专利名称：用于汽车的太阳能电池接口装置及包含其的汽车供电系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及可再生能源技术，特别涉及一种用于汽车的太阳能电池充电接口装置和包含该接口装置的汽车供电系统。
背景技术：
资源有限、污染严重的传统石化燃料能源正在一天天减少，于是资源无限、清洁干净的可再生能源成为人们关注的焦点。其中太阳能作为一种新兴的绿色能源，以其永不枯竭、无污染、不受地域资源限制等优点，正得到迅速的推广应用。根据光生伏特效应原理，利用太阳电池将太阳光能直接转化为电能的光伏技术是一项非常重要的技术，能够实现人类向可持续的全球能源系统转变。国际上普遍认为，在长期的能源战略中，太阳能光伏发电在太阳能热发电、风力发电、海洋发电、生物质能发电等许多可再生能源中具有更重要的地位。预计到2030年光伏发电在世界的总发电量中将占到5%到20%。现有的一些太阳能电池虽然能够被用来为汽车内部通风换气提供能量，但是这样的用处比起太阳能电池较高的成本来说，性价比不高。在许多情况下，太阳能电池的功率并不足以驱动其他负载，从而导致太阳能电池在汽车上的应用范围狭窄。此外，太阳能电池常常处于闲置状态，使用效率较低。
实用新型内容本实用新型的一个目的是提供用于汽车的太阳能电池接口装置，其改善了驱动能力和能源利用率。上述目的可以由下述技术方案实现。一种用于汽车的太阳能电池接口装置，包括蓄电池充电适配电路，其与太阳能电池和车载蓄电池耦合，用于使所述太阳能电池向所述车载蓄电池充电；电平转换电路，其与汽车电器耦合，用于将输入电平转换为适于所述汽车电器工作的输出电平；以及继电器，其包含两个输入端，分别与所述太阳能电池和所述车载蓄电池耦合；输出端，与所述电平转换电路耦合；以及控制端，用于接收外部控制信号，其中，所述继电器在所述外部控制信号的控制下，接通所述太阳能电池与所述电平转换电路以形成供电通道，或者接通所述车载蓄电池与所述电平转换电路以形成供电通道，或者接通所述太阳能电池与所述车载蓄电池以形成经所述蓄电池充电适配电路向所述车载蓄电池充电的通道。优选地，在上述太阳能电池接口装置中，进一步包括输出功率优化电路，其耦合在所述太阳能电池与所述继电器和所述蓄电池充电适配电路之间，其通过持续地向所述太阳能电池的输出电压施加扰动并比较当前太阳能电池输出功率与前一周期的输出功率的大小，对所述太阳能电池的工作点进行实时控制调整，以实现对最大功率点的跟踪。本实用新型的一个目的是提供一种汽车供电系统，其改善了驱动能力和能源利用率。上述目的可以由下述技术方案实现。一种汽车供电系统，包括太阳能电池；车载蓄电池；以及太阳能电池接口装置，包括 蓄电池充电适配电路，其与太阳能电池和车载蓄电池耦合，用于使所述太阳能电池向所述车载蓄电池充电；电平转换电路，其与汽车电器耦合，用于将输入电平转换为适于所述汽车电器工作的输出电平；以及继电器，其包含两个输入端，分别与所述太阳能电池和所述车载蓄电池耦合；输出端，与所述电平转换电路耦合；以及控制端，用于接收外部控制信号，其中，所述继电器在所述外部控制信号的控制下，接通所述太阳能电池与所述电平转换电路以形成供电通道，或者接通所述车载蓄电池与所述电平转换电路以形成供电通道，或者接通所述太阳能电池与所述车载蓄电池以形成经所述蓄电池充电适配电路向所述车载蓄电池充电的通道。优选地，在上述汽车供电系统中，所述车载蓄电池为铅酸蓄电池。优选地，在上述汽车供电系统中，所述太阳能电池为覆盖在汽车车窗表面或顶篷表面的薄膜太阳能电池。优选地，在上述汽车供电系统中，所述太阳能电池为覆盖在汽车顶篷表面或顶篷表面的单晶硅或多晶硅太阳能电池。按照本实用新型的实施例，暂时不用的太阳能可以储存在辅助蓄电池或车载蓄电池中，因此大大提高了太阳能电池的利用效率。另外，将电能储存在蓄电池中后能够积少成多，用来驱动更大的负载，改进了太阳能的易用性。再者，将多余的太阳能存储在车载蓄电池内还可以避免汽车长期闲置后出现的蓄电池电量不足的现象。又，按照本实用新型的实施例的太阳能充电系统能够很好地兼容汽车上现有的电源管理系统，因此有很好的实用性，便于推广。从结合附图的以下详细说明中，将会使本实用新型的上述和其它目的及优点更加
