一种具有宽电压输入的户外电源太阳能板及其控制方法

技术领域

本发明涉及新能源技术领域，具体涉及一种具有宽电压输入的户外电源太阳能板及其控制方法。

背景技术

户外和应急场景下，便携式储能电池搭配便携式太阳能电池板就形成一个小型的太阳能发电系统，实现持续离网发电和充电，在户外露营、户外直播、户外施工、外景拍摄、家庭应急用电等耗电量大的场景得到广泛应用。例如，房车用电场景下，如果在房车内放置户外电源，就可以在车里使用大部分家用电器，通过连接在太阳能板，可以将电力储存在户外电源中；例如，通过将太阳能板生成的电力储存在户外电源中，可以在停电时用作应急电源。尽管户外电源与太阳能板构成的系统得到了广泛应用，但现有的户外电源太阳能板的控制方方案并不完善，不够智能和准确。

发明内容

本发明正是基于上述问题，提出了一种具有宽电压输入的户外电源太阳能板及其控制方法，通过本发明方案，不仅能对太阳能板进行精确地安装与调整，而且还能根据当前环境和户外电源的状态智能地调整太阳能板的工作参数，以最佳工作状态适应当前环境和户外电源的充电/用电需求。

有鉴于此，本发明的一方面提出了一种具有宽电压输入的户外电源太阳能板，包括：控制处理器、获取模块、太阳能电池、玻璃、背板、框架和连接器；

所述获取模块被配置为：

获取第一预期地点的第一点云数据，并根据所述第一点云数据建立所述第一预期地点的地理三维模型；

获取所述太阳能板的第二点云数据，并根据所述第二点云数据建立所述太阳能板的第一三维模型；

所述控制处理器被配置为：

根据所述地理三维模型和所述第一三维模型生成所述太阳能板的多个安装方案；

从所述多个安装方案中选择第一安装方案安装所述太阳能板；

所述获取模块被配置为：在所述太阳能板工作过程中，获取当前环境的第一环境数据、所述太阳能板的第一工作数据和户外电源的第二工作数据；

所述控制处理器被配置为：根据所述第一环境数据、所述第一工作数据和所述第二工作数据对所述太阳能板进行控制。

可选地，所述根据所述地理三维模型和所述第一三维模型生成所述太阳能板的多个安装方案的步骤，所述控制处理器被配置为：

根据所述地理三维模型，分析地形地貌，确定潜在的多个第一设置点位；

在所述多个第一设置点位生成第一三维支架模型，并导入所述太阳能板的所述第一三维模型进行匹配布局，形成多个备选安装方案；

对所述多个备选安装方案进行日照分析，确定发电量能满足所述户外电源的负载需求的多个初步安装方案；

对所述多个初步安装方案进行环境影响分析，选择符合第一预设影响数据的点位和布局得到多个基本安装方案；

根据第一预设安全要求和第一预设移动要求对所述多个基本安装方案进行修改形成最终的所述多个安装方案。

可选地，所述从所述多个安装方案中选择第一安装方案安装所述太阳能板，所述控制处理器被配置为：

根据所述地理三维模型、所述第一三维模型和所述第一安装方案，确定对应的第一安装位置；

当到达所述第一预期地点对应的实际地点时，获取当前位置信息；

根据所述第一安装位置和所述当前位置信息，标记出所述第一安装位置对应的实际安装点位；

根据所述实际安装点位，安装所述太阳能板的第一安装支架；

根据所述地理三维模型、所述第一三维模型和所述第一安装方案，生成安装完成状态下的第一虚拟三维模型；

将所述第一虚拟三维模型投影到所述第一安装位置所在的空间，并调整至所述第一虚拟三维模型中对应的所述地理三维模型部分与实际地理形态相匹配得到第一虚拟投影状态；

根据所述第一虚拟投影状态，对所述太阳能板进行调整以完成安装。

可选地，所述根据所述第一环境数据、所述第一工作数据和所述第二工作数据对所述太阳能板进行控制的步骤，所述控制处理器被配置为：

从所述第一环境数据中获取第一环境光照强度、第一温度数据，判断是否达到所述太阳能板启动工作的第一预设启动条件；

获取所述太阳能板的第一实时工作电压和第一实时工作电流，并计算其第一当前输出功率；

获取所述户外电源的第一实时输入电压数据，并与其正常工作电压范围进行比较；

如果输入电压低于范围下限，发出提高太阳能板输出功率的控制信号，以增加其输入电压；

如果高于范围上限，发出降低太阳能板输出功率的控制信号，以减小其输入电压，力求将输入电压控制在正常工作范围内；

根据所述户外电源的第一工作负载变化数据，相应发出控制信号调节所述太阳能板的输出功率，以满足不同负载需求，当负载增加时提高输出，当负载减小时降低输出；

若所述户外电源进入某种故障状态，及时发出关闭所述太阳能板的控制信号，以隔离其输入，防止故障扩大，待故障排除后再重新启动所述太阳能板。

可选地，所述获取所述太阳能板的第一实时工作电压和第一实时工作电流，并计算其第一当前输出功率的步骤，所述控制处理器被配置为：

通过以下公式计算所述第一当前输出功率：

I＝I

P＝V*(I

其中，P为所述第一当前输出功率，单位为W；V为所述第一实时工作电压，单位为伏特；I为所述第一实时工作电流，I

本发明的另一方面提供一种具有宽电压输入的户外电源太阳能板控制方法，应用于一种具有宽电压输入的户外电源太阳能板，所述具有宽电压输入的户外电源太阳能板包括控制处理器、获取模块、太阳能电池、玻璃、背板、框架和连接器，所述具有宽电压输入的户外电源太阳能板控制方法包括：

