一种太阳能锂电路灯动态光衰自适应节能调控方法、装置及设备与流程

本技术属于路灯智能控制，具体涉及一种太阳能锂电路灯动态光衰自适应节能调控方法、装置及设备。

背景技术：

1、太阳能锂电路灯因其零布线、低碳环保等优势，在市政道路、乡村公路及园区照明中得到广泛应用。然而，led光源在长期高温高湿环境下存在非线性光衰，同时锂电池经过数百次循环后内阻增大、有效容量衰减，导致路灯实际路面照度随使用年限显著下降。现有调控方案多采用固定pwm占空比或基于环境光强的简单开闭控制，无法感知光源与电池的真实老化状态，往往出现“新灯过亮浪费电能、老灯过暗不达标”的问题。部分改进方案尝试引入光敏传感器做反馈调光，或根据锂电池soc线性调整亮度，但仍将led光衰与电池压降导致的照度下降混为一谈，电池内阻增大引起的端电压跌落同样会造成路面照度降低，若不加区分地统一认定为led老化并盲目提升驱动电流进行补偿，不仅无法恢复目标照度，反而会加速锂电池深度放电，缩短系统寿命。此外，现有方案普遍缺乏能量预算约束与周期性自校准机制，无法在长期运行中动态平衡照度维持与续航安全的博弈关系，导致阴雨天气下频繁出现蓄电池过放保护甚至系统宕机。因此，亟需一种能够解耦光源老化与电池压降干扰、兼顾照度补偿与能量安全的自适应调控方法。

技术实现思路

1、本技术提供一种太阳能锂电路灯动态光衰自适应节能调控方法、装置及设备，目的在于解决现有太阳能路灯无法区分led自身光衰与锂电池压降导致的表观光衰、盲目补偿致使电池过放及照度不达标的技术问题。

2、第一方面，本技术实施例提供了一种太阳能锂电路灯动态光衰自适应节能调控方法，所述方法包括：

3、s1，采集太阳能锂电路灯的多源时序感知数据，包括：光伏板输出电压电流数据、锂电池的soc、输出端电压、内阻、电池温度、环境光强、路面实际照度以及时间戳；

4、s2，基于锂电池当前soc、内阻及放电电流计算理论输出压降，基于理论输出压降推算锂电池压降对应的路面表观照度损失；将实测路面照度损失减去所述表观照度损失，得到仅由led芯片自身老化引起的真实照度损失，归一化后得到led真实动态光衰指数φ_decay；

5、s3，统计当日光伏有效发电量，同时基于锂电池内阻变化率、历史循环次数及低温工况下压降特征加权计算锂电池老化指数ω_aging；

6、s4，以当日光伏有效发电量作为能量硬约束上限，结合锂电池老化指数ω_aging与led真实动态光衰指数φ_decay，解算允许最大光衰补偿量δ_max及目标路面照度基准值e_target；

7、s5，根据所述led真实动态光衰指数φ_decay对所述目标路面照度基准值e_target做光衰预补偿，得到预补偿理论照度e_theo，并输出对应的初步led驱动pwm占空比d_pre；

8、s6，采集实时路面实际照度e_actual，计算照度误差，并基于所述照度误差修正pwm占空比得到d_fb；

9、s7，在当前昼夜充放电周期结束后，利用全周期采集的路面照度、锂电池参数及光伏发电量数据迭代更新φ_decay，剔除锂电池压降异常样本，采用梯度权重加权的滑动更新方式，将更新后的φ_decay存储用于下一昼夜调控，输出d_fb至led恒流驱动模块。

10、进一步的，在步骤s6之后，所述方法还包括：

11、识别当前路灯工况，所述工况包括普通夜间工况、深夜低人流工况和阴雨低发电量工况；

12、针对不同工况对e_target施加对应的照度修正系数得到修正后目标值e_target'，基于e_target'重新执行s6的反馈闭环修正，得到最终占空比d_final并输出至led恒流驱动模块；其中，深夜低人流工况和阴雨低发电量工况下照度修正系数小于1.0，下调目标照度以降低补偿功耗。

13、进一步的，所述工况识别方式为：

14、若环境光强低于开灯阈值且当前时间不属于预设的深夜时间区间，则识别为普通夜间工况；

15、若到达预设深夜时间阈值，则识别为深夜低人流工况；

16、若当日光伏有效发电量低于预设发电量阈值，则识别为阴雨低发电量工况；

17、其中，深夜低人流工况的照度修正系数取0.7-0.9，阴雨低发电量工况的照度修正系数取0.6-0.8，且阴雨低发电量工况下禁止调用最大光衰补偿量δ_max的上限值。

