專利名稱：嵌入式風(fēng)光互補(bǔ)智能電源管理系統(tǒng)及其控制流程的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電カ系統(tǒng)，尤其是涉及對(duì)風(fēng)カ發(fā)電和太陽(yáng)能發(fā)電進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定發(fā)電的智能電源管理系統(tǒng)及其控制流程。
背景技術(shù)：
利用自然能發(fā)電，既能節(jié)省煤炭、石油等有形的能源，同時(shí)又環(huán)保，有利于自然保護(hù)。開發(fā)新能源和可再生能源是二十一世紀(jì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中最具決定性影響的五項(xiàng)技術(shù)之一， 充分開發(fā)利用太陽(yáng)能與風(fēng)能是世界各國(guó)政府可持續(xù)發(fā)展能源的戰(zhàn)略決策。由于環(huán)境污染壓力越來(lái)越重，減少能源消耗和污染物的排放，將成為未來(lái)幾年治理全球性環(huán)境污染的重要眼點(diǎn)。由于地域間的太陽(yáng)能和風(fēng)カ資源不平衡，采用太陽(yáng)能發(fā)電還是風(fēng)能發(fā)電，或者太陽(yáng)能發(fā)電和風(fēng)能互補(bǔ)發(fā)電，要根據(jù)當(dāng)?shù)氐奶?yáng)能風(fēng)力資源來(lái)選擇。一般情況下，五級(jí)風(fēng)才能正常發(fā)電，風(fēng)能是無(wú)窮盡的能源，但它的能量密度很小，不能持續(xù)穩(wěn)定發(fā)電，這使得風(fēng)カ發(fā)電受到了限制。風(fēng)能與太陽(yáng)能光伏發(fā)電站，涉及的是風(fēng)能與太陽(yáng)能利用的技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及風(fēng)能與太陽(yáng)能發(fā)電裝置的技術(shù)領(lǐng)域。其電源是由太陽(yáng)能電池和風(fēng)カ發(fā)電機(jī)發(fā)電，經(jīng)蓄電池貯能，從而給負(fù)載供電的ー種新型電源。現(xiàn)有利用太陽(yáng)能、風(fēng)能發(fā)電的裝置較多，既有單獨(dú)利用太陽(yáng)能或風(fēng)能發(fā)電的裝置， 又有組合利用太陽(yáng)能、風(fēng)能發(fā)電的裝置，但不管是單獨(dú)的、還是組合利用自然能發(fā)電的裝置，都有以下ー些共同的特點(diǎn)，ー是利用太陽(yáng)能電池板直接發(fā)電，ニ是利用風(fēng)機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電?，F(xiàn)有的小功率太陽(yáng)能風(fēng)能發(fā)電系統(tǒng)，均由風(fēng)機(jī)、太陽(yáng)能電池板、太陽(yáng)能風(fēng)能控制器、蓄電池組成，太陽(yáng)能風(fēng)能控制器分別與風(fēng)機(jī)、太陽(yáng)能電池板、蓄電池和發(fā)電裝置連接，太陽(yáng)能電池板和風(fēng)機(jī)都是系統(tǒng)的發(fā)電裝置，太陽(yáng)能風(fēng)能控制器是用以控制發(fā)電的裝置，控制著風(fēng)能，太陽(yáng)能的切換，控制對(duì)系統(tǒng)蓄電池的充電和放電，同時(shí)對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)和故障進(jìn)行指示和報(bào)警。由于太陽(yáng)能、風(fēng)能是自然的能源，所以在某段發(fā)電的時(shí)間里，在風(fēng)機(jī)、太陽(yáng)能電池板與太陽(yáng)能風(fēng)能控制器之間設(shè)有恒流調(diào)節(jié)裝置。其發(fā)電特性剩余發(fā)電電流造成對(duì)蓄電池過(guò)大電流的沖擊，而影響系統(tǒng)的使用壽命，甚至造成元件的損壞。