一種可移動、可遠程控制的智能型家用儲能系統的制作方法

本發明涉及一種儲能系統，特別涉及一種可移動、可遠程控制的智能型家用儲能系統。

背景技術：

隨著大量電器的生產以及人們的購買使用，隨之而來的是更多的電能消耗以及更多對環境的污染。太陽具有無污染可再生的優點，并且從家庭情況考慮使用太陽能相對于其他清潔能源更方便高效，因此如何高效便捷的使用太陽能能源是一個很有意義的課題。當今的光伏發電儲能系統是由太陽能板、逆變器、儲能部分組成，通過太陽能產生的電能存儲到電池中，再通過逆變供家中的電器使用，但不具備對太陽能產生的能量進行預測，對用戶使用習慣進行記錄，遠程控制及對能量合理使用管理的能力。

技術實現要素：

本發明主要解決的技術問題是提供一種可移動、可遠程控制的智能型家用儲能系統，本系統不僅能夠通過電網與光伏電源進行充電，使用鋰電池進行存儲供家用電器使用，還能夠對每日光伏電源發電量、家庭電器使用電量進行預測，根據預測對光伏電源充電、電網充電進行調控，根據家用電器性質的不同進行調控，并且可被移動到戶外使用，可通過移動客戶端進行遠程控制。

為解決上述技術問題，本發明采用的一個技術方案是：提供一種可移動、可遠程控制的智能型家用儲能系統，包括：PV組件、BOOST變換器、用于控制電網充電的AC/DC降壓整流器、DC/AC升壓逆變器、DC/DC降壓變換器、電池包、BMS電池管理模塊、用于智能調度控制的主控制器、觸摸屏、無線路由器、服務器、移動客戶端及若干繼電器；所述主控制器與BOOST變換器、AC/DC降壓整流器、DC/AC升壓逆變器、DC/DC降壓變換器、BMS電池管理模塊、觸摸屏、若干繼電器通訊連接；所述電池包與BOOST變換器、AC/DC降壓整流器、DC/AC升壓逆變器、DC/DC降壓變換器、BMS電池管理模塊電性連接；所述的BOOST變換器通過PV組件光伏發電獲取電能，所述的AC/DC降壓整流器通過電網供電獲取電能；所述的DC/AC升壓逆變器通過電性連接為家用交流負載供電，所述的DC/DC降壓變換器通過電性連接為家用直流負載供電；所述的DC/AC升壓逆變器可與電網并網工作也可獨立工作。

在一個較佳的實施例中，所述的PV組件可折疊或展開來使用，展開使用時可作為防曬、防雨棚使用。

在一個較佳的實施例中，所述的DC/DC降壓變換器還可根據所述的家用直流負載對電壓值的需求進行調節，調節與顯示通過觸摸屏或其他裝置如手機、平板來實現。

在一個較佳的實施例中，外形為拉桿式帶滑輪箱體，可方便外出移動攜帶。

一種可移動、可遠程控制的智能型家用儲能系統控制方法，包括以下步驟：

PV預測：基于天氣預報信息，對未來7天內PV組件每日發電量的預測同時對未來14小時內每2小時的PV組件發電量的預測；

用電預測：基于工作日、節假日的日歷信息、電池包SOC，對未來7天內的用戶用電量進行預測；

調度決策：基于所述的PV預測及所述的用電預測，決定對PV組件獲得的電能或電網電能進行調用，決定是否對所述的家庭交流負載進行供電；

調度優化：所述的主控制器記錄每日PV組件發電量、家用交流負載使用情況，對所述的調度決策進行優化，使其更符合用戶的需求，更加經濟；

用戶決策：基于用戶的需求，用戶可以在所述的觸摸屏或其他裝置如手機、平板上進行對所述的家用負載及包括但不僅限于用電電量、用電時間段、供電選擇、負載選擇、系統參數配置、輸入電量定時使用，計時使用，以及立即執行調度的操作；

