[发明专利]自动化充电控制的太阳能LED路灯

说明书

本发明是申请号为201510638112.4、申请日为2015年10月3日、发 明名称为“自动化充电控制的太阳能LED路灯”的专利的分案申请。

技术领域

本发明涉及LED照明领域，尤其涉及一种自动化充电控制的太阳能 LED路灯。

背景技术

现有技术中，也出现了一些通过太阳能对LED路灯进行供电的技术方 案，虽然，该技术方案在一定程度了进一步提高了LED路灯的节能等级， 但是，在提高LED路灯节能能力的同时，牺牲了LED路灯的可靠性，例 如，在太阳能不足的环境下，LED路灯会在某些时段出现供电不足的情况。

为此，本发明提出了一种自动化充电控制的太阳能LED路灯，能够将 风能供电电路引入到现有的太阳能LED路灯中，优化和兼容现有的风能供 电电路和太阳能供电电路，通过设定机制实时进行风能供电电路和太阳能 供电电路的切换，从而兼顾LED路灯的节能效果和可靠性。

发明内容

为了解决现有技术存在的技术问题，本发明提供了一种自动化充电控 制的太阳能LED路灯，首先，改善现有的太阳能供电电路，将风能供电电 路引入到LED路灯的供电体系中，搭建兼容二者的LED供电结构，其次， 利用实时时钟芯片产生的当前系统时间进行太阳能供电电路和风能供电 电路之间的切换，保证LED路灯在各种天气环境下都能进行正常照明。

根据本发明的一方面，提供了一种自动化充电控制的太阳能LED路 灯，所述LED路灯包括LED灯管、飞思卡尔IMX6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IMX6处理器、实时时钟芯片和LED灯管提供电力供应，飞 思卡尔IMX6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。

更具体地，在所述自动化充电控制的太阳能LED路灯中，还包括：实 时时钟芯片，产生当前的系统时间，并在当前的系统时间在预设白天时间 段内时，发出白天判断信号，在当前的系统时间在预设黑夜时间段内时， 发出黑夜判断信号；光电池，设置在灯架顶部，具有电能输出接口，用于 输出光电池将太阳能转换后的电能，电能输出接口包括输出正端和输出负 端；瞬态电压抑制器，并联在电能输出接口的输出正端和输出负端之间； 第一电阻，其一端连接电能输出接口的输出正端，其另一端连接第二电阻 的一端；第二电阻，其另一端连接电能输出接口的输出负端；升力风机主 结构，设置在灯架顶部，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，所 述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；风力发电机， 与升力风机主结构的齿轮箱连接，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；整流电路，与风力发电机输出接口连接，对风力发电机输出接 口输出的三相交流电压进行整流以获得风力直流电压；滤波稳压电路，与 整流电路连接以对风力直流电压进行滤波稳压，以输出稳压直流电压；第 三电阻和第四电阻，串联后并联在滤波稳压电路的正负二端，第三电阻的 一端连接滤波稳压电路的正端，第四电阻的一端连接滤波稳压电路的负 端；第一电容和第二电容，串联后并联在滤波稳压电路的正负二端，第一 电容的一端连接滤波稳压电路的正端，第二电容的一端连接滤波稳压电路 的负端，第一电容的另一端连接第三电阻的另一端，第二电容的另一端连 接第四电阻的另一端；第三电容，并联在滤波稳压电路的正负二端；第五 电阻，其一端连接滤波稳压电路的正端；第一开关管，为一P沟增强型 MOS管，其漏极与第五电阻的另一端连接，其衬底与源极相连，其源极与 滤波稳压电路的负端连接；手动卸荷电路，其两端分别与第一开关管的漏 极和源极连接；第一防反二极管，其正端与滤波稳压电路的正端连接，其 负端与第一开关管的漏极连接；第二开关管，为一P沟增强型MOS管， 其漏极与滤波稳压电路的正端连接，其衬底与源极相连；第二防反二极管， 其正端与第二开关管的源极连接；第四电容和第五电容，都并联在第二防 反二极管的负端和滤波稳压电路的负端之间；第三防反二极管，并联在第 二防反二极管的负端和滤波稳压电路的负端之间；第三开关管，为一P沟 增强型MOS管，其漏极与第三防反二极管的负端连接，其衬底与源极相 连；第四防反二极管，并联在第三开关管的源极和滤波稳压电路的负端之 间；第一电感，其一端与第三开关管的源极连接；第六电容和第七电容， 都并联在第一电感的另一端和滤波稳压电路的负端之间；第五防反二极 管，并联在第一电感的另一端和滤波稳压电路的负端之间；铅酸蓄电池， 并联在电能输出接口的输出正端和输出负端之间，同时其正极与第五防反 二极管的负极连接，其负极与第五防反二极管的正极连接；继电器，位于 LED灯管和铅酸蓄电池之间，通过是否切断LED灯管和铅酸蓄电池之间 的连接来控制LED灯管的打开和关闭；光耦，位于继电器和飞思卡尔IMX6 处理器之间，用于在飞思卡尔IMX6处理器的控制下，决定继电器的切断 操作；电压检测器，用于实时检测铅酸蓄电池的充电电压；电流检测器， 用于实时检测铅酸蓄电池的充电电流；太阳能充电控制器，与电能输出接 口、铅酸蓄电池、电压检测器和电流检测器分别连接，在检测到电能输出 接口对铅酸蓄电池供电时，当接收到的充电电压小于预设蓄电池电压阈值 时，采用恒流充电方式对铅酸蓄电池进行充电，当接收到的充电电压大于 等于预设蓄电池电压阈值且接收到的充电电流大于等于预设蓄电池电流 阈值时，采用恒压充电方式对铅酸蓄电池进行充电，当接收到的充电电压 大于等于预设蓄电池电压阈值且接收到的充电电流小于预设蓄电池电流 阈值时，采用浮充充电方式对铅酸蓄电池进行充电；飞思卡尔IMX6处理 器，与实时时钟芯片连接，当接收到黑夜判断信号，断开电能输出接口对 铅酸蓄电池的充电，打通风力发电机输出接口对铅酸蓄电池的充电，当接 收到白天判断信号，打通电能输出接口对铅酸蓄电池的充电，断开风力发 电机输出接口对铅酸蓄电池的充电；其中，飞思卡尔IMX6处理器还与第 二开关管的栅极和第三开关管的栅极分别连接，通过在第二开关管的栅极 上施加PWM控制信号，确定第二开关管的通断，以控制风力发电机输出 接口对铅酸蓄电池的充电的通断，还通过在第三开关管的栅极上施加占空 比可调的PWM控制信号，以控制风力发电机输出接口对铅酸蓄电池的充 电电压。