所述获取模块获取第一预期地点的第一点云数据，并根据所述第一点云数据建立所述第一预期地点的地理三维模型；

所述获取模块获取所述太阳能板的第二点云数据，并根据所述第二点云数据建立所述太阳能板的第一三维模型；

所述控制处理器根据所述地理三维模型和所述第一三维模型生成所述太阳能板的多个安装方案；

所述控制处理器从所述多个安装方案中选择第一安装方案安装所述太阳能板；

在所述太阳能板工作过程中，所述获取模块获取当前环境的第一环境数据、所述太阳能板的第一工作数据和户外电源的第二工作数据；

所述控制处理器根据所述第一环境数据、所述第一工作数据和所述第二工作数据对所述太阳能板进行控制。

可选地，所述控制处理器根据所述地理三维模型和所述第一三维模型生成所述太阳能板的多个安装方案的步骤，包括：

根据所述地理三维模型，分析地形地貌，确定潜在的多个第一设置点位；

在所述多个第一设置点位生成第一三维支架模型，并导入所述太阳能板的所述第一三维模型进行匹配布局，形成多个备选安装方案；

对所述多个备选安装方案进行日照分析，确定发电量能满足所述户外电源的负载需求的多个初步安装方案；

对所述多个初步安装方案进行环境影响分析，选择符合第一预设影响数据的点位和布局得到多个基本安装方案；

根据第一预设安全要求和第一预设移动要求对所述多个基本安装方案进行修改形成最终的所述多个安装方案。

可选地，所述控制处理器从所述多个安装方案中选择第一安装方案安装所述太阳能板，包括：

根据所述地理三维模型、所述第一三维模型和所述第一安装方案，确定对应的第一安装位置；

当到达所述第一预期地点对应的实际地点时，获取当前位置信息；

根据所述第一安装位置和所述当前位置信息，标记出所述第一安装位置对应的实际安装点位；

根据所述实际安装点位，安装所述太阳能板的第一安装支架；

根据所述地理三维模型、所述第一三维模型和所述第一安装方案，生成安装完成状态下的第一虚拟三维模型；

将所述第一虚拟三维模型投影到所述第一安装位置所在的空间，并调整至所述第一虚拟三维模型中对应的所述地理三维模型部分与实际地理形态相匹配得到第一虚拟投影状态；

根据所述第一虚拟投影状态，对所述太阳能板进行调整以完成安装。

可选地，所述控制处理器根据所述第一环境数据、所述第一工作数据和所述第二工作数据对所述太阳能板进行控制的步骤，包括：

从所述第一环境数据中获取第一环境光照强度、第一温度数据，判断是否达到所述太阳能板启动工作的第一预设启动条件；

获取所述太阳能板的第一实时工作电压和第一实时工作电流，并计算其第一当前输出功率；

获取所述户外电源的第一实时输入电压数据，并与其正常工作电压范围进行比较；

如果输入电压低于范围下限，发出提高太阳能板输出功率的控制信号，以增加其输入电压；

如果高于范围上限，发出降低太阳能板输出功率的控制信号，以减小其输入电压，力求将输入电压控制在正常工作范围内；

根据所述户外电源的第一工作负载变化数据，相应发出控制信号调节所述太阳能板的输出功率，以满足不同负载需求，当负载增加时提高输出，当负载减小时降低输出。

若所述户外电源进入某种故障状态，及时发出关闭所述太阳能板的控制信号，以隔离其输入，防止故障扩大，待故障排除后再重新启动所述太阳能板。

可选地，所述获取所述太阳能板的第一实时工作电压和第一实时工作电流，并计算其第一当前输出功率的步骤，包括：

通过以下公式计算所述第一当前输出功率：

I＝I

P＝V*(I

其中，P为所述第一当前输出功率，单位为W；V为所述第一实时工作电压，单位为伏特；I为所述第一实时工作电流，I

采用本发明的技术方案，通过所述获取模块获取第一预期地点的第一点云数据，并根据所述第一点云数据建立所述第一预期地点的地理三维模型；所述获取模块获取所述太阳能板的第二点云数据，并根据所述第二点云数据建立所述太阳能板的第一三维模型；所述控制处理器根据所述地理三维模型和所述第一三维模型生成所述太阳能板的多个安装方案；所述控制处理器从所述多个安装方案中选择第一安装方案安装所述太阳能板；在所述太阳能板工作过程中，所述获取模块获取当前环境的第一环境数据、所述太阳能板的第一工作数据和户外电源的第二工作数据；所述控制处理器根据所述第一环境数据、所述第一工作数据和所述第二工作数据对所述太阳能板进行控制。通过本发明方案，利用点云数据建立目的地和太阳能板的精确的三维模型，为根据地理环境安装太阳能板和精确控制太阳能板提供了基础；在所述太阳能板工作过程中，根据当前环境的第一环境数据、太阳能板的第一工作数据和户外电源的第二工作数据对太阳能板进行控制，使其能够智能地根据当前环境和户外电源的状态调整工作参数，以最佳工作状态适应当前环境和户外电源的充电/用电需求。