因此，迫切需要ー種風(fēng)光互補(bǔ)智能電源管理系統(tǒng)，通過(guò)該系統(tǒng)可以對(duì)電源進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，包括電源系統(tǒng)的開啟、關(guān)閉和重啟，對(duì)過(guò)充過(guò)放的保護(hù)等操作，向外提供多種直流電源輸出。對(duì)于系統(tǒng)的控制可以通過(guò)發(fā)送短信息的方式實(shí)現(xiàn)。使系統(tǒng)能夠充分利用場(chǎng)地的風(fēng)能和光能，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)穩(wěn)定的供電。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是采用遠(yuǎn)程控制方式，對(duì)安裝場(chǎng)地的風(fēng)能和光能發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行管理，將風(fēng)能與太陽(yáng)能有機(jī)的結(jié)合在一起的風(fēng)能與太陽(yáng)能互補(bǔ)發(fā)電方案，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)較為穩(wěn)定的供電。為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的任務(wù)，提出一種風(fēng)光互補(bǔ)智能電源管理系統(tǒng)，由軟硬件兩部分組成，所述硬件部分結(jié)構(gòu)包括以下部分(I)MCU微處理器，內(nèi)嵌嵌入式操作系統(tǒng)，采用半導(dǎo)體的STM32fX系列32位微處理；O) 12V蓄電池，由太陽(yáng)能板和風(fēng)力發(fā)電機(jī)對(duì)該蓄電池進(jìn)行充電，所述蓄電池為系統(tǒng)提供電源，并向外提供電源輸出；(3)太陽(yáng)能板，將光能轉(zhuǎn)換成電能對(duì)所述蓄電池進(jìn)行充電；(4)風(fēng)力發(fā)電機(jī)，將風(fēng)能轉(zhuǎn)換成電能對(duì)所述蓄電池進(jìn)行充電；(5) GPRS接口板，該接口板接收遠(yuǎn)程控制指令，所述指令為短信模式或GPRS數(shù)據(jù)， 然后交給所述微處理器進(jìn)行解析，并反饋系統(tǒng)信息給遠(yuǎn)程控制端；(6)調(diào)試信息輸出模塊，該模塊通過(guò)RS232接口將系統(tǒng)工作信息、電源信息輸出至帶有RS232接口的設(shè)備；實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制的功能并實(shí)時(shí)顯示各種信息。(7)電源輸出模塊，該模塊提供多路12V/5V/3. 3V直流電源輸出，該輸出都由MCU 微處理器進(jìn)行單獨(dú)控制打開或關(guān)閉；(8)溫度傳感器模塊，采集環(huán)境溫度對(duì)電池進(jìn)行充放電管理；所述對(duì)所述蓄電池進(jìn)行充電的電路包括太陽(yáng)能充電管理模塊及風(fēng)力發(fā)電機(jī)充電管理模塊；其中，所述太陽(yáng)能充電管理模塊包括電壓輸入口 JP2、二極管D6、電容C8和電壓轉(zhuǎn)換芯片LM2575，通過(guò)二極管D6的限壓作用及電容C8的濾波作用，將太陽(yáng)能板電壓限制在18V以內(nèi)，通過(guò)電壓轉(zhuǎn)換芯片LM2575將18V電壓轉(zhuǎn)化為12V的標(biāo)準(zhǔn)電壓輸出，通過(guò)JP3為所述蓄電池充電；風(fēng)力發(fā)電機(jī)充電管理模塊包括輸入口 JP4、電容C2、C11和電壓轉(zhuǎn)換芯片L6727，通過(guò)電容C2、Cll的濾波作用，將風(fēng)力發(fā)電機(jī)電壓限制在MV以內(nèi)，通過(guò)電壓轉(zhuǎn)換芯片L6727 將MV電壓轉(zhuǎn)化為12V的標(biāo)準(zhǔn)電壓輸出，通過(guò)JP3為所述蓄電池充電。