混合动力汽车的光伏充电系统及其控制方法与流程

文档序号:11109669阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种混合动力汽车的光伏充电系统,其特征在于,包括:

启动电池和动力电池;

太阳能电池板,所述太阳能电池板包括N个太阳能电池,N为大于1的整数;

串并联切换电路,用于控制所述N个太阳能电池以并联方式或串联方式连接;

第一电压采集电路,用于采集所述启动电池的电压;

第二电压采集电路,用于采集所述动力电池的电压;

第一充电电路;

第二充电电路;

控制芯片,所述控制芯片分别与所述串并联切换电路、所述第一电压采集电路、所述第二电压采集电路、所述第一充电电路和所述第二充电电路相连,所述控制芯片用于根据所述启动电池的电压和所述动力电池的电压控制所述串并联切换电路,并根据所述启动电池的电压和所述动力电池的电压控制所述第一充电电路以使所述太阳能电池板通过所述第一充电电路向所述启动电池充电,以及根据所述启动电池的电压和所述动力电池的电压控制所述第二充电电路以使所述太阳能电池板通过所述第二充电电路向所述动力电池充电;以及

电源电路,用于将所述启动电池的电压转换为供电电压以为所述控制芯片供电。

2.根据权利要求1所述的混合动力汽车的光伏充电系统,其特征在于,还包括:

第三电压采集电路,用于采集所述太阳能电池板中任一个太阳能电池的电压,其中,所述控制芯片还用于根据采集的所述任一个太阳能电池的电压控制所述光伏充电系统休眠或唤醒。

3.根据权利要求2所述的混合动力汽车的光伏充电系统,其特征在于,在所述光伏充电系统被唤醒之后,所述控制芯片判断所述启动电池的电压是否小于第一预设电压;

如果所述启动电池的电压小于所述第一预设电压,所述控制芯片则控制所述串并联切换电路以使所述N个太阳能电池以并联方式连接,并控制所述第一充电电路持续开通以使所述太阳能电池板以恒流充电方式向所述启动电池充电,同时控制所述第二充电电路关闭;

如果所述启动电池的电压大于或等于所述第一预设电压,所述控制芯片则控制所述串并联切换电路以使所述N个太阳能电池以串联方式连接,并控制所述第二充电电路开通以使所述太阳能电池板向所述动力电池充电,同时控制所述第一充电电路关闭。

4.根据权利要求3所述的混合动力汽车的光伏充电系统,其特征在于,

在所述太阳能电池板向所述动力电池充电的过程中,如果所述动力电池的电压大于第 三预设电压,所述控制芯片则控制所述串并联切换电路以使所述N个太阳能电池以并联方式连接,并控制所述第一充电电路间歇开通以使所述太阳能电池板以PWM充电方式向所述启动电池充电,同时控制所述第二充电电路关闭;

在所述太阳能电池板向所述动力电池充电以及所述太阳能电池板以PWM充电方式向所述启动电池充电的过程中,如果所述启动电池的电压小于所述第二预设电压,所述控制芯片则控制所述串并联切换电路以使所述N个太阳能电池以并联方式连接,并控制所述第一充电电路持续开通以使所述太阳能电池板以恒流充电方式向所述启动电池充电,同时控制所述第二充电电路关闭。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的混合动力汽车的光伏充电系统,其特征在于,所述串并联切换电路包括N-1个开关单元和控制所述N-1个开关单元的主开关单元,其中,

所述主开关单元包括第一三极管和第一电阻,所述第一三极管的发射极接低压地,所述第一三极管的基极与所述控制芯片的串并联切换控制端相连,所述第一三极管的集电极与所述第一电阻的一端相连,所述第一电阻的另一端与所述N-1个开关单元均相连;

