本發(fā)明涉及太陽能燈的控制方法的技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種多光模式太陽能燈的照明控制方法及系統(tǒng)控制方法。

背景技術(shù)：

獨(dú)立太陽能燈具是利用太陽能作為能源，將太陽能轉(zhuǎn)換為電能，并通過蓄電池將電能存儲起來，在夜間給路燈光源供電。日常使用不受供電影響，不消耗常規(guī)電能，節(jié)能環(huán)保。無需復(fù)雜昂貴的管線鋪設(shè)，安裝簡便，路燈布局不受管線鋪設(shè)限制，因而應(yīng)用前景廣闊。

盡管獨(dú)立太陽能路燈已出現(xiàn)多年，但到目前為止，使用過程中仍然有許多不盡人意的地方，譬如遭遇連續(xù)數(shù)天陰雨天時，現(xiàn)有的太陽能路燈會有熄燈現(xiàn)象，且天晴后也不能迅速恢復(fù)正常亮燈，這極大地影響了太陽能路燈的廣泛使用。為解決這一問題，現(xiàn)有的太陽能路燈通過加大儲能電池容量及太陽能板尺寸，但此方案存在成本急劇增加，且使得太陽能路燈尺寸和重量都增加許多，難以滿足應(yīng)用需求。

太陽能燈使用具有一個突出的特點(diǎn)，就是能源的補(bǔ)充與消耗是相反的。夏天日照時間長，太陽能電池組件轉(zhuǎn)化給儲能電池的電能多，反而燈亮的時間短。冬天日照時間短，儲能電池充入的電量少，恰恰相反需要燈亮的時間長。與此同時，人們的活動也具有一些規(guī)律，一般夏天在外活動多，冬天在外活動少。一天中，二十三點(diǎn)半前在外活動多，二十三點(diǎn)半后到早上六點(diǎn)前活動少。因此，如何應(yīng)用太陽能燈的使用特點(diǎn)以及人們的活動規(guī)律，在滿足國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的前提下，對太陽能路燈的亮燈控制、充放電控制等進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計是充分發(fā)揮太陽能燈效能極其重要的研究內(nèi)容，將是實(shí)現(xiàn)太陽能燈全年能夠正常照明的關(guān)鍵所在。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種多光模式太陽能燈的照明控制方法及系統(tǒng)控制方法。

針對的主要問題是，現(xiàn)有的太陽能燈因能源的補(bǔ)充與消耗是相反的特點(diǎn)，在陰雨天氣中常無法正常照明，易出現(xiàn)熄燈的問題。本發(fā)明解決上述問題的主要思路為：統(tǒng)籌太陽能燈的太陽能電池組件、儲能電池及光源的各個模塊，依據(jù)不同季節(jié)、每天的不同時段，優(yōu)化亮燈策略與充放電策略。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用了以下技術(shù)措施：

一種多光模式太陽能燈的照明控制方法，根據(jù)太陽能燈的用電量情形，采取不同的亮燈策略，包括以下步驟：

步驟1：對高、底用電量情形進(jìn)行表示：

將高用電量情形表示為：

式中，P_ih(i＝1,2,3,4)為高用電量情形時每天第i亮燈階段的耗電功率，P_ih(i＝1,2,3,4)是依據(jù)分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果為給定的固定參數(shù)值，彼此互不相同；t_ih(i＝1,2,3,4)為高用電量情形時每天第i亮燈階段的時長，t_ih(i＝1,2,3)是依據(jù)人們活動特點(diǎn)給出的固定時長；t_4h是個變量，為開始第4階段照明到天亮熄燈的時長；

將低用電量情形表示為：

式中，P_il(i＝1,2,3,4)為低用電量情形時每天第i亮燈階段的耗電功率，P_il(i＝1,2,3,4)是依據(jù)分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果為給定固定參數(shù)值，彼此互不相同；t_il(i＝1,2,3,4)為低用電量情形時每天第i亮燈階段的時長，t_il(i＝1,2,3)是依據(jù)人們活動特點(diǎn)給出的固定時長；t_4l是個變量，為開始第4階段照明到天亮熄燈的時長；

