一种太阳能汽车供电系统及方法与流程

本发明涉及汽车应用技术领域，具体涉及一种太阳能汽车供电系统及方法。

背景技术：

随着光伏技术的发展，太阳能发电已经广泛应用，但太阳能发电在传统汽车领域的应用还比较少。太阳光发电在汽车上使用，发动机运转时可以降低发电的发电负荷，实现节油；在发动机熄火、驻车使用电器时，如野营时使用车载冰箱，如单依靠蓄电池供电，可能会造成蓄电池过亏电无法启动，而发动机启动会造成额外的燃油消耗，而使用太阳能发电可以对蓄电池充电，避免蓄电池过亏电造成无法启动。

现有的太阳能汽车供电系统一般采用通用的太阳能电池板，将电源直接接到蓄电池。但是，通用性的太阳能电池板的电压一般大于车辆的通用电压范围，可能造成车辆零部件损坏，同时电池板的发电性能不可控。

技术实现要素：

针对上述缺陷与不同，本发明提供了一种太阳能汽车供电系统及方法，以保证车辆在不同运行状态时供电的安全性。

为了实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种太阳能汽车供电系统，包括：整车负载，还包括：发动机控制器、蓄电池、能量控制器、以及与所述能量控制器连接的太阳能供电装置、电量传感器，所述太阳能供电装置包括：与所述能量控制器连接的光照传感器，所述能量控制器通过所述光照传感器获取所述太阳能供电装置的功率；所述电量传感器用于检测所述蓄电池的电量，所述太阳能供电装置以及所述蓄电池并联连接后与所述整车负载串联连接；所述能量控制器通过can总线与所述发动机控制器连接，以实时获取车辆运行状态；当车辆处于不同的运行状态时，所述能量控制器根据所述太阳能供电装置的功率或/和所述蓄电池的电量，控制所述太阳能装置为所述整车负载和/或所述蓄电池供电。

优选地，位于在所述整车负载与地之间的第一电流传感器，所述第一电流传感器与所述能量控制器连接，以实时采集所述整车负载的电流；

以及位于所述太阳能供电装置与所述整车负载之间的第二电流传感器，所述第二电流传感器与所述能量控制器连接，以实时采集所述太阳能供电装置的输出电流；

所述车辆运行状态包括：驻车状态与行车状态；

所述能量控制器在车辆处于驻车状态时，获取所述太阳能供电装置的功率；检测所述太阳能供电装置的功率是否大于设定功率，如果是，控制所述太阳能装置的输出电压为第一设定电压；

所述能量控制器在车辆处于行车状态时，所述能量控制器获取所述太阳能供电装置的功率、所述蓄电池的电量、所述整车负载的电流以及所述太阳能供电装置的输出电流，根据所述太阳能供电装置的功率、所述蓄电池的电量、所述整车负载的电流以及所述太阳能供电装置的输出电流控制所述太阳能装置与所述蓄电池结合为所述整车负载供电，或所述蓄电池单独为所述整车负载供电、或所述太阳能供电装置分别为所述蓄电池以及所述整车负载供电。

优选地，还包括：与所述能量控制器连接的智能发电机；所述太阳能供电装置、所述智能发电机以及所述蓄电池并联连接后与所述整车负载串联连接；

所述能量控制器在车辆处于行车状态时，根据所述太阳能供电装置的功率、所述蓄电池的电量、所述太阳能供电装置的输出电流、所述整车负载的电流，控制所述蓄电池与所述智能电机结合为所述整车负载供电，或所述太阳能供电装置与所述智能发电机结合为所述蓄电池以及所述整车负载供电。

