CN109309262A - 太阳能路灯锂电低温应用智能储控*** - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种太阳能路灯锂电低温应用智能储控***，涉及新能源应用技术领域。锂电池组、锂电池组加热器、锂电池保护板及太阳能控制器均设置在智能电池***外壳内部，且锂电池组上包覆有锂电池组加热器，锂电池组及锂电池组加热器外部设置有保温层，锂电池组的正极通过保险丝连接太阳能控制器的BAT+极端，锂电池保护板通过控制器开关连接太阳能控制器的BAT‑极端，太阳能控制器连接至太阳能电池板的充电部分正负极，锂电池组加热器的一端通过常闭温度开关与太阳能控制器的加热控制开关串联，加热控制开关连接太阳能电池板的加热部分。它可以保证在增加30％左右成本的情况下既能满足锂电池对工作环境的要求又能满足路灯照明时间要求。
Description
技术领域
本发明涉及新能源应用技术领域，尤其是太阳能路灯技术，具体涉及一种太阳能路灯锂电低温应用智能储控***。
背景技术
前几年，LED太阳能路灯在我国发展迅速。由于其节能、安装方便、寿命长(可达铅酸电池的2倍以上)、不需要市政铺设供电电缆、控制智能的优点而迅速在路灯的使用上占据一席之地。特别是在新建道路和不便于市政供电的偏远道路上安装的路灯绝大多数选择了太阳能路灯。太阳能路灯白天利用太阳光照射太阳能电池板发电，将电能存入电池，晚上天黑时通过判断太阳能电池板两端的电压来自动点亮路灯。太阳能路灯可以满足5-7个阴雨天的亮灯需求，既节能又环保。属于新能源应用领域。
目前，绝大多数电池采用的是不环保的铅酸电池作为电能的储备电池。由于近些年国家环保部门对铅酸电池应用的限制，铅酸电池会逐渐的退出市场。近几年国家对新能源电池扶持力度很大，锂离子电池技术得到的了突飞猛进的发展，安全性逐渐提高，生产量逐渐增大，价格也逐渐下降。所以锂离子电池在路灯上的应用也变成了现实。目前已经有很多路灯已经安装了锂离子电池作为路灯的储能电池。
但是，锂离子电池在使用上有一个缺点，就是无法在温度低于0摄氏度时对电池进行充电，当低于0摄氏度时对锂离子电池进行充电时会大大缩短锂电池的寿命，寿命缩短60％，甚至引起电池组的短路，造成安全事故。锂电池的这个特性限制了锂电池路灯在低温地区的应用。
所以，需要对电池组进行合理的加热保温措施才能满足锂电池对工作环境的要求。由于太阳路灯上没有其他可以用于加热的能源，所以对电池组加热也只能通过消耗电能来实现。电池组的电加热器工作需要较大的能量才能保持电池组的温度不低于0摄氏度，通过实测，加热器比LED灯更耗能，这样就需要更大的太阳能电池板和备用电池，在路灯照明上的节能优势就没有了，并且会影响到太阳能路灯的开启路灯时间，也很难满足5-7天阴雨天照常亮灯的需求。这样使锂离子太阳能路灯在低温地区的应用变得复杂和困难。怎样进行加热既能满足亮灯时间的要求又能满足锂电池的工作环境就变得异常重要。
发明内容
本发明的目的是提供一种锂电池太阳能路灯在低温地区应用，可以保证在增加30％左右成本的情况下既能满足锂电池对工作环境的要求又能满足路灯照明时间要求的太阳能路灯锂电低温应用智能储控***。
为了解决背景技术所存在的问题，本发明是采用以下技术方案：一种太阳能路灯锂电低温应用智能储控***，它包含它包含锂电池组、锂电池组加热器、保温层、锂电池保护板、控制器开关、保险丝、太阳能控制器、智能电池***外壳、太阳能电池板、加热控制开关和常闭温度开关，其中，所述的锂电池组、锂电池组加热器、锂电池保护板及太阳能控制器均设置在智能电池***外壳内部，且锂电池组上包覆有锂电池组加热器，锂电池组及锂电池组加热器外部设置有保温层，所述锂电池组的负极与锂电池保护板连接，所述锂电池组的正极通过保险丝连接太阳能控制器的BAT+极端，所述锂电池保护板通过控制器开关连接太阳能控制器的BAT-极端，所述太阳能控制器的太阳能板正负极分别连接至智能电池***外壳外部太阳能电池板的充电部分正负极，所述太阳能控制器的LED端连接LED灯，所述锂电池组加热器的一端通过常闭温度开关与太阳能控制器的加热控制开关串联，加热控制开关连接太阳能电池板的加热部分，所述锂电池组加热器的另一端与太阳能电池板的加热部分连接；