遠程控制：所述的移動客戶端通過互聯網、WIFI、GPRS、3G、4G、5G、藍牙、ZigBee及其他無線或有線方式向所述的服務器或終端設備、調度器等發送指令，所述的服務器經無線路由器向所述的控制器發送指令，基于收到的指令對相應的功能進行控制；所述的主控制器經無線路由器向服務器發送數據，所述的服務器通過互聯網、WIFI、GPRS、3G、4G、5G、藍牙、ZigBee及其他無線或有線方式向所述的移動客戶端發送數據，提供報警及基本數據顯示。

在一個較佳的實施例中，所述的家用交流負載根據負載的性質、使用習慣的不同分級，每個級別的家用交流負載根據其性質和使用習慣進行采用不同的供電方法，還可通過所述的觸摸屏或移動客戶端對所述的家用交流負載的分級方法及其控制方法進行設置。

在一個較佳的實施例中，所述的調度決策內容可通過所述的觸摸屏或其他裝置如手機、平板直接進行更改、設置。

在一個較佳的實施例中，所述的調度優化可根據用戶使用習慣，在特定時間自動為某一負載供電。

在一個較佳的實施例中，所述的調度決策還包括通過檢測系統工作狀態，決定是否進入休眠模式，休眠模式由所述的主控制器控制實現。

在一個較佳的實施例中，所述的主控制器可通過互聯網上傳所述的PV組件地理位置、安裝角度、日發電量信息至服務器；同時所述的主控制服務器可通過互聯網從所述的服務器中下載日發電量最大的PV組件數據并根據數據自行調整PV組件參數并通過所述的觸摸屏顯示。

本發明的有益效果是：能夠根據天氣情況、用戶需求自動進行電池包為負載供電或電網為負載供電的切換；能夠根據天氣情況、用戶需求自動判斷是否需要電網向電池包充電來達到經濟效益最大的目的；能夠帶到戶外供電烤爐等電器使用從而減少燃燒煤炭產生的大氣污染；通過遠程控制可提前對家用電器進行操作，減少等待時間，并且家用儲能系統中具有完善的保護邏輯，可通過遠程控制對其進行監管。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例中的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖做簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其它的附圖，其中：

圖1是本發明的一種可移動、可遠程控制的智能型家用儲能系統的一較佳實施例的結構圖；

圖2是本發明的一種可移動、可遠程控制的智能型家用儲能系統控制方法一較佳實施例的調度決策決定是否通過電網對電池包進行充電的控制流程圖；

圖3是本發明的一種可移動、可遠程控制的智能型家用儲能系統控制方法一較佳實施例的調度優化對調度決策實施方法進一步優化的控制流程圖。

附圖中各部分的標記如下：

1、AC/DC降壓整流器；2、BOOST變換器；3、DC/AC升壓逆變器；4、電池包；5、BMS電池管理模塊；6、主控制器；7、觸摸屏；8、無線路由器；9、服務器；10、移動客戶端；11、WIFI無線通訊；12、互聯網；13、DC/DC降壓變換器；P1、電網；P2、PV組件；K1、電網繼電器；K2、交流負載繼電器；K3、直流負載繼電器；S1、一級負載繼電器；S2、二級負載繼電器；S3、三級負載繼電器；S4、四級負載繼電器；S5、五級負載繼電器；DL、直流負載；AL1、一級負載；AL2、二級負載；AL3、三級負載；AL4、四級負載；AL5、五級負載。

具體實施方式

下面將對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅是本發明的一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的其它實施例，都屬于本發明保護范圍。

請參照圖1、圖2、圖3，一種可移動、可遠程控制的智能型家用儲能系統實施例包括：PV組件P2、電池包4、BMS電池管理模塊5、DC/AC升壓逆變器3、DC/DC降壓變換器13、BOOST變換器2、用于控制電網P1充電的AC/DC降壓整流器1、用于智能調度控制的主控制器6、用于顯示與控制的觸摸屏7、用于遠程控制的服務器9及移動客戶端10和若干繼電器。所述的主控制器6分別與BMS電池管理模塊5、AC/DC降壓整流器1、BOOST變換器2、DC/AC升壓逆變器3、DC/DC降壓變換器13、觸摸屏7通訊連接，所述的電池包4與BMS電池管理模塊5、DC/AC升壓逆變器3、DC/DC降壓變換器13、BOOST變換器2、AC/DC降壓整流器1電性連接，所述的主控制器6與無線路由器8、移動客戶端10無線通訊連接，所述的服務器9與無線路由器8、手機客戶端10互聯網連接。所述的BOOST變換器2輸入為PV組件P2所產生的電能，所述的AC/DC降壓整流器1輸入為城市電網P1電壓，所述的DC/AC升壓逆變器3輸出為家用交流負載，所述的DC/DC降壓變換器13輸出為家用直流負載。

