一种自动化充电控制的太阳能节能路灯的制作方法

本发明涉及一种新能源路灯，尤其涉及一种自动化充电控制的太阳能节能路灯。

背景技术：

路灯照明一般采用市政供电，由于路灯数量众多、分布区域较广而且照明时间较长，对于市政部门来说，即使采用节能环保的LED路灯，路灯的耗电量也非常大，同时路灯的开关管理也需要市政部门安排专门的工作人员进行管理，人力成本也比较高。

现有技术中，也存在一些采用自然能源进行供电的技术方案，例如，采用太阳能电池作为LED路灯的供电单元，将太阳能转换为电能以储存在蓄电池中，并在LED路灯打开时为LED灯管供电。

然而，现有技术中的LED太阳能路灯尚存在以下缺陷：1、太阳能供电单元本身设计不够合理，能耗比较高；2、在太阳能不充足的时段和地区，容易导致LED路灯供电不足的情况发生；3、仍然没有解决路灯开关无法自动控制的技术问题。

申请号为201510638402.9的专利提出了一种自动化充电控制的太阳能LED路灯的照明方法，该方法包括提供一种自动化充电控制的太阳能LED路灯，LED路灯包括LED灯管、飞思卡尔工MX6处理器、实时时钟芯片、光电池和铅酸蓄电池，光电池为铅酸蓄电池充电，充电后的铅酸蓄电池为飞思卡尔工MX6处理器、实时时钟芯片和LED灯管提供电力供应，飞思卡尔工MX6处理器与实时时钟芯片连接，根据实时时钟芯片提供的当前的系统时间控制光电池对铅酸蓄电池的充电。通过该发明实现在不同的时间段采用最合适的充电方式对LED路灯充电，提高了LED路灯的自动化水准。但是在光照不足的情况下，该系统就无法工作，难以满足路灯在实际应用中的多样化需求。

申请号为201510645256.2的专利提出了一种自动化杀虫的LED太阳能路灯，所述太阳能路灯包括LED灯管、主控制器、目标识别设备、光电池和铅酸蓄电池，光电池为铅酸蓄电池充电，充电后的铅酸蓄电池为主控制器、目标识别设备和LED灯管提供电力供应，主控制器与目标识别设备连接以根据目标识别设备的识别结果确定LED路灯附近树叶分布情况。通过该发明兼顾树叶分布检测和自动充电功能。但是利用该专利无法使路灯实现自动化控制，无法在不同的时间段智能控制路灯，实用性不强。

技术实现要素：

本发明的目的是为了解决现有技术中路灯浪费能源，且智能化程度不够的缺点，提出了一种自动化充电控制的太阳能节能路灯。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种自动化充电控制的太阳能节能路灯，包括太阳能电池板、升力风机结构、风力发电机、充放电控制器、蓄电池、路灯控制处理器和LED路灯负载，所述太阳能电池板和风力发电机分别与充放电控制器连接，所述充放电控制器依次连接路灯控制处理器和LED路灯负载，充放电控制器还连接有蓄电池；

所述升力风机结构设置在灯架上，包括三个叶片、偏航设备、轮毂和传动设备；三个叶片在风通过时，由于每一个叶片的正反面的压力不等而产生升力，升力带动对应叶片旋转；偏航设备与三个叶片连接，用于提供三个叶片旋转的可靠性并解缆；轮毂与三个叶片连接，用于固定三个叶片，以在叶片受力后被带动进行顺时针旋转，将风能转化为低转速的动能；传动设备包括低速轴、齿轮箱、高速轴、支撑轴承、联轴器和盘式制动器，齿轮箱通过低速轴与轮毂连接，通过高速轴与风力发电机连接，用于将轮毂的低转速的动能转化为风力发电机所需要的高转速的动能；所述风力发电机与升力风机结构的齿轮箱连接，风力发电机包括定子绕组、转子绕组、双向背靠背IGBT电压源变流器和风力发电机输出接口，定子绕组直连风力发电机输出接口，转子绕组通过双向背靠背IGBT电压源变流器与风力发电机输出接口连接；