所述電源輸出模塊通過(guò)電壓轉(zhuǎn)化芯片，將5V和12V的輸入電壓轉(zhuǎn)化為3. 3V、5V的輸出電壓，供給MCU微處理器主板的各個(gè)模塊使用。所述MCU微處理器包括系統(tǒng)CPU，通過(guò)程序控制實(shí)現(xiàn)環(huán)境溫度測(cè)量、電源充放電管理、GPRS通信模塊管理、電源輸出管理；電源電壓檢測(cè)部分，通過(guò)電阻的分壓作用提供微處理器所需電壓，實(shí)現(xiàn)微處理器的采樣等功能；系統(tǒng)指示燈部分，通過(guò)程序控制指示燈的亮滅及閃爍頻率，判別系統(tǒng)的各種工作狀態(tài)，包括系統(tǒng)是否正常工作、調(diào)試中、發(fā)送數(shù)據(jù)、接收數(shù)據(jù)。所述GPRS接口板包括，GPRS控制模塊、GPRS通信模塊以及串行接口 ；所述GPRS控制模塊實(shí)現(xiàn)電壓由12V到3. 8V的轉(zhuǎn)換以及GPRS通信啟動(dòng)控制；GPRS通信模塊的啟動(dòng)由三極管的開關(guān)電路控制；所述串行接口模塊實(shí)現(xiàn)GPRS模塊與微處理器間的通信，控制數(shù)據(jù)收發(fā)。本發(fā)明還提出一種風(fēng)光互補(bǔ)智能電源管理系統(tǒng)的控制流程，所述智能電源管理系統(tǒng)采用嵌入式操作系統(tǒng)，通過(guò)操作系統(tǒng)的任務(wù)調(diào)度，完成用戶任務(wù)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)電源系統(tǒng)的智能化管理，所述控制流程包括以下步驟1)系統(tǒng)采樣流程，對(duì)太陽(yáng)能板電壓、風(fēng)カ發(fā)電機(jī)電壓和電池電壓采樣測(cè)量，以便獲取電壓值；^GPRS模塊相關(guān)任務(wù)包括接收并解析GPRS收到的數(shù)據(jù)和短信；發(fā)送相關(guān)回饋信息和系統(tǒng)信息；3)系統(tǒng)輸出電源的控制；4)系統(tǒng)遠(yuǎn)程控制流程，執(zhí)行串ロ任務(wù)，實(shí)現(xiàn)GPRS模塊與微處理器間的通信，控制數(shù)據(jù)收發(fā)。所述系統(tǒng)采樣流程包括①系統(tǒng)開始執(zhí)行；②判斷采樣時(shí)間；③若采樣時(shí)間到，則采集太陽(yáng)能、風(fēng)カ發(fā)電機(jī)、蓄電池等電壓以及環(huán)境溫度值，然后延時(shí)一段時(shí)間后，轉(zhuǎn)②繼續(xù)執(zhí)行；否則，延時(shí)后，轉(zhuǎn)②繼續(xù)執(zhí)行。所述系統(tǒng)遠(yuǎn)程控制流程包括①系統(tǒng)開始執(zhí)行；②啟動(dòng)GPRS模塊；③收到短信或數(shù)據(jù)？；④若收到短信或數(shù)據(jù)，則對(duì)指令進(jìn)行解析；否則，延時(shí)后，轉(zhuǎn)③繼續(xù)執(zhí)行；⑤指令是否有效；⑥若指令有效，則根據(jù)指令執(zhí)行相應(yīng)動(dòng)作；⑦需要發(fā)送數(shù)據(jù)？；⑧若需要發(fā)送數(shù)據(jù)，則發(fā)送數(shù)據(jù)；否則，延時(shí)后，轉(zhuǎn)③繼續(xù)執(zhí)行。所述系統(tǒng)輸出電源的控制流程為①通過(guò)外部溫度傳感器對(duì)環(huán)境溫度進(jìn)行測(cè)量，得到實(shí)時(shí)的環(huán)境溫度值；②通過(guò)環(huán)境溫度和電池的最大充電電壓值曲線圖，得出該溫度下的最大充電電壓 Vt;③檢測(cè)此時(shí)的太陽(yáng)能板或風(fēng)カ發(fā)電機(jī)經(jīng)過(guò)電壓轉(zhuǎn)換后輸出的充電電壓V。；④判斷當(dāng)Vt > V0吋，通過(guò)電路控制，提高IYN-PWN、FD-PWN脈沖頻率，繼而提高V。