所述N-1个开关单元中的第i个开关单元包括第二三极管、第二电阻和双刀双掷继电器,所述第二三极管的基极与所述第一电阻的另一端相连,所述第二三极管的集电极通过所述第二电阻接所述低压地,所述双刀双掷继电器的线圈的一端与所述第二三极管的发射极相连,所述双刀双掷继电器的线圈的另一端与所述启动电池的正极相连,所述双刀双掷继电器的第一端与所述N个太阳能电池中第i个太阳能电池的正极相连,所述双刀双掷继电器的第二端与所述N个太阳能电池中第i+1个太阳能电池的正极相连,所述双刀双掷继电器的第三端悬空,所述双刀双掷继电器的第四端与所述第i个太阳能电池的负极相连,所述双刀双掷继电器的第五端与所述第i+1个太阳能电池的负极相连,所述双刀双掷继电器的第六端与所述第i+1个太阳能电池的正极相连,其中,所述第一端与所述第二端之间具有第一路径,所述第一端与所述第三端之间具有第二路径,所述第四端与所述第五端之间具有第三路径,所述第四端与所述第六端之间具有第四路径,i=1、2、…、N-1。

6.根据权利要求1-4中任一项所述的混合动力汽车的光伏充电系统,其特征在于,所述启动电池的正极与所述太阳能电池板的正极相连,所述启动电池的负极接低压地,所述第一充电电路包括:

并联的第一MOS管和第二MOS管,所述第一MOS管的源极与所述第二MOS的源极相连后与所述太阳能电池板的负极相连,所述第一MOS管的漏极与所述第二MOS的漏极相连后与所述低压地相连;

第三电阻,所述第三电阻的一端与所述第一MOS管的栅极相连;

第四电阻,所述第四电阻的一端与所述第三电阻的另一端相连,所述第四电阻的另一 端与所述第二MOS管的栅极相连,所述第三电阻与所述第四电阻之间具有第一节点;

驱动单元,所述驱动单元与所述第一节点和所述控制芯片的低压充电控制端相连,所述驱动单元用于驱动所述第一MOS管和第二MOS管同时开通或关断。

7.根据权利要求6所述的混合动力汽车的光伏充电系统,其特征在于,所述驱动单元包括:

第一二极管,所述第一二极管的阳极与所述启动电池的正极相连;

第五电阻,所述第五电阻的一端与所述第一二极管的阴极相连;

第六电阻,所述第六电阻的一端与所述第五电阻的另一端相连,所述第六电阻与所述第五电阻之间具有第二节点;

第三三极管,所述第三三极管的集电极与所述第六电阻的另一端相连,所述第三三级管的发射极接所述低压地,所述第三三级管的基极与所述控制芯片的低压充电控制端相连;

第四三极管,所述第四三极管的发射极与所述二极管的阴极相连,所述第四三极管的基极与所述第二节点相连;

第二二极管,所述第二二极管的阳极与所述第四三极管的集电极相连;

第七电阻,所述第七电阻的一端与所述第二二极管的阴极相连;

第八电阻,所述第八电阻的一端与所述第七电阻的另一端相连,所述第八电阻的另一端与所述太阳能电池板的负极相连,所述第七电阻与所述第八电阻之间具有第三节点;

第五三极管,所述第五三极管的基极与所述第三节点相连,所述第五三极管的发射极与所述太阳能电池板的负极相连;

第六三极管和第七三极管,所述第六三极管的集电极与所述第一二极管的阴极相连,所述第七三极管的集电极与所述第五三极管的发射极相连,所述第六三极管的基极与所述第七三极管的基极相连后与所述第五三极管的集电极相连,所述第六三极管的发射极与所述第七三极管的发射极相连后与所述第一节点相连;

第九电阻,所述第九电阻并联在所述第六三极管的集电极与基极之间;

第十电阻,所述第十电阻并联在所述第七三极管的集电极与发射极之间。

8.根据权利要求6或7所述的混合动力汽车的光伏充电系统,其特征在于,所述第一充电电路还包括,用于防止所述启动电池向所述太阳能电池反向充电的防反充单元,所述防反充单元包括:

并联的第三MOS管和第四MOS管,所述第三MOS管和第四MOS管连接在所述第一MOS管和第二MOS管的漏极与所述低压地之间,所述第三MOS管的源极与所述第四MOS的源极相连后与所述低压地相连,所述第三MOS管的漏极与所述第四MOS的漏极相连后与所述第一MOS管和第二MOS管的漏极相连;