优选地，还包括：与所述发动机控制器连接的点火锁，所述发动机控制器根据所述点火锁的信号确定车辆的运行状态。

优选地，所述太阳能供电装置还包括：

太阳能电池板、可控稳压模块；所述太阳能电池板与所述可控稳压模块连接，所述可控稳压模块还分别与所述能量控制器、所述第二电流传感器连接。

优选地，还包括：与所述能量控制器电连接的定时器；

所述车辆运行状态还包括：停车状态；

当车辆处于停车状态时，所述能量控制器控制所述定时器开始计时；当所述定时器计时到第一设定时间时，所述能量控制器实时检测所述太阳能电池的功率以及所述蓄电池的电量，当检测到所述蓄电池的电量小于第一设定电量并且所述太阳能电池板功率大于设定功率时，控制所述太阳能供电装置的输出电压为第二设定电压，所述第二设定电压大于所述第一设定电压，从而使所述太阳能电池板为所述蓄电池充电，当所述太阳能电池板为所述蓄电池充电第二设定时间或者所述太阳能电池板的功率小于设定功率时，所述能量控制器控制所述可控稳压模块停止输出电压，并控制所述定时器重新开始计时。

一种太阳能汽车供电方法，包括：

通过can总线实时获取车辆运行状态；

当车辆处于不同的运行状态时，获取蓄电池的电量或/和太阳能供电装置的功率，所述太阳能供电装置以及所述蓄电池并联连接后与整车负载串联连接；

根据所述太阳能供电装置的功率或/和所述蓄电池的电量，控制所述太阳能装置为所述整车负载和/或所述蓄电池供电。

优选地，所述车辆运行状态包括：行车状态与驻车状态；

所述根据所述太阳能供电装置的功率或/和所述蓄电池的电量，控制所述太阳能装置为所述整车负载和/或所述蓄电池供电包括：

当车辆处于驻车状态时，获取所述太阳能供电装置的功率；检测所述太阳能供电装置的功率是否大于设定功率，如果是，控制所述太阳能装置的输出电压为第一设定电压；

当车辆处于行车状态时，获取所述太阳能供电装置的功率、所述蓄电池的电量、所述整车负载的电流以及所述太阳能供电装置的输出电流，根据所述太阳能供电装置的功率、所述蓄电池的电量、所述整车负载的输出电流以及所述太阳能供电装置的输出电流控制所述太阳能装置与所述蓄电池结合为所述整车负载供电，或所述蓄电池单独为所述整车负载供电、或所述太阳能供电装置分别为所述蓄电池以及所述整车负载供电。

优选地，所述方法还包括：设置计时器；

所述车辆运行状态还包括：停车状态；

所述根据所述太阳能供电装置的功率或/和所述蓄电池的电量，控制所述太阳能装置为所述整车负载和/或所述蓄电池供电还包括：

当车辆处于停车状态时，所述计时器开始计时；判断所述计时器是否达到第一设定时间；如果是，检测所述太阳能电池板的功率以及所述蓄电池的电量，当检测到所述蓄电池的电量小于第一设定电量并且所述太阳能电池板功率大于设定功率时，控制所述太阳能供电装置的输出电压为第二设定电压，所述第二设定电压大于所述第一设定电压，从而使所述太阳能电池板为所述蓄电池充电，当所述太阳能电池板为所述蓄电池充电第二设定时间或者所述太阳能电池板的功率小于设定功率时，控制所述可控稳压模块停止输出电压，所述计时器重新开始计时。

优选地，所述根据所述太阳能供电装置的功率、所述蓄电池的电量、所述整车负载的输出电流以及所述太阳能供电装置的输出电流控制所述太阳能装置与所述蓄电池结合为所述整车负载供电，或所述蓄电池单独为所述整车负载供电、或所述太阳能供电装置分别为所述蓄电池以及所述整车负载供电包括：

检测所述太阳能供电装置的功率是否小于设定功率；如果是，控制所述蓄电池与所述智能电机结合为所述整车负载供电；

如果否，检测所述蓄电池的电量是否大于第二设定电量，所述第二设定电量大于所述第一设定电量，如果是，控制所述太阳能供电装置的输出电压为第二设定电压，并检测所述整车负载的电流是否大于所述太阳能供电装置的输出电流，如果是，控制所述智能发电机开启，从而使所述太阳能供电装置与所述智能发电机结合为所述蓄电池以及所述整车负载供电。

