專利名稱：一種量入為出的蓄電池供電照明控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于風(fēng)光互補(bǔ)路燈技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種蓄電池供電照明控制器，特別 是一種根據(jù)蓄電池存儲的電能以量入為出的方式進(jìn)行供電照明的控制器。
背景技術(shù)：
路燈、景觀燈、草坪燈等公共照明系統(tǒng)，是城鎮(zhèn)地區(qū)必備的公共設(shè)施，不可或缺。傳 統(tǒng)的路燈、景觀燈等采用市電供電，除了燈具、燈桿外，還需要埋設(shè)管道、敷設(shè)電纜，安裝供 電控制柜等等，工作量很大，成本很高，并且需常年消耗大量的電能。隨著技術(shù)的發(fā)展，風(fēng) 能、太陽能和風(fēng)光互補(bǔ)路燈系統(tǒng)的成本價格已等于甚至略低于傳統(tǒng)市電供電的路燈系統(tǒng)， 加上其無需電費(fèi)、維護(hù)簡單、運(yùn)行費(fèi)用低等優(yōu)點，成為傳統(tǒng)路燈的有力競爭者。風(fēng)能、太陽能和風(fēng)光互補(bǔ)路燈系統(tǒng)以太陽能電池、風(fēng)力發(fā)電機(jī)向蓄電池充電，在夜 晚時再利用蓄電池儲存的電能驅(qū)動LED燈具照明。與穩(wěn)定可靠的傳統(tǒng)市電供電路燈系統(tǒng)不 同，風(fēng)能、太陽能和風(fēng)光互補(bǔ)路燈系統(tǒng)中的風(fēng)力發(fā)電機(jī)和太陽能光伏電池的工作狀態(tài)都是 不穩(wěn)定的。風(fēng)速忽高忽低，陽光忽強(qiáng)忽弱，發(fā)出的電力忽大忽小，甚至有可能遭遇連續(xù)幾十 天的陰雨無風(fēng)天氣，因此，系統(tǒng)中的蓄電池有可能得不到足夠的充電。而現(xiàn)有蓄電池供電照 明控制器都是采用直接開關(guān)輸出，沒有對蓄電池的放電量進(jìn)行控制，當(dāng)蓄電池充電量不足 時，蓄電池存儲的電量在短時間內(nèi)耗盡而關(guān)閉開關(guān)，無法保證LED燈具每天都能夠長時間 者口殼著。在風(fēng)能、太陽能和風(fēng)光互補(bǔ)路燈系統(tǒng)中，太陽能電池在陰雨天也能給蓄電池充電， 但是這電流最低僅為晴天時充電電流的5 10%，當(dāng)晚上開燈后，所充的電能很快就被耗 盡，每天只能亮1、2個小時，甚至更短的時間，不能整夜都亮。而夜晚路燈如果不亮，將給道 路安全和社會治安留下隱患。為了保證每天都有照明，一般都采用增大風(fēng)機(jī)及太陽能電池的功率，配備大容量 的蓄電池等措施，甚至不得不保留市電供電系統(tǒng)，以備連續(xù)陰雨無風(fēng)天氣的使用。這使得整 個系統(tǒng)的成本大大增加，經(jīng)濟(jì)性大大下降，違背了節(jié)能降耗，綠色環(huán)保的初衷。
實用新型內(nèi)容本實用新型針對上述的的問題，提供一種量入為出的蓄電池供電照明控制器，以 解決現(xiàn)有風(fēng)能、太陽能和風(fēng)光互補(bǔ)路燈系統(tǒng)因蓄電池充電不充分而導(dǎo)致亮燈時間短的問 題，通過量入為出的方式，根據(jù)每天獲得的充電電能合理安排電流輸出，實現(xiàn)在降低成本的 情況下實現(xiàn)LED路燈每天都保持長時間亮燈的目的。