所述的電池包4為14節鋰電池串聯形成的48V、3KWh的儲能系統。優選地，所述電池包的電池數量、功率可根據需求選擇。

所述的BMS電池管理模塊5還包括對電池進行散熱的散熱裝置的控制，在電池包4內安置溫度傳感器，溫度數據將實時傳送給BMS電池管理模塊5，通過獲得的溫度數據進行計算比較，使BMS電池管理模塊5通過PWM對散熱裝置進行相應的控制，對電池包4進行降溫。

所述的所有電性連接部分均有合適規格的熔斷器進行保護，過流保護、過壓保護、欠壓保護、過溫保護通過AC/DC降壓整流器1、BOOST變換器2、DC/AC升壓逆變器3、DC/DC降壓變換器13對電路進行監測，當數值超出額定值時，主控制器6發出命令，斷開電路中的繼電器。

所述的PV組件P2為若干太陽能光伏電池板連接組成的太陽能發電板，PV組件P2每個太陽能光伏電池板之間經過可180度旋轉的貼片相連接，可通過對PV組件P2折疊的方式使其能在面積較小的陽臺上使用并且便于攜帶，同時可將其展開作為遮陽棚使用。

所述的BOOST變換器2具有對太陽能發電的最大功率點跟蹤功能。所述的DC/DC升壓變換器13輸出的電壓值可根據負載的需求，在觸摸屏7或移動客戶端10上對DC/DC降壓變換器13的輸出值進行設定，在設定后觸摸屏7或移動客戶端10向主控制板6發送數據，主控制板6根據接收到的數據對DC/DC降壓變換器13進行調節。

本發明主要實現的是對電能的智能調度與控制，主要包括一下三種電能的獲取及使用方式：

方式1：在有光照的情況下，由PV組件P2產生電量，產生的電量經BOOST變換器2進行升壓變換后進入電池包4對其進行充電，電池包4無論是否在被充電狀態下均可通過DC/AC升壓逆變器3將電能進行變換后向家用交流負載AL進行供電或通過DC/DC降壓變換器13將電能進行變換后向家用直流負載DL進行供電，在此工作狀態下，電性連接部分BOOST變換器2、DC/AC升壓逆變器、DC/DC降壓變換器13處于工作狀態，交流負載繼電器K2、直流負載繼電器K3閉合；

方式2：電網P1中獲得的電能經過AC/DC降壓整流器1變換后對電池包4進行充電，電池包4無論是否在被充電狀態下均可通過DC/AC升壓逆變器3將電能進行變換后向家用交流負載AL進行供電或通過DC/DC降壓變換器13將電能進行變換后向家用直流負載DL進行供電，在此工作狀態下，電性連接部分AC/DC降壓整流器1、DC/AC升壓逆變器、DC/DC降壓變換器13處于工作狀態，交流負載繼電器K2、直流負載繼電器K3閉合；

方式3：電網P1中獲得的電能直接對家用交流負載AL進行供電，在此工作狀態下，電性連接部分電網繼電器K1閉合。

所述的方式1、方式2、方式3中至少應有一個處于工作狀態，方式1與方式3在必要時可同時進行，當方式3介入工作時或從方式3準備切換到其它工作方式時，優先通過DC/AC升壓逆變器3考慮當前狀態是否適合并網，通過主控制器6向DC/AC升壓逆變器3發送并網工作指令，DC/AC升壓逆變器3在檢測電網P1相位、頻率后，調節DC/AC升壓逆變器3輸出的相位、頻率與其一致后，閉合電網繼電器K1；當從使用所述的電網P1為家用交流負載供電轉換為使用系統為家用交流負載供電時，主控制器6向DC/AC升壓逆變器3發送獨立工作指令，DC/AC升壓逆變器3在檢測電網P1相位、頻率后，調節DC/AC升壓逆變器3輸出的相位、頻率與其一致后，閉合交流負載繼電器K2，斷開電網繼電器K1。

