dāng)按下該按鍵后，發(fā)送信號給LED延時定時控制模塊，LED延時定時控制模塊就控制LED燈按照設(shè)定的模式進行工作。按鍵為輸出模式的，按鍵與LED輸出模式控制模塊連接，如設(shè)定一按鍵為低頻率閃爍模式，按下該按鍵后，輸入裝置發(fā)送命令到LED輸出模式控制模塊，控制LED燈閃爍工作。作為一種優(yōu)選方案，在太陽能控制器上連接有顯示裝置。顯示裝置與太陽能控制器連接，接收太陽能控制器上的信息，顯示裝置顯示太陽能路燈當(dāng)前的工作模式，該顯示裝置采用數(shù)碼管。 作為一種優(yōu)選方案，在太陽能控制器上連接有存儲裝置。存儲裝置采用Flash存儲器，用于記錄檢測電路檢測到的充電電壓和電流。作為一種優(yōu)選方案，在太陽能控制器上連接有指示燈裝置，所述指示燈裝置具有太陽能指示燈、蓄電池指示燈和負(fù)載指示燈。指示燈用于指示太陽能路燈工作的狀態(tài)，太陽能指示燈用于指示太陽能電池工作狀態(tài)，當(dāng)系統(tǒng)連接正常，天亮有光照射到太陽能電池板上且太陽能電壓超過6V時，太陽能指示燈為紅色常亮，表示此時是白天；當(dāng)太陽能電池電壓低于6V時，指示燈滅，表示此時是黑夜或天黑。蓄電池指示燈指示蓄電池工作狀態(tài)，當(dāng)蓄電池處于充電狀態(tài)且蓄電池電壓超過12. 6V時，為綠色閃爍；當(dāng)蓄電池處于充電狀態(tài)且蓄電池電壓大于11. 3V小于12. 6V時，為橙色閃爍；當(dāng)蓄電池處于充電狀態(tài)且蓄電池電壓小于
11.3V時，為紅色閃爍；當(dāng)蓄電池處于放電狀態(tài)時，蓄電池電壓超過12. 6V時，為綠色常亮；蓄電池電壓大于11. 3V小于12. 6V時，為橙色常亮；蓄電池電壓小于11. 3V時，為紅色常亮。負(fù)載指示燈指示負(fù)載工作狀態(tài)，當(dāng)負(fù)載工作在直流輸出時，負(fù)載指示燈為紅色常亮；當(dāng)負(fù)載工作在IHz頻率閃爍時，負(fù)載指示燈也以IHz頻率閃爍。如果負(fù)載電流超過了控制器I. 25倍的額定電流60s或負(fù)載電流超過控制器I. 5倍的額定電流5 s或負(fù)載電流超過了控制器3倍額定電流，控制器將關(guān)閉輸出同時關(guān)閉負(fù)載指示燈。 作為一種優(yōu)選方案，在所述蓄電池兩極上連接有蓄電池控制電路。蓄電池控制電路保證蓄電池工作在最佳充電和放電狀態(tài)，避免蓄電池電池出現(xiàn)“過充過放”，從而保證蓄電池的正常使用壽命。蓄電池控制電路控制蓄電池充電，充電過程分為均衡充電、快速充電和浮充電三個階段。在快速充電階段，充電器以恒定電流對蓄電池充電，由蓄電池控制電路控制快速充電時間，以避免過量充電；在均衡充電階段，蓄電池控制電路輸出PWM控制信號，控制斬波開關(guān)通斷，以恒定電壓對蓄電池進行充電，此時充電電流按指數(shù)規(guī)律下降，當(dāng)電池電壓上升到規(guī)定值時，結(jié)束均衡充電，進入浮充電階段；在浮充電階段，蓄電池控制電路輸出的PWM控制信號，使充電器以很小的充電電流對蓄電池充電，在這種狀態(tài)下，可長時間對蓄電池充電。當(dāng)蓄電池電壓小于11V，則關(guān)斷負(fù)載輸出對蓄電池進行過放保護。從而能最大限度地延長蓄電池壽命。本實用新型的優(yōu)點是提升了太陽能板對蓄電池的最大充電效率，同時還能對LED燈具的輸出功率進行精確的控制，以此達到增加蓄電池的放電時間，從而增加了 LED燈具的使用時間；對蓄電池進行管理，保證蓄電池工作在最佳充放電狀態(tài)；具有過充、過放、過載、電子短路、防反充保護功能，提高了路燈系統(tǒng)使用壽命；能根據(jù)時段控制功率輸出，最大限度的利用所發(fā)電能。

圖I是本實用新型的一種結(jié)構(gòu)框示圖。I-太陽能電池2-檢測電路3-第一控制開關(guān)4-第二控制開關(guān)5-蓄電池6-蓄電池控制電路 7-LED驅(qū)動電路 8-LED燈 9-太陽能控制器 10-MPPT處理模塊11-保護控制模塊12-LED功率控制模塊13-LED延時定時控制模塊14-LED輸出模式控制模塊15-輸入裝置16-顯示裝置18-存儲裝置19-指示燈裝置。