所述充放电控制器内设有充放电控制电路，所述充放电控制电路包括有过充控制电路A、过放控制电路B、第一电阻R1、第二电阻R2、第一滑动触点电位器W1、第一二极管D1、第二二极管D2，第一触点开关K1的输入端与电源正极N联接，第一触点开关K1输出端的其中一脚与第一电阻R1一端联接，第一电阻R1另一端与第一二极管D1一端联接，第一二极管D1另一端与电源负极S联接，第一触点开关K1输出端的另一脚与第二二极管D2一端联接，第二二极管D2另一端与第十六电阻R16一端联接后再分别与第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4一端联接后联接至第二触点开关K2一端，第二电阻R2另一端与过充控制电路A、过放控制电路B联接后再与稳压二极管DR2一端联接，稳压二极管DR2另一端与联接至电源负极S上；第三电阻R3另一端与过充控制电路A联接后再联接至第一滑动触点电位器W1一端，第一滑动触点电位器W1另一端与电源负极S联接；过充控制电路A另一端与第二触点开关K2输入端联接；第四电阻R4另一端与过放控制电路B联接后再与第二滑动触点电位器W2一端相联接，第二滑动触点电位器W2另一端与电源负极S联接后接地；过放控制电路B另一端分别与第二触点开关K2输入端、第五二极管D5一端相联接，第五二极管D5另一端与第十四电阻R14一端联接，第十四电阻R14另一端与第二触点开关K2其中一个输出端联接；第二触点开关K2另一个输出端与第三触点开关K3输入端联接，第三触点开关K3输出端与LED灯头联接。过充控制电路A包括有第一运算放大器U1、第一三极管Q1、第二三极管Q2、第五电阻R5、第十五电阻R15，第一运算放大器U1的输入端负极联接在第三电阻R3与第一滑动触点电位器W1之间，第一运算放大器U1的输入端正极联接在第二电阻R2与稳压二极管DR2之间，第一运算放大器U1的输出端与第十五电阻R15一端相联接，第十五电阻R15的另一端与第一三极管Q1的基极联接；第五电阻R5一端与第一运算放大器U1的输入端负极联接，另一端与第一运算放大器U1的输出端联接；第一三极管Q1的集电极分别与第七电阻R7、第八电阻R8一端联接，第八电阻R8一端另一端与第二三极管Q2的基极联接，第二三极管Q2的集电极分别与第九电阻R9、第三二极管D3一端相连接，第七电阻R7、第九电阻R9、第三二极管D3另一端均联接至第二触点开关K2上。过放控制电路B包括有第二运算放大器U2、第三三极管Q3、第四三极管Q4、第六电阻R6、第十三电阻R13，第二运算放大器U2的输入端负极联接在第二电阻R2与稳压二极管DR2之间，第二运算放大器U2的输入端正极联接在第四电阻R4与第二滑动触点电位器W2之间，第二运算放大器U2的输出端与第十三电阻R13一端相联接，第十三电阻R13的另一端与第三三极管Q3的基极联接；第六电阻R6一端与第二运算放大器U2的输入端负极联接，另一端与第二运算放大器U2的输出端联接；第三三极管Q3的集电极分别与第十电阻R10、第十一电阻R11一端相连接，第十一电阻R11另一端与第四三极管Q4的基极相联接，第四三极管Q4的集电极分别与第十二电阻R12、第四二极管D4一端相连接，第十电阻R10、第十二电阻R12、第四二极管D4另一端并联后联接至第二触点开关K2输入端，第四三极管Q4的发射极与第五二极管D4一端相联接，第五二极管D4另一端与第十四电阻R14一端相联接，第十四电阻R14另一端与第二触点开关K2输出端联接。

优选地，所述蓄电池为铅酸蓄电池。

优选地，所述太阳能电池板设置在灯架上，太阳能电池板包括无反射薄膜覆盖层、N型半导体、P型半导体、基板和电能输出接口，用于将无反射薄膜覆盖层接收的太阳能转化为光学电能，电能输出接口包括上部电极和下部电极，用于输出光学电能。

优选地，所述升力风机结构的联轴器为柔性轴，用于补偿齿轮箱输出轴和发电机转子的平行性偏差和角度误差。

优选地，所述升力风机结构的盘式制动器为液压动作的盘式制动器，用于机械刹车制动。

优选地，所述风力发电机为双馈异步发电机，用于将接收到的高转速的动能转化为风力电能。

优选地，所述风力发电机输出接口为三相交流输出接口，用于输出风力电能。

优选地，所述风力发电机的电能输出接口的上部电极和下部电极之间还并联有第一防反二极管，第一防反二极管的正端与下部电极连接，负端与上部电极连接。

优选地，所述风力发电机的电能输出接口的上部电极连接有，第一开关管为P沟增强型MOS管，其漏极与电能输出接口的上部电极连接，其衬底与源极相连。

优选地，所述第一开关管的源极连接有第二防反二极管的正端；第二防反二极管的负端和下部电极之间并联有第一电容和第二电容；第二防反二极管的负端和下部电极之间并联有第三防反二极管，第三防反二极管的正端与下部电极连接，其负端与第二防反二极管的负端连接。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明通过太阳能或者风力进行发电，并将电能储存在蓄电池中，为LED路灯负载供电，并通过路灯控制处理器对LED路灯负载进行智能控制，节约了能源，同时提高了路灯的自动化水平。