本實用新型通過下列技術(shù)方案來實現(xiàn)一種量入為出的蓄電池供電照明控制器， 包括LED燈具和蓄電池，所述的LED燈具陽極連接蓄電池正極，其特征在于，LED燈具陰極 連接有用于調(diào)節(jié)LED燈具負(fù)載電流的控制電路，該控制電路與所述蓄電池負(fù)極連接形成對 LED燈具的供電回路，本蓄電池供電照明控制器還包括電壓檢測電路，用于檢測蓄電池電壓；[0009]充電電流檢測電路，用于檢測蓄電池的充電電流；負(fù)載電流檢測電路，用于檢測LED燈具的負(fù)載電流；[0011 ] 控制單元ECU，用于讀取充電電流來計算當(dāng)天的許用電流，并且在檢測到蓄電池電 壓低于控制單元ECU的設(shè)定電壓時，通過控制電路調(diào)節(jié)LED燈具的負(fù)載電流等于許用電流。本實用新型的工作原理如下如果當(dāng)天的充電量充足時，電壓檢測電路采集的電 壓會高于控制單元ECU的設(shè)定電壓，LED燈具按照正常的負(fù)載電流工作；如果當(dāng)天的充電量 不充足時，電壓檢測電路采集的電壓會低于設(shè)定電壓，控制單元ECU讀取充電電流檢測電 路采集的電流用于計算當(dāng)天的許用電流，許用電流為當(dāng)天蓄電池得到的總充電量除以當(dāng)天 亮燈的總時間，通過控制電路調(diào)節(jié)LED燈具負(fù)載電流等于許用電流，對蓄電池的放電進(jìn)行 控制。這樣就能保證在開燈的時間內(nèi)始終保持LED燈具是亮的，實現(xiàn)了蓄電池供電照明系 統(tǒng)的供電平衡，從而達(dá)到量入為出的目的。由于只使用當(dāng)天存儲的電能來供電，不需要用大 容量的蓄電池來存儲備用電，也不需要增大風(fēng)機(jī)及太陽能電池的功率，降低了成本。作為優(yōu)化，在上述的量入為出的蓄電池供電照明控制器中，所述的控制單元ECU 設(shè)有一個用軟件設(shè)定負(fù)載電流的A/D轉(zhuǎn)換端口，用于在檢測到蓄電池電壓達(dá)到設(shè)定電壓 時，通過控制電路調(diào)節(jié)LED燈具的負(fù)載電流等于A/D轉(zhuǎn)換端口設(shè)定的負(fù)載電流。在上述的量入為出的蓄電池供電照明控制器中，所述的控制電路采用PWM控制方 式，包括MOS開關(guān)管，在控制單元E⑶上設(shè)有PWM驅(qū)動端口，MOS開關(guān)管的G極與PWM驅(qū)動端 口連接，D極與LED燈具的負(fù)極連接，S極與負(fù)載電流檢測電路連接?？刂茊卧狤⑶向MOS 開關(guān)管發(fā)出PWM波，通過調(diào)整PWM波的占空比，從而調(diào)節(jié)LED燈具的負(fù)載電流，實現(xiàn)恒流輸 出ο在上述的量入為出的蓄電池供電照明控制器中，所述的充電電流檢測電路包括放 大器Al和采樣電阻R1，采樣電阻Rl —端接地并且與蓄電池的負(fù)極連接，另一端為采樣點 SP1，放大器Al的一端與采樣點SPl連接，另一端與控制單元E⑶連接。在上述的量入為出的蓄電池供電照明控制器中，所述的負(fù)載電流檢測電路包括放 大器A2和采樣電阻R2，采樣電阻R2 —端接地，另一端為采樣點SP2，與MOS開關(guān)管的S極 連接，放大器A2的一端與采樣點SP2連接，另一端與控制單元E⑶連接。在上述的量入為出的蓄電池供電照明控制器中，所述的電壓檢測電路包括分壓電 阻R3和分壓電阻R4，分壓電阻R3和分壓電阻R4串聯(lián)成支路，該支路的一端連接于蓄電池 的正極，支路的另一端接地，在分壓電阻R3和分壓電阻R4之間設(shè)有與控制單元ECU連接的 采樣點SP3。在上述的量入為出的蓄電池供電照明控制器中，所述蓄電池的正極與單向二極管 Dl的負(fù)極連接，單向二極管Dl的正極與充電正端S+連接，蓄電池的負(fù)極與接地，充電負(fù)端 S-設(shè)置于采樣點SPl上。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有以下的優(yōu)點1、采用了“量入為出”的控制方式，配備了相應(yīng)的電路和軟件，使得采用本控制器 的路燈系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)了不管多長的陰雨無風(fēng)，路燈每天都能長時間亮著。