附图说明

图1是本发明一个实施例提供的具有宽电压输入的户外电源太阳能板的示意框图；

图2是本发明一个实施例提供的具有宽电压输入的户外电源太阳能板控制方法流程图。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或单元。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

下面参照图1至图2来描述根据本发明一些实施方式提供的一种具有宽电压输入的户外电源太阳能板及其控制方法。

如图1所示，本发明一个实施例提供一种具有宽电压输入的户外电源太阳能板，包括：控制处理器、获取模块、太阳能电池、玻璃、背板、框架和连接器；

所述获取模块被配置为：

获取第一预期地点的第一点云数据，并根据所述第一点云数据建立所述第一预期地点的地理三维模型；

获取所述太阳能板的第二点云数据，并根据所述第二点云数据建立所述太阳能板的第一三维模型；

所述控制处理器被配置为：

根据所述地理三维模型和所述第一三维模型生成所述太阳能板的多个安装方案；

从所述多个安装方案中选择第一安装方案安装所述太阳能板；

所述获取模块被配置为：在所述太阳能板工作过程中，获取当前环境的第一环境数据、所述太阳能板的第一工作数据和户外电源的第二工作数据；

所述控制处理器被配置为：根据所述第一环境数据、所述第一工作数据和所述第二工作数据对所述太阳能板进行控制。

本发明方案，通过所述获取模块获取第一预期地点(如野营目的地、户外活动栖息地、自驾游中途停靠地等)的第一点云数据(包括但不限于地形、建筑物、植物等的点云数据)，并根据所述第一点云数据建立所述第一预期地点的地理三维模型，即得到了此地点最精确的地理模型；所述获取模块获取所述太阳能板的第二点云数据，并根据所述第二点云数据建立所述太阳能板的第一三维模型以便根据精确的太阳能板模型进行后续的安装与控制；所述控制处理器根据所述地理三维模型和所述第一三维模型生成所述太阳能板的多个安装方案；所述控制处理器从所述多个安装方案中选择第一安装方案安装所述太阳能板(包括根据实际数据进行安装调整)；在所述太阳能板工作过程中，所述获取模块获取当前环境的第一环境数据、所述太阳能板的第一工作数据和户外电源的第二工作数据；所述控制处理器根据所述第一环境数据、所述第一工作数据和所述第二工作数据对所述太阳能板进行控制。通过本发明方案，利用点云数据建立目的地和太阳能板的精确的三维模型，为根据地理环境安装太阳能板和精确控制太阳能板提供了基础；在所述太阳能板工作过程中，根据当前环境的第一环境数据、太阳能板的第一工作数据和户外电源的第二工作数据对太阳能板进行控制，使其能够智能地根据当前环境和户外电源的状态调整工作参数，以最佳工作状态适应当前环境和户外电源的充电/用电需求。

应当知道的是，图1所示的具有宽电压输入的户外电源太阳能板的框图仅作示意，其所示出的各模块的数量并不对本发明的保护范围进行限定。

在本发明一些可能的实施方式中，所述根据所述地理三维模型和所述第一三维模型生成所述太阳能板的多个安装方案的步骤，所述控制处理器被配置为：

根据所述地理三维模型，分析地形地貌，确定潜在的多个第一设置点位(如山坡、平地、林间空地等，优选开阔的可以设置支架的空地点位)；

在所述多个第一设置点位生成第一三维支架模型(这时主要考虑方案的结构简单和移动便利)，并导入所述太阳能板的所述第一三维模型进行匹配布局，形成多个备选安装方案(包括设置点位/安装位置、方位、角度等；获取历史数据，如地形、平整度、光线数据、温度数据等，先确定大概方案，再在后续根据实际数据进行安装调整)；

对所述多个备选安装方案进行日照分析，确定发电量能满足所述户外电源的负载需求的多个初步安装方案；

对所述多个初步安装方案进行环境影响分析，选择符合第一预设影响数据(如树木覆盖率与高度决定的遮阳率、地面平整度、地面坡度、水源远近距离等)的点位和布局得到多个基本安装方案；

根据第一预设安全要求和第一预设移动要求对所述多个基本安装方案进行修改(比如根据第一预设安全要求中关于地面平整度、坡度、植被、温度、湿度等方面的限制要求，以及第一预设移动要求中关于支架重量、支架数量、支架类型、太阳能板数量等方面的限制要求，剔除具有安全隐患、结构比较复杂或移动困难的方案；并提供不同的支架、不同面积的太阳能板组等供选择)形成最终的所述多个安装方案。

