1.本发明涉及太阳能路灯技术领域，特别涉及一种低温环境用太阳能路灯照明系统及其节能控制方法。
背景技术：2.太阳能路灯是一种新型的节能环保产品，它主要是通过吸收太阳光从而转化成电能并储存在蓄电池中，由蓄电池给光源供电，因此，它是不需要外接电源的，太阳能路灯系统是一个独立的发电系统，采用晶体硅太阳能电池供电，免维护阀控式密封蓄电池储存电能，无需铺设线缆、无需交流供电、不产生电费；采用直流供电、控制；具有稳定性好、寿命长、发光效率高，安装维护简便、安全性能高、节能环保、经济实用等优点。
3.太阳能路灯在低温环境中使用时，蓄电池中的电解液的粘度降低，导电性下降，活性物质的活性也会降低，会使电解液的浓度差变大，极化增强，使充电提前终止。更重要的是，离子在碳负极的扩散速度会更慢。温度下降，电极的反应速率也下降，假设蓄电池电压保持恒定，放电电流降低，电池的功率输出也会下降，因此，太阳能路灯在低温环境中使用时，蓄电池无法充满，充电效率低，且夜间的照明的亮度也偏低，为此，提出一种低温环境用太阳能路灯照明系统及其节能控制方法。
技术实现要素：4.本发明的目的在于提供一种低温环境用太阳能路灯照明系统及其节能控制方法，以解决低温环境中，蓄电池充放电效率低下，无法充满电的问题。具体技术方案如下：
5.为实现上述目的及其他相关目的，
6.本发明提供一种低温环境用太阳能路灯照明系统，所述太阳能路灯照明系统包括太阳能路灯、主机箱、蓄电池、电源管理单元、光源水冷单元、液体交换单元和控制单元；
7.所述太阳能路灯包括灯杆、支架、太阳能光伏板、电池仓和照明灯具，所述照明灯具通过支架安装在灯杆上，所述太阳能光伏板安装在所述灯杆上，所述电池仓安装在所述支架上；
8.所述主机箱安装在所述灯杆上，且所述主机箱内设有控制单元，所述控制单元用于控制太阳能路灯、蓄电池、电源管理单元、光源水冷单元、液体交换单元的工作；
9.所述蓄电池安装在所述电池仓内，所述蓄电池分别与太阳能光伏板、照明灯具、电源管理单元、光源水冷单元、液体交换单元和控制单元电性连接，用于储存和提供电能；
10.所述电源管理单元包括加热袋和电加热丝，所述加热袋为环形结构，所述加热带包覆在所述蓄电池上，所述电加热丝设置在加热袋内，用于对加热袋内的冷却液进行加热；
11.所述光源水冷单元设置于所述照明灯具内部，用于对照明灯具内的灯源进行水冷降温；
12.所述液体交换单元设置于所述电源管理单元和所述光源水冷单元之间，用于驱动冷却液在所述电源管理单元与所述光源水冷单元间循环流动。
13.优选的，所述加热袋与蓄电池间设有导热石墨层，且所述加热袋与所述电池仓内壁间设有隔热板。
14.优选的，所述控制单元包括主控制器、光控开关、温度感应单元、计时单元、电量检测单元、记忆单元、计算单元和无线传输单元，所述主控制器分别与光控开关、温度感应单元、计时单元、记忆单元、计算单元和无线传输单元电性连接；
15.所述光控开关设置于太阳能路灯上，用于在环境光照强度低时，通过主控制器开启所述照明灯具，在环境光照强度高于设定值时，通过所述主控制器关闭所述照明灯具；
16.所述温度感应单元分别设置于所述蓄电池上和所述光源水冷单元内；用于检测所述蓄电池和所述光源水冷单元的温度，并传输信号给所述主控制器；
17.所述计时单元用于记录所述照明灯具从开启到关闭的工作时长，并将该时长传输到记忆单元中进行存储；
18.所述电量检测单元用于检测蓄电池内的电量，并传输到记忆单元中进行存储；
19.所述计算单元用于读取记忆单元中存储的时长数据和电量数据，并计算出照明灯具的工作时长与蓄电池电量损耗间的关系；
20.所述无线传输单元用于太阳能路灯间的数据传输，且所述无线传输单元还于互联网连接。
21.优选的，所述控制单元还包括红外探头，所述红外探头用于检测道路上的行人和车辆，并将信号传输到所述主控制器上。
22.本发明还提供一种低温环境用太阳能路灯照明系统的节能控制方法，
