[发明专利]基于风光互补的土壤墒情监测系统供能

摘要

一种用于土壤墒情传感器的供能系统，针对传统土壤墒情传感器供能系统充电难、电池循环使用寿命短以及安全性低的问题，发明了一种供电系统。该系统利用风光互补特性供能，采用超级电容和锂电池组成两级能量存储。直流母线有电压输出时，选择直流母线电压输出作为输入电压，同时给超级电容充电；当直流母线电压无输出时，选择超级电容输出作为输入电压；当直流母线和超级电容均无输出时，且锂电池荷电状态大于等于20％时选择锂电池输出作为输入电压。供电系统通过估计电池SOC和SOH保证充电控制电路和放电控制电路的安全性和可靠性。本发明较好地解决了土壤墒情传感器供能系统充电难、电池的循环使用寿命短以及安全性低的问题。

主权项

一种用于土壤墒情传感器的供能系统，所述供能系统包括时间上互补的风光能量采集部分(1)、超级电容(2)、继电器模块I(3)、继电器模块II(4)、继电器模块III(5)、以LTC4070芯片为核心的充电控制电路(6)、1500mA，输出电压为3.7V的锂电池(7)、以CN301芯片和与门为核心的放电控制电路(8)、电池电压电流检测、电池SOC和SOH状态估计(9)、DC/DC变换稳压电路(10)，其特征在于太阳能电池板和风力发电机采集自然环境能量，作为土壤墒情传感器系统的所有能量来源。太阳能或风能充足时，继电器模块I(3)选择直流母线电压输出作为DC/DC变换稳压电路输入电压(10)且对超级电容(2)进行充电，同时充电控制电路(6)判断锂电池(7)荷电状态是否小于20％，小于时，直接选择直流母线输出电压通过充电控制电路(6)对锂电池(7)进行充电；不小于时，充电控制电路(6)不对锂电池(7)进行充电。太阳能和风能同时不足或没有而产生无法为DC/DC变换稳压电路(10)提供足够的电压或功率时，继电器模块I(3)断开，继电器模块II(4)切换到超级电容(2)的输出电压作为DC/DC变换稳压电路(10)的输入电压。太阳能和风能同时不足且超级电容(2)储存能量都无法为DC/DC变换稳压电路(10)提供足够的电压或功率时，继电器模块I(3)和II(4)断开，继电器模块III(5)切换到锂电池通过放电控制电路(8)作为DC/DC变换稳压电路(10)的输入电压。整个供电系统的输出电压由DC/DC变换稳压电路(10)提供，而DC/DC变换稳压电路(10)的输入电压则根据继电器模块I(3)、II(4)和III(5)进行相应地选择。