一種智能家居多電源協(xié)調(diào)控制裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種智能家居多電源協(xié)調(diào)控制裝置，包括數(shù)據(jù)采樣模塊、單片機(jī)、通訊模塊、顯示模塊、驅(qū)動(dòng)模塊和輔助電路模塊。所述數(shù)據(jù)采樣模塊包括電流采樣電路、電壓采樣電路。所述數(shù)據(jù)采樣模塊和輔助電路模塊的輸出端接入單片機(jī)的輸入端；所述單片機(jī)的輸出端接入通訊模塊、顯示模塊和驅(qū)動(dòng)模塊。本實(shí)用新型裝置在滿足智能家居負(fù)荷需求的前提下，以最大限度地利用光伏太陽(yáng)能和電動(dòng)汽車電池儲(chǔ)能為原則，設(shè)計(jì)了5種智能家居供電方式，實(shí)現(xiàn)了多種電源之間的協(xié)調(diào)控制及供電費(fèi)用的最低。本實(shí)用新型體積小巧，成本低廉，具有廣闊的應(yīng)用前景。
【專利說(shuō)明】—種智能家居多電源協(xié)調(diào)控制裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】:
[0001]本實(shí)用新型涉及一種智能家居多電源協(xié)調(diào)控制裝置。
【背景技術(shù)】:
[0002]在能源日益緊張的形勢(shì)下，新能源受到了廣泛關(guān)注。光伏太陽(yáng)能系統(tǒng)和電動(dòng)汽車成為智能家居的供電電源之一。光伏太陽(yáng)能作為一種可再生能源，取之不盡，用之不竭，同時(shí)又不會(huì)對(duì)環(huán)境造成負(fù)面影響，是新能源中最具發(fā)展?jié)摿η易钪匾哪茉粗弧ｋ妱?dòng)汽車不受天氣等因素的影響，也不依賴于石油及其衍生能源，兼具清潔、高效和可持續(xù)充放電的特點(diǎn)。電動(dòng)汽車在充電時(shí)作為電網(wǎng)的負(fù)荷，放電時(shí)作為電網(wǎng)的分布式電源，是未來(lái)智能家居的重要組成部分。
[0003]目前，光伏太陽(yáng)能系統(tǒng)和電動(dòng)汽車已經(jīng)在智能家居中得到了廣泛應(yīng)用。由于光照的隨機(jī)性、間歇性，使得光伏太陽(yáng)能系統(tǒng)具有不確定的特點(diǎn)。而電動(dòng)汽車受電池儲(chǔ)能容量的限制，不能儲(chǔ)存大量的電能。因此，智能家居僅依靠光伏太陽(yáng)能和電動(dòng)汽車電池儲(chǔ)能給負(fù)荷供電，不能保證供電的穩(wěn)定性，還需在電力短缺時(shí)由電網(wǎng)提供電能。在同時(shí)裝有光伏太陽(yáng)能系統(tǒng)和電動(dòng)汽車的智能家居中，存在多種電源協(xié)調(diào)控制的問(wèn)題。為此，需要對(duì)智能家居的多種電源出力進(jìn)行有效、合理的協(xié)調(diào)控制。
[0004]現(xiàn)有的研究主要集中在光伏太陽(yáng)能系統(tǒng)并網(wǎng)控制和電動(dòng)汽車充放電控制方面。而缺乏針對(duì)智能家居的光伏太陽(yáng)能發(fā)電、電動(dòng)汽車電池儲(chǔ)能和電網(wǎng)供電方式之間的協(xié)調(diào)控制研究，更沒(méi)有研發(fā)相應(yīng)的裝置。因此，一種智能家居多電源協(xié)調(diào)控制裝置亟待研發(fā)。

【發(fā)明內(nèi)容】
:
[0005]針對(duì)上述尚無(wú)一種智能家居多電源協(xié)調(diào)控制裝置的現(xiàn)狀，本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是，克服現(xiàn)在沒(méi)有相關(guān)技術(shù)解決智能家居多電源出力的缺陷，提供一種智能家居多電源協(xié)調(diào)控制裝置。它以滿足智能家居負(fù)荷的需求為前提，以最大限度地利用光伏太陽(yáng)能系統(tǒng)和電動(dòng)汽車為原則，設(shè)計(jì)了 5種供電方式，實(shí)現(xiàn)了多種電源的協(xié)調(diào)控制及供電費(fèi)用最低的目的。該裝置成本低廉，靈活小巧、安裝方便，隨著光伏太陽(yáng)能系統(tǒng)和電動(dòng)汽車在智能家居中的普及，該裝置具有廣闊的應(yīng)用前景。
[0006]本實(shí)用新型解決上述問(wèn)題采取的技術(shù)方案是:
[0007]—種智能家居多電源協(xié)調(diào)控制裝置，包括數(shù)據(jù)采樣模塊、單片機(jī)、通訊模塊、顯示模塊、驅(qū)動(dòng)模塊和輔助電路模塊。所述數(shù)據(jù)采樣模塊包括電流采樣電路、電壓采樣電路。所述數(shù)據(jù)采樣模塊和輔助電路模塊的輸出端接入單片機(jī)的輸入端；所述單片機(jī)的輸出端接入通訊模塊、顯示模塊和驅(qū)動(dòng)模塊。
[0008]所述的數(shù)據(jù)采集模塊包括電流采樣電路、電壓采樣電路；所述單片機(jī)采用的是具有8K系統(tǒng)內(nèi)可編程Flash的8位AVR微控制器，型號(hào)為ATMEGA48CN ;所述通訊模塊包括RS-485通訊接口 ；所述驅(qū)動(dòng)模塊型號(hào)為ULN2003 ;所述顯示模塊為液晶顯示屏，型號(hào)為0CMJ240128 ;所述輔助電路模塊提供可靠而穩(wěn)定的工作電壓，型號(hào)為MAX756。[0009]本實(shí)用新型所述一種智能家居多電源協(xié)調(diào)控制裝置的工作原理為:
[0010]所述的一種智能家居多電源協(xié)調(diào)控制裝置的數(shù)據(jù)采集模塊通過(guò)電流采樣電路、電壓采樣電路，分別采集智能家居負(fù)荷和光伏太陽(yáng)能系統(tǒng)的電流和電壓信號(hào)，經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換成單片機(jī)可以識(shí)別的信號(hào)格式存儲(chǔ)。單片機(jī)根據(jù)從數(shù)據(jù)采集模塊中獲得的電流、電壓信號(hào)，計(jì)算出負(fù)荷功率、光伏太陽(yáng)能系統(tǒng)輸出功率，并存入單片機(jī)的儲(chǔ)存器。通訊模塊通過(guò)與電動(dòng)汽車的通訊，獲取電動(dòng)汽車的充放電功率，并經(jīng)過(guò)模數(shù)數(shù)字轉(zhuǎn)換存入單片機(jī)的存儲(chǔ)器。單片機(jī)根據(jù)智能家居負(fù)荷、光伏太陽(yáng)能系統(tǒng)輸出功率，選擇智能家居的供電方式，且送至液晶顯示屏顯示。任何供電方式的實(shí)現(xiàn)都是以調(diào)度指令的形式通過(guò)驅(qū)動(dòng)模塊輸出。驅(qū)動(dòng)模塊根據(jù)接受到的調(diào)度指令，發(fā)送控制信號(hào)至光伏太陽(yáng)能系統(tǒng)控制器、電動(dòng)汽車充放電控制器和電網(wǎng)供電控制器，以實(shí)現(xiàn)智能家居經(jīng)濟(jì)、可靠供電。智能家居的5種供電方式如下:
[0011]1.光伏太陽(yáng)能系統(tǒng)單獨(dú)供電方式:當(dāng)光伏太陽(yáng)能系統(tǒng)的輸出功率大于或等于負(fù)荷功率時(shí)，單片機(jī)選擇光伏太陽(yáng)能系統(tǒng)單獨(dú)供電。光伏太陽(yáng)能系統(tǒng)多余的電能反饋給電網(wǎng)。
[0012]2.光伏太陽(yáng)能系統(tǒng)與電網(wǎng)同時(shí)供電方式:當(dāng)光伏太陽(yáng)能系統(tǒng)的輸出功率小于負(fù)荷功率時(shí)，且電動(dòng)汽車未接入智能家居，則單片機(jī)選擇光伏太陽(yáng)能系統(tǒng)的最大出力，由電網(wǎng)補(bǔ)充功率缺額。
[0013]3.光伏太陽(yáng)能系統(tǒng)與電動(dòng)汽車同時(shí)供電方式:當(dāng)光伏太陽(yáng)能系統(tǒng)的輸出功率小于負(fù)荷功率時(shí)，且電動(dòng)汽車接入智能家居，則單片機(jī)選擇光伏太陽(yáng)能系統(tǒng)與電動(dòng)汽車共同供電，由電網(wǎng)補(bǔ)充功率缺額。
[0014]4.電動(dòng)汽車單獨(dú)供電方式:當(dāng)電網(wǎng)和光伏太陽(yáng)能系統(tǒng)同時(shí)出現(xiàn)故障時(shí)，系統(tǒng)將自動(dòng)切換至電動(dòng)汽車單獨(dú)供電模式，同時(shí)限制用戶用電。
[0015]5.電網(wǎng)單獨(dú)供電方式:在光伏及電動(dòng)汽車出現(xiàn)故障或者電動(dòng)汽車處于控制裝置默認(rèn)的充電時(shí)間段時(shí)，由電網(wǎng)單獨(dú)供電，且電動(dòng)汽車充電。
[0016]由于未來(lái)充滿電的電動(dòng)汽車電量不但能夠滿足白天行駛的需求，還能在最后一次返回智能家居以后有多余的電量提供給智能家居。故本實(shí)用新型裝置設(shè)置電動(dòng)汽車默認(rèn)的充電時(shí)間段為00:00-07:00，其他時(shí)間段充電需要用戶手動(dòng)進(jìn)行設(shè)置。且以上任何一種供電方式中的電動(dòng)汽車都會(huì)考慮未來(lái)行駛里程，若電動(dòng)汽車剩余電量小于或等于未來(lái)行駛里程所需電量，則單片機(jī)選擇終止其接入智能家居。