；當(dāng)Vt < V。時(shí)，通過(guò)電路控制，降低IYN-PWN、FD-PffN脈沖頻率，繼而降低V。。本發(fā)明的嵌入式風(fēng)光互補(bǔ)智能電源管理系統(tǒng)是在嵌入式操作系統(tǒng)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，通過(guò)該系統(tǒng)可以對(duì)電源進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，包括電源系統(tǒng)的開啟、關(guān)閉和重啟，可向外提供 12V，5V，3. 3V等多種直流電源輸出、對(duì)過(guò)充過(guò)放的保護(hù)等操作?？梢酝ㄟ^(guò)發(fā)送短信息到綁定的手機(jī)號(hào)上的方式實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的控制，該系統(tǒng)能夠充分利用安裝場(chǎng)地的風(fēng)能和光能，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)較為穩(wěn)定的供電。


圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖；圖2是太陽(yáng)能和風(fēng)能充電部分電路圖3電源輸出部分電路圖；圖4是微控制器部分電路圖；圖5是GPRS通信部分電路圖；圖6是深度循環(huán)下電池最大充電電壓關(guān)系圖；圖7是電源模塊的智能充電管理電路圖；圖8是IOS的軟件體系結(jié)構(gòu)；圖9是系統(tǒng)采樣流程圖；圖10是系統(tǒng)遠(yuǎn)程控制流程圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的風(fēng)光互補(bǔ)智能電源管理系統(tǒng)主要由軟硬件兩部分組成，硬件部分結(jié)構(gòu)如圖1所示，該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)包括以下部分(I)MCU微處理器(內(nèi)嵌嵌入式操作系統(tǒng)S(OS)系統(tǒng)采用半導(dǎo)體的STM32fX系列 32位微處理作為智能電源管理系統(tǒng)的核心控制部件。蓄電池該蓄電池為系統(tǒng)提供電源，并向外提供電源輸出；由太陽(yáng)能板和風(fēng)力發(fā)電機(jī)對(duì)電池進(jìn)行充電。(3)太陽(yáng)能板將光能轉(zhuǎn)換成電能存儲(chǔ)在蓄電池中。(4)風(fēng)力發(fā)電機(jī)將風(fēng)能轉(zhuǎn)換成電能存儲(chǔ)在蓄電池中。(5) GPRS通信模塊該模塊接收遠(yuǎn)程控制指令(短信模式或GPRS數(shù)據(jù))，然后交給微處理器進(jìn)行解析，并反饋系統(tǒng)信息給遠(yuǎn)程控制端。(6)調(diào)試信息輸出模塊該模塊可以通過(guò)RS232接口將系統(tǒng)工作信息、電源信息等輸出至帶有RS232接口的設(shè)備。該模塊可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制的所有功能并可以實(shí)時(shí)顯示各種信息，是對(duì)遠(yuǎn)程控制模塊的補(bǔ)充。(7)電源輸出模塊該模塊可以提供多路12V/5V/3. 3V直流電源輸出，且所有的輸出都可以由MCU進(jìn)行單獨(dú)控制打開或關(guān)閉(用戶可以通過(guò)短信發(fā)送相應(yīng)指令智能控制電源管理系統(tǒng))。(8)溫度傳感器模塊因?yàn)殂U酸電池的最高充電電壓和環(huán)境溫度相關(guān)，所以系統(tǒng)通過(guò)采集環(huán)境溫度對(duì)電池進(jìn)行充放電管理。