23.通过所述控制单元中的温度感应单元检测蓄电池和光源水冷单元的温度，当照明灯具关闭时，说明此时环境光线良好，此时太阳能光伏板对蓄电池进行充电，当蓄电池的温度低于预设值时，此时控制单元控制电源管理单元中的电加热丝加热加热袋中的冷却液，从而提升蓄电池的温度，当蓄电池的温度到达预设值后，加热丝停止工作；当照明灯具开启时，说明此时环境光线较暗，此时蓄电池为照明灯具提供电力，照明灯具中的灯源工作产生大量的热量，加热光源水冷单元内的冷却液，当光源水冷单元中的冷却液温度大于预设值后，控制单元启动液体交换单元，使得冷却液在所述电源管理单元与所述光源水冷单元间循环流动，通过冷却液加热蓄电池。
24.优选的，通过所述控制单元中的所述计时单元，对记录所述照明灯具从开启到关闭的工作时长h值，通过所述控制单元中的所述电量检测单元用于检测蓄电池内的电量p值；并通过所述控制单元中的计算单元计算出照明灯具的耗电量k值，耗电量k值每天更新一次，k值的计算公式为：
[0025][0026]
式中，p1为照明灯具开启时的蓄电池电量，p2为照明灯具工作h小时后的蓄电池电量；
[0027]
计算单元的计算公式为：
[0028]
[0029]
式中，p3为当日照明灯具开启时的蓄电池电量，t为前一日的光控开关发出照明灯具开启信号到光控开关发出照明灯具关闭信号之间的总时间，k为前一日计算出的照明灯具耗电量，q为当日照明灯具工作时长占预定发光时长的比值；
[0030]
当q值大于100％时，此时蓄电池的电量足够照明灯具工作一整晚；
[0031]
当q值在50％-100％之间时，控制单元通过无线传输单元连接相邻的太阳能路灯，将两个相邻的路灯进行交替工作。
[0032]
优选的，当q值小于50％时，此时控制单元将照明灯具关闭，保持电量，并启动红外探头，当红外探头检测到道路上有行人或车辆时，此时控制单元启动照明灯具，同时通过无线传输单元启动相邻的几个太阳能路灯。
[0033]
优选的，当q值小于30％时，控制单元通过无线传输单元连接互联网，上传q值数据至互联网客户端，检修人员通过登录客户端查询到q值较低的太阳能路灯，q值长期小于30％时，则需要检修人员现场检修。
[0034]
本发明提供的一种低温环境用太阳能路灯照明系统及其节能控制方法，具有以下有益效果：
[0035]
本发明提供的一种低温环境用太阳能路灯照明系统，通过增设电源管理单元、光源水冷单元和液体交换单元，一方面，能够通过加热丝加热加热袋中的冷却液，提升蓄电池的温度，保证蓄电池的充电效率，避免蓄电池低温环境下提前终止充电，另一方面，通过光源水冷单元和液体交换单元，利用照明灯具中灯源所产生的温度，为蓄电池进行保温，同时为灯源进行降温，保证了蓄电池的正常输出功率，避免太阳能路灯在低温环境下照明亮度偏低的情况；
[0036]
本发明提供的一种低温环境用太阳能路灯照明系统的节能控制方法，能够有效的对太阳能路灯进行管理，同时能够根据蓄电池的电量合理的分配照明灯具的工作时间。
附图说明
[0037]
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。
[0038]
图1是本发明一实施例提供的一种低温环境用太阳能路灯照明系统的结构示意图；
[0039]
图2是本发明一实施例提供的一种低温环境用太阳能路灯照明系统的系统框图。
具体实施方式
[0040]
以下结合附图和具体实施例对本发明提出的一种低温环境用太阳能路灯照明系统及其节能控制方法作进一步详细说明。根据下面说明，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
[0041]
在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征
可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个、三个等，除非另有明确具体的限定。
[0042]
需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构思，遂图示中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的形态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局形态也可能更为复杂。