2、采用了本實用新型量入為出的控制方法，只使用當(dāng)天的充電電量，因此用小 容量的蓄電池代替原有的大容量蓄電池，大大減少蓄電池的使用容量，僅為傳統(tǒng)系統(tǒng)的 1/4 1/3 ；同理，用功率小的太陽能電池代替原有的大功率太陽能電池，減少了太陽能電池的使用功率，僅為現(xiàn)有傳統(tǒng)系統(tǒng)的2/3 3/4，因此大大降低了整個路燈系統(tǒng)的成本。3、本控制器的輸出是一個恒定的負(fù)載電流，相當(dāng)于LED的恒流電源，因此可節(jié)省 LED燈具配用的恒流電源，從而進(jìn)一步節(jié)約成本。4、由于本實用新型量入為出的控制方法，只使用當(dāng)天的充電電量，保證蓄電池始 終處在正常的充放電工作范圍內(nèi)，杜絕了發(fā)生過度放電的可能，因此蓄電池工作壽命得以 大大延長，降低了整個照明系統(tǒng)的運(yùn)行維護(hù)成本。
圖1是本實用新型的電路結(jié)構(gòu)圖。圖中，1、蓄電池；2、LED燈具；3、控制單元E⑶；4、電壓檢測電路；5、充電電流檢測電路；6、負(fù)載電流檢測電路；7、控制電路；8、A/D轉(zhuǎn)換端口 ；9、MOS開關(guān)管；10、PWM驅(qū)動端□。
具體實施方式
下面是本實用新型的具體實施例，并結(jié)合附圖對本實用新型的技術(shù)方案進(jìn)一步說 明，但不限于這些實施例。如圖1所示，本量入為出的蓄電池供電照明控制器，包括蓄電池1、LED燈具2、控 制單元ECU 3、電壓檢測電路4、充電電流檢測電路5、負(fù)載電流檢測電路6、控制電路7。具體來說，蓄電池1的正極與單向二極管Dl的負(fù)極連接，單向二極管Dl的正極與 充電正極S+連接，單向二極管Dl的作用是在輸入電壓低于蓄電池1電壓時防止回流。蓄 電池1的負(fù)極與接地，充電負(fù)極S-設(shè)置在采樣點SPl。LED燈具2的陽極接蓄電池1的正極，LED燈具2的陰極連接有用于調(diào)節(jié)LED燈具 2負(fù)載電流的控制電路7，控制電路7與蓄電池1的負(fù)極連接形成對LED燈具2的供電回路， 在控制單元ECU 3和蓄電池1之間分別連接有檢測蓄電池1電壓的電壓檢測電路4和檢測 蓄電池1充電電流It的充電電流檢測電路5。在控制單元E⑶3和LED燈具2之間分別連 接有檢測LED燈具2電流的負(fù)載電流檢測電路6和調(diào)節(jié)負(fù)載電流達(dá)到許用電流I的控制電 路7。電壓檢測電路4包括分壓電阻R3和分壓電阻R4，分壓電阻R3和分壓電阻R4串聯(lián) 成支路，該支路的一端與連接于蓄電池1的正極，支路的另一端接地，在分壓電阻R3和分壓 電阻R4之間設(shè)有與控制單元E⑶3連接的采樣點SP3?？刂茊卧狤⑶通過分壓電阻R3、R4 的分壓讀取蓄電池的電壓。[0031 ] 充電電流檢測電路5包括放大器Al和采樣電阻Rl，采樣電阻Rl —端接地，另一端 為采樣點SP1，放大器Al的一端與采樣點SPl連接，另一端與控制單元E⑶3連接。充電電 流It在采樣電阻Rl上產(chǎn)生壓降，該壓降信號經(jīng)放大器Al放大后輸入控制單元E⑶3，讀取 充電電流。在控制單元ECU 3內(nèi)根據(jù)充電電流檢測電路5采集的電流計算當(dāng)天許用電流I，控 制單元ECU 3計算出許用電流如下控制單元ECU以兩次開燈的間隔時間為單位累計充電電流，蓄電池1的當(dāng)天充電 電量為[0034]N = KE Itdt式中K為蓄電池充電效率系數(shù)It為即時充電電流dt為時間的微分。當(dāng)蓄電池1電壓低于一定值后，在需要開燈時，控制單元ECU 3根據(jù)當(dāng)天的充電電 量N，計算出當(dāng)天LED燈具2的許用電流I為I = N/T式中N為當(dāng)天的充電電量T為預(yù)計開燈的時間(小時)?？