圖2是太陽(yáng)能和風(fēng)能充電部分電路圖；該電路實(shí)現(xiàn)對(duì)太陽(yáng)能發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電機(jī)充電管理，其電源管理部分的電路圖說(shuō)明如下該充電管理電路板主要包括太陽(yáng)能充電管理及風(fēng)力發(fā)電機(jī)充電管理兩部分。太陽(yáng)能充電管理模塊的工作原理為太陽(yáng)能板電壓通過(guò)電壓輸入口 JP2通過(guò)二極管D6的限壓作用及電容C8的濾波作用，將太陽(yáng)能板電壓限制在18V以內(nèi)。再通過(guò)電壓轉(zhuǎn)換芯片LM2575將18V電壓轉(zhuǎn)化為12V的標(biāo)準(zhǔn)電壓輸出，通過(guò)JP3為鉛酸式電池充電。同理，風(fēng)力發(fā)電機(jī)充電管理模塊的工作原理為風(fēng)力發(fā)電機(jī)提供的電壓通過(guò)電壓輸入口 JP4通過(guò)電容C2、Cl 1的濾波作用，將風(fēng)力發(fā)電機(jī)電壓限制在MV以內(nèi)。再通過(guò)電壓轉(zhuǎn)換芯片L6727將MV電壓轉(zhuǎn)化為12V的標(biāo)準(zhǔn)電壓輸出，通過(guò)JP3為鉛酸式電池充電。圖3電源輸出部分電路圖；電路的上下兩部分分別通過(guò)電壓轉(zhuǎn)化芯片及其外部電路，將5V和12V的輸入電壓轉(zhuǎn)化為3. 3V、5V的輸出電壓，供給主板其他模塊使用。
圖4是微控制器部分電路圖；STM32F107VC為系統(tǒng)CPU，通過(guò)程序控制實(shí)現(xiàn)環(huán)境溫度測(cè)量、電源充放電管理、GPRS通信模塊管理、電源輸出管理等功能。電源電壓檢測(cè)部分， 通過(guò)電阻的分壓作用提供微處理器所需電壓，從而實(shí)現(xiàn)微處理器的采樣等功能。系統(tǒng)指示燈部分，通過(guò)程序控制指示燈的亮滅及閃爍頻率等，可判別系統(tǒng)的各種工作狀態(tài)，如系統(tǒng)是否正常工作、調(diào)試中、發(fā)送數(shù)據(jù)、接收數(shù)據(jù)等。圖5是GPRS通信部分電路圖；由圖5可見，GPRS接ロ板主要包括GPRS控制模塊、 GPRS通信模塊以及串行接ロ。GPRS控制模塊實(shí)現(xiàn)電壓由12V到3. 8V的轉(zhuǎn)換以及GPRS通信啟動(dòng)控制。電壓轉(zhuǎn)換通過(guò)三極管Ql的開關(guān)作用進(jìn)行控制。其中，GPRS CS端為高電平吋，三極管Ql導(dǎo)通，進(jìn)行電壓轉(zhuǎn)換；GPRS CS端為低電平吋，三極管Ql截止，不進(jìn)行電壓轉(zhuǎn)換。通過(guò)三極管的開關(guān)電路，控制GPRS通信模塊啟動(dòng)，當(dāng)L2亮?xí)r，GPRS模塊啟動(dòng)。串行接ロ模塊實(shí)現(xiàn)GPRS模塊與微處理器間的通信，控制數(shù)據(jù)收發(fā)。圖6是深度循環(huán)下電池最大充電電壓關(guān)系圖；由圖6可以得出相應(yīng)環(huán)境溫度下，電池的最大充電電壓值。圖7為電源模塊的智能充電管理電路圖，其工作原理為通過(guò)外部溫度傳感器對(duì)環(huán)境溫度進(jìn)行測(cè)量，得到實(shí)時(shí)的環(huán)境溫度值，并通過(guò)圖6所示曲線圖，得出該溫度下的最大充電電壓Vt，同時(shí)檢測(cè)此時(shí)的太陽(yáng)能板或風(fēng)カ發(fā)電機(jī)經(jīng)過(guò)電壓轉(zhuǎn)換后的輸出電壓V。，即電池充電電壓。當(dāng)Vt > V。時(shí)，提高IYN-PWN、FD-PWN脈沖頻率，通過(guò)內(nèi)部電路控制，提高V。； 當(dāng)Vt < V。吋，降低IYN-PWN、FD-PffN脈沖頻率，通過(guò)內(nèi)部電路控制，降低V。。圖8是軟件體系結(jié)構(gòu)，智能電源管理系統(tǒng)采用嵌入式操作系統(tǒng)，該嵌入式操作系統(tǒng)a(os具有代碼量小、對(duì)堆棧、寄存器、定時(shí)器及中斷等系統(tǒng)硬件依賴少、能在各種不同類型的單片機(jī)上實(shí)現(xiàn)等特點(diǎn)。