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专利号: 202411524614X
申请人: 江苏华亚照明有限公司
专利类型:发明专利
专利状态:授权未缴费
专利领域: 发电、变电或配电
更新日期:2025-06-23
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种MPPT型太阳能充放电光源一体路灯系统,其特征在于,包括:

太阳能转换模块,通过传感器实时采集太阳能电池板的电压、电流和温度,结合MPPT控制器的转换效率,得到实际电能;

电池数据采集模块,获取电池标定参数、电池健康度、电池容量和电池剩余容量,根据电压传感器、电流传感器和温度传感器,实时采集电池充电电压、电池充电电流、电池充电温度、电池放电电压、电池放电电流和电池放电温度;

电池充电控制模块,根据不同类型电池的标定参数,得到充电模式;通过温度调控、充电电流非线性映射和电量补偿,调节不同所述充电模式下的所述电池充电电流;

所述电池充电控制模块包括:

根据所述电池标定参数,获取标定充电电压;将所述电池标定参数输入至多层感知器网络中,得到电池类型;获取电池类型对应的历史充电数据,输入所述电池健康度和所述历史充电数据至卷积神经网络中,获取第一预定状态阈值和第二预定状态阈值;根据所述电池剩余容量占所述电池容量的百分比,得到电池充电状态;通过所述电池充电电压和所述标定充电电压的比值,获取充电电压比;根据标定自放电率和所述电池充电温度,确定充电自放电率;若所述电池充电状态小于或等于所述第一预定状态阈值且所述充电电压比小于或等于预定电压比,电池采用第一充电模式;若所述电池充电状态小于所述第二预定状态阈值且所述充电电压比大于所述预定电压比,电池采用第二充电模式;若满足所述电池充电状态大于或等于所述第二预定状态阈值、所述充电自放电率大于预定自放电率和所述充电电压比大于所述预定电压比,电池采用第三充电模式;

光源需求分析模块,根据环境的光照强度数据,确定光源的开关状态;结合相邻路灯间距和环境气象数据,通过逆平方律公式和天气状态影响因子,得到第二调整照度;

电池放电控制模块,根据电池剩余容量和所述电池放电温度,得到放电模式;通过光源的实际功率需求、电池剩余容量和放电电流非线性映射,调整不同放电模式的放电电流;

电池状态评估模块,将锂离子电池老化公开数据集输入至电池状态评估模型,进行模型训练;通过迁移学习优化模型,预测不同类型电池充放电后的电池状态。

2.根据权利要求1所述的一种MPPT型太阳能充放电光源一体路灯系统,其特征在于,所述太阳能转换模块包括:

根据电压传感器、电流传感器和温度传感器,获取所述太阳能电池板的瞬时电压、瞬时电流和瞬时温度;通过所述瞬时电压和所述瞬时电流,得到瞬时功率;依据所述瞬时温度,获取所述太阳能电池板的瞬时温度损耗;结合所述瞬时功率、瞬时温度损耗和所述MPPT控制器的转换效率,得到所述实际电能。

3.根据权利要求1所述的一种MPPT型太阳能充放电光源一体路灯系统,其特征在于,所述电池标定参数包括标定容量、电池内阻、电池标称电压、电池自放率、标定充电电压、标定最小放电电压、标定最大充电电流、标定最高工作温度、标定最高充电温度和标定最高放电温度;所述电池健康度、所述电池容量和所述电池剩余容量由所述电池状态评估模块反馈得到。

4.根据权利要求1所述的一种MPPT型太阳能充放电光源一体路灯系统,其特征在于,所述电池充电控制模块还包括:

根据所述电池标定参数,获取电池内阻、标定最高充电温度、标定最高工作温度和标定最大充电电流;若所述充电模式为所述第一充电模式,根据所述标定最大充电电流进行充电,并实时监测所述电池充电温度;若所述电池充电温度大于或等于所述标定最高充电温度,通过温度限制对所述电池充电电流进行调整;若所述充电模式为所述第二充电模式,根据所述第一充电模式的充电时长、所述电池充电电流和所述充电时长内所述电池充电电压的差异,得到电池的等效电容;结合所述第二充电模式的所述电池内阻和所述等效电容,调整所述电池充电电流;若所述充电模式为所述第三充电模式,根据所述充电自放电率、所述电池充电温度和所述电池充电电压对充电电流进行调整。

