一种智能化充放电功率平衡控制太阳能路灯及其控制方法
【技术领域】
[0001]本发明属于户外照明技术领域，具体涉及一种能增强蓄电池利用率、延长蓄电池寿命、实现四季不间断亮灯和亮灯周期自动平移的智能化充放电功率平衡控制太阳能路灯及其控制方法。
【背景技术】
[0002]传统的路灯由于采用低压输电网络，线路长、布线及埋设复杂、消耗土地资源，维护及巡线也耗费大量人力与物力，一直是传统路灯难以克服的弊病。
[0003]太阳能作为一种新兴的绿色能源，以其永不枯竭、无污染等优点，正得到迅速的推广应用，太阳能路灯以其不用专人管理和控制，一次性投资后无需日后电费开支，无需架设输电线路或挖沟铺设电缆，可以方便安装在广场、校园、公园以及不便于架设输电线路的地方等多方面的优点而越来越受到重视。
[0004]现有技术的太阳能路灯只能对蓄电池的充电过程进行管理，而对占总成本比重较大的蓄电池不能进行精确配置及精细化管理，导致出现电池容量配置不足影响使用，而配置过剩则造成资金浪费等问题，即难以保证发光负载的平稳工作，且过放电也是蓄电池损坏或影响其寿命的一个重要因素。
[0005]控制器是太阳能能路灯照明系统的核心部件，它的功能的好坏直接影响着太阳能路灯的使用寿命。近年来，随着数字信号处理技术的日益完善、成熟，控制器的性价比不断提高，蓄电池的充放电控制也由模拟控制向数字化控制转变，数字控制的蓄电池充放电系统可以实现各种复杂的充放电控制方法，能够对蓄电池的充放电过程进行监控和显示，提高系统的灵活性，缩小系统的体积，在更加高效充放电的同时延长蓄电池的使用寿命。
[0006]目前，太阳能路灯控制器采用常规的路灯控制光控、时控、过充和过放等方法，光控(时控)控制是采用电池板光压照度法，如开灯照度10LUX，关灯照度默认为在开灯照度基础上再加10LUX，开灯照度设定后，也可以在光控基础上选择时控;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。但是，以上路灯控制方法在蓄电池的保护上仍然不够充分，充放电控制方式易导致蓄电池损坏，使系统使用寿命降低，而且负载功率恒定不变，不能实现连续阴雨天整晚亮灯。
[0007]现有的太阳能路灯还存在效率低下、不能满足路灯在春夏秋冬不同夜长的自适应亮灯时间控制、维护成本较高的缺点，这对太阳能照明路灯提出了提高效率、降低成本的要求。
【发明内容】
[0008]本发明的第一目的在于提供一种能增强蓄电池利用率、延长蓄电池寿命、实现四季不间断亮灯和亮灯周期自动平移的智能化充放电功率平衡控制太阳能路灯;第二目的在于提供一种实现第一目的控制方法。
[0009]本发明的第一目的是这样实现的:包括太阳能电池组件、电流传感器、电子输入开关、控制器、蓄电池组、电子输出开关、负载，所述太阳能电池组件之负极通过电流传感器与电子输入开关之源极端电连接，所述电子输入开关之栅极端与控制器之控制端电连接，所述电子输入开关之漏极端与蓄电池组之负极电连接，所述电流传感器之信号输出端与控制器之充电电量检测端电连接，所述电子输出开关之源极端与蓄电池组之负极电连接，所述电子输出开关之栅极端与控制器之功率调节输出端电连接，所述电子输出开关之漏极端与负载之负极电连接，所述负载之正极与蓄电池组之正极电连接，所述蓄电池组之正极与太阳能电池组件之正极电连接，所述控制器之蓄电池电压检测端与蓄电池组并联，所述控制器之太阳能电池板电压检测端与太阳能电池组件并联。
[0010]本发明的第二目的是这样实现的:包括蓄电池组充电控制、第一天亮灯控制、第二天亮灯控制、常规亮灯控制步骤，具体包括:
A、蓄电池组充电控制:控制器通过读取太阳能电池电压检测端之电压及持续时间并与预设的充电阀值比较，当电压及持续时间达到充电阀值时控制器通过控制端控制电子输入开关打开且通过功率调节输出端控制电子输出开关关闭，此时太阳能电池组件对蓄电池组充电；控制器通过读取蓄电池电压检测端之电压并与预设的满荷电压阀值比较，当电压达到满荷电压阀值时控制器通过控制端控制电子输入开关关闭停止蓄电池组充电；
B、第一天亮灯控制:控制器通过读取太阳能电池电压检测端之电压及持续时间并与预设的亮灯阀值比较，当电压及持续时间达到亮灯阀值时控制器通过控制端控制电子输入开关关闭且通过功率调节输出端控制电子输出开关打开，蓄电池组点亮负载，同时，控制器记录作为时间记忆起点;控制器通过读取太阳能电池电压检测端之电压及持续时间并与预设的天亮阀值比较，当电压及持续时间达到天亮阀值时控制器通过功率调节输出端控制电子输出开关关闭以熄灭负载且记录作为时间记忆终点得到第一天夜长时间周期T1;
C、第二天亮灯控制:将!^作为第二天负载的亮灯时间，当第二天控制器通过读取太阳能电池电压检测端之电压及持续时间并与预设的亮灯阀值比较，当电压及持续时间达到亮灯阀值时控制器通过控制端控制电子输入开关关闭且通过功率调节输出端控制电子输出开关打开，蓄电池组点亮负载，同时，控制器记录作为时间记忆起点；当亮灯时间达到!^时，控制器通过功率调节输出端控制电子输出开关关闭以熄灭负载，控制器继续读取太阳能电池电压检测端之电压及持续时间并与预设的天亮阀值比较，当电压及持续时间达到天亮阀值时记录作为时间记忆终点得到当天的夜长时间周期T2作为第三天的亮灯时间；
D、常规亮灯控制:如步骤C，路灯连续亮灯第η天的亮灯时间按Tm执行。
[0011]本发明与现有技术相比具有以下有益效果:
I)、能够可靠高效地对蓄电池的充、放电进行监视和控制，从而提高蓄电池的利用率和延长使用寿命，有效降低使用成本。
[0012]2)、通过控制器检测蓄电池的电量和亮灯周期，建立放电数学模型以控制负载的功率变化，实现太阳能路灯充放电功率平衡，达到正常整夜亮灯以及阴雨天连续整夜亮灯。
[0013]3)、相比普通的太阳能路灯控制器设计好后就固定不变，本发明自动跟踪季节变化，自动调节各个季节夜晚亮灯时间的长短，实现春夏秋冬夜间不间断亮灯和亮灯周期的自动平移。
[0014]因此，本发明具有能增强蓄电池利用率、延长蓄电池寿命、实现四季不间断亮灯和亮灯周期自动平移的特点。
【附图说明】
[0015]图1为本发明之太阳能路灯原理示意图之一；
图2为本发明之太阳能路灯原理示意图之二；
图3为本发明之控制方法流程示意图；
图4为图3之逻辑控制图；
图5为图3之控制器输出功率调整曲线；
图中:1_太阳能电池组件，2-电流传感器，3-电子输入开关，4-控制器，41-充电电量检测端，42-控制端，43-功率调节输出端，44-卸荷端，5-蓄电池组，6-电子输出开关，7-负载，8-直流卸荷器，Vl-太阳能电池电压检测端，V2-蓄电池电压检测端。
【具体实施方式】
[0016]下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，但不以任何方式对本发明加以限制，基于本发明教导所作的任何变更或改进，均属于本发明的保护范围。
[0017]如图1所示，本发明的智能化充放电功率平衡控制太阳能路灯包括太阳能电池组件1、电流传感器2、电子输入开关3、控制器4、蓄电池组5、电子输出开关6、负载7，所述太阳能电池组件I之负极通过电流传感器2与电子输入开关3之源极端电连接，所述电子输入开关3之栅极端与控制器4之控制端电连接，所