為了更好地對電能進行智能調度與控制，本發明同時提供了一種用于所述的可移動、可遠程控制的智能型家用儲能系統的控制方法，主要包括：

PV預測：基于天氣預報信息，對未來7天內PV組件P2每日發電量的預測同時對未來14小時內每2小時的PV組件發電量P2的預測；

用電預測：基于工作日、節假日的日歷信息、電池包4的SOC，對未來7天內的用戶用電量進行預測；

調度決策：基于所述的PV預測及所述的用電預測，決定采用上述的方式1、方式2、方式3哪一種或兩種的工作方式以及對家用交流負載AL和家用直流負載DL的供電進行控制；

調度優化：所述的控制器6記錄每日PV組件P2發電量、用戶用電量、家用交流負載AL使用情況，通過數據的存儲對比，對所述的調度決策進行優化，使其更符合用戶的需求，更加經濟；

用戶決策：基于用戶的需求，用戶可以在所述的觸摸屏7上進行對所述的家用交流負載AL及所述的輸入電量定時使用，計時使用，以及立即執行調度的操作；

遠程控制：所述的移動客戶端10通過互聯網向所述的服務器9發送指令，所述的服務器9經無線無路由器向所述的控制器6發送指令，基于收到的指令對相應的功能進行控制；所述的主控制器6經無線路由器向服務器9發送數據，所述的服務器9通過互聯網向所述的移動客戶端10發送數據，提供報警及基本數據顯示。

所述的PV預測和用電預測均通過在主控制器6中經計算數據獲得。

為了使所述的調度決策更好的對電能的消耗進行合理控制，優選地，將所述的家用交流負載按照家用電器使用性質的不同分為包含但不僅限于以下五個等級：

一級負載AL1：包括熱水壺、電飯鍋，空調等大功率電器；

二級負載AL2：包括電視、電腦，客廳臥室娛樂使用的電器；

三級負載AL3：包括電冰箱類需要持續供電的電器；

四級負載AL4：照明系統及應急類電器；

五級負載AL5：熱水器類能量存儲型電器。

優選地，所述的五個級別的家用交流負載AL將按照各自不同的控制策略，具體控制策略為：

一級負載AL1：一級負載優先采用上述的方式1的供電方式進行供電，當所述的電池包4的SOC值不高于某個特定值，如50％，檢測到后端有負載接入時，則主控制器6自動發送指令使儲能系統同時采用方式1和方式3的供電方式為負載供電，一級負載繼電器S1閉合；當所述的電池包4的SOC值低于某個特定值，如20％，檢測到后端有負載接入時，則主控制器6自動發送指令使儲能系統采用方式3的供電方式進行供電，一級負載繼電器S1閉合；當所述的電池包4的SOC值高于某個特定值，如50％，檢測到后端有負載接入時，則主控制器6自動發送指令使儲能系統采用方式1的供電方式進行供電；當電池包4的SOC值不高于某個特定值，如20％且城市電網P1處于無法工作狀態時，一級負載繼電器S1斷開。

二級負載AL2：二級負載優先采用上述的方式1的供電方式進行供電，當所述的電池包4的SOC值不高于某個特定值，如20％，檢測到后端有負載接入時，則主控制器6自動發送指令使儲能系統采用方式3的供電方式進行供電，二級負載繼電器S2閉合；當所述的電池包4的SOC值高于某個特定值，如20％，檢測到后端有負載接入時，則主控制器6自動發送指令使儲能系統采用方式1的供電方式為負載供電，二級負載繼電器S2閉合；當電池包4的SOC值不高于某個特定值，如20％且城市電網P1處于無法工作狀態時，二級負載繼電器S2斷開。