具體實施方式
下面通過實施例，并結(jié)合附圖，對本實用新型的技術(shù)方案作進一步的說明。實施例本實施例一種多功能太陽能路燈系統(tǒng)，如圖I所示，系統(tǒng)包括依次連接的太陽能電池I、蓄電池2、LED驅(qū)動電路7和LED燈8，LED驅(qū)動電路上連接有太陽能控制器，另外在該太陽能電池兩極上連接有檢測電路2，檢測電路連接到太陽能控制器9上，在檢測電路兩極上并聯(lián)有第一控制開關(guān)3，在第一控制開關(guān)正極與蓄電池5正極之間的電路上連接有第二控制開關(guān)4，第一控制開關(guān)和第二控制開關(guān)的信號控制端分別連接到太陽能控制器上。太陽能控制器9包括有MPPT處理模塊10、保護控制模塊11、LED功率控制模塊
12,LED延時定時控制模塊13和LED輸出模式控制模塊14，該檢測電路2分別連接到MPPT處理模塊、保護控制模塊和延時控制模塊輸入端上，保護控制模塊輸出端與第一控制開關(guān)3 的控制端相連，LED功率控制模塊12、LED延時定時控制模塊13、LED輸出模式控制模塊14的輸出端分別與LED驅(qū)動電路7相連。在太陽能控制器9上還連接有顯示裝置16、存儲裝置18、指示燈裝置19，其中顯示裝置顯示太陽能路燈當(dāng)前的工作模式。存儲裝置存儲裝置采用Flash存儲器，用于記錄檢測電路檢測到的充電電壓和電流。指示燈裝置具有太陽能指示燈、蓄電池指示燈和負(fù)載指示燈。該太陽能指示燈用于指示太陽能電池工作狀態(tài)，當(dāng)系統(tǒng)連接正常，天亮有光照射到太陽能電池板上且太陽能電壓超過6V時，太陽能指示燈為紅色常亮，表示此時是白天；當(dāng)太陽能電池電壓低于6V時，指示燈滅，表示此時是黑夜或天黑。蓄電池指示燈指示蓄電池工作狀態(tài)，當(dāng)蓄電池處于充電狀態(tài)且蓄電池電壓超過12. 6V時，為綠色閃爍；當(dāng)蓄電池處于充電狀態(tài)且蓄電池電壓大于11. 3V小于12. 6V時，為橙色閃爍；當(dāng)蓄電池處于充電狀態(tài)且蓄電池電壓小于11. 3V時，為紅色閃爍；當(dāng)蓄電池處于放電狀態(tài)時，蓄電池電壓超過12. 6V時，為綠色常亮；蓄電池電壓大于11. 3V小于12. 6V時，為橙色常亮；蓄電池電壓小于11. 3V時，為紅色常亮。負(fù)載指示燈指示負(fù)載工作狀態(tài)，當(dāng)負(fù)載工作在直流輸出時，負(fù)載指示燈為紅色常亮；當(dāng)負(fù)載工作在IHz頻率閃爍時，負(fù)載指示燈也以IHz頻率閃爍。如果負(fù)載電流超過了控制器I. 25倍的額定電流60s或負(fù)載電流超過控制器I. 5倍的額定電流5 s或負(fù)載電流超過了控制器3倍額定電流，控制器將關(guān)閉輸出同時關(guān)閉負(fù)載指示燈。在LED延時定時控制模塊13和LED輸出模式控制模塊14上連接有輸入裝置15，該輸入裝置上設(shè)置有對應(yīng)各種工作模式的按鍵。輸入裝置為按鍵，在輸入裝置上可以設(shè)置有多個按鍵，每個按鍵對應(yīng)LED燈一種工作模式。按鍵為延時定時模式的，則按鍵與LED延時定時控制模塊連接，設(shè)定一按鍵為當(dāng)電壓達到亮燈工作點，則延時十分鐘后亮燈，定時時間達到四個小時，則燈滅。當(dāng)按下該按鍵后，發(fā)送信號給LED延時定時控制模塊，LED延時定時控制模塊就控制LED燈按照設(shè)定的模式進行工作。按鍵為輸出模式的，按鍵與LED輸出模式控制模塊連接，如設(shè)定一按鍵為低頻率閃爍模式，按下該按鍵后，輸入裝置發(fā)送命令到LED輸出模式控制模塊，控制LED燈閃爍工作。在蓄電池5的兩極上還安裝有蓄電池控制電路6，蓄電池控制蓄電池進行管理，保證蓄電池工作在最佳充電和放電狀態(tài)，從而保證蓄電池的正常使用壽命。本文中所描述的具體實施例僅僅是對本發(fā)明精神作舉例說明。本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對所描述的具體實施例做各種各樣的修改或補充或采用類似的方式替代，但并不會偏離本發(fā)明的精神或者超越所附權(quán)利要求書所定義的范圍。盡管本文較多地使用了太陽能電池、檢測電路、第一控制開關(guān)、第二控制開關(guān)、蓄電池等術(shù)語，但并不排除使用其它術(shù)語的可能性。使用這些術(shù)語僅僅是為了更方便地描述和解釋本發(fā)明的本質(zhì)；把它們解釋成任何一種附加的限制都是與本發(fā)明精神相違背的。··