所述的锂电池组用于存储太阳能电池板白天产生的电能，受锂电池保护板的保护，锂电池组的充放电受控于太阳能控制器；
所述的锂电池组加热器用于锂电池组的加热，能源来源于太阳能电池板的加热部分，受控于太阳能控制器；
所述的保温层用于锂电池组的保温、隔热和阻燃；
所述的锂电池保护板接在锂电池组上，采集每一只锂电池的电压和锂电池的整体温度，并根据锂电池的充放电电压极限值和温度值对锂电池的充放电进行保护，一旦达到保护条件就切断锂电池的充放电回路，禁止电池组的充放电；
所述的控制器开关用于路灯电池***的控制；
所述的保险丝用于整个***的安全保护，一旦锂电池组的负载出现短路故障就彻底分断放电回路；
所述的太阳能控制器用于整个***的协调控制，LED灯的开启时间、锂电池组加热器的打开与关闭、锂电池组充电电流和放电电流的大小、故障的检测、运行程序的更改等，是整个***的智能控制核心；
所述的智能电池***外壳用于锂电池组的保护；
所述的太阳能电池板给锂电池组充电和给锂电池组加热；
所述的常闭温度开关用于加热回路的极限保护，当加热回路因为某些原因失控后，电池组温度一旦高于20℃，就会硬性切断加热回路。
作为本发明的进一步改进；所述的锂电池保护板和太阳能控制器分别与锂电池组上安装的温度探头一和温度探头二连接。
作为本发明的进一步改进；所述的锂电池组加热器采用聚酰亚胺薄膜式加热片，且聚酰亚胺薄膜式加热片包覆在锂电池组上。
作为本发明的进一步改进；所述的保温层为阻燃发泡保温棉。
作为本发明的进一步改进；所述的太阳能电池板采用一体式太阳能电池板，起到给锂电池组充电和给电池组加热的作用。太阳能电池板分为充电和加热两个独立的部分，输出两路电源，一部分用于给锂电池组充电，一部分用于给锂电池组加热。
作为本发明的进一步改进；所述的常闭温度开关为20℃常闭温度开关。
作为本发明的进一步改进；所述的智能电池***外壳为防水外壳，其下端安装有防水连接器。用于锂电池组的保护；太阳能电池始终暴露在外界环境中，经受风雨的侵蚀，防水外壳可以有效地防止进水，避免电子器件的损坏。
作为本发明的进一步改进；所述的锂电池组外部设置有绝缘外壳。
采用上述技术方案后，本发明具有以下有益效果：
本发明可以解决锂电池***在低温下(可低至-30℃)无法正常使用的问题，锂电池在可控的工作环境中工作。锂电池工作在正常的工作温度环境中，循环寿命和常温寿命一样。能满足太阳能路灯在低温下5-7个阴雪天亮灯的要求，并且在成本上增加不多，具有市场推广价值，满足我国北方极冷地区的道路照明需求。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明所提供的实施例的原理图；
图2为本发明所提供的实施例中智能电池***外壳的结构框图；
图3为本发明所提供的实施例中锂电池组的截面图；
附图标记：
1-锂电池组；2-锂电池组加热器；3-保温层；4-锂电池保护板；5-控制器开关；6-保险丝；7-太阳能控制器；8-智能电池***外壳；9-太阳能电池板；10-加热控制开关；11-常闭温度开关；12-温度探头一；13-温度探头二；14-防水连接器；15-绝缘外壳。