刂齐娐?采用PWM控制方式，包括MOS開關(guān)管9，在控制單元ECU 3上設(shè)有PWM 驅(qū)動端口 10，MOS開關(guān)管9的G極與PWM驅(qū)動端口 10連接，D極與LED燈具2的負(fù)極連接， S極與負(fù)載電流檢測電路6連接?？刂茊卧狤⑶3向MOS開關(guān)管9發(fā)出PWM波，調(diào)整PWM波 的占空比，從而調(diào)節(jié)LED燈具2的負(fù)載電流，實現(xiàn)恒流輸出。在控制單元ECU 3檢測到蓄電 池1的電壓低于設(shè)定的電壓時，控制電路7調(diào)節(jié)LED燈具的負(fù)載電流等于許用電流I?？刂?單元ECU以許用電流作為控制目標(biāo)，根據(jù)許用電流和負(fù)載電流來改變PWM波的占空比，調(diào)節(jié) LED燈具的輸入電流等于當(dāng)天的許用電流I?？刂茊卧狤CU 3設(shè)有一個用軟件設(shè)定負(fù)載電流的A/D轉(zhuǎn)換端口 8，用于在電壓檢 測電路4檢測到蓄電池1的電壓達(dá)到設(shè)定的電壓時，由控制電路7調(diào)節(jié)LED燈具2的負(fù)載 電流等于設(shè)定的負(fù)載電流。根據(jù)設(shè)定的負(fù)載電流和負(fù)載電流來改變PWM波的占空比，調(diào)節(jié) LED燈具2的輸入電流等于設(shè)定的負(fù)載電流。負(fù)載電流檢測電路6包括放大器A2和采樣電阻R2，采樣電阻R2 —端接地，另一端 為采樣點SP2，與MOS開關(guān)管9的S極連接，放大器A2的一端與采樣點SP2連接，另一端與 控制單元E⑶3連接。本實用新型的工作原理如下如果當(dāng)天的充電量充足時，輸入LED燈具2的電流按 照正常電流的工作，即電壓檢測電路4檢測的電壓達(dá)到設(shè)定的電壓，控制電路7根據(jù)軟件設(shè) 定的負(fù)載電流和負(fù)載電流檢測電路6檢測的負(fù)載電流調(diào)整PWM波的占空比，從而調(diào)節(jié)LED 燈具2的輸入電流，實現(xiàn)恒流輸出；如果當(dāng)天的充電量不充足時，本實用新型通過電壓檢測 電路4檢測到蓄電池1的電壓低于設(shè)定的電壓，再通過控制電路7調(diào)節(jié)LED燈具2電流達(dá) 到許用電流I，這樣就能保證在開燈的時間內(nèi)始終能保持LED燈具2是亮的，這樣，LED燈具 2所使用的電能都是當(dāng)天的充電電能，因此采用比現(xiàn)有技術(shù)容量小的蓄電池和比原有技術(shù) 功率小的太陽能電池，降低了成本。
權(quán)利要求1.一種量入為出的蓄電池供電照明控制器，包括LED燈具( 和蓄電池(1)，所述的 LED燈具( 陽極連接蓄電池(1)正極，其特征在于，LED燈具( 陰極連接有用于調(diào)節(jié)LED 燈具( 負(fù)載電流的控制電路(7)，該控制電路(7)與所述蓄電池(1)負(fù)極連接形成對LED 燈具⑵的供電回路，本蓄電池⑴供電照明控制器還包括電壓檢測電路G)，用于檢測蓄電池(1)電壓；充電電流檢測電路(5)，用于檢測蓄電池(1)的充電電流；負(fù)載電流檢測電路(6)，用于檢測LED燈具⑵的負(fù)載電流；控制單元ECU(3)，用于讀取充電電流來計算當(dāng)天的許用電流，并且在檢測到蓄電池 ⑴電壓低于控制單元ECU(3)的設(shè)定電壓時，通過控制電路(7)調(diào)節(jié)LED燈具⑵的負(fù)載 電流等于許用電流。