优选地，所述方法还包括：

在所述太阳能供电装置的功率大于设定功率，并且所述蓄电池的电量小于第二设定电量时，控制所述太阳能供电装置的输出电压为第三设定电压，控制所述智能发电机的输出电压为第四设定电压，所述第三设定电压大于所述第二设定电压、所述第四设定电压；所述第四设定电压大于所述第二设定电压。

本发明的有益效果在于：

本发明提供的太阳能汽车供电系统及方法，太阳能供电装置与蓄电池并联连接后与整车负载串联连接，所述能量控制器实时获取车辆的运行状态；当车辆处于不同的运行状态时，所述能量控制器根据所述蓄电池的电量以及所述太阳能供电装置的功率，控制所述太阳能装置为所述整车负载和/或所述蓄电池供电。通过本发明，保证了车辆在不同运行状态时供电的安全性。

附图说明

图1是本发明实施例太阳能汽车供电系统的一种结构示意图。

图2是本发明实施例太阳能汽车供电系统的另一种结构示意图。

具体实施方式

为了使本领域技术人员能更进一步了解本发明的特征及技术内容，下面结合附图和实施方式对本发明实施例作详细说明。

如图1所示是本发明实施例太阳能汽车供电系统的一种结构示意图，包括：整车负载f，还包括：发动机控制器、蓄电池、能量控制器、以及与所述能量控制器连接的太阳能供电装置、电量传感器，所述太阳能供电装置包括：与所述能量控制器连接的光照传感器(图中未示)，所述能量控制器通过所述光照传感器获取所述太阳能供电装置的功率；所述电量传感器用于检测所述蓄电池的电量，所述太阳能供电装置以及所述蓄电池并联连接后与所述整车负载f串联连接；所述能量控制器通过can总线与所述发动机控制器连接，以实时获取车辆运行状态；当车辆处于不同的运行状态时，所述能量控制器根据所述太阳能供电装置的功率或/和所述蓄电池的电量，控制所述太阳能装置为所述整车负载f和/或所述蓄电池供电。

本发明的另一个实施例中，如图2所示，所述系统还可以包括：位于在所述整车负载与地之间的第一电流传感器，所述第一电流传感器与所述能量控制器连接，以实时采集所述整车负载的电流；以及位于所述太阳能供电装置与所述整车负载之间的第二电流传感器，所述第二电流传感器与所述能量控制器连接，以实时采集所述太阳能供电装置的输出电流；

所述车辆运行状态包括：驻车状态与行车状态。

所述能量控制器在车辆处于驻车状态时，获取所述太阳能供电装置的功率；检测所述太阳能供电装置的功率是否大于设定功率，如果是，控制所述太阳能装置的输出电压为第一设定电压。需要说明的是，第一设定电压可以与所述蓄电池的额定电压相同，也可以不同，比如，第一设定电压为13v，本实施例中，控制所述太阳能装置的输出电压的目的：使所述太阳能装置与所述蓄电池共同为整车负载供电。

所述能量控制器在车辆处于行车状态时，所述能量控制器获取所述太阳能供电装置的功率、所述蓄电池的电量、所述整车负载的电流以及所述太阳能供电装置的输出电流，根据所述太阳能供电装置的功率、所述蓄电池的电量、所述整车负载的电流以及所述太阳能供电装置的输出电流控制所述太阳能装置与所述蓄电池结合为所述整车负载供电，或所述蓄电池单独为所述整车负载供电、或所述太阳能供电装置分别为所述蓄电池以及所述整车负载供电。

需要说明的是，本发明实施例中，第一电流传感器与第二电流传感器可以是霍尔电流传感器，将第一电流传感器卡接在所述整车负载与地之间的连接上，则可以直接得到所述整车负载的电流；将第二电流传感器卡接在所述太阳能供电装置与所述整车负载之间的连线上，则可以直接得到所述太阳能供电装置的电流。