權(quán)利要求1.一種多功能太陽能路燈系統(tǒng)，包括依次連接的太陽能電池、蓄電池、LED驅(qū)動電路和LED燈，LED驅(qū)動電路上連接有太陽能控制器，其特征在于在太陽能電池(I)兩極上連接有檢測電路(2)，所述檢測電路連接到太陽能控制器(9)上，在檢測電路兩極上并聯(lián)有第一控制開關(guān)(3)，在第一控制開關(guān)正極與蓄電池(5)正極之間的電路上連接有第二控制開關(guān)(4)，所述第一控制開關(guān)和第二控制開關(guān)的信號控制端分別連接到太陽能控制器上。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種多功能太陽能路燈系統(tǒng)，其特征是所述太陽能控制器(9)包括有MPPT處理模塊(10)、保護控制模塊(11)、LED功率控制模塊(12)、LED延時定時控制模塊(13)和LED輸出模式控制模塊(14)，所述檢測電路分別連接到MPPT處理模塊、保護控制模塊和延時控制模塊輸入端上，所述保護控制模塊輸出端與第一控制開關(guān)的控制端相連，所述LED功率控制模塊、LED延時定時控制模塊和LED輸出模式控制模塊(14)的輸出端分別與LED驅(qū)動電路相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種多功能太陽能路燈系統(tǒng)，其特征是在所述LED延時定時控制模塊(13)和LED輸出模式控制模塊(14)上連接有輸入裝置(15)，該輸入裝置上設(shè)置有對應(yīng)各種工作模式的按鍵。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2或3所述的一種多功能太陽能路燈系統(tǒng)，其特征是在太陽能控制器(9)上連接有顯示裝置(16)。
5.根據(jù)權(quán)利要求I或2或3所述的一種多功能太陽能路燈系統(tǒng)，其特征是在太陽能控制器(9 )上連接有存儲裝置(18 )。
6.根據(jù)權(quán)利要求I或2或3所述的一種多功能太陽能路燈系統(tǒng)，其特征是在太陽能控制器(9)上連接有指示燈裝置(19)，所述指示燈裝置具有太陽能指示燈、蓄電池指示燈和負(fù)載指示燈。
7.根據(jù)權(quán)利要求I或2或3所述的一種多功能太陽能路燈系統(tǒng)，其特征是在所述蓄電池(5 )兩極上連接有蓄電池控制電路(6 )。
專利摘要本實用新型涉及一種多功能太陽能路燈系統(tǒng)。解決了普通太陽能路燈系統(tǒng)功能單一，欠缺對太陽能電池輸出最大功率、正確充放電控制，降低了太陽能電池效率和可靠性，充電使用效率不高的問題。系統(tǒng)包括太陽能電池、蓄電池、LED驅(qū)動電路和LED燈，LED驅(qū)動電路上連接有太陽能控制器，在太陽能電池兩極上連接有檢測電路，在檢測電路兩極上并聯(lián)有第一控制開關(guān)，在第一控制開關(guān)正極與蓄電池正極之間的電路上連接有第二控制開關(guān)，檢測電路、第一控制開關(guān)和第二控制開關(guān)的信號控制端分別連接到太陽能控制器上。本實用新型的優(yōu)點是降低成本，提高效率和可靠性，使光伏電池輸出最大功率，使蓄電池正確充放電，延長了使用壽命。
文檔編號H05B37/02GK202713735SQ201220379778
公開日2013年1月30日 申請日期2012年8月1日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月1日
發(fā)明者虞希清, 鄭盈盈 申請人:溫州港宏新能源有限公司