[0017]本實(shí)用新型所述的一種智能家居多電源協(xié)調(diào)控制裝置的工作步驟包括:
[0018](I)數(shù)據(jù)采集模塊通過(guò)電流采樣電路、電壓采樣電路，分別采集負(fù)荷、光伏太陽(yáng)能系統(tǒng)的電流和電壓信號(hào)；通訊模塊與智能家居電網(wǎng)管理系統(tǒng)通訊，獲取電網(wǎng)的實(shí)時(shí)電價(jià)、電動(dòng)汽車的臺(tái)數(shù)、容量和每臺(tái)電動(dòng)汽車的充放電功率和荷電狀態(tài)等基本參數(shù)。以上所有參數(shù)都將經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，并傳送至單片機(jī)ATMEGA48CN。
[0019](2)單片機(jī)ATMEGA48CN將數(shù)據(jù)采集模塊中獲得的電流、電壓信號(hào)經(jīng)過(guò)計(jì)算得到負(fù)荷功率、光伏太陽(yáng)能系統(tǒng)輸出功率、電動(dòng)汽車充放電功率及電價(jià)等信息，并存入單片機(jī)的數(shù)據(jù)儲(chǔ)能器。
[0020](3)單片機(jī)ATMEGA48CN根據(jù)光伏太陽(yáng)能系統(tǒng)輸出功率與負(fù)荷功率的關(guān)系選擇智能家居的供電方式。
[0021](4)單片機(jī)ATMEGA48CN將(3)中的選擇的供電方式轉(zhuǎn)換成調(diào)度指令輸出至驅(qū)動(dòng)模塊ULN2003和液晶顯示屏0CMJ240128，并將調(diào)度指令存入相應(yīng)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元。[0022](5)驅(qū)動(dòng)模塊ULN2003將接受到的調(diào)度指令分別發(fā)送給光伏太陽(yáng)能系統(tǒng)控制器、電動(dòng)汽車控制器和并網(wǎng)控制器。
[0023]綜上所述，基于上述結(jié)構(gòu)的智能家居多電源協(xié)調(diào)控制裝置本實(shí)用新型裝置根據(jù)光伏太陽(yáng)能系統(tǒng)的輸出功率，以滿足智能家居負(fù)荷的需求為前提，以最大限度地利用光伏太陽(yáng)能系統(tǒng)和電動(dòng)汽車為原則，設(shè)計(jì)了 5種供電方式，實(shí)現(xiàn)了多種電源的協(xié)調(diào)控制及供電費(fèi)用最低的目的。隨著光伏太陽(yáng)能系統(tǒng)和電動(dòng)汽車在智能家居、小區(qū)等地方的大規(guī)模使用，該裝置具有廣闊的應(yīng)用前景。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0024]圖1為所述一種智能家居多電源協(xié)調(diào)控制裝置的結(jié)構(gòu)框圖。
[0025]圖2是所述一種智能家居多電源協(xié)調(diào)控制裝置的面板示意圖。
[0026]在圖2中:
[0027]1- LED顯示屏 2 -觸摸顯示屏
[0028]3 -按鍵4 -指示燈
【具體實(shí)施方式】
[0029]以下結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)一種智能家居多電源協(xié)調(diào)控制裝置進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0030]如圖1所示，本實(shí)施例提供的一種智能家居多電源協(xié)調(diào)控制裝置，包括數(shù)據(jù)采樣模塊、單片機(jī)、通訊模塊、顯示模塊、驅(qū)動(dòng)模塊和輔助電路模塊。所述數(shù)據(jù)采樣模塊包括電流采樣電路、電壓采樣電路。所述數(shù)據(jù)采樣模塊和輔助電路模塊的輸出端接入單片機(jī)的輸入端；所述單片機(jī)的輸出端接入通訊模塊、顯示模塊和驅(qū)動(dòng)模塊。本實(shí)用新型裝置根據(jù)光伏太陽(yáng)能系統(tǒng)的輸出功率，以滿足智能家居負(fù)荷的需求為前提，以最大限度地利用光伏太陽(yáng)能系統(tǒng)和電動(dòng)汽車為原則，設(shè)計(jì)了 5種供電方式，實(shí)現(xiàn)了多種電源的協(xié)調(diào)控制及供電費(fèi)用最低的目的。本實(shí)用新型體積小巧，成本低廉，具有廣闊的應(yīng)用前景。