完全清楚。
图1为按照本实用新型一个实施例的用于汽车的太阳能电池接口装置的结构框图。的策略示意图。
具体实施方式
下面将根据表示本实用新型实施方式的附图具体说明本实用新型。图1为按照本实用新型一个实施例的用于汽车的太阳能电池接口装置的结构框图。参见图1，用于汽车的太阳能电池接口装置10包括蓄电池充电适配电路110、电平转换电路120、继电器130和输出功率优化电路140。如图1所示，蓄电池充电适配电路110经输出功率优化电路140与太阳能电池20 相连，另一方面还与车载蓄电池30耦合，太阳能电池20由此可经蓄电池充电适配电路110 向车载蓄电池30充电。蓄电池充电适配电路110将太阳能电池20的输出转换为适合于车载蓄电池30的电压。可以采用本领域内技术人员熟知的多种电路结构来实现蓄电池充电适配电路110，因此这里不再对其电路结构作详细描述。如图1所示，电平转换电路120 —方面与继电器130耦合，另一方面与汽车电器40 耦合，其将从继电器130接收的输入电平转换为适于汽车电器40工作的输出电平。可以采用本领域内技术人员熟知的多种电路结构来实现电平转换电路120，因此这里不再对其电路结构作详细描述。如图1所示，继电器130包含两个输入端Tl和T2、一个输入端T3和一个控制端 T4，其中，输入端Tl经输出功率优化电路140与太阳能电池20相连，输入端T2与车载蓄电池30耦合，输出端T3与电平转换电路120耦合，控制端T4接收来自太阳能电池接口装置 10外部的控制信号CRTL，以实现下列其中任一种工作方式太阳能电池20向汽车电器40 供电、车载蓄电池30向汽车电器40供电和太阳能电池20向车载蓄电池30充电。以下进一步描述上述工作方式。参见图1，其中，继电器130在外部控制信号CTRL的控制下，可以使输入端Tl与输出端T3之间导通，此时在太阳能电池20与电平转换电路120之间形成供电通道，从而实现太阳能电池20向汽车电器40的供电；或者，继电器130在外部控制信号CTRL的控制下，可以使输入端T2与输出端T3之间导通，此时在车载蓄电池30与电平转换电路120之间形成供电通道，从而实现车载蓄电池30向汽车电器40的供电；或者，继电器130在外部控制信号CTRL的控制下，可以使输入端Tl与输出端T3之间和输入端T2与输出端T3之间都不导通，此时形成了太阳能电池20经蓄电池充电适配电路110向车载蓄电池30进行充电的通道。如图1所示，功率优化电路140被耦合在太阳能电池20与继电器130和蓄电池充电适配电路Iio之间，其通过对最大功率点的跟踪来实现太阳能电池20的输出功率的优化。图2示出了一种最大功率点跟踪策略的示意图，在图2中，横轴代表太阳能电池20 的输出电压U，纵轴代表太阳能电池20的输出功率P。如图2所示，功率优化电路140通过持续地向太阳能电池20的输出电压施加扰动(图2中以向上和向下的箭头标示)并比较当前太阳能电池输出功率与前一周期的输出功率的大小(在图2中也即A-E点中成对的相邻点(A，B)、(B, C)、(C，D)和(D，E))，对太阳能电池20的工作点进行实时控制调整，由此可实现对最大功率点的跟踪(在图2所示的情形下，最大功率点为C，其对应的功率和电压分别为Rii和Um)。与未采用功率优化电路140的情形相比，按照本实施例的太阳能电池的输出功率至少能够提高30%，在光照不足的情况下，甚至能够提高130%。但是需要指出的是，就本实用新型所要达到的目的而言，功率优化电路140并非是必须的。