可以理解的是，本实施例的方案，通过在三维模型中进行模拟安装与评估，并结合日照分析、负载的用电需求、环境影响分析等多个方面的数据，确定最终的安装方案，不仅能满足发电需求，而且能保证安全性与便捷性。

在本发明一些可能的实施方式中，所述从所述多个安装方案中选择第一安装方案安装所述太阳能板，所述控制处理器被配置为：

根据所述地理三维模型、所述第一三维模型和所述第一安装方案，确定对应的第一安装位置；

当到达所述第一预期地点对应的实际地点时，获取当前位置信息；

根据所述第一安装位置和所述当前位置信息，标记出所述第一安装位置对应的实际安装点位；

根据所述实际安装点位，安装所述太阳能板的第一安装支架；

根据所述地理三维模型、所述第一三维模型和所述第一安装方案，生成安装完成状态下的第一虚拟三维模型；

将所述第一虚拟三维模型投影到所述第一安装位置所在的空间，并调整至所述第一虚拟三维模型中对应的所述地理三维模型部分与实际地理形态相匹配得到第一虚拟投影状态；

根据所述第一虚拟投影状态，对所述太阳能板进行调整以完成安装。

在本实施例中，根据所述地理三维模型、所述第一三维模型和所述第一安装方案，确定对应的第一安装位置；当到达所述第一预期地点对应的实际地点时，获取当前位置信息；根据所述第一安装位置和所述当前位置信息，可以利用读取了所述地理三维模型、所述第一三维模型和所述第一安装方案及当前位置信息的智能终端在地面上投影标记出所述第一安装位置对应的实际安装点位；根据所述实际安装点位，安装所述太阳能板的第一安装支架；进一步地，还可利用智能终端根据所述地理三维模型、所述第一三维模型和所述第一安装方案，生成安装完成状态下的第一虚拟三维模型；将所述第一虚拟三维模型投影到所述第一安装位置所在的空间，并调整至所述第一虚拟三维模型中对应的所述地理三维模型部分与实际地理形态相匹配得到第一虚拟投影状态；根据所述第一虚拟投影状态，对所述太阳能板进行调整以完成安装(如调整方位、角度等)。本实施例中，通过将第一安装方案中的安装点位投影到地面，可以准确地安装太阳能板的安装支架；再通过将安装完毕的虚拟模型投影到对应的空间，可以为精确调整太阳能板的状态提供参考，大大提高了太阳能板安装的准确性和便利性。

在本发明一些可能的实施方式中，所述根据所述第一环境数据、所述第一工作数据和所述第二工作数据对所述太阳能板进行控制的步骤，所述控制处理器被配置为：

从所述第一环境数据中获取第一环境光照强度、第一温度数据，判断是否达到所述太阳能板启动工作的第一预设启动条件(如果满足条件，发出启动信号使所述太阳能板开始工作发电；如果不满足，发出停止信号使所述太阳能板停止工作)；

获取所述太阳能板的第一实时工作电压和第一实时工作电流，并计算其第一当前输出功率；(然后与太阳能板的标称最大功率比较，如果低于其最大值，发出提高PWM占空比的控制信号，使其输出功率增加；如果高于最大值，发出降低PWM占空比的控制信号，使其输出功率减小，以实现最大功率跟踪控制)

获取所述户外电源的第一实时输入电压数据，并与其正常工作电压范围进行比较；如果输入电压低于范围下限，发出提高太阳能板输出功率的控制信号，以增加其输入电压；如果高于范围上限，发出降低太阳能板输出功率的控制信号，以减小其输入电压。力求将输入电压控制在正常工作范围内。

根据所述户外电源的第一工作负载变化数据，相应发出控制信号调节所述太阳能板的输出功率，以满足不同负载需求。当负载增加时提高输出，当负载减小时降低输出。

若所述户外电源进入某种故障状态，及时发出关闭所述太阳能板的控制信号，以隔离其输入，防止故障扩大。待故障排除后再重新启动所述太阳能板。

在本实施例中,可以设置光照、温度监测，取得太阳能板和户外电源的工作参数，并通过比较其与正常工作范围的差值，发出提高、降低或关闭太阳能板输出的PWM控制信号，实现最大功率跟踪和输入电压调节，满足不同负载需求，也可以手动干预或在故障情况下关闭太阳能板，达到对其进行有效控制和保护的目的。

在本实施例中，还包括根据实时光线角度、光线强度与太阳能板的当前地理位置，对太阳能板的位置、方位、角度等进行调整，并生成与所述户外电源充电需求匹配的发电方案，主要步骤如下：