三級負載AL3：三級負載優先采用上述的方式1的供電方式進行供電，當所述的電池包4的SOC值不高于某個特定值，如20％時，則先通過主控制器6根據未來2小時內天氣預報信息進行判斷，當未來2小時內天氣情況足夠使PV組件P2產生電量并能滿足此級負載工作，則主控制器6自動發送指令使三級負載繼電器S3斷開，等待2小時候后，主控制器6自動發送指令使三級負載繼電器S3閉合；當未來2小時內天氣情況不能夠使PV組件P2產生使此級負載正常工作的電能，則主控制器6自動發送指令使儲能系統采用方式3的供電方式進行供電，三級負載繼電器S3閉合；當所述的電池包4的SOC值不低于某個特定值，如20％，檢測到后端有負載接入時，則主控制器6自動發送指令使儲能系統采用方式1的供電方式進行供電，三級負載繼電器S3閉合；當電池包4的SOC值不高于某個特定值，如20％且城市電網P1處于無法工作狀態時，三級負載繼電器S3斷開。

四級負載AL4：四級負載優先采用上述的方式1的供電方式進行供電，當所述的電池包4的SOC值低于某個特定值，如20％，檢測到后端有負載接入時，則主控制器6自動發送指令使儲能系統采用方式3的供電方式進行供電，四級負載繼電器S4閉合；當所述的電池包4的SOC值低于某個特定值，如20％，且城市電網P1無法正常工作，檢測到后端有負載接入時，則主控制器6自動發送指令使儲能系統采用方式1的供電方式進行供電，四級負載繼電器S4閉合；當所述的電池包4的SOC值不低于某個特定值，如20％，檢測到后端有負載接入時，則主控制器6自動發送指令使儲能系統采用方式1的供電方式進行供電，四級負載繼電器S4閉合；當后端沒有負載接入時，四級負載繼電器S4斷開。

五級負載AL5：五級負載供電方式為，當所述的電池包4的SOC值高于某個特定值，如90％，且PV組件P2處于正常工作狀態下，檢測到后端有負載接入時，則主控制器6自動發送指令使儲能系統采用上述的方式1的供電方式進行供電，五級負載繼電器S5閉合；當PV組件P2處于非工作狀態，城市電網P1處于電價波谷階段，檢測到后端有負載接入時，則主控制器6自動發送指令使儲能系統采用方式3的供電方式進行供電，五級負載繼電器S5閉合，在兩小時后回到方式1的供電方式進行供電；當PV組件P2處于非工作狀態，城市電網P1處于電價波峰階段時，則五級負載繼電器S5斷開；當電池包4的SOC值不高于某個特定值，如20％且城市電網P1處于無法工作狀態時，五級負載繼電器S5斷開。

優選地，上述五個級別的家用交流負載AL1～AL5控制方式還可基于用戶設置的意愿，通過所述的觸摸屏7或所述的移動客戶端10進行更改設置。

所述的家用直流負載包括但不僅限于+5V直流供電，當所述的電池包SOC不小于某個特定值，如20％時，K3保持閉合，為所述的家用直流負載DL供電；當所述的電池包4的SOC小于某個特定值，如20％時，K3斷開，停止對家用直流負載DL的供電。

為減緩電網用電高峰壓力且在經濟利益最高的條件下滿足用戶對電器的正常使用，當電網電價進入波谷區間時，主控制器6根據PV預測和用電預測的數據計算需要對電池包4充電的電量能夠滿足第二天負載對電量的需求，根據需要對電池包4充電的電量計算需要電池包4達到的SOC值，主控制器6向AC/DC降壓整流器1發送指令使其工作為電池包4進行充電，當電池包4的SOC值達到計算得到的SOC值時，主控制器6向AC/DC降壓整流器1發送指令使其停止工作；如果電池包4的電量滿足第二天電器的正常使用，則不進行操作。

為使所述的調度決策更加的人性化、使用電能更加經濟，則通過所述的調度優化對其進行修正，主控制器6經過無線路由器8從互聯網中調取并存儲當天的天氣情況，存儲與其對應的PV組件P2發電量，存儲當日的負載用電量，存儲五個級別的家用交流負載的使用情況。將上述數據通過主控器6中的算法進行擬合，最終得到一個優化過的算法，優化后的算法即為優化之后的調度決策。