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的量入為出的蓄電池供電照明控制器中，其特征在于，所述的 控制單元ECUC3)設(shè)有一個用軟件設(shè)定負(fù)載電流的A/D轉(zhuǎn)換端口(8)，用于在檢測到蓄電池 (1)電壓達(dá)到設(shè)定電壓時，通過控制電路(7)調(diào)節(jié)LED燈具( 的負(fù)載電流等于A/D轉(zhuǎn)換端 口(8)設(shè)定的負(fù)載電流。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的量入為出的蓄電池供電照明控制器中，其特征在于，所 述的控制電路(7)采用PWM控制方式，包括MOS開關(guān)管(9)，在控制單元ECU(3)上設(shè)有PWM 驅(qū)動端口(10)，MOS開關(guān)管(9)的G極與PWM驅(qū)動端口(10)連接，D極與LED燈具O)的 負(fù)極連接，S極與負(fù)載電流檢測電路(6)連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的量入為出的蓄電池供電照明控制器中，其特征在于，所述的 充電電流檢測電路(5)包括放大器Al和采樣電阻R1，采樣電阻Rl —端接地并且與蓄電池 (1)的負(fù)極連接，另一端為采樣點SP1，放大器Al的一端與采樣點SPl連接，另一端與控制 單元E⑶⑶連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的量入為出的蓄電池供電照明控制器中，其特征在于，所述的 負(fù)載電流檢測電路(6)包括放大器A2和采樣電阻R2，采樣電阻R2 —端接地，另一端為采樣 點SP2，與MOS開關(guān)管(9)的S極連接，放大器A2的一端與采樣點SP2連接，另一端與控制 單元E⑶⑶連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的量入為出的蓄電池供電照明控制器中，其特征在于，所述的 電壓檢測電路(4)包括分壓電阻R3和分壓電阻R4，分壓電阻R3和分壓電阻R4串聯(lián)成支 路，該支路的一端連接于蓄電池(1)的正極，支路的另一端接地，在分壓電阻R3和分壓電阻 R4之間設(shè)置與控制單元E⑶C3)連接的采樣點SP3。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的量入為出的蓄電池供電照明控制器中，其特征在于，蓄電池 (1)的正極與單向二極管Dl的負(fù)極連接，單向二極管Dl的正極與充電正極S+連接，蓄電池 (1)的負(fù)極與接地，充電負(fù)極S-設(shè)置于采樣點SPl上。
專利摘要本實用新型提供了一種量入為出的蓄電池供電照明控制器，屬于路燈照明控制器技術(shù)領(lǐng)域，解決了現(xiàn)有蓄電池供電路燈系統(tǒng)不能保證每天都能長時間亮燈的問題。本實用新型包括LED燈具和蓄電池，LED燈具的陽極接蓄電池的正極，LED燈具的陰極連接有控制電路，該控制電路與蓄電池的負(fù)極連接形成對LED燈具的供電回路，本控制器還包括電壓檢測電路、充電電流檢測電路和控制單元ECU，控制單元ECU用于讀取充電電流來計算當(dāng)天的許用電流，并且在檢測到蓄電池電壓低于控制單元ECU的設(shè)定電壓時，通過控制電路調(diào)節(jié)LED燈具的負(fù)載電流等于許用電流。本實用新型采用了量入為出的控制方式，使得采用本控制器的路燈系統(tǒng)實現(xiàn)了不管多長的陰雨無風(fēng)，路燈天天都能長時間亮。
文檔編號H05B37/02GK201830509SQ201020517109
公開日2011年5月11日 申請日期2010年9月3日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月3日
發(fā)明者何靖宇 申請人:無錫市吉通機(jī)電技術(shù)開發(fā)有限責(zé)任公司