5.根据权利要求1所述的一种MPPT型太阳能充放电光源一体路灯系统,其特征在于,所述光源需求分析模块包括:

通过光传感器实时采集周围的所述光照强度数据,得到平均光照强度;若所述平均光照强度小于预定光照阈值,开启光源;获取路灯间距和标准照度,根据逆平方律公式得到第一调整照度;结合环境气象数据和所述第一调整照度,获取不同天气状态对照度的影响因子,得到所述第二调整照度。

6.根据权利要求1所述的一种MPPT型太阳能充放电光源一体路灯系统,其特征在于,所述电池放电控制模块包括:

通过所述第二调整照度,得到光源的实际功率需求;若所述电池剩余容量大于预定容量阈值且所述实际功率需求小于或等于电池额定最大放电功率,采用第一放电模式;若所述电池剩余容量小于或等于预定容量阈值,采用第二放电模式;当采用所述第一放电模式或所述第二放电模式时,若所述电池放电电压小于标定最小放电电压或者所述电池放电温度大于或等于标定最高放电温度,停止放电。

7.根据权利要求6所述的一种MPPT型太阳能充放电光源一体路灯系统,其特征在于,所述电池放电控制模块还包括:

根据所述电池标定参数,获取电池标称电压和标定最高放电温度;若所述充电模式为所述第一放电模式,根据所述实际功率需求和所述电池标称电压,得到第一放电电流并进行放电;实时监控所述电池放电温度,若所述电池放电温度大于或等于所述标定最高放电温度,根据标定最高放电温度对所述电池充电电流进行调整,得到第二放电电流;若所述充电模式为所述第二放电模式,根据所述第一放电电流和所述电池剩余容量,通过所述放电电流非线性映射,得到第三放电电流。

8.根据权利要求1所述的一种MPPT型太阳能充放电光源一体路灯系统,其特征在于,所述电池状态评估模块的具体实现过程包括:数据采集单元,根据所述电池数据采集模块,采集充放电历史数据,包括历史充放电电量、历史放电电量、历史充放电电压、历史充放电电流、历史充放电温度和充放电循环次数;结合所述历史充放电电量和所述电池容量,得到历史充电深度和历史放电深度;

数据预处理单元,对所述数据采集单元获取的数据进行预处理操作,包括异常值处理、缺失值处理、时间对齐操作和归一化处理,得到标准历史数据;

电池状态评估模型训练单元,将锂离子电池老化公开数据集输入至卷积神经网络,获取充放电特征序列;根据空间自注意力机制,从所述充放电特征序列中得到第一增强特征序列;输入所述第一增强特征序列至双向卷积长短时记忆网络中,获取第二增强特征序列;通过全连接层和激活函数,得到预测的电池健康度、电池剩余容量比和电池剩余寿命;

电池状态评估模型推理单元,对所述标准历史数据进行数据增强操作,获取扩充历史数据;将所述扩充历史数据输入预训练的电池状态评估模型,通过迁移学习策略对模型进行调整,得到充电或放电后的电池健康度、电池剩余容量比和电池剩余寿命。

9.根据权利要求8所述的一种MPPT型太阳能充放电光源一体路灯系统,其特征在于,所述电池状态评估模块的具体实现过程还包括:根据平均绝对损失函数,对所述电池状态评估模型训练单元预测的所述电池健康度和所述电池剩余寿命进行监督;通过对数双曲余弦损失函数,对所述电池状态评估模型训练单元预测的所述电池剩余容量比进行约束;通过权重更新方法调整所述电池状态评估模型推理单元的模型权重,得到历史充电或放电后的所述电池健康度、所述电池剩余容量比和所述电池剩余寿命;根据所述电池剩余容量比和所述电池健康度,获取当前电池剩余容量;通过所述电池标定参数和所述电池健康度,得到当前电池容量;将所述当前电池剩余容量和所述当前电池容量反馈至所述电池充电控制模块,更新所述电池剩余容量和所述电池容量。