[发明专利]太阳能供电路灯亮度自适应控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能环保应用技术领域，特别是涉及提高单纯太阳能供电路灯可靠性的控制系统。

背景技术

现有技术中，作为单纯由太阳能供电的路灯系统，目前还存在很多技术问题，直接影响到其成本和使用效果。目前太阳能路灯存在的问题及成本关键主要有以下几点：

1)太阳能路灯蓄电池寿命普遍不长

太阳能路灯的成本主要集中在蓄电池、电池板和LED上，其中电池板的寿命大概在15年，LED的寿命在5年，随着电池板和LED的成本的逐渐下降的形势，电池成本基本占整灯成本的30％-40％，所以如何控制电池的成本将是成本控制的关键。

一般太阳能路灯的蓄电池多采用成本低廉的铅酸电池，一年左右就要更换一次，不仅增加了使用成本，而且提高了维护成本。经过研究发现，如果蓄电池能长期保持工作在高电量值，并且放电深度在30％以下时，可防止电池硫化，延长使用寿命，这时太阳能路灯将拥有无可比拟的技术优势。图1为铅酸电池循环寿命曲线图，其测试条件是充电容量为放电容量的130％，可是通常情况下，依据YD/T799-2002规定，蓄电池完全充满电至少需要24小时，所以蓄电池绝大部分时间处于欠充状态，这种条件不能满足，所以放电深度要小于30％，经验值为13.5％-16％。而且从图中可以看出30％放电深度时的循环次数大约是50％放电深度时的循环次数的2.2倍，所以控制蓄电池的放电深度在30％以下时，可比放电深度在50％时的使用成本降低{[1-(1/2.2)]×K}(K为电池成本在整灯成本中的比重，一般为30％-40％)，结果约为可降低成本16％-22％。

2)太阳能能量全年分布不均匀，增加了设计难度

以北京气象台测得北京市内数据为例，全年5月份太阳辐射最强，12月份太阳辐射最弱，5月份约为12月份太阳辐射量的2.9倍。

对于太阳能路灯系统来说，发电量逐月变化，使用电量不变，想把夏天的电量储存到冬季是不可行的，因为普通蓄电池不可能存储这么多电量，而大容量蓄电池则大大增加成本，而且在北方漫长的冬季，大容量电池将长期处于欠电状态，将大大缩短电池寿命。

如果以光强最弱月份12月的光强为设计基准，则将大大增加设计成本；如果以光强最强月份6月光强为设计基准，则到了冬季不能满足照明时间，大大降低可靠性；所以最好以正常照明时间可以达到全年照明时间的85％为设计标准，这样可以兼顾可靠性和成本的问题。

再有，以北京为例，太阳能路灯蓄电池板的倾斜角度是根据冬季的最佳照射角度而定的，同时考虑到免清洁的问题，所以太阳能路灯蓄电池板的倾斜角度非常大，大约与垂直面有20°的角度，所以夏季的发电量并不比冬天大很多，经调研，夏季的发电率仅约为冬季的2倍，如果发生连续数天阴天降雨的情况，夏季也要合理分配能量。

所以说太阳能能量分布不均，夏天能量充足，但使用时间短，冬天有效光照时间短，但使用时间长，需要设计人员合理分配能量，灵活调整系统功率，保证正常照明，要想精确控制能量的分配并不容易。所以具有自适应调节灯光功率将是太阳能路灯解决能量问题的出路，根据剩余电量，充电量，LED功耗，实时智能调节灯光亮度，保证照明时间，确保可靠性。

3)亮度不均

这个问题是由于太阳能路灯彼此间没有建立网络，造成灯与灯之间缺乏通讯，造成灯的亮度差别较大，亮度不均的问题，甚至给司机驾驶带来不便和危险。

4)连续阴雨天使用不可靠

当出现连续降雨的情况，不能保证正常照明，给出行带来不便。

5)后期维护不合理造成太阳能路灯不能优化工作，维护不方便

没有对路灯系统的各组件的工作状态和环境进行监测，没有预警故障的功能，无法进行精确控制，只有到灯不亮时才进行维修，不能保证系统工作在最佳状态；如果要对系统进行软件升级，在没有建立网络的情况下，是很不方便的，增加了维护费用。

总的来说，当前所有矛盾和问题都和系统能量及其优化使用有着直接或间接的关系，成本和可靠性问题往往是当前推广太阳能路灯的“瓶颈”困扰。一个好的控制器的解决方案可以弥补甚至解决纯太阳能路灯的诸多问题，提高其可靠性。太阳能路灯控制器作为太阳能路灯系统的核心部分，其好坏直接影响到整个工程的成败，所以本发明提出了这个提高单纯太阳能供电路灯可靠性的控制方法的解决方案。

发明内容