其中，Q_h＞Q_l，并設(shè)定P_ih＞P_il(i＝1,2,3)，以及P_4h＝P_4l＝P₄；

步驟2：第一天亮燈控制：

控制太陽能燈第一天以低用電量情形進(jìn)行工作，令第1天中第4階段的用電量情形為Q₄，且有

Q₄＝P₄t_4l (3)

步驟3：第N天亮燈控制，其中N>1，且N為整數(shù)：

設(shè)定第N-1天中太陽能燈用電量情形的判定值Q_hl，且有

Q_hl＝P₄T₄ (4)

式中，T_S為太陽能燈使用所在地的夏天亮燈時間平均值，T_W為太陽能燈使用所在地的冬天亮燈時間平均值；

令第N-1天中第4階段的用電量情形為Q₄，且有

Q₄＝P₄t_4l (5)

或者

Q₄＝P₄t_4h (6)

根據(jù)第N-1天的用電量情形的具體情況，選擇不同的亮燈策略；

第N-1天熄燈后，如果Q₄＞Q_hl，則第N天以低用電量情形進(jìn)行工作；反之，如果Q₄＜Q_hl，則第N天以高用電量情形進(jìn)行工作。

其中，還包括步驟4：所述太陽能燈包括儲能電池，在亮燈過程中，每隔一段時間檢測一次儲能電池的實(shí)際剩余電量；當(dāng)儲能電池的實(shí)際剩余電量小于規(guī)定值時，則控制太陽能燈以低功率照明情形進(jìn)行工作。

還包括步驟5：根據(jù)人們的活動規(guī)律，將每天的亮燈時間劃分為四個時段，不同時段采用不同的亮度狀態(tài)，每個時段的高低亮度規(guī)律與人們的活動規(guī)律相匹配。

另外，本發(fā)明還提供了一種多光模式太陽能燈的系統(tǒng)控制方法，應(yīng)用上述的亮燈控制方法，所述太陽能燈的系統(tǒng)包括太陽能電池組件、儲能電池、充放電控制器及LED光源，所述充放電控制器分別與所述太陽能電池組件、所述儲能電池、所述LED光源電連接，所述太陽能電池組件向所述儲能電池充電，所述儲能電池向所述LED光源供電；包括以下步驟：

A、給V_o、V_C、Q_B、Q₄賦值，并判定太陽能燈是否亮燈的步驟：

當(dāng)u_s＜V_o時，延長T₁時間后，并進(jìn)入亮燈策略選擇，

當(dāng)u_s≥V_o時，所述太陽能燈不亮，并進(jìn)入充電策略選擇；

其中，V_o為開燈閾值電壓，V_C為關(guān)燈閾值電壓，Q_R為電池實(shí)際容量，Q_B為電池容量閾值，Q₄為確保第一天低用電量情形工作參數(shù)值；

B、亮燈策略選擇的步驟：

當(dāng)Q_R＜Q_B時，則控制太陽能燈以低功率照明情形進(jìn)行工作，

反之，當(dāng)Q_R≥Q_B時，則控制太陽能燈以高、低用電量情形進(jìn)行工作，并進(jìn)一步依據(jù)Q₄與Q_hl的關(guān)系選擇高用電量情形或者低用電量情形進(jìn)行工作；

C、充電策略選擇的步驟：

當(dāng)u_s＜u_b時，控制太陽能電池組件向儲能電池充電，

反之，當(dāng)u_s≥u_b時，控制太陽能電池組件處于空閑狀態(tài)，不向儲能電池充電；

其中，u_s為太陽能電池組件的工作電壓值，u_b為儲能電池的工作電壓值，且在充電策略選擇結(jié)束后返回步驟A中，判定太陽能燈是否亮燈；

D、當(dāng)B步驟結(jié)束后，則進(jìn)入判定是否關(guān)燈的步驟：

當(dāng)u_s＜V_c時，返回步驟B中，進(jìn)入亮燈策略的選擇，

反之，當(dāng)u_s≥V_c時，延長T₂時間后，熄燈并對Q₄賦新值，然后返回步驟C中，進(jìn)入充電策略的選擇。

將所述T₁的范圍設(shè)為3min≤T₁≤8min，所述T₂的范圍設(shè)為0min≤T₂≤3min。優(yōu)選的，所述T₁為5min，所述T₂為1min。