18、进一步的，步骤s2包括：

19、根据锂电池等效内阻r_int与实时放电电流i_dis采用如下公式计算欧姆压降：

20、；

21、结合当前soc查表获取该soc区间对应的开路电压ocv，采用如下公式计算得到理论端电压：

22、；

23、由所述理论端电压v_term与led驱动器的伏安特性映射得到锂电池压降导致的表观照度损失比例；

24、将实测路面照度与无压降基准照度的比值作为总照度损失比例，减去所述表观照度损失比例后得到仅由led芯片自身老化引起的真实照度损失比例，并归一化得到φ_decay。

25、进一步的，步骤s3中所述锂电池老化指数ω_aging的计算公式为：

26、；

27、其中，r_int0为出厂基准内阻，n_cycle为累计循环次数，n_rated为额定循环寿命，δv_cold为低温工况下相对于常温的压降增量系数，α、β、γ为预设权重系数且均大于0。

28、进一步的，步骤s4中所述允许最大光衰补偿量δ_max的解算满足以下约束关系：

29、δ_max对应的补偿功耗p_comp满足：

30、；

31、其中，t_night为夜间照明时长，e_pv_valid为当日光伏有效发电量，η_batt为锂电池综合放电效率，e_reserve(ω_aging)为随ω_aging递增的最低保留电量；

32、当ω_aging超过预设中老化阈值时，对δ_max施加衰减因子k(ω_aging)∈(0,1]，且ω_aging越大衰减因子越小。

33、进一步的，步骤s6包括：

34、实时监测锂电池soc；

35、当所述锂电池soc下降至低于当前ω_aging对应的安全放电深度阈值时，强制将d_fb钳位至该锂电池soc下的最大允许占空比，并停止光衰预补偿操作，以当前soc均摊剩余夜间时长的低功耗占空比维持基础照明。

36、进一步的，步骤s7包括：

37、每个周期计算候选光衰指数φ_candidate，若当前周期锂电池压降异常则丢弃该周期数据；否则按以下方式更新：

38、；

39、其中，λ_n为第n个周期的学习率权重，且近期周期的λ_n之和大于早期周期的λ_n之和，使φ_decay跟踪led非线性老化趋势而不受单次异常采样跳变干扰；

40、当φ_decay_new低于预设严重光衰阈值时，生成光源故障预警信号，停止光衰补偿并切换为低功耗固定占空比模式。

41、第二方面，本技术实施例提供了一种太阳能锂电路灯动态光衰自适应节能调控装置，包括：

42、多源数据采集模块，用于采集太阳能锂电路灯的多源时序感知数据，包括：光伏板输出电压电流数据、锂电池的soc、输出端电压、内阻、电池温度、环境光强、路面实际照度以及时间戳；

43、表观光衰解耦模块，用于基于锂电池当前soc、内阻及放电电流计算理论输出压降，基于理论输出压降推算锂电池压降对应的路面表观照度损失；将实测路面照度损失减去所述表观照度损失，得到仅由led芯片自身老化引起的真实照度损失，归一化后得到led真实动态光衰指数φ_decay；

44、老化评估模块，用于统计当日光伏有效发电量，同时基于锂电池内阻变化率、历史循环次数及低温工况下压降特征加权计算锂电池老化指数ω_aging；

45、联合预算模块，用于以当日光伏有效发电量作为能量硬约束上限，结合锂电池老化指数ω_aging与led真实动态光衰指数φ_decay，解算允许最大光衰补偿量δ_max及目标路面照度基准值e_target；

46、前馈预补偿模块，用于根据所述led真实动态光衰指数φ_decay对所述目标路面照度基准值e_target做光衰预补偿，得到预补偿理论照度e_theo，并输出对应的初步led驱动pwm占空比d_pre；

47、反馈修正模块，用于采集实时路面实际照度e_actual，计算照度误差，并基于所述照度误差修正pwm占空比得到d_fb；

48、周期自校准模块，用于在当前昼夜充放电周期结束后，利用全周期采集的路面照度、锂电池参数及光伏发电量数据迭代更新φ_decay，剔除锂电池压降异常样本，采用梯度权重加权的滑动更新方式，将更新后的φ_decay存储用于下一昼夜调控，输出d_fb至led恒流驱动模块。

49、第三方面，本技术实施例提供了一种太阳能锂电路灯动态光衰自适应节能调控设备，包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上所述的太阳能锂电路灯动态光衰自适应节能调控方法。

50、第四方面，本技术实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述的方法。

51、本技术实施例所提供的技术方案，通过解耦锂电池压降引起的表观光衰与led自身老化光衰，实现了路面照度的精准补偿，结合光伏能量硬约束与电池老化等级动态限定最大补偿量，在维持目标照度的同时防止蓄电池过放，利用周期自校准迭代更新光衰指数，使调控参数长期跟踪器件非线性老化趋势，兼顾照明质量与系统寿命。