1.获取当前地理位置的经纬度坐标，并根据该坐标计算出太阳的方位角和天顶角，以得到太阳光线的角度，具体可以是：

获取当前地理位置的经度lgi和纬度lat(单位为度)；

计算当前地理位置的太阳赤纬dec(单位为度)，公式为：

dec＝23.45*sin((360/365)*(284+D))；

其中D为天数，即当前日期在整年的第几天，如1月1日为天数1。

计算当地的太阳时角h_angle，公式为：h_angle＝15*(lgi/15+Z)；Z为当前地理位置时区号，即以当地的标准时来计算太阳时角。

计算天顶角z_angle,公式为：

z_angle＝arcsin(sin(lat)*sin(dec)+cos(lat)*cos(dec)*cos(h_angle))；

计算方位角a_angle：

若h_angle>0，

则a_angle＝180-arccos((sin(lat)-sin(z_angle)*sin(dec))/(cos(z_angle)*cos(dec)))；

若h_angle<0，

则a_angle＝arccos((sin(lat)-sin(z_angle)*sin(dec))/(cos(z_angle)*cos(dec)))；

将算得的方位角转换成0-360度范围内，以表示方向，其中，方位角0度为正北，90度为正东，180度为正南，270度为正西。

如上，根据地点经纬度，结合每年的第几天可以算得当地的太阳赤纬。再根据时区差和赤纬计算出太阳时角，进而得到天顶角。最后根据天顶角、赤纬和经度算出太阳的方位角，从而确定太阳的空间方位。

2.检测光照计或图像识别传感器获取到的当前的光线强度，以判断是否达到太阳能板工作的最小光照要求，如果不满足则停止工作，否则进行后续控制。

3.根据计算出的太阳的方位角确定太阳的方向，并计算与其方向垂直的方向作为太阳能板面板最佳方位角，以获得最多的光照；然后根据天顶角计算最佳的仰角，以获得最直接的光照；

4.检查在确定的方位角和仰角下，太阳能板每个面板与光源的角度，如果有面板光照不足或遮挡，则需要适当调整其方位角和仰角，甚至进行机架的旋转，确保每个面板获得充足的光照。

5.在进行调整后的位置和角度下，重新检测每个面板的光照强度，如果均已达到工作要求，则可以开始工作发电，否则继续进行适当的调整，直至满足要求。

6.根据户外电源的充电需求，确定工作时间和发电量，并根据环境光照变化，实时检测光照强度和面板发电量，动态调整方位角、仰角或旋转角度等，使整体发电量满足充电需求，实现动态追光。

7.若光照条件发生较大变化，面板旋转无法获得足够光照，此时需要重新选择新的安装位置和布局，并对新方案进行动态追光控制，以保证充电需求得到满足。

在本实施例中，要实现跟踪太阳的移动轨迹并动态调整以获得最大光照，并根据光照条件和发电量随时调整安装位置和布局，以满足户外电源的充电要求，这需要系统连续监测环境光照和发电数据，并进行自动化控制。只有在智能调整和控制的前提下，才能真正达到动态追光和最大发电量的目的。

在本发明一些可能的实施方式中，所述获取所述太阳能板的第一实时工作电压和第一实时工作电流，并计算其第一当前输出功率的步骤，所述控制处理器被配置为：

通过以下公式计算所述第一当前输出功率：

I＝I

P＝V*(I

其中，P为所述第一当前输出功率，单位为W；V为所述第一实时工作电压，单位为伏特；I为所述第一实时工作电流，I

在本发明一些可能的实施方式中，设计不同的其他设备的安装与启用方案，如帐篷的搭建、照明设备、电气设备的启用规则等，实时监测模型，并进行调整或提醒。结合行程，生成预警。

在本发明一些可能的实施方式中，太阳能板中的控制处理器还可以对充放电进行智能控制，可以检测接收充电的户外电源的电压、电流、温度等参数，根据不同的充放电模式和算法，控制开关元件的导通或断开，从而调节太阳能板的充电电流和负载的放电电流。

太阳能板的控制处理器的充放电保护功能主要有以下几点：

防止过充电：当户外电源的电压达到设定的充满断开值时，控制处理器会切断充电回路，停止向户外电源充电，避免造成户外电源的气化、膨胀、老化等损坏。

防止过放电：当户外电源的电压下降到设定的欠压断开值时，控制处理器会切断放电回路，停止向负载供电，避免造成户外电源的硫化、极板损伤、容量下降等失效。

防止反接、短路、过流等：控制处理器具有反向极性保护、输出短路保护、输出过载保护等功能，可以在发生异常情况时及时切断回路，保护户外电源、太阳能板和负载不受损坏。

温度补偿：控制处理器还具有温度补偿功能，可以根据户外电源的温度变化，自动调节充放电参数，使户外电源在不同温度下都能得到合适的充放电。

应当说明的是，在本实施中，温度补偿处理过程包括：

(1)充电截止电压补偿计算：

Vcv(T)＝Vcv(T

其中，Vcv(T)是在温度T下的充电截止电压，Vcv(T

(2)充电电流补偿计算：

Ichrg(T)＝Ichrg(T

其中，Ichrg(T)是在温度T下的充电电流，Ichrg(T

(3)放电截止电压补偿计算：

Vdsg(T)＝Vdsg(T

其中，Vdsg(T)是在温度T下的放电截止电压，Vdsg(T

(4)放电电流补偿计算：

Idsg(T)＝Idsg(T

其中，Idsg(T)是在温度T下的放电电流，Idsg(T

在本实施例中，根据上述公式，可以检测户外电源的实时温度T，并根据温度系数Kv和Ki计算得到户外电源在该温度下的充放电电压和电流，从而产生控制信号，调整充放电的参数，使户外电源达到最佳的工作状态，这便实现了温度补偿的功能。