還包括CN3722充電IC，所述充放電控制器與CN3722充電IC連接，所述CN3722充電IC具有MPPT跟蹤端，用于最大功率點(diǎn)跟蹤，依據(jù)太陽能電池組件的電量情況自動選擇恒壓充電模式或者恒流充電模式或者涓流充電模式。

與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1、采用雙重多光模式的亮燈策略，雙重多光模式具有多個方面的內(nèi)容：一是不同的季節(jié)，有高用電量情形和低用電量情形；再者是依據(jù)人們的活動規(guī)律，將一天劃分為多個不同的亮燈時段，每個時段發(fā)出不同光功率；連續(xù)陰雨天幾天后采用低功率照明情形。通過采用雙重多光模式，既節(jié)能，又不影響照明需求，確保了太陽能燈能在陰雨天連續(xù)工作15天。

2、太陽能燈的系統(tǒng)依據(jù)太陽能電池組件的工作電壓與儲能電池工作電壓的關(guān)系，選擇合理的充電模式，減少太陽能電池組件的電量損耗。更進(jìn)一步的，通過應(yīng)用CN3722充電IC中MPPT跟蹤端的特性，能夠自動選擇恒壓充電模式或者恒流充電模式或者涓流充電模式。使得太陽能電池組件在很低的電量情況下也能夠?qū)δ茈姵剡M(jìn)行充電。

附圖說明

附圖1是本發(fā)明所使用的多光模式太陽能燈系統(tǒng)的功能模塊的結(jié)構(gòu)框圖；

附圖2是本發(fā)明的多光模式太陽能燈系統(tǒng)的控制流程圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖與具體實(shí)施方式對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。

為克服太陽能燈能源的補(bǔ)充與消耗是相反的缺陷，需優(yōu)化亮燈策略與充放電策略，以達(dá)到節(jié)能、延長燈具在陰雨天的照明時間。本發(fā)明采用雙重多光模式，一是不同的季節(jié)，有高用電量情形和低用電量情形；再者是依據(jù)人們的活動規(guī)律，將一天劃分為多個不同的亮燈時段，每個時段發(fā)出不同光功率；連續(xù)陰雨天幾天后采用低功率照明情形。具體思路為：燈亮?xí)r首先會依據(jù)第一天上桿工作的情況，判斷從第二天起太陽能燈工作在哪個季節(jié)，即是采用高用電量情形還是低用電量情形；再者是依據(jù)人們的活動規(guī)律，不管是高用電量情形還是低用電量情形，會將一天劃分為多個不同的亮燈時段，讓每個時段的發(fā)光功率不同。亮燈過程中會實(shí)時檢測電池容量，一旦低于設(shè)定閾值，太陽能燈即刻進(jìn)入低功率照明情形。

此外，本發(fā)明還依據(jù)太陽能電池組件的工作電壓與儲能電池工作電壓的關(guān)系，選擇合理的充電模式，減少太陽能電池組件的電量損耗。更進(jìn)一步的，通過應(yīng)用CN3722充電IC中MPPT跟蹤端的特性，能夠自動選擇恒壓充電模式或者恒流充電模式或者涓流充電模式。使得太陽能電池組件在很低的電量情況下也能夠?qū)δ茈姵剡M(jìn)行充電。

請參考圖1，所述太陽能燈的系統(tǒng)包括太陽能電池組件、儲能電池、充放電控制器及LED光源，所述充放電控制器分別與所述太陽能電池組件、所述儲能電池、所述LED光源電連接，所述太陽能電池組件向所述儲能電池充電，所述儲能電池向所述LED光源供電。