需要说明的是，设定功率可以根据太阳能供电装置的不同型号通过标定确定，比如，设定功率为50w。

进一步，本发明的另一个实施例中，如图2所示，所述系统还可以包括：与所述能量控制器连接的智能发电机；所述太阳能供电装置、所述智能发电机以及所述蓄电池并联连接后与所述整车负载串联连接；所述能量控制器在车辆处于行车状态时，根据所述太阳能供电装置的功率、所述蓄电池的电量、所述太阳能供电装置的输出电流、所述整车负载的电流，控制所述蓄电池与所述智能电机结合为所述整车负载供电，或所述太阳能供电装置与所述智能发电机结合为所述蓄电池以及所述整车负载供电。

需要说明的是，图2中，能量控制器通过can总线与发动机控制器连接，进一步，能量控制器还可以通过lin线分别与所述智能发电机、电量传感器连接，通过lin线获取电量传感器采集的所述蓄电池的电量，能量控制器通过lin线控制所述智能发电机开启或关闭，进一步，能量传感器在所述智能发电机开启后，还可以通过lin线控制所述智能发电机输出不同的发电电压。

本发明的另一个实施例中，所述系统还可以包括：与所述发动机控制器连接的点火锁，所述发动机控制器根据所述点火锁确定车辆的运行状态。

具体地，点火锁为一种多档开关，具有lock档、acc档、on档、start档。

第一道：lock档，用于锁死汽车，一般的车钥匙放到这个档位就会锁死了方向盘，方向盘不能有太大的活动。

第二道：acc档，在acc档全车附件除电控系统(发动机)全部供电，如收音机、车灯、音响等都可以使用。

第三道：on档，on档，全车电气设备都可以使用。

第四道：start档，start档，发动汽车，此时acc上的电气设备会关闭，启动后自动回到on档。

本发明实施例中，车辆处于驻车状态是指点火锁打到on档时的状态，车辆处于停车状态是指点火锁打到lock档时的状态，车辆处于行车状态是指点火锁打到start档后回到on档，并且发动机控制器确定发动机已发动的状态。

具体地，如图2所示，所述太阳能供电装置包括：

太阳能电池板、可控稳压模块；所述太阳能电池板与所述可控稳压模块连接，所述可控稳压模块与所述能量控制器连接，所述第二电流传感器位于所述可控稳压模块与所述整车负载之间。

进一步，本发明的另一个实施例中，所述系统还可以包括：与所述能量控制器电连接的定时器；所述车辆运行状态还包括：停车状态；当车辆处于停车状态时，所述能量控制器控制所述定时器开始计时；当所述定时器计时到第一设定时间时，所述能量控制器实时检测所述太阳能电池的功率以及所述蓄电池的电量，当检测到所述蓄电池的电量小于第一设定电量并且所述太阳能电池板功率大于设定功率时，控制所述太阳能供电装置的输出电压为第二设定电压，所述第二设定电压大于所述第一设定电压，从而使所述太阳能电池板为所述蓄电池充电，当所述太阳能电池板为所述蓄电池充电第二设定时间或者所述太阳能电池板的功率小于设定功率时，所述能量控制器控制所述可控稳压模块停止输出电压，并控制所述定时器重新开始计时。

需要说明的是，第一设定时间、第二设定时间可以根据能量控制器的型号通过标定确定，比如，第一设定时间为30h，第二设定时间为5h。第二设定电压可以由太阳能供电装置的硬件结构标定确定，比如，第二设定电压为14v，蓄电池的额定电压可以为：12v。第一设定电量由所述蓄电池的型号标定确定，比如，第一设定电量为50％c。

本发明实施例提供的太阳能汽车供电系统，太阳能供电装置与蓄电池并联连接后与整车负载串联连接，所述能量控制器实时获取车辆的运行状态；当车辆处于不同的运行状态时，所述能量控制器根据所述蓄电池的电量以及所述太阳能供电装置的功率，控制所述太阳能装置为所述整车负载和/或所述蓄电池供电。通过本发明，保证了车辆在不同运行状态时供电的安全性。