请参见图2，本发明的另一实施例提供一种具有宽电压输入的户外电源太阳能板控制方法，应用于一种具有宽电压输入的户外电源太阳能板，所述具有宽电压输入的户外电源太阳能板包括控制处理器、获取模块、太阳能电池、玻璃、背板、框架和连接器，所述具有宽电压输入的户外电源太阳能板控制方法包括：

所述获取模块获取第一预期地点的第一点云数据，并根据所述第一点云数据建立所述第一预期地点的地理三维模型；

所述获取模块获取所述太阳能板的第二点云数据，并根据所述第二点云数据建立所述太阳能板的第一三维模型；

所述控制处理器根据所述地理三维模型和所述第一三维模型生成所述太阳能板的多个安装方案；

所述控制处理器从所述多个安装方案中选择第一安装方案安装所述太阳能板；

在所述太阳能板工作过程中，所述获取模块获取当前环境的第一环境数据、所述太阳能板的第一工作数据和户外电源的第二工作数据；

所述控制处理器根据所述第一环境数据、所述第一工作数据和所述第二工作数据对所述太阳能板进行控制。

本发明方案，通过所述获取模块获取第一预期地点(如野营目的地、户外活动栖息地、自驾游中途停靠地等)的第一点云数据(包括但不限于地形、建筑物、植物等的点云数据)，并根据所述第一点云数据建立所述第一预期地点的地理三维模型，即得到了此地点最精确的地理模型；所述获取模块获取所述太阳能板的第二点云数据，并根据所述第二点云数据建立所述太阳能板的第一三维模型以便根据精确的太阳能板模型进行后续的安装与控制；所述控制处理器根据所述地理三维模型和所述第一三维模型生成所述太阳能板的多个安装方案；所述控制处理器从所述多个安装方案中选择第一安装方案安装所述太阳能板(包括根据实际数据进行安装调整)；在所述太阳能板工作过程中，所述获取模块获取当前环境的第一环境数据、所述太阳能板的第一工作数据和户外电源的第二工作数据；所述控制处理器根据所述第一环境数据、所述第一工作数据和所述第二工作数据对所述太阳能板进行控制。通过本发明方案，利用点云数据建立目的地和太阳能板的精确的三维模型，为根据地理环境安装太阳能板和精确控制太阳能板提供了基础；在所述太阳能板工作过程中，根据当前环境的第一环境数据、太阳能板的第一工作数据和户外电源的第二工作数据对太阳能板进行控制，使其能够智能地根据当前环境和户外电源的状态调整工作参数，以最佳工作状态适应当前环境和户外电源的充电/用电需求。

在本发明一些可能的实施方式中，所述控制处理器根据所述地理三维模型和所述第一三维模型生成所述太阳能板的多个安装方案的步骤，包括：

根据所述地理三维模型，分析地形地貌，确定潜在的多个第一设置点位(如山坡、平地、林间空地等，优选开阔的可以设置支架的空地点位)；

在所述多个第一设置点位生成第一三维支架模型(这时主要考虑方案的结构简单和移动便利)，并导入所述太阳能板的所述第一三维模型进行匹配布局，形成多个备选安装方案(包括设置点位/安装位置、方位、角度等；获取历史数据，如地形、平整度、光线数据、温度数据等，先确定大概方案，再在后续根据实际数据进行安装调整)；

对所述多个备选安装方案进行日照分析，确定发电量能满足所述户外电源的负载需求的多个初步安装方案；

对所述多个初步安装方案进行环境影响分析，选择符合第一预设影响数据(如树木覆盖率与高度决定的遮阳率、地面平整度、地面坡度、水源远近距离等)的点位和布局得到多个基本安装方案；

根据第一预设安全要求和第一预设移动要求对所述多个基本安装方案进行修改(比如根据第一预设安全要求中关于地面平整度、坡度、植被、温度、湿度等方面的限制要求，以及第一预设移动要求中关于支架重量、支架数量、支架类型、太阳能板数量等方面的限制要求，剔除具有安全隐患、结构比较复杂或移动困难的方案；并提供不同的支架、不同面积的太阳能板组等供选择)形成最终的所述多个安装方案。

可以理解的是，本实施例的方案，通过在三维模型中进行模拟安装与评估，并结合日照分析、负载的用电需求、环境影响分析等多个方面的数据，确定最终的安装方案，不仅能满足发电需求，而且能保证安全性与便捷性。