實(shí)施例1：

一種多光模式太陽能燈的照明控制方法，根據(jù)太陽光照情形從而確定太陽能燈的用電量情形，采取不同的亮燈策略，包括以下步驟：

步驟1：對高、底用電量情形進(jìn)行表示：

將高用電量情形表示為：

式中，P_ih(i＝1,2,3,4)為高用電量情形時每天第i亮燈階段的耗電功率，P_ih(i＝1,2,3,4)是依據(jù)分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果為給定的固定參數(shù)值，彼此互不相同；t_ih(i＝1,2,3,4)為高用電量情形時每天第i亮燈階段的時長，t_ih(i＝1,2,3)是依據(jù)人們活動特點(diǎn)給出的固定時長；t_4h是個變量，為開始第4階段照明到天亮熄燈的時長。

將低用電量情形表示為：

式中，P_il(i＝1,2,3,4)為低用電量情形時每天第i亮燈階段的耗電功率，P_il(i＝1,2,3,4)是依據(jù)分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果為給定固定參數(shù)值，彼此互不相同；t_il(i＝1,2,3,4)為低用電量情形時每天第i亮燈階段的時長，t_il(i＝1,2,3)是依據(jù)人們活動特點(diǎn)給出的固定時長；t_4l是個變量，為開始第4階段照明到天亮熄燈的時長；

其中，Q_h＞Q_l，并設(shè)定P_ih＞P_il(i＝1,2,3)，以及P_4h＝P_4l＝P₄。

步驟2：第一天亮燈控制：

控制太陽能燈第一天以低用電量情形進(jìn)行工作，令第1天中第4階段的用電量情形為Q₄，且有

Q₄＝P₄t_4l (3)

步驟3：第N天亮燈控制，其中N>1，且N為整數(shù)：

設(shè)定第N-1天中太陽能燈用電量情形的判定值Q_hl，且有

Q_hl＝P₄T₄ (4)

式中，T_S為太陽能燈使用所在地的夏天亮燈時間平均值，T_W為太陽能燈使用所在地的冬天亮燈時間平均值；其中，T_S與T_W的數(shù)據(jù)在最初可以參考使用所在地的日落日出的氣象資料，在太陽能燈使用一段時間后，則相關(guān)數(shù)據(jù)可以參考太陽能燈自身使用情況的資料。

令第N-1天中第4階段的用電量情形為Q₄，

Q₄＝P₄t_4l (5)

或者

Q₄＝P₄t_4h (6)

根據(jù)第N-1天的用電量情形的具體情況，選擇不同的亮燈策略；

第N-1天熄燈后，如果Q₄＞Q_hl，則第N天以低用電量情形進(jìn)行工作；反之，如果Q₄＜Q_hl，則第N天以高用電量情形進(jìn)行工作。

上述步驟中，在不同季節(jié)中由于日照時間不同，并將日照時間的變化通過t_4l表現(xiàn)出來，使得t_4l是個變量，相應(yīng)的Q₄與Q_hl也是變量。因此能夠通過上述步驟判定所處季節(jié)，并在不同季節(jié)中采用不同的亮燈策略，在夏季采用高用電量情形，在冬季采用低用電量情形。

其中，還包括步驟4：所述太陽能燈包括儲能電池，在亮燈過程中，每隔一段時間檢測一次儲能電池的實(shí)際剩余電量；當(dāng)儲能電池的實(shí)際剩余電量小于規(guī)定值時，則控制太陽能燈以低功率照明情形進(jìn)行工作。確保了太陽能燈能在陰雨天連續(xù)工作15天。

還包括步驟5：根據(jù)人們的活動規(guī)律，將每天的亮燈時間劃分為四個時段，不同時段采用不同的亮度狀態(tài)，每個時段的高低亮度規(guī)律與人們的活動規(guī)律相匹配。例如，劃分為傍晚、夜晚、凌晨和早晨四個時段，在傍晚使用中亮度、夜晚使用高亮度、凌晨使用低亮度、早晨使用中亮度。無論是高用電量情形還是低用電量情形，都進(jìn)行時段的劃分，每個時段的高低亮度不同。且高用電量情形的各個時段高低亮度情況與低用電量情形在各個時段的高低亮度情況不相同。