在图1中，太阳能电池20、车载蓄电池30以及太阳能电池接口装置10构成了汽车供电系统的主要部分。其中，车载蓄电池30可以为目前普遍使用的铅酸蓄电池。太阳能电池20可以是薄膜太阳能电池，其被覆盖在汽车车窗表面或汽车顶篷表面。太阳能电池20 也可以是覆盖在汽车顶篷表面或顶篷表面的单晶硅或多晶硅太阳能电池。由于可以在不背离本实用新型基本特征的精神下，以各种形式实施本实用新型， 因此本实施方式是说明性的而不是限制性的，由于本实用新型的范围由所附权利要求定义，而不是由说明书定义，因此落入权利要求的边界和界限内的所有变化，或这种权利要求边界和界限的等同物因而被权利要求包涵。
权利要求1.一种用于汽车的太阳能电池接口装置，其特征在于，包括蓄电池充电适配电路，其与太阳能电池和车载蓄电池耦合，用于使所述太阳能电池向所述车载蓄电池充电；电平转换电路，其与汽车电器耦合，用于将输入电平转换为适于所述汽车电器工作的输出电平；以及继电器，其包含两个输入端，分别与所述太阳能电池和所述车载蓄电池耦合； 输出端，与所述电平转换电路耦合；以及控制端，用于接收外部控制信号，其中，所述继电器在所述外部控制信号的控制下，接通所述太阳能电池与所述电平转换电路以形成供电通道，或者接通所述车载蓄电池与所述电平转换电路以形成供电通道， 或者接通所述太阳能电池与所述车载蓄电池以形成经所述蓄电池充电适配电路向所述车载蓄电池充电的通道。
2.如权利要求1所述的太阳能电池接口装置，其中，进一步包括输出功率优化电路，其耦合在所述太阳能电池与所述继电器和所述蓄电池充电适配电路之间，其通过持续地向所述太阳能电池的输出电压施加扰动并比较当前太阳能电池输出功率与前一周期的输出功率的大小，对所述太阳能电池的工作点进行实时控制调整，以实现对最大功率点的跟踪。
3.一种汽车供电系统，其特征在于，包括 太阳能电池；车载蓄电池；以及太阳能电池接口装置，包括蓄电池充电适配电路，其与太阳能电池和车载蓄电池耦合，用于使所述太阳能电池向所述车载蓄电池充电；电平转换电路，其与汽车电器耦合，用于将输入电平转换为适于所述汽车电器工作的输出电平；以及继电器，其包含两个输入端，分别与所述太阳能电池和所述车载蓄电池耦合； 输出端，与所述电平转换电路耦合；以及控制端，用于接收外部控制信号，其中，所述继电器在所述外部控制信号的控制下，接通所述太阳能电池与所述电平转换电路以形成供电通道，或者接通所述车载蓄电池与所述电平转换电路以形成供电通道， 或者接通所述太阳能电池与所述车载蓄电池以形成经所述蓄电池充电适配电路向所述车载蓄电池充电的通道。
4.如权利要求3所述的汽车供电系统，其中，所述车载蓄电池为铅酸蓄电池。
5.如权利要求3所述的汽车供电系统，其中，所述太阳能电池为覆盖在汽车车窗表面或顶篷表面的薄膜太阳能电池。
6.如权利要求3所述的汽车供电系统，其中，所述太阳能电池为覆盖在汽车车窗表面或顶篷表面的单晶硅或多晶硅太阳能电池。
专利摘要本实用新型涉及可再生能源技术，特别涉及一种用于汽车的太阳能电池充电接口装置和包含该接口装置的汽车供电系统。按照本实用新型的用于汽车的太阳能电池接口装置包括蓄电池充电适配电路，其与太阳能电池和车载蓄电池耦合；电平转换电路，其与汽车电器耦合；以及继电器，其包含两个输入端，分别与所述太阳能电池和所述车载蓄电池耦合；输出端，与所述电平转换电路耦合；以及控制端，用于接收外部控制信号。按照本实用新型的实施例，暂时不用的太阳能可以储存在辅助蓄电池或车载蓄电池中，因此大大提高了太阳能电池的利用效率。再者，将多余的太阳能存储在车载蓄电池内还可以避免汽车长期闲置后出现的蓄电池电量不足的现象。
文档编号B60K16/00GK201976030SQ201020695988
公开日2011年9月14日 申请日期2010年12月29日 优先权日2010年12月29日
发明者张崇生, 王鼎鼎, 邓恒, 郝飞 申请人:上海汽车集团股份有限公司