2、通过本发明能够自动跟踪太阳能电板的输出电压以实现LED太阳能路灯的智能化打开和关闭。

3、本发明具有防蓄电池过放电、过充电功能，在太阳辐照或者风力不足情况下，由于蓄电池的充电状态通常较低，使蓄电池放电时端电压也较低，这样负载工作电流较小、功率小，系统也能够工作更长的时间，反之在太阳辐照比较充足时，负载工作电流较大、功率大、也更亮。

附图说明

图1为本发明提出的一种自动化充电控制的太阳能节能路灯的结构示意图；

图2为本发明提出的一种自动化充电控制的太阳能节能路灯中风力发电机的结构示意图；

图3为本发明提出的一种自动化充电控制的太阳能节能路灯中充放电控制器的结构示意图。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

实施例一

参照图1-2，一种自动化充电控制的太阳能节能路灯，包括太阳能电池板、升力风机结构、风力发电机、充放电控制器、蓄电池、路灯控制处理器和LED路灯负载，所述太阳能电池板和风力发电机分别与充放电控制器连接，所述充放电控制器依次连接路灯控制处理器和LED路灯负载，充放电控制器还连接有蓄电池；所述蓄电池为铅酸蓄电池。本发明通过太阳能或者风力进行发电，并将电能储存在蓄电池中，为LED路灯负载供电，并通过路灯控制处理器对LED路灯负载进行智能控制，节约了能源，同时提高了路灯的自动化水平。

所述太阳能电池板设置在灯架上，太阳能电池板包括无反射薄膜覆盖层、N型半导体、P型半导体、基板和电能输出接口，用于将无反射薄膜覆盖层接收的太阳能转化为光学电能，电能输出接口包括上部电极和下部电极，用于输出光学电能。

所述升力风机结构设置在灯架上，包括三个叶片、偏航设备、轮毂和传动设备；三个叶片在风通过时，由于每一个叶片的正反面的压力不等而产生升力，升力带动对应叶片旋转；偏航设备与三个叶片连接，用于提供三个叶片旋转的可靠性并解缆；轮毂与三个叶片连接，用于固定三个叶片，以在叶片受力后被带动进行顺时针旋转，将风能转化为低转速的动能；传动设备包括低速轴、齿轮箱、高速轴、支撑轴承、联轴器和盘式制动器，齿轮箱通过低速轴与轮毂连接，通过高速轴与风力发电机连接，用于将轮毂的低转速的动能转化为风力发电机所需要的高转速的动能，联轴器为一柔性轴，用于补偿齿轮箱输出轴和发电机转子的平行性偏差和角度误差，盘式制动器，为一液压动作的盘式制动器，用于机械刹车制动。

所述风力发电机与升力风机结构的齿轮箱连接，为一双馈异步发电机，用于将接收到的高转速的动能转化为风力电能，风力发电机包括定子绕组、转子绕组、双向背靠背IGBT电压源变流器和风力发电机输出接口，定子绕组直连风力发电机输出接口，转子绕组通过双向背靠背IGBT电压源变流器与风力发电机输出接口连接，风力发电机输出接口为三相交流输出接口，用于输出风力电能。

所述风力发电机的电能输出接口的上部电极和下部电极之间还并联有第一防反二极管，第一防反二极管的正端与下部电极连接，负端与上部电极连接；风力发电机的电能输出接口的上部电极连接有，第一开关管为P沟增强型MOS管，其漏极与电能输出接口的上部电极连接，其衬底与源极相连；第一开关管的源极连接有第二防反二极管的正端；第二防反二极管的负端和下部电极之间并联有第一电容和第二电容；第二防反二极管的负端和下部电极之间并联有第三防反二极管，第三防反二极管的正端与下部电极连接，其负端与第二防反二极管的负端连接。