關(guān)于上述多光模式太陽能燈的照明控制方法，實(shí)施例中，還做了相應(yīng)的仿真實(shí)驗(yàn)，具體實(shí)現(xiàn)結(jié)果與分析如下：

表1：模擬條件為，儲能電池充滿電后，模擬第一天以低用電量情形進(jìn)行照明，t_4l等于6.5h。充放電控制器判斷第二天應(yīng)繼續(xù)按低用電量情形照明時，不同時段儲能電池及LED光源的工作電流及電壓參數(shù)值。

表1，第一天以低用電量情形照明后再以低用電量情形照明的電路參數(shù)

表2：模擬條件為，儲能電池充滿電后，模擬第一天以低用電量情形進(jìn)行照明，t_4l等于4.5h。充放電控制器判斷第二天應(yīng)改為按高用電量情形照明時，不同時段儲能電池及LED光源的工作電流及電壓參數(shù)值。

表2，第一天以低用電量情形照明后改為以高用電量情形照明的電路參數(shù)

表3：模擬條件為，儲能電池的剩余電量小于某一給定電量值后。太陽能燈以低功率照明情形工作時，不同時段儲能電池及LED光源的工作電流及電壓參數(shù)值。

表3，太陽能燈以低功率照明情形的電路參數(shù)

實(shí)施例2：

實(shí)施例2應(yīng)用了實(shí)施例1中的多光模式太陽能燈的照明控制方法，還增加了充放電控制的策略。具體如下：

一種多光模式太陽能燈的系統(tǒng)控制方法，包括以下步驟：

A、給V_o、V_C、Q_B、Q₄賦值，并判定太陽能燈是否亮燈的步驟：

當(dāng)u_s＜V_o時，延長T₁時間后，并進(jìn)入亮燈策略選擇，

當(dāng)u_s≥V_o時，所述太陽能燈不亮，并進(jìn)入充電策略選擇；

其中，V_o為開燈閾值電壓，V_C為關(guān)燈閾值電壓，Q_R為電池實(shí)際容量，Q_B為電池容量閾值，Q₄為確保第一天低用電量情形工作參數(shù)值；

B、亮燈策略選擇的步驟：

當(dāng)Q_R＜Q_B時，則控制太陽能燈以低功率照明情形進(jìn)行工作，

反之，當(dāng)Q_R≥Q_B時，則控制太陽能燈以高、低用電量情形進(jìn)行工作，并進(jìn)一步依據(jù)Q₄與Q_hl的關(guān)系選擇高用電量情形或者低用電量情形進(jìn)行工作；

C、充電策略選擇的步驟：

當(dāng)u_s＜u_b時，控制太陽能電池組件向儲能電池充電，

反之，當(dāng)u_s≥u_b時，控制太陽能電池組件處于空閑狀態(tài)，不向儲能電池充電；

其中，u_s為太陽能電池組件的工作電壓值，u_b為儲能電池的工作電壓值，且在充電策略選擇結(jié)束后返回步驟A中，判定太陽能燈是否亮燈；

D、當(dāng)B步驟結(jié)束后，則進(jìn)入判定是否關(guān)燈的步驟：

當(dāng)u_s＜V_c時，返回步驟B中，進(jìn)入亮燈策略的選擇，

反之，當(dāng)u_s≥V_c時，延長T₂時間后，熄燈并對Q₄賦新值，然后返回步驟C中，進(jìn)入充電策略的選擇。

將所述T₁的范圍設(shè)為3min≤T₁≤8min，所述T₂的范圍設(shè)為0min≤T₂≤3min。優(yōu)選的，所述T₁為5min，所述T₂為1min。

還包括CN3722充電IC，所述充放電控制器與CN3722充電IC連接，所述CN3722充電IC具有MPPT跟蹤端，用于最大功率點(diǎn)跟蹤，依據(jù)太陽能電池組件的電量情況自動選擇恒壓充電模式或者恒流充電模式或者涓流充電模式。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明保護(hù)的范圍之內(nèi)。