针对上述系统，本发明实施例还提供了一种太阳能汽车供电方法，所述方法包括以下步骤：

步骤100：开始。

步骤101：通过can总线实时获取车辆运行状态。

具体地，所述车辆运行状态可以包括：停车状态、驻车状态

步骤102：当车辆处于不同的运行状态时，获取蓄电池的电量或/和太阳能供电装置的功率，所述太阳能供电装置以及所述蓄电池并联连接后与整车负载串联连接。

步骤103：根据所述太阳能供电装置的功率或/和所述蓄电池的电量，控制所述太阳能装置为所述整车负载和/或所述蓄电池供电。

具体地，所述根据所述太阳能供电装置的功率或/和所述蓄电池的电量，控制所述太阳能装置为所述整车负载和/或所述蓄电池供电包括：

当车辆处于驻车状态时，获取所述太阳能供电装置的功率；检测所述太阳能供电装置的功率是否大于设定功率，如果是，控制所述太阳能装置的输出电压为第一设定电压。需要说明的是，第一设定电压可以与所述蓄电池的额定电压相同也可以与所述蓄电池的额定电压不同，比如第一设定电压为13v。

当车辆处于行车状态时，获取所述太阳能供电装置的功率、所述蓄电池的电量、所述整车负载的电流以及所述太阳能供电装置的输出电流，根据所述太阳能供电装置的功率、所述蓄电池的电量、所述整车负载的输出电流以及所述太阳能供电装置的输出电流控制所述太阳能装置与所述蓄电池结合为所述整车负载供电，或所述蓄电池单独为所述整车负载供电、或所述太阳能供电装置分别为所述蓄电池以及所述整车负载供电。

本发明实施例提供的太阳能汽车供电方法，当车辆处于不同的运行状态时，获取蓄电池的电量或/和太阳能供电装置的功率，根据所述太阳能供电装置的功率或/和所述蓄电池的电量，控制所述太阳能装置为所述整车负载和/或所述蓄电池供电。通过本发明，保证了车辆在不同运行状态时供电的安全性。

进一步，本发明的另一个实施例中，包括以下步骤：

步骤200：开始，设置计时器。

步骤201：通过can总线实时获取车辆运行状态。

所述车辆运行状态包括：行车状态、驻车状态以及停车状态。

步骤202：当车辆处于不同的运行状态时，获取蓄电池的电量或/和太阳能供电装置的功率，所述太阳能供电装置以及所述蓄电池并联连接后与整车负载串联连接。

步骤203：根据所述太阳能供电装置的功率或/和所述蓄电池的电量，控制所述太阳能装置为所述整车负载和/或所述蓄电池供电。

具体地，所述根据所述太阳能供电装置的功率或/和所述蓄电池的电量，控制所述太阳能装置为所述整车负载和/或所述蓄电池供电包括：

当车辆处于停车状态时，所述计时器开始计时；判断所述计时器是否达到第一设定时间；如果是，检测所述太阳能电池板的功率以及所述蓄电池的电量，当检测到所述蓄电池的电量小于第一设定电量并且所述太阳能电池板功率大于设定功率时，控制所述太阳能供电装置的输出电压为第二设定电压，所述第二设定电压大于所述第一设定电压，从而使所述太阳能电池板为所述蓄电池充电，当所述太阳能电池板为所述蓄电池充电第二设定时间或者所述太阳能电池板的功率小于设定功率时，控制所述可控稳压模块停止输出电压，所述计时器重新开始计时。

当车辆处于驻车状态时，获取所述太阳能供电装置的功率；检测所述太阳能供电装置的功率是否大于设定功率，如果是，控制所述太阳能装置的输出电压为第一设定电压。需要说明的是，第一设定电压可以与所述蓄电池的额定电压相同也可以与所述蓄电池的额定电压不同，比如第一设定电压为13v。

当车辆处于行车状态时，执行以下步骤：

步骤2031：获取所述太阳能供电装置的功率、所述蓄电池的电量、所述整车负载的电流以及所述太阳能供电装置的输出电流。

步骤2032：检测所述太阳能供电装置的功率是否小于设定功率；如果是，执行步骤2033；否则，执行步骤2034。

步骤2033：控制所述蓄电池与所述智能电机结合为所述整车负载供电。

步骤2034：检测所述蓄电池的电量是否大于第二设定电量，所述第二设定电量大于所述第一设定电量，如果是，执行步骤2035；否则，执行步骤2037。

需要说明的是，第二设定电量根据蓄电池的型号标定确定，比如，第二设定电量为80％c。

步骤2035：控制所述太阳能供电装置的输出电压为第二设定电压，并检测所述整车负载的电流是否大于所述太阳能供电装置的输出电流，如果是，执行步骤2036；否则，返回步骤2035。