实施例二

参照图3，所述充放电控制器内设有充放电控制电路，所述充放电控制电路包括有过充控制电路A、过放控制电路B、第一电阻R1、第二电阻R2、第一滑动触点电位器W1、第一二极管D1、第二二极管D2，第一触点开关K1的输入端与电源正极N联接，第一触点开关K1输出端的其中一脚与第一电阻R1一端联接，第一电阻R1另一端与第一二极管D1一端联接，第一二极管D1另一端与电源负极S联接，第一触点开关K1输出端的另一脚与第二二极管D2一端联接，第二二极管D2另一端与第十六电阻R16一端联接后再分别与第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4一端联接后联接至第二触点开关K2一端，第二电阻R2另一端与过充控制电路A、过放控制电路B联接后再与稳压二极管DR2一端联接，稳压二极管DR2另一端与联接至电源负极S上；第三电阻R3另一端与过充控制电路A联接后再联接至第一滑动触点电位器W1一端，第一滑动触点电位器W1另一端与电源负极S联接；过充控制电路A另一端与第二触点开关K2输入端联接；第四电阻R4另一端与过放控制电路B联接后再与第二滑动触点电位器W2一端相联接，第二滑动触点电位器W2另一端与电源负极S联接后接地；过放控制电路B另一端分别与第二触点开关K2输入端、第五二极管D5一端相联接，第五二极管D5另一端与第十四电阻R14一端联接，第十四电阻R14另一端与第二触点开关K2其中一个输出端联接；第二触点开关K2另一个输出端与第三触点开关K3输入端联接，第三触点开关K3输出端与LED灯头联接。过充控制电路A包括有第一运算放大器U1、第一三极管Q1、第二三极管Q2、第五电阻R5、第十五电阻R15，第一运算放大器U1的输入端负极联接在第三电阻R3与第一滑动触点电位器W1之间，第一运算放大器U1的输入端正极联接在第二电阻R2与稳压二极管DR2之间，第一运算放大器U1的输出端与第十五电阻R15一端相联接，第十五电阻R15的另一端与第一三极管Q1的基极联接；第五电阻R5一端与第一运算放大器U1的输入端负极联接，另一端与第一运算放大器U1的输出端联接；第一三极管Q1的集电极分别与第七电阻R7、第八电阻R8一端联接，第八电阻R8一端另一端与第二三极管Q2的基极联接，第二三极管Q2的集电极分别与第九电阻R9、第三二极管D3一端相连接，第七电阻R7、第九电阻R9、第三二极管D3另一端均联接至第二触点开关K2上。过放控制电路B包括有第二运算放大器U2、第三三极管Q3、第四三极管Q4、第六电阻R6、第十三电阻R13，第二运算放大器U2的输入端负极联接在第二电阻R2与稳压二极管DR2之间，第二运算放大器U2的输入端正极联接在第四电阻R4与第二滑动触点电位器W2之间，第二运算放大器U2的输出端与第十三电阻R13一端相联接，第十三电阻R13的另一端与第三三极管Q3的基极联接；第六电阻R6一端与第二运算放大器U2的输入端负极联接，另一端与第二运算放大器U2的输出端联接；第三三极管Q3的集电极分别与第十电阻R10、第十一电阻R11一端相连接，第十一电阻R11另一端与第四三极管Q4的基极相联接，第四三极管Q4的集电极分别与第十二电阻R12、第四二极管D4一端相连接，第十电阻R10、第十二电阻R12、第四二极管D4另一端并联后联接至第二触点开关K2输入端，第四三极管Q4的发射极与第五二极管D4一端相联接，第五二极管D4另一端与第十四电阻R14一端相联接，第十四电阻R14另一端与第二触点开关K2输出端联接。在采用了上述方案后，过充控制，就是在蓄电池处于过充状态时断开充电电路，过放控制电路就是在蓄电池处于过放状态时断开放电电路。过充、过放控制都是为了保护蓄电池，延长蓄电池的使用寿命。过充、过放判断的依据主要是蓄电池电压的高低，过充控制电路中将触点开关的开关串联在充电电路中，当白天有太阳光时处于正常充电状态时，由太阳能板吸热经触点开关开关常闭点向蓄电池充电，当蓄电池的电压高于26V时，认为蓄电池处于过充状态，U1A“-”端电压高于“+”端电压时U1A输出“-”，低电平，使第一三极管Q1截止，同时第二三极管Q2导通，触点开关线圈通电，则触点开关常闭点断开，常开点闭合，充电电路断开过充指示灯亮，停止向蓄电池充电，实现过充保护功能。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。