[0043]
本发明的核心思想在于提供一种低温环境用太阳能路灯照明系统，通过增设电源管理单元、光源水冷单元和液体交换单元，一方面，能够通过加热丝加热加热袋中的冷却液，提升蓄电池的温度，保证蓄电池的充电效率，避免蓄电池低温环境下提前终止充电，另一方面，通过光源水冷单元和液体交换单元，利用照明灯具中灯源所产生的温度，为蓄电池进行保温，同时为灯源进行降温，保证了蓄电池的正常输出功率，避免太阳能路灯在低温环境下照明亮度偏低的情况；并且本发明的核心思想还在于提供一种低温环境用太阳能路灯照明系统的节能控制方法，能够有效的对太阳能路灯进行管理，同时能够根据蓄电池的电量合理的分配照明灯具的工作时间。
[0044]
为此，本发明提供了一种低温环境用太阳能路灯照明系统，如图1-2所示，所述太阳能路灯照明系统包括太阳能路灯、主机箱1、蓄电池2、电源管理单元 3、光源水冷单元4、液体交换单元5和控制单元6；
[0045]
所述太阳能路灯包括灯杆、支架、太阳能光伏板、电池仓7和照明灯具8，所述照明灯具8通过支架安装在灯杆上，所述太阳能光伏板安装在所述灯杆上，所述电池仓7安装在所述支架上；
[0046]
所述主机箱1安装在所述灯杆上，且所述主机箱1内设有控制单元6，所述控制单元6用于控制太阳能路灯、蓄电池2、电源管理单元3、光源水冷单元4、液体交换单元5的工作；
[0047]
所述蓄电池2安装在所述电池仓7内，所述蓄电池2分别与太阳能光伏板、照明灯具8、电源管理单元3、光源水冷单元4、液体交换单元5和控制单元6 电性连接，用于储存和提供电能；
[0048]
所述电源管理单元3包括加热袋31和电加热丝32，所述加热袋31为环形结构，所述加热带包覆在所述蓄电池2上，所述电加热丝32设置在加热袋31 内，用于对加热袋31内的冷却液进行加热；
[0049]
所述光源水冷单元4设置于所述照明灯具8内部，用于对照明灯具8内的灯源进行水冷降温；
[0050]
所述液体交换单元5设置于所述电源管理单元3和所述光源水冷单元4之间，用于驱动冷却液在所述电源管理单元3与所述光源水冷单元4间循环流动，为了减少热损失，所述电源管理单元3和所述光源水冷单元4之间的距离小于2 米，且液体交换单元5上包覆有保温材料。
[0051]
进一步的，为了提升加热袋31与蓄电池2间的导热效率，所述加热袋31 与蓄电池2间设有导热石墨层，为了进一步减少加热袋31的热量散失，所述加热袋31与所述电池仓7内壁间设有隔热板。
[0052]
进一步的，所述控制单元6包括主控制器61、光控开关62、温度感应单元 63、计时单元64、电量检测单元65、记忆单元66、计算单元67和无线传输单元68，所述主控制器61分
别与光控开关62、温度感应单元63、计时单元64、记忆单元66、计算单元67和无线传输单元68电性连接；
[0053]
所述光控开关62设置于太阳能路灯上，用于在环境光照强度低时，通过主控制器61开启所述照明灯具8，在环境光照强度高于设定值时，通过所述主控制器61关闭所述照明灯具8；
[0054]
所述温度感应单元63分别设置于所述蓄电池2上和所述光源水冷单元4内；用于检测所述蓄电池2和所述光源水冷单元4的温度，并传输信号给所述主控制器61；
[0055]
所述计时单元64用于记录所述照明灯具8从开启到关闭的工作时长，并将该时长传输到记忆单元66中进行存储；
[0056]
所述电量检测单元65用于检测蓄电池2内的电量，并传输到记忆单元66 中进行存储；
[0057]
所述计算单元67用于读取记忆单元66中存储的时长数据和电量数据，并计算出照明灯具8的工作时长与蓄电池2电量损耗间的关系；
[0058]
所述无线传输单元68用于太阳能路灯间的数据传输，且所述无线传输单元 68还于互联网连接。
[0059]
进一步的，所述控制单元6还包括红外探头69，所述红外探头69用于检测道路上的行人和车辆，并将信号传输到所述主控制器61上。
[0060]
本发明还提供一种低温环境用太阳能路灯照明系统的节能控制方法，
[0061]