通過(guò)os任務(wù)調(diào)度，完成約定的用戶任務(wù)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)電源系統(tǒng)的智能化管理。除了嵌入式操作系統(tǒng)必須的任務(wù)外，該系統(tǒng)的軟件實(shí)現(xiàn)了以下的任務(wù)，來(lái)保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行任務(wù)ー對(duì)太陽(yáng)能板電壓、風(fēng)カ發(fā)電機(jī)電壓和電池電壓采樣測(cè)量，以便獲取電壓值。任務(wù)ニ GPRS模塊相關(guān)任務(wù)主要包括接收并解析GPRS收到的數(shù)據(jù)和短信；發(fā)送相關(guān)回饋信息和系統(tǒng)信息等。任務(wù)三系統(tǒng)輸出電源的控制。任務(wù)四串ロ任務(wù)。圖9是系統(tǒng)采樣流程圖；主要程序流程圖如下所示④系統(tǒng)開始執(zhí)行；⑤判斷采樣時(shí)間？；⑥若采樣時(shí)間到，則采集太陽(yáng)能、風(fēng)カ發(fā)電機(jī)、蓄電池等電壓以及環(huán)境溫度值，然后延時(shí)一段時(shí)間后，轉(zhuǎn)②繼續(xù)執(zhí)行；否則，延時(shí)后，轉(zhuǎn)②繼續(xù)執(zhí)行。圖10是系統(tǒng)遠(yuǎn)程控制流程圖，系統(tǒng)主要程序流程圖如下所示⑨系統(tǒng)開始執(zhí)行；
⑩啟動(dòng)GPRS模塊； 收到短信或數(shù)據(jù)？； 若收到短信或數(shù)據(jù)，則對(duì)指令進(jìn)行解析；否則，延時(shí)后，轉(zhuǎn)③繼續(xù)執(zhí)行； 指令有效？；@若指令有效，則根據(jù)指令執(zhí)行相應(yīng)動(dòng)作； 需要發(fā)送數(shù)據(jù)？；⑩若需要發(fā)送數(shù)據(jù)，則發(fā)送數(shù)據(jù)；否則，延時(shí)后，轉(zhuǎn)③繼續(xù)執(zhí)行。
權(quán)利要求
1.一種風(fēng)光互補(bǔ)智能電源管理系統(tǒng)，由軟硬件兩部分組成，其特征在于，所述硬件部分結(jié)構(gòu)包括以下部分(I)MCU微處理器，內(nèi)嵌嵌入式操作系統(tǒng)，采用半導(dǎo)體的STM32fX系列32位微處理；O) 12V蓄電池，由太陽(yáng)能板和風(fēng)力發(fā)電機(jī)對(duì)該蓄電池進(jìn)行充電，所述蓄電池為系統(tǒng)提供電源，并向外提供電源輸出；(3)太陽(yáng)能板，將光能轉(zhuǎn)換成電能對(duì)所述蓄電池進(jìn)行充電；(4)風(fēng)力發(fā)電機(jī)，將風(fēng)能轉(zhuǎn)換成電能對(duì)所述蓄電池進(jìn)行充電；(5)GPRS接口板，該接口板接收遠(yuǎn)程控制指令，所述指令為短信模式或GPRS數(shù)據(jù)，然后交給所述微處理器進(jìn)行解析，并反饋系統(tǒng)信息給遠(yuǎn)程控制端；(6)調(diào)試信息輸出模塊，該模塊通過(guò)RS232接口將系統(tǒng)工作信息、電源信息輸出至帶有 RS232接口的設(shè)備；實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制的功能并實(shí)時(shí)顯示各種信息；(7)電源輸出模塊，該模塊提供多路12V/5V/3.3V直流電源輸出，該輸出都由MCU微處理器進(jìn)行單獨(dú)控制打開或關(guān)閉；(8)溫度傳感器模塊，采集環(huán)境溫度對(duì)電池進(jìn)行充放電管理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)光互補(bǔ)智能電源管理系統(tǒng)，其特征在于，所述對(duì)所述蓄電池進(jìn)行充電的電路包括太陽(yáng)能充電管理模塊及風(fēng)力發(fā)電機(jī)充電管理模塊；其中，所述太陽(yáng)能充電管理模塊包括電壓輸入口 