第十一电阻,所述第十一电阻的一端与所述第三MOS管的栅极相连;

第十二电阻,所述第十二电阻的一端与所述第十一电阻的另一端相连,所述第十二电阻的另一端与所述第四MOS管的栅极相连,所述第十一电阻与所述第十二电阻之间具有第四节点;

第十三电阻,所述第十三电阻的一端与所述控制芯片的低压防反充端相连;

第八三极管,所述第八三极管的基极与所述第十三电阻的另一端相连,所述第八三极管的发射极与所述低压地相连;

第九三极管和第十三极管,所述第九三极管的集电极与所述第一二极管的阴极相连,所述第十三极管的集电极与所述第八三极管的发射极相连,所述第九三极管的基极与所述第十三极管的基极相连后与所述第八三极管的集电极相连,所述第九三极管的发射极与所述第十三极管的发射极相连后与所述第四节点相连;

第十四电阻,所述第十四电阻并联在所述第九三极管的集电极与基极之间;

第十五电阻,所述第十五电阻并联在所述第十三极管的集电极与发射极之间。

9.根据权利要求1-4中任一项所述的混合动力汽车的光伏充电系统,其特征在于,所述动力电池的正极与所述太阳能电池板的正极相连,所述动力电池的负极接高压地,所述第二充电电路包括:

光电耦合器;

第十六电阻,所述第十六电阻的一端与所述控制芯片的高压充电控制端相连;

第十一三极管,所述第十一三极管的基极与所述第十六电阻的另一端相连,所述第十一三极管的发射极与所述启动电池的负极相连,所述第十一三极管的集电极与所述光电耦合器的第一输入端相连,其中,所述启动电池的负极接低压地;

第十七电阻,所述第十七电阻的一端与所述启动电池的正极相连,所述第十七电阻的另一端与所述光电耦合器的第二输入端相连;

第十八电阻,所述第十八电阻的一端接所述高压地;

第十九电阻,所述第十九电阻的一端与所述第十八电阻的另一端相连,所述第十九电阻与所述第十八电阻之间具有第五节点,所述第五节点与所述光电耦合器的第一输出端相连;

第五MOS管,所述第五MOS管的栅极与所述第十九电阻的另一端相连,所述第五MOS管的源极与所述高压地相连,所述第五MOS管的漏极与所述太阳能电池板的负极相连;

第二十电阻,所述第二十电阻的一端与所述启动电池的正极相连,所述第二十电阻的另一端与所述光电耦合器的第二输出端相连。

10.根据权利要求1-4中任一项所述的混合动力汽车的光伏充电系统,其特征在于,所述第二电压采集电路包括:

光耦芯片,所述光耦芯片包括发光二极管、第一光敏二极管和第二光敏二极管;

第二十一电阻,所述第二十一电阻的一端与所述动力电池的正极相连,所述第二十一电阻的另一端与所述第一光敏二极管的阴极相连,其中,所述第一光敏二极管的阳极接所述高压地;

第一比较器,所述第一比较器的负输入端与所述第二十一电阻的另一端相连,所述第一比较器的正输入端接所述高压地;

第二十二电阻,所述第二十二电阻的一端与所述第一比较器的输出端相连,所述第二十二电阻的另一端与所述发光二极管的阴极相连,其中,所述发光二极管的阳极与所述电源电路相连;

第一电容,所述第一电容的一端与所述第一比较器的负输入端相连,所述第一电容的另一端与所述第一比较器的输出端相连;

第二比较器,所述第二比较器的负输入端与所述第二光敏二极管的阴极相连,所述第二比较器的正输入端与所述第二光敏二极管的阳极相连后与所述启动电池的负极相连,所述第二比较器的输出端与所述控制芯片的高压检测端相连,其中,所述启动电池的负极接低压地;

第二十三电阻,所述第二十三电阻的一端与所述第二比较器的负输入端相连,所述第二十三电阻的另一端与所述第二比较器的输出端相连;