通过所述控制单元6中的温度感应单元63检测蓄电池2和光源水冷单元4 的温度，当照明灯具8关闭时，说明此时环境光线良好，此时太阳能光伏板对蓄电池2进行充电，当蓄电池2的温度低于预设值时，此时控制单元6控制电源管理单元3中的电加热丝32加热加热袋31中的冷却液，从而提升蓄电池2 的温度，当蓄电池2的温度到达预设值后，加热丝停止工作；当照明灯具8开启时，说明此时环境光线较暗，此时蓄电池2为照明灯具8提供电力，照明灯具8中的灯源工作产生大量的热量，加热光源水冷单元4内的冷却液，当光源水冷单元4中的冷却液温度大于预设值后，控制单元6启动液体交换单元5，使得冷却液在所述电源管理单元3与所述光源水冷单元4间循环流动，通过冷却液加热蓄电池2。
[0062]
进一步的，通过所述控制单元6中的所述计时单元64，对记录所述照明灯具8从开启到关闭的工作时长h值，通过所述控制单元6中的所述电量检测单元65用于检测蓄电池2内的电量p值；并通过所述控制单元6中的计算单元67 计算出照明灯具8的耗电量k值，耗电量k值每天更新一次，k值的计算公式为：
[0063][0064]
式中，p1为照明灯具8开启时的蓄电池2电量，p2为照明灯具8工作h小时后的蓄电池2电量；
[0065]
计算单元67的计算公式为：
[0066][0067]
式中，p3为当日照明灯具8开启时的蓄电池2电量，t为前一日的光控开关62发出照
明灯具8开启信号到光控开关62发出照明灯具8关闭信号之间的总时间，k为前一日计算出的照明灯具8耗电量，q为当日照明灯具8工作时长占预定发光时长的比值；
[0068]
当q值大于100％时，此时蓄电池2的电量足够照明灯具8工作一整晚；
[0069]
当q值在50％-100％之间时，控制单元6通过无线传输单元68连接相邻的太阳能路灯，将两个相邻的路灯进行交替工作。
[0070]
进一步的，当q值小于50％时，此时控制单元6将照明灯具8关闭，保持电量，并启动红外探头69，当红外探头69检测到道路上有行人或车辆时，此时控制单元6启动照明灯具8，同时通过无线传输单元68启动相邻的几个太阳能路灯。
[0071]
进一步的，当q值小于30％时，控制单元6通过无线传输单元68连接互联网，上传q值数据至互联网客户端，检修人员通过登录客户端查询到q值较低的太阳能路灯，q值长期小于30％时，则需要检修人员现场检修。
[0072]
最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。、替换和变型。
技术特征：1.一种低温环境用太阳能路灯照明系统，其特征在于，所述太阳能路灯照明系统包括太阳能路灯、主机箱、蓄电池、电源管理单元、光源水冷单元、液体交换单元和控制单元；所述太阳能路灯包括灯杆、支架、太阳能光伏板、电池仓和照明灯具，所述照明灯具通过支架安装在灯杆上，所述太阳能光伏板安装在所述灯杆上，所述电池仓安装在所述支架上；所述主机箱安装在所述灯杆上，且所述主机箱内设有控制单元，所述控制单元用于控制太阳能路灯、蓄电池、电源管理单元、光源水冷单元、液体交换单元的工作；所述蓄电池安装在所述电池仓内，所述蓄电池分别与太阳能光伏板、照明灯具、电源管理单元、光源水冷单元、液体交换单元和控制单元电性连接，用于储存和提供电能；所述电源管理单元包括加热袋和电加热丝，所述加热袋为环形结构，所述加热带包覆在所述蓄电池上，所述电加热丝设置在加热袋内，用于对加热袋内的冷却液进行加热；所述光源水冷单元设置于所述照明灯具内部，用于对照明灯具内的灯源进行水冷降温；所述液体交换单元设置于所述电源管理单元和所述光源水冷单元之间，用于驱动冷却液在所述电源管理单元与所述光源水冷单元间循环流动。2.如权利要求1所述的低温环境用太阳能路灯照明系统，其特征在于，所述加热袋与蓄电池间设有导热石墨层，且所述加热袋与所述电池仓内壁间设有隔热板。3.