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施方式，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请参阅图1-图3，本具体实施方式采用以下技术方案：一种太阳能路灯锂电低温应用智能储控***，它包含锂电池组1、锂电池组加热器2、保温层3、锂电池保护板4、控制器开关5、保险丝6、太阳能控制器7、智能电池***外壳8、太阳能电池板9、加热控制开关10、常闭温度开关11、温度探头一12、温度探头二13、防水连接器14和绝缘外壳15，其中，所述的锂电池组1、锂电池组加热器2、锂电池保护板4及太阳能控制器7均设置在智能电池***外壳8内部，所述的锂电池组1外部设置有绝缘外壳15，且锂电池组1上包覆有锂电池组加热器2，锂电池组1及锂电池组加热器2外部设置有保温层3，所述锂电池组1的负极与锂电池保护板4连接，所述锂电池组1的正极通过保险丝6连接太阳能控制器7的BAT+极端，保险丝6为插片式保险丝，用于整个***的安全保护，一旦电池组的负载出现短路故障就彻底分断放电回路；所述锂电池保护板4通过控制器开关5连接太阳能控制器7的BAT-极端，控制器开关5用于路灯电池***的控制，主要防止运输时***工作，安装在灯杆上后处于常开状态；所述太阳能控制器7的太阳能板正负极分别连接至智能电池***外壳8外部太阳能电池板9的充电部分正负极，所述太阳能控制器7的LED端连接LED灯，所述锂电池组加热器2的一端通过常闭温度开关11与太阳能控制器7的加热控制开关10串联，加热控制开关10连接太阳能电池板9的加热部分，所述锂电池组加热器2的另一端与太阳能电池板9的加热部分连接。锂电池组1用于存储太阳能电池板9白天产生的电能，受锂电池保护板4的保护，锂电池组1的充放电受控于太阳能控制器7；太阳能控制器7用于整个***的协调控制，LED灯的开启时间、锂电池组加热器2的打开与关闭、锂电池组1充电电流和放电电流的大小、故障的检测、运行程序的更改等，是整个***的智能控制核心。
所述的锂电池保护板4和太阳能控制器7分别与锂电池组1上安装的温度探头一12和温度探头二13连接。锂电池保护板4接在锂电池组1上，采集每一只锂电池的电压和锂电池的整体温度，并根据锂电池组1的充放电电压极限值和温度值对锂电池组1的充放电进行保护，一旦达到保护条件就切断锂电池组1的充放电回路，禁止锂电池组1的充放电，从而保护锂电池组1安全运行；
所述的锂电池组加热器2采用聚酰亚胺薄膜式加热片，且聚酰亚胺薄膜式加热片包覆在锂电池组上。锂电池组加热器2用于锂电池组1的加热，能源来源于太阳能电池板9的加热部分，受控于太阳能控制器7；
所述的保温层3为阻燃发泡保温棉。保温层3用于锂电池组1的保温、隔热和阻燃，起到防止锂电池组1内部热量损失，阻止外部温度对锂电池组1影响和安全防护作用；
所述的太阳能电池板9采用一体式太阳能电池板，起到给锂电池组1充电和给锂电池组1加热的作用。太阳能电池板9分为充电和加热两个独立的部分，输出两路电源，一部分用于给锂电池组1充电，一部分用于给锂电池组1加热。
所述的常闭温度开关11为20℃常闭温度开关，用于加热回路的极限保护，当加热回路因为某些原因失控后，锂电池组1温度一旦高于20℃，就会硬性切断加热回路，保护锂电池组1的安全。
所述的智能电池***外壳8为防水外壳，形成保温密封结构，达到IP67防水等级，其下端安装有防水连接器14。智能电池***外壳8用于锂电池组1的保护；太阳能电池始终暴露在外界环境中，经受风雨的侵蚀，防水外壳可以有效地防止进水，避免电子器件的损坏。
本发明的原理为：
通过对锂电池低温性能的研究发现锂离子电池时放电的允许工作范围为-20℃-60℃之间，所以对锂电池组1进行了低温放电实验。实测锂电池组1裸露在-20℃的环境中放电容量可以放出电池标称容量的60％左右，如果在锂电池组1外部加上一层保温层3，在-20℃的环境中放电容量可以放出电池标称容量的80％左右，由此可以看出，锂电池组1在低温环境中放电，不加热只进行保温就基本上不会对路灯的亮灯时间造成太大影响，如果增加20％左右的电池容量的话就和常温时路灯的亮灯时间一致。
