[發明專利]一種面向消防應急燈的太陽能快速充電方法

有效

• 申請號: 201611070690.3
• 申請日: 2016-11-29
• 公開（公告）號: CN106788178B
• 公開（公告）日: 2019-09-27
• 發明（設計）人: 杜明;寧士遠;葛泉波
• 申請（專利權）人: 寧波飛拓電器有限公司
• 主分類號: H02S20/32
• 分類號: H02S20/32;G05F1/67;H02J7/35;H01M10/44
• 代理公司: 杭州奧創知識產權代理有限公司 33272
• 代理人: 王佳健

1.一種面向消防應急燈的太陽能快速充電方法，其特征在于該方法包括以下步驟：

基于消防應急燈的太陽能供電系統電池板追蹤：

四個相同的光照傳感器分別固定在由兩個互相垂直的不透明擋板分成的四個不同區域，使它們兩個處于水平方向，另外兩個處于垂直方向，構成光照檢測裝置；假設由R1、R2、R3、R4分別代表這四個光照傳感器，由M1、M2表示控制極板方向的步進電機；其中R1和R2控制步進電機M1，步進電機M1控制水平方向，R3和R4控制步進電機M2，步進電機M2控制垂直方向；根據太陽照射在兩兩光照傳感器上面的光照強度不同，而輸出的電壓值的不同，從而使控制水平方向的步進電機M1和控制垂直方向的步進電機M2來調整電池板的方向；

蓄電池的快速充電：

當太陽能電池板將太陽能轉換為電能之后，電能需要存儲在蓄電池中供消防應急燈照明使用；然后，通過電壓檢測電路，電流檢測電路對蓄電池的充、放電電壓、電流進行檢測，利用無線傳輸模塊將檢測到的信息發送給控制器，控制器對系統狀態分析之后，通過無線傳輸模塊發送出控制信息；具體是：

步驟一：對蓄電池進行充電的初期進行小電流恒流充電；

步驟二：檢測電路對蓄電池兩端電壓U、電流I進行檢測，并且計算小電流恒流充電時間；

步驟三：控制器對接收到的蓄電池狀態信息進行計算、分析，然后由無線傳輸模塊發送控制信號給驅動電路，控制開關管的接通和關斷；

步驟四：當蓄電池電壓達到設定值時，轉為對蓄電池進行階段式恒流充電；

步驟五：當檢測到蓄電池的充電容量C1大于85％時，則接通浮充電路的開關，斷開快充電路的開關，使電池以恒定的小電流對蓄電池進行浮充充電，以維持蓄電池的自放電量；

步驟六：當檢測到蓄電池的充電容量C1小于85％時，則接通快充電路的開關，斷開浮充電路的開關，使電池進入快充階段；

步驟七：在對蓄電池進行充電時，對充電過程中電流進行檢測；

步驟八：當檢測到的電流比馬斯曲線上的電流高時，就接通電路，以階段式恒流方式進行充電；當檢測到的電流比馬斯曲線上的電流低時，就接通電路，以最大功率下的電流進行直接充電；

步驟九：在每一個電流階段之后，接通放電電路的開關，進行瞬間的放電；

所述的以最大功率下的電流進行直接充電，其最大功率跟蹤由以下步驟實現：

步驟一：利用測電壓電路和測電流電路測出電池板當前工作狀態下的電壓值U和電流值I；對控制器內的計數器進行初始化，使得N＝0；

步驟二：根據P＝U*I計算出此刻的輸出功率P_k，然后與前一次存儲的功率值P_K-1進行比較，看它們是否相等；若相等，則存儲此刻的功率值和占空比，以后保持這一占空比進行功率輸出；若不等，且判斷此刻N的值是否滿足不等式N>8；

步驟三：當N值不滿足不等式N>8時，則執行改進過的擾動觀察法；否則，則執行改進過的電導增量法；

所述的改進過的擾動觀察法具體是：

(1)判斷當前的輸出功率P_k與前一次存儲的輸出功率P_K-1的大小關系；假設當P_k時刻的功率小于P_K-1時刻的功率時，說明功率的變化方向與占空比D的變化方向相同；

(2)保持前一刻的步長大小繼續在這個方向上調整占空比；直到輸出功率P_k大于P_K-1時，此刻說明最大輸出功率點已經過去，此時，需要反方向調整占空比；

(3)反方向調整步長，每執行一次，計數器N的值加1，且步長減小為原來的一半，當P_k仍然大于P_K-1時，則繼續“反方向調整步長，每執行一次，計數器N的值加1，且步長減小為原來的一半”這一過程；直到P_k仍然不大于P_K-1時，此時說明最大功率點又已經過去，則回轉去判斷當前的輸出功率P_k與前一次存儲的輸出功率P_K-1的大小關系，此時，計數器N停止計數，步長停止減半；

(4)循環執行(1)～(3)，直到N>8時，且每次往返過程的步長都在前一次步長的基礎上減少一半，這樣8次下來之后，系統就已經工作在最大功率點附近了，且在最大功率點附近做往返運動；

所述的改進過的電導增量法具體是：

判斷此刻的輸出功率是否與前一刻的輸出功率是否相等；如果兩時刻的功率相等，則保持前一刻的占空比，輸出此刻的輸出功率、占空比，并保存起來；如果此刻的輸出功率與前一刻的輸出功率不相等，則判斷兩時刻的大小關系；

當功率的變化方向是與占空比D的變化方向相同時，即dP/dD>0，此時為了使功率達到最大輸出調節占空比，若dD>0，則D繼續增加；若dD<0,則D應該減小；

當功率的變化方向與占空比D的變化方向相反時，即dP/dD<0,此時如果使功率達到最大輸出應該調節占空比，若dD>0,則D應該減小，若dD<0,則D應該增大；

當電池板已經工作在最大功率點附近，即dP/dD＝0；此時已達到最大功率輸出，應該保持此刻的占空比不變；

最后把此刻的輸出功率P_k、占空比D_k存儲起來。

2.根據權利要求1所述的一種面向消防應急燈的太陽能快速充電方法，其特征在于：太陽能供電系統電池板追蹤具體是：

步驟一：將光照檢測裝置與電池板固定在同一平面上，保證太陽光垂直照射在檢測裝置上也就保證了垂直照射在電池板上；

步驟二：檢測R1和R2支路上的電壓；

步驟三：如果R1支路上的電壓大于R2支路上的電壓，則根據兩支路上電壓差值的大小而控制步進電機M1正轉；如果R2支路上的電壓大于R1支路上的電壓，則根據兩支路上電壓差值的大小而控制電機M1反轉；

步驟四：如果R1支路上的電壓等于R2支路上的電壓，則轉去檢測R3和R4支路的電壓；

步驟五：如果R3支路上的電壓大于R4支路上的電壓，則根據兩支路上電壓差值的大小而控制電機M2正轉；如果R3支路上的電壓大于R4支路上的電壓，則根據兩支路上電壓差值的大小而控制電機M2反轉；

步驟六：如果R3支路上的電壓等于R4支路上的電壓，則又轉去步驟二，檢測R1和R2支路的電壓，重復步驟二到步驟六，進行調整。