如权利要求2所述的低温环境用太阳能路灯照明系统，其特征在于，所述控制单元包括主控制器、光控开关、温度感应单元、计时单元、电量检测单元、记忆单元、计算单元和无线传输单元，所述主控制器分别与光控开关、温度感应单元、计时单元、记忆单元、计算单元和无线传输单元电性连接；所述光控开关设置于太阳能路灯上，用于在环境光照强度低时，通过主控制器开启所述照明灯具，在环境光照强度高于设定值时，通过所述主控制器关闭所述照明灯具；所述温度感应单元分别设置于所述蓄电池上和所述光源水冷单元内；用于检测所述蓄电池和所述光源水冷单元的温度，并传输信号给所述主控制器；所述计时单元用于记录所述照明灯具从开启到关闭的工作时长，并将该时长传输到记忆单元中进行存储；所述电量检测单元用于检测蓄电池内的电量，并传输到记忆单元中进行存储；所述计算单元用于读取记忆单元中存储的时长数据和电量数据，并计算出照明灯具的工作时长与蓄电池电量损耗间的关系；所述无线传输单元用于太阳能路灯间的数据传输，且所述无线传输单元还于互联网连接。4.如权利要求3所述的低温环境用太阳能路灯照明系统，其特征在于，所述控制单元还包括红外探头，所述红外探头用于检测道路上的行人和车辆，并将信号传输到所述主控制器上。5.一种低温环境用太阳能路灯照明系统的节能控制方法，用于控制权利要求1-4中任一项所述的低温环境用太阳能路灯照明系统，其特征在于，通过所述控制单元中的温度感应单元检测蓄电池和光源水冷单元的温度，当照明灯具
关闭时，说明此时环境光线良好，此时太阳能光伏板对蓄电池进行充电，当蓄电池的温度低于预设值时，此时控制单元控制电源管理单元中的电加热丝加热加热袋中的冷却液，从而提升蓄电池的温度，当蓄电池的温度到达预设值后，加热丝停止工作；当照明灯具开启时，说明此时环境光线较暗，此时蓄电池为照明灯具提供电力，照明灯具中的灯源工作产生大量的热量，加热光源水冷单元内的冷却液，当光源水冷单元中的冷却液温度大于预设值后，控制单元启动液体交换单元，使得冷却液在所述电源管理单元与所述光源水冷单元间循环流动，通过冷却液加热蓄电池。6.如权利要求5所述的低温环境用太阳能路灯照明系统的节能控制方法，其特征在于，通过所述控制单元中的所述计时单元，对记录所述照明灯具从开启到关闭的工作时长h值，通过所述控制单元中的所述电量检测单元用于检测蓄电池内的电量p值；并通过所述控制单元中的计算单元计算出照明灯具的耗电量k值，耗电量k值每天更新一次，k值的计算公式为：式中，p1为照明灯具开启时的蓄电池电量，p2为照明灯具工作h小时后的蓄电池电量；计算单元的计算公式为：式中，p3为当日照明灯具开启时的蓄电池电量，t为前一日的光控开关发出照明灯具开启信号到光控开关发出照明灯具关闭信号之间的总时间，k为前一日计算出的照明灯具耗电量，q为当日照明灯具工作时长占预定发光时长的比值；当q值大于100％时，此时蓄电池的电量足够照明灯具工作一整晚；当q值在50％-100％之间时，控制单元通过无线传输单元连接相邻的太阳能路灯，将两个相邻的路灯进行交替工作。7.如权利要求6所述的低温环境用太阳能路灯照明系统的节能控制方法，其特征在于，当q值小于50％时，此时控制单元将照明灯具关闭，保持电量，并启动红外探头，当红外探头检测到道路上有行人或车辆时，此时控制单元启动照明灯具，同时通过无线传输单元启动相邻的几个太阳能路灯。8.如权利要求7所述的低温环境用太阳能路灯照明系统的节能控制方法，其特征在于，当q值小于30％时，控制单元通过无线传输单元连接互联网，上传q值数据至互联网客户端，检修人员通过登录客户端查询到q值较低的太阳能路灯，q值长期小于30％时，则需要检修人员现场检修。
技术总结本发明提供了一种低温环境用太阳能路灯照明系统及其控制方法，所述太阳能路灯照明系统包括太阳能路灯、主机箱、蓄电池、电源管理单元、光源水冷单元、液体交换单元和控制单元；通过增设电源管理单元、光源水冷单元和液体交换单元，一方面，能够通过加热丝加热加热袋中的冷却液，提升蓄电池的温度，保证蓄电池的充电效率，避免蓄电池低温环境下提前终止充电，另一方面，通过光源水冷单元和液体交换单元，利用照明灯具中灯源所产生的温度，为蓄电池进行保温，同时为灯源进行降温，保证了蓄电池的正常输出功率，避免太阳能路灯在低温环境下照明亮度偏低的情况。亮度偏低的情况。亮度偏低的情况。
技术研发人员：陶光耀 王宝龙
受保护的技术使用者：江苏恒天源照明集团有限公司
技术研发日：2021.12.30
技术公布日：2022/7/4