通过对锂电池组1充电性能的研究发现锂电池的充电工作范围一般为0-45℃。温度低于0摄氏度以下不允许充电，强制充电会对锂电池内部造成致命性损坏，易形成锂枝晶造成电池微短路。所以锂电池组1在低温下充电时对电池组加热是必要的。并且需要兼顾成本、亮灯时间、电池温度工作范围、工作的可靠性、安全性。而本发明所采用的技术方案完全可以满足上述需求。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (9)
1.太阳能路灯锂电低温应用智能储控***，其特征在于，太阳能路灯锂电低温应用智能储控***，它包含锂电池组、锂电池组加热器、保温层、锂电池保护板、控制器开关、保险丝、太阳能控制器、智能电池***外壳、太阳能电池板、加热控制开关和常闭温度开关，其中，所述的锂电池组、锂电池组加热器、锂电池保护板及太阳能控制器均设置在智能电池***外壳内部，且锂电池组上包覆有锂电池组加热器，锂电池组及锂电池组加热器外部设置有保温层，所述锂电池组的负极与锂电池保护板连接，所述锂电池组的正极通过保险丝连接太阳能控制器的BAT+极端，所述锂电池保护板通过控制器开关连接太阳能控制器的BAT-极端，所述太阳能控制器的太阳能板正负极分别连接至智能电池***外壳外部太阳能电池板的充电部分正负极，所述太阳能控制器的LED端连接LED灯，所述锂电池组加热器的一端通过常闭温度开关与太阳能控制器的加热控制开关串联，加热控制开关连接太阳能电池板的加热部分，所述锂电池组加热器的另一端与太阳能电池板的加热部分连接。
2.根据权利要求1所述的太阳能路灯锂电低温应用智能储控***，其特征在于，
所述的锂电池组用于存储太阳能电池板白天产生的电能，受锂电池保护板的保护，锂电池组的充放电受控于太阳能控制器；
所述的锂电池组加热器用于锂电池组的加热，能源来源于太阳能电池板的加热部分，受控于太阳能控制器；
所述的保温层用于锂电池组的保温、隔热和阻燃；
所述的锂电池保护板接在锂电池组上，采集每一只锂电池的电压和锂电池的整体温度，并根据锂电池的充放电电压极限值和温度值对锂电池的充放电进行保护，一旦达到保护条件就切断锂电池的充放电回路，禁止电池组的充放电；
所述的控制器开关用于路灯电池***的控制；
所述的保险丝用于整个***的安全保护，一旦锂电池组的负载出现短路故障就彻底分断放电回路；
所述的太阳能控制器用于整个***的协调控制，LED灯的开启时间、锂电池组加热器的打开与关闭、锂电池组充电电流和放电电流的大小、故障的检测、运行程序的更改等，是整个***的智能控制核心；
所述的智能电池***外壳用于锂电池组的保护；
所述的太阳能电池板给锂电池组充电和给锂电池组加热；
所述的常闭温度开关用于加热回路的极限保护，当加热回路因为某些原因失控后，电池组温度一旦高于20℃，就会硬性切断加热回路。
3.根据权利要求1所述的太阳能路灯锂电低温应用智能储控***，其特征在于，所述的锂电池保护板和太阳能控制器分别与锂电池组上安装的温度探头一和温度探头二连接。
4.根据权利要求1所述的太阳能路灯锂电低温应用智能储控***，其特征在于，所述的锂电池组加热器采用聚酰亚胺薄膜式加热片，且聚酰亚胺薄膜式加热片包覆在锂电池组上。
5.根据权利要求1所述的太阳能路灯锂电低温应用智能储控***，其特征在于，所述的保温层为阻燃发泡保温棉。
6.根据权利要求1所述的太阳能路灯锂电低温应用智能储控***，其特征在于，所述的太阳能电池板采用一体式太阳能电池板，分为充电和加热两个独立的部分。
7.根据权利要求1所述的太阳能路灯锂电低温应用智能储控***，其特征在于，所述的常闭温度开关为20℃常闭温度开关。
8.根据权利要求1所述的太阳能路灯锂电低温应用智能储控***，其特征在于，所述的智能电池***外壳为防水外壳，其下端安装有防水连接器。
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