[0031]作為具體實(shí)施例，所述單片機(jī)2的型號(hào)為ATMEGA48CN;所述通訊模塊3包括RS-485通訊接口 ；所述顯示模塊4的型號(hào)為0CMJ240128 ;所述驅(qū)動(dòng)模塊5型號(hào)為ULN2003 ；所述輔助電路模塊6的型號(hào)為MAX756。
[0032]圖2為所述一種智能家居多電源協(xié)調(diào)控制裝置的面板示意圖，包括LED顯示屏1、觸摸顯示屏2、按鍵3和指示燈4。各部分的主要功能包括:
[0033]LED顯示屏I實(shí)時(shí)顯示光伏太陽(yáng)能系統(tǒng)、電動(dòng)汽車、電網(wǎng)和負(fù)荷的功率。
[0034]觸摸顯示屏2為用戶提供參數(shù)設(shè)置和信息顯示界面。例如，用戶按一下控制面板上的電動(dòng)汽車按鍵，則按鍵前面的指示燈會(huì)變成黃色，此時(shí)，用戶可以在觸摸顯示屏2上對(duì)電動(dòng)汽車的充放行為進(jìn)行詳細(xì)設(shè)置，比如強(qiáng)制其在非00:00-07:00時(shí)間段充電等。
[0035]按鍵3用于輔助觸摸顯示屏2幫助用戶完成智能家居多電源協(xié)調(diào)控制裝置的參數(shù)設(shè)置和信息顯示。
[0036]指示燈4包括一個(gè)電源指示燈，一個(gè)故障指示燈，4個(gè)狀態(tài)指示燈。其中，電源指示燈用于指示所述裝置是否工作正常，紅色表示不正常，綠色表示正常；故障指示燈用于指示所述裝置是否存在故障，紅色表示存在故障，綠色表示不存在故障；4個(gè)狀態(tài)指示燈分別用于指示光伏太陽(yáng)能系統(tǒng)、電動(dòng)汽車、電網(wǎng)和負(fù)荷的運(yùn)行狀態(tài)，若指示燈為黃色，則對(duì)應(yīng)單元的詳細(xì)參數(shù)會(huì)在觸摸顯示屏中顯示。
【權(quán)利要求】
1.一種智能家居多電源協(xié)調(diào)控制裝置，包括數(shù)據(jù)采樣模塊(I)、單片機(jī)(2)、通訊模塊(3)、顯示模塊(4)、驅(qū)動(dòng)模塊(5)和輔助電路模塊(6);所述數(shù)據(jù)采樣模塊⑴和輔助電路模塊出)的輸出端接入單片機(jī)(2);所述單片機(jī)(2)的輸出端接入通訊模塊(3)、顯示模塊(4)和驅(qū)動(dòng)模塊(5)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種智能家居多電源協(xié)調(diào)控制裝置，其特征在于:所述數(shù)據(jù)采樣模塊(I)包括電流采樣電路、電壓采樣電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種智能家居多電源協(xié)調(diào)控制裝置，其特征在于:所述單片機(jī)(2)采用的是具有數(shù)據(jù)分析存儲(chǔ)功能的單片機(jī)，型號(hào)為ATMEGA48CN。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種智能家居多電源協(xié)調(diào)控制裝置，其特征在于:所述通訊模塊(3)包括RS-485通訊接口。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種智能家居多電源協(xié)調(diào)控制裝置，其特征在于:所述顯示模塊(4)為液晶顯示屏，型號(hào)為0CMJ240128。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種智能家居多電源協(xié)調(diào)控制裝置，其特征在于:所述驅(qū)動(dòng)模塊(5)的型號(hào)是ULN2003。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種智能家居多電源協(xié)調(diào)控制裝置，其特征在于:所述輔助電路模塊(6)為其他模塊提供可靠而穩(wěn)定的工作電源，型號(hào)為MAX756。
【文檔編號(hào)】G05B19/418GK203433334SQ201320409608
【公開(kāi)日】2014年2月12日 申請(qǐng)日期:2013年7月10日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月10日
【發(fā)明者】楊洪明, 熊腡成, 楊亞雄, 湯燕, 劉文洵 申請(qǐng)人:長(zhǎng)沙理工大學(xué)