JP2、二極管D6、電容C8和電壓轉(zhuǎn)換芯片 LM2575，通過(guò)二極管D6的限壓作用及電容C8的濾波作用，將太陽(yáng)能板電壓限制在18V以內(nèi)，通過(guò)電壓轉(zhuǎn)換芯片LM2575將18V電壓轉(zhuǎn)化為12V的標(biāo)準(zhǔn)電壓輸出，通過(guò)JP3為所述蓄電池充電；風(fēng)力發(fā)電機(jī)充電管理模塊包括輸入口 JP4、電容C2、Cll和電壓轉(zhuǎn)換芯片L6727，通過(guò)電容C2、Cl 1的濾波作用，將風(fēng)力發(fā)電機(jī)電壓限制在MV以內(nèi)，通過(guò)電壓轉(zhuǎn)換芯片L6727將 24V電壓轉(zhuǎn)化為12V的標(biāo)準(zhǔn)電壓輸出，通過(guò)JP3為所述蓄電池充電。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的風(fēng)光互補(bǔ)智能電源管理系統(tǒng)，其特征在于，所述電源輸出模塊通過(guò)電壓轉(zhuǎn)化芯片，將5V和12V的輸入電壓轉(zhuǎn)化為3. 3V、5V的輸出電壓，供給MCU微處理器主板的各個(gè)模塊使用。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的風(fēng)光互補(bǔ)智能電源管理系統(tǒng)，其特征在于，所述MCU微處理器包括系統(tǒng)MCU，通過(guò)程序控制實(shí)現(xiàn)環(huán)境溫度測(cè)量、電源充放電管理、GPRS通信模塊管理、電源輸出管理；電源電壓檢測(cè)部分，通過(guò)電阻的分壓作用提供微處理器所需電壓，實(shí)現(xiàn)微處理器的采樣等功能；系統(tǒng)指示燈部分，通過(guò)程序控制指示燈的亮滅及閃爍頻率，判別系統(tǒng)的各種工作狀態(tài)， 包括系統(tǒng)是否正常工作、調(diào)試中、發(fā)送數(shù)據(jù)、接收數(shù)據(jù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的風(fēng)光互補(bǔ)智能電源管理系統(tǒng)，其特征在于，所述GPRS接口板包括，GPRS控制模塊、GPRS通信模塊以及串行接口 ；所述GPRS控制模塊實(shí)現(xiàn)電壓由12V到 3. 8V的轉(zhuǎn)換以及GPRS通信啟動(dòng)控制；GPRS通信模塊的啟動(dòng)由三極管的開關(guān)電路控制；所述串行接口模塊實(shí)現(xiàn)GPRS模塊與微處理器間的通信，控制數(shù)據(jù)收發(fā)。
6.一種風(fēng)光互補(bǔ)智能電源管理系統(tǒng)的控制流程，所述智能電源管理系統(tǒng)采用嵌入式操作系統(tǒng)，通過(guò)操作系統(tǒng)的任務(wù)調(diào)度，完成用戶任務(wù)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)電源系統(tǒng)的智能化管理，其特征在于，所述控制流程包括以下步驟1)系統(tǒng)采樣流程，對(duì)太陽(yáng)能板電壓、風(fēng)力發(fā)電機(jī)電壓和電池電壓采樣測(cè)量，以便獲取電壓值；2)GPRS模塊相關(guān)任務(wù)包括接收并解析GPRS收到的數(shù)據(jù)和短信；發(fā)送相關(guān)回饋信息和系統(tǒng)信息；3)系統(tǒng)輸出電源的控制；4)系統(tǒng)遠(yuǎn)程控制流程，執(zhí)行串口任務(wù)，實(shí)現(xiàn)GPRS模塊與微處理器間的通信，控制數(shù)據(jù)收發(fā)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的風(fēng)光互補(bǔ)智能電源管理系統(tǒng)的控制流程，其特征在于，所述系統(tǒng)采樣流程包括①系統(tǒng)開始執(zhí)行；②判斷采樣時(shí)間；③若采樣時(shí)間到，則采集太陽(yáng)能、風(fēng)力發(fā)電機(jī)、蓄電池等電壓以及環(huán)境溫度值，然后延時(shí)一段時(shí)間后，轉(zhuǎn)②繼續(xù)執(zhí)行；否則，延時(shí)后，轉(zhuǎn)②繼續(xù)執(zhí)行。