在本发明一些可能的实施方式中，所述控制处理器从所述多个安装方案中选择第一安装方案安装所述太阳能板，包括：

根据所述地理三维模型、所述第一三维模型和所述第一安装方案，确定对应的第一安装位置；

当到达所述第一预期地点对应的实际地点时，获取当前位置信息；

根据所述第一安装位置和所述当前位置信息，标记出所述第一安装位置对应的实际安装点位；

根据所述实际安装点位，安装所述太阳能板的第一安装支架；

根据所述地理三维模型、所述第一三维模型和所述第一安装方案，生成安装完成状态下的第一虚拟三维模型；

将所述第一虚拟三维模型投影到所述第一安装位置所在的空间，并调整至所述第一虚拟三维模型中对应的所述地理三维模型部分与实际地理形态相匹配得到第一虚拟投影状态；

根据所述第一虚拟投影状态，对所述太阳能板进行调整以完成安装。

在本实施例中，根据所述地理三维模型、所述第一三维模型和所述第一安装方案，确定对应的第一安装位置；当到达所述第一预期地点对应的实际地点时，获取当前位置信息；根据所述第一安装位置和所述当前位置信息，可以利用读取了所述地理三维模型、所述第一三维模型和所述第一安装方案及当前位置信息的智能终端在地面上投影标记出所述第一安装位置对应的实际安装点位；根据所述实际安装点位，安装所述太阳能板的第一安装支架；进一步地，还可利用智能终端根据所述地理三维模型、所述第一三维模型和所述第一安装方案，生成安装完成状态下的第一虚拟三维模型；将所述第一虚拟三维模型投影到所述第一安装位置所在的空间，并调整至所述第一虚拟三维模型中对应的所述地理三维模型部分与实际地理形态相匹配得到第一虚拟投影状态；根据所述第一虚拟投影状态，对所述太阳能板进行调整以完成安装(如调整方位、角度等)。本实施例中，通过将第一安装方案中的安装点位投影到地面，可以准确地安装太阳能板的安装支架；再通过将安装完毕的虚拟模型投影到对应的空间，可以为精确调整太阳能板的状态提供参考，大大提高了太阳能板安装的准确性和便利性。

在本发明一些可能的实施方式中，所述控制处理器根据所述第一环境数据、所述第一工作数据和所述第二工作数据对所述太阳能板进行控制的步骤，包括：

从所述第一环境数据中获取第一环境光照强度、第一温度数据，判断是否达到所述太阳能板启动工作的第一预设启动条件(如果满足条件，发出启动信号使所述太阳能板开始工作发电；如果不满足，发出停止信号使所述太阳能板停止工作)；

获取所述太阳能板的第一实时工作电压和第一实时工作电流，并计算其第一当前输出功率；(然后与太阳能板的标称最大功率比较，如果低于其最大值，发出提高PWM占空比的控制信号，使其输出功率增加；如果高于最大值，发出降低PWM占空比的控制信号，使其输出功率减小，以实现最大功率跟踪控制)

获取所述户外电源的第一实时输入电压数据，并与其正常工作电压范围进行比较；如果输入电压低于范围下限，发出提高太阳能板输出功率的控制信号，以增加其输入电压；如果高于范围上限，发出降低太阳能板输出功率的控制信号，以减小其输入电压，力求将输入电压控制在正常工作范围内。

根据所述户外电源的第一工作负载变化数据，相应发出控制信号调节所述太阳能板的输出功率，以满足不同负载需求。当负载增加时提高输出，当负载减小时降低输出。

若所述户外电源进入某种故障状态，及时发出关闭所述太阳能板的控制信号，以隔离其输入，防止故障扩大。待故障排除后再重新启动所述太阳能板。

在本实施例中,可以设置光照、温度监测，取得太阳能板和户外电源的工作参数，并通过比较其与正常工作范围的差值，发出提高、降低或关闭太阳能板输出的PWM控制信号，实现最大功率跟踪和输入电压调节，满足不同负载需求，也可以手动干预或在故障情况下关闭太阳能板，达到对其进行有效控制和保护的目的。

在本实施例中，还包括根据实时光线角度、光线强度与太阳能板的当前地理位置，对太阳能板的位置、方位、角度等进行调整，并生成与所述户外电源充电需求匹配的发电方案，主要步骤如下：

1.获取当前地理位置的经纬度坐标，并根据该坐标计算出太阳的方位角和天顶角，以得到太阳光线的角度，具体可以是：

获取当前地理位置的经度lgi和纬度lat(单位为度)；

计算当前地理位置的太阳赤纬dec(单位为度)，公式为：

dec＝23.45*sin((360/365)*(284+D))；

其中D为天数，即当前日期在整年的第几天，如1月1日为天数1。

计算当地的太阳时角h_angle，公式为：h_angle＝15*(lgi/15+Z)；Z为当前地理位置时区号，即以当地的标准时来计算太阳时角。

计算天顶角z_angle,公式为：

z_angle＝arcsin(sin(lat)*sin(dec)+cos(lat)*cos(dec)*cos(h_angle))；

计算方位角a_angle：

若h_angle>0，

则a_angle＝180-arccos((sin(lat)-sin(z_angle)*sin(dec))/(cos(z_angle)*cos(dec)))；

若h_angle<0，

则a_angle＝arccos((sin(lat)-sin(z_angle)*sin(dec))/(cos(z_angle)*cos(dec)))；

将算得的方位角转换成0-360度范围内，以表示方向，其中，方位角0度为正北，90度为正东，180度为正南，270度为正西。

如上，根据地点经纬度，结合每年的第几天可以算得当地的太阳赤纬。再根据时区差和赤纬计算出太阳时角，进而得到天顶角。最后根据天顶角、赤纬和经度算出太阳的方位角，从而确定太阳的空间方位。