步骤2036：控制所述智能发电机开启，从而使所述太阳能供电装置与所述智能发电机结合为所述蓄电池以及所述整车负载供电。

需要说明的是，控制所述太阳能供电装置开启后，还可以控制所述智能发电机输出不同的发电电压，具体的控制方式下面车辆处于行车状态时进行了详细介绍。

步骤2037：控制所述太阳能供电装置的输出电压为第三设定电压，控制所述智能发电机的输出电压为第四设定电压，所述第三设定电压大于所述第二设定电压、所述第四设定电压；所述第四设定电压大于所述第二设定电压。

需要说明的是，第一设定电压、第二设定电压、第三设定电压以及第四设定电压可以根据太阳能供电装置以及智能发电机的型号标定确定，比如，第一设定电压为13v，第二设定电压为14v，第三设定电压为14.5v，第四设定电压为14.4v。

下面具体介绍车辆处于行车状态时，本发明实施例的具体地供电流程如下：

1、太阳能供电装置的功率大于设定功率(比如50w)并且蓄电池电量大于第二电量值(如80％c)时，控制所述太阳能供电装置的输出电压为第二设定电压(14v)给整车供电，当整车负载电流小于太阳能电池板最大可输出电流时，由太阳能电池板给整车供电。

本发明实施例中，通过上述控制，可以使发电机不参与工作时，太阳能供电装置按照额定电压(第二设定电压)发电。

2、太阳能供电装置的功率大于设定功率(比如50w)并且蓄电池电量大于第二电量值(如80％c)时，控制所述太阳能供电装置的输出电压为第二设定电压(14v)给整车供电，当整车负载变化，整车负载的电流增加，整车负载的电流大于所述太阳能供电装置的电流，蓄电池参与放电，能量控制器控制智能发电机开启，同步还调节智能发电机的发电电压，使智能发电机的发电电压逐渐增加，发电机参与供电，蓄电池的放电电流逐渐减小到0a，将智能发电机电压稳定在蓄电池的放电电流为0a，智能发电机的发电电压逐调节的最高值为发电机的额定电压。当整车负载电流的减少时，能量控制器还可以调节智能发电机电压，使其逐渐减小，直到蓄电池的放电电流为0a为止，智能发电机电压稳定在蓄电池的放电电流为0a的状态。通过上述控制可以使，太阳能电池板不能满足的电能由智能发电机提供，由太阳能电池板和智能发电机给整车供电，从而使蓄电池处于不充不放平衡状态，起到保护蓄电池的目的。

3、太阳能供电装置的功率大于设定功率(比如50w)并且蓄电池电量大于第二电量值(如80％c)时，控制所述太阳能供电装置的输出电压为第二设定电压(14v)给整车供电，当整车负载的电流继续增时，智能发电机以最大功率发电电压发电，仍不能满足整车负载的需求时，蓄电池参与放电，由太阳能电池板、智能发电机和蓄电池给整车供电。

4、太阳能供电装置的功率大于设定功率(比如50w)并且蓄电池电量小于第二电量值(如80％c)时，调节太阳能电池板的发电电压u1为第三设定电压(如14.5v)、智能发电机的发电电压为第四设定电压(如14.4v)，给电气负载供电，同时给蓄电池充电。

综上所述，本发明实施例提供的太阳能汽车供电系统及方法，通过can总线检测车辆运行状态，并在车辆处于不同的运行状态时，根据蓄电池的电量以及太阳能供电装置的功率，控制所述太阳能装置为所述整车负载和/或所述蓄电池供电。通过本发明，保证了车辆在不同运行状态时供电的安全性。

以上对本发明实施例进行了详细介绍，本文中应用了具体实施方式对本发明进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的系统及方法；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，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发明的限制。