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的風(fēng)光互補(bǔ)智能電源管理系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)遠(yuǎn)程控制流程包括①系統(tǒng)開始執(zhí)行；②啟動(dòng)GPRS模塊；③收到短信或數(shù)據(jù)？；④若收到短信或數(shù)據(jù)，則對(duì)指令進(jìn)行解析；否則，延時(shí)后，轉(zhuǎn)③繼續(xù)執(zhí)行；⑤指令是否有效；⑥若指令有效，則根據(jù)指令執(zhí)行相應(yīng)動(dòng)作；⑦需要發(fā)送數(shù)據(jù)？；⑧若需要發(fā)送數(shù)據(jù)，則發(fā)送數(shù)據(jù)；否則，延時(shí)后，轉(zhuǎn)③繼續(xù)執(zhí)行。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的風(fēng)光互補(bǔ)智能電源管理系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)輸出電源的控制流程為①通過(guò)外部溫度傳感器對(duì)環(huán)境溫度進(jìn)行測(cè)量，得到實(shí)時(shí)的環(huán)境溫度值；②通過(guò)環(huán)境溫度和電池的最大充電電壓值曲線圖，得出該溫度下的最大充電電壓Vt；③檢測(cè)此時(shí)的太陽(yáng)能板或風(fēng)力發(fā)電機(jī)經(jīng)過(guò)電壓轉(zhuǎn)換后輸出的充電電壓V。；④判斷當(dāng)Vt> V0時(shí)，通過(guò)電路控制，提高IYN-PWN、FD-PffN脈沖頻率，繼而提高V。；當(dāng)Vt < V。時(shí)，通過(guò)電路控制，降低IYN-PWN、FD-PffN脈沖頻率，繼而降低V。。
全文摘要
本發(fā)明是一種風(fēng)光互補(bǔ)智能電源管理系統(tǒng)，由軟硬件兩部分組成，所述硬件部分結(jié)構(gòu)包括MCU微處理器、蓄電池、太陽(yáng)能板、風(fēng)力發(fā)電機(jī)、GPRS接口板、調(diào)試信息輸出模塊、電源輸出模塊和溫度傳感器模塊。本發(fā)明的電源管理系統(tǒng)是在嵌入式操作系統(tǒng)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，通過(guò)該系統(tǒng)可以對(duì)電源進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，包括電源系統(tǒng)的開啟、關(guān)閉和重啟，可向外提供12V，5V，3.3V等多種直流電源輸出、對(duì)過(guò)充過(guò)放的保護(hù)等操作?？梢酝ㄟ^(guò)發(fā)送短信息到綁定的手機(jī)號(hào)上的方式實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的控制，該系統(tǒng)能夠充分利用安裝場(chǎng)地的風(fēng)能和光能，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)較為穩(wěn)定的供電。
文檔編號(hào)H02J7/00GK102545327SQ201110457169
公開日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2011年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月30日
發(fā)明者嚴(yán)科, 李秀紅, 程曉 申請(qǐng)人:北京師范大學(xué), 北京極奧緯博信息科技有限公司