為了更方便的讓用戶對家用儲能系統進行管理，因此用戶可通過觸摸屏控制、本地控制、遠程控制三種方式對儲能系統進行觀察控制，具體控制過程如下：

觸摸屏控制：通過RS232接口或其他通訊接口、無線通信方式，使主控制器6與觸摸屏7相連接，主控制器6向觸摸屏7發送BMS電池管理模塊5、AC/DC降壓整流器1、BOOST變換器2、DC/AC升壓逆變器3、無線路由器9的基本信息及所有繼電器的狀態，用戶可以從中觀察家用儲能系統的工作狀況，同時用戶可通過觸摸屏7的觸摸功能對家用儲能系統進行功能設置，通過用戶去選擇使觸摸屏7向主控制器6發送指令，完成用戶的目的需求。

本地控制：用戶將移動客戶端10直接與無線路由器8使用無線通信或USB等有線通信11的方式連接，通過移動客戶端10搭載的APP發送指令，經無線路由器8發送給主控制器6，通過主控制器6判斷分析指令后執行；同時主控制器6可以經過無線路由器8向移動客戶端10發送相關數據，通過移動客戶端搭載的APP進行顯示。

遠程控制：用戶將移動客戶端10連接到互聯網12，通過移動客戶端10搭載的APP發送指令，經互聯網12向服務器9發送數據，服務器9根據數據中的信息進行分析處理后經過互聯網12使無線路由器8向主控制器6發送數據，主控制器6根據數據對后方進行操控；同時，主控制器6可以經過無線路由器8、互聯網12向服務器9發送數據，服務器9對數據進行分析處理后經互聯網12發送到移動客戶端10，用戶通過移動客戶端10的APP進行讀取。

優選地，當用戶通過移動客戶端10發送相關指令需求時，主控制器6可以反饋相關指令控制結果，同時移動客戶端10可以實時接收數據，對家用儲能系統進行實時監控。

為使本發明可移動、可遠程控制的智能型家用儲能系統達到最優的使用效果，用戶還可以將PV組件P2的地理位置、安裝角度、發電量進行數據的上傳共享，通過數據共享得到最優的安裝方法并反饋給用戶，同時主控制器6還可從共享的數據中搜索的最佳安裝角度，通過控制PV組件P2上的電機部件改變PV組件P2的安裝角度，從而使PV組件P2的工作效率最高。

進一步地，本發明還擁有低能耗模式，即當用戶無操作、用電電能單一較少時，通過關閉觸摸屏、關閉可以不工作的模塊來對電能進行節約，當用戶輕觸觸摸屏7或進行相關設置可以得到喚醒。

一種可移動、可遠程控制的智能型家用儲能系統還包括一個上位機檢測程序，可為系統提供系統檢測、監控的服務。

基于上述結構，本發明實施例還提供一種對恒溫車輛供能系統，該恒溫車輛供能系統包括對冷藏車、冷凍車、保溫車等需要將車內部分空間恒定在一定溫度的車輛的供能，及對整個系統的控制。

綜上所述，本發明可移動、可遠程控制的智能型家用儲能系統的有益效果是：

1、對PV組件發電量及太陽能進行合理的預測、管理。

2、能夠根據用戶的使用習慣、需求自動進行調整，并且節能、對電能進行高效利用。

3、將家用交流負載進行分類供電，對電能進行分時分類供應，提高電能使用率，減少電網高峰期間負荷。

4、對家用直流負載進行電能直接供應，減少在變換過程中的損失。

5、多功能且方便攜帶的清潔大儲量能源，能夠在獲取能源方式上減少人們戶外野餐、取暖等對環境帶來的污染。

6、具備遠程監控能在用戶到家前提前進行電器的使用，避免用戶到家之后需要的等待時間。

以上所述僅為本發明的優選實施例而已，并不用于限制本發明的專利范圍，對于本領域的技術人員來說，凡是本發明能夠產生的等效結構或等效控制流程變換，或是直接或間接運用到其他技術領域的均應包括在本發明的專利保護范圍內。