2.检测光照计或图像识别传感器获取到的当前的光线强度，以判断是否达到太阳能板工作的最小光照要求，如果不满足则停止工作，否则进行后续控制。

3.根据计算出的太阳的方位角确定太阳的方向，并计算与其方向垂直的方向作为太阳能板面板最佳方位角，以获得最多的光照；然后根据天顶角计算最佳的仰角，以获得最直接的光照；

4.检查在确定的方位角和仰角下，太阳能板每个面板与光源的角度，如果有面板光照不足或遮挡，则需要适当调整其方位角和仰角，甚至进行机架的旋转，确保每个面板获得充足的光照。

5.在进行调整后的位置和角度下，重新检测每个面板的光照强度，如果均已达到工作要求，则可以开始工作发电，否则继续进行适当的调整，直至满足要求。

6.根据户外电源的充电需求，确定工作时间和发电量，并根据环境光照变化，实时检测光照强度和面板发电量，动态调整方位角、仰角或旋转角度等，使整体发电量满足充电需求，实现动态追光。

7.若光照条件发生较大变化，面板旋转无法获得足够光照，此时需要重新选择新的安装位置和布局，并对新方案进行动态追光控制，以保证充电需求得到满足。

在本实施例中，要实现跟踪太阳的移动轨迹并动态调整以获得最大光照，并根据光照条件和发电量随时调整安装位置和布局，以满足户外电源的充电要求，这需要系统连续监测环境光照和发电数据，并进行自动化控制。只有在智能调整和控制的前提下，才能真正达到动态追光和最大发电量的目的。

在本发明一些可能的实施方式中，所述获取所述太阳能板的第一实时工作电压和第一实时工作电流，并计算其第一当前输出功率的步骤，包括：

通过以下公式计算所述第一当前输出功率：

I＝I

P＝V*(I

其中，P为所述第一当前输出功率，单位为W；V为所述第一实时工作电压，单位为伏特；I为所述第一实时工作电流，I

在本发明一些可能的实施方式中，设计不同的其他设备的安装与启用方案，如帐篷的搭建、照明设备、电气设备的启用规则等，实时监测模型，并进行调整或提醒。结合行程，生成预警。

在本发明一些可能的实施方式中，太阳能板中的控制处理器还可以对充放电进行智能控制，可以检测接收充电的户外电源的电压、电流、温度等参数，根据不同的充放电模式和算法，控制开关元件的导通或断开，从而调节太阳能板的充电电流和负载的放电电流。

太阳能板的控制处理器的充放电保护功能主要有以下几点：

防止过充电：当户外电源的电压达到设定的充满断开值时，控制处理器会切断充电回路，停止向户外电源充电，避免造成户外电源的气化、膨胀、老化等损坏。

防止过放电：当户外电源的电压下降到设定的欠压断开值时，控制处理器会切断放电回路，停止向负载供电，避免造成户外电源的硫化、极板损伤、容量下降等失效。

防止反接、短路、过流等：控制处理器具有反向极性保护、输出短路保护、输出过载保护等功能，可以在发生异常情况时及时切断回路，保护户外电源、太阳能板和负载不受损坏。

温度补偿：控制处理器还具有温度补偿功能，可以根据户外电源的温度变化，自动调节充放电参数，使户外电源在不同温度下都能得到合适的充放电。

应当说明的是，在本实施中，温度补偿处理过程包括：

(1)充电截止电压补偿计算：

Vcv(T)＝Vcv(T

其中，Vcv(T)是在温度T下的充电截止电压，Vcv(T

(2)充电电流补偿计算：

Ichrg(T)＝Ichrg(T

其中，Ichrg(T)是在温度T下的充电电流，Ichrg(T

(3)放电截止电压补偿计算：

Vdsg(T)＝Vdsg(T

其中，Vdsg(T)是在温度T下的放电截止电压，Vdsg(T

(4)放电电流补偿计算：

Idsg(T)＝Idsg(T

其中，Idsg(T)是在温度T下的放电电流，Idsg(T

在本实施例中，根据上述公式，可以检测户外电源的实时温度T，并根据温度系数Kv和Ki计算得到户外电源在该温度下的充放电电压和电流，从而产生控制信号，调整充放电的参数，使户外电源达到最佳的工作状态，这便实现了温度补偿的功能。

需要说明的是，对于前述的各方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本申请并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本申请，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和模块并不一定是本申请所必须的。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置，可通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如上述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。

上述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

上述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储器中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储器中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本申请各个实施例上述方法的全部或部分步骤。而前述的存储器包括：U盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储器中，存储器可以包括：闪存盘、只读存储器(英文：Read-Only Memory，简称：ROM)、随机存取器(英文：Random Access Memory，简称：RAM)、磁盘或光盘等。

以上对本申请实施例进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，可轻易想到变化或替换，均可作各种更动与修改，包含上述不同功能、实施步骤的组合，包含软件和硬件的实施方式，均在本发明的保护范围。