第二电容,所述第二电容与所述第二十三电阻并联。

11.根据权利要求1-4中任一项所述的混合动力汽车的光伏充电系统,其特征在于,所述第一电压采集电路包括:

第十二三极管,所述第十二三极管的基极与所述控制芯片的低压检测开关端相连,所述第十二三极管的发射极与所述启动电池的负极相连,其中,所述启动电池的负极接低压地;

第二十四电阻,所述第二十四电阻的一端与所述第十二三极管的集电极相连;

第十三三极管,所述第十三三极管的基极与所述第二十四电阻的另一端相连,所述第十三三极管的发射极与所述启动电池的正极相连;

第二十五电阻,所述第二十五电阻的一端与所述第十三三极管的集电极相连;

第二十六电阻,所述第二十六电阻的一端与所述第二十五电阻的另一端相连,第二十六电阻的另一端接所述低压地,所述第二十六电阻与所述第二十五电阻之间具有第六节点,所述第六节点与所述控制芯片的低压检测端相连。

12.根据权利要求1-4中任一项所述的混合动力汽车的光伏充电系统,其特征在于,所述第三电压采集电路包括:

第十四三极管,所述第十四三极管的基极与所述控制芯片的太阳能检测开关端相连,所述第十四三极管的发射极接低压地;

第二十七电阻,所述第二十七电阻的一端与所述第十四三极管的集电极相连;

第十五三极管,所述第十五三极管的基极与所述第二十七电阻的另一端相连,所述第十五三极管的发射极与所述太阳能电池板的正极相连;

第二十八电阻,所述第二十八电阻的一端与所述第十五三极管的集电极相连;

第二十九电阻,所述第二十九电阻的一端与所述第二十八电阻的另一端相连,第二十九电阻的另一端接所述太阳能电池板的负极,所述第二十九电阻与所述第二十八电阻之间具有第七节点,所述第七节点与所述控制芯片的太阳能检测端相连。

13.一种混合动力汽车的光伏充电系统的控制方法,其特征在于,光伏充电系统包括启动电池、动力电池、太阳能电池板、串并联切换电路、第一充电电路和第二充电电路,所述太阳能电池板包括N个太阳能电池,N为大于1的整数,所述串并联切换电路用于控制所述多组太阳能电池以并联方式或串联方式连接,所述方法包括以下步骤:

采集所述启动电池的电压;

采集所述动力电池的电压;

根据所述启动电池的电压和所述动力电池的电压控制所述串并联切换电路,并根据所述启动电池的电压和所述动力电池的电压控制所述第一充电电路以使所述太阳能电池板通过所述第一充电电路向所述启动电池充电,以及根据所述启动电池的电压和所述动力电池的电压控制所述第二充电电路以使所述太阳能电池板通过所述第二充电电路向所述动力电池充电。

14.根据权利要求13所述的混合动力汽车的光伏充电系统的控制方法,其特征在于,还包括:

采集所述太阳能电池板中任一个太阳能电池的电压;

根据采集的所述任一个太阳能电池的电压控制所述光伏充电系统休眠或唤醒。

15.根据权利要求14所述的混合动力汽车的光伏充电系统的控制方法,其特征在于,根据所述启动电池的电压和所述动力电池的电压控制所述串并联切换电路,并根据所述启动电池的电压和所述动力电池的电压控制所述第一充电电路以使所述太阳能电池板通过所述第一充电电路向所述启动电池充电,以及根据所述启动电池的电压和所述动力电池的电压控制所述第二充电电路以使所述太阳能电池板通过所述第二充电电路向所述动力电池充电,具体包括:

在所述光伏充电系统被唤醒之后,判断所述启动电池的电压是否小于第一预设电压;

如果所述启动电池的电压小于所述第一预设电压,则控制所述串并联切换电路以使所述N个太阳能电池以并联方式连接,并控制所述第一充电电路持续开通以使所述太阳能电池板以恒流充电方式向所述启动电池充电,同时控制所述第二充电电路关闭;

如果所述启动电池的电压大于或等于所述第一预设电压,则控制所述串并联切换电路以使所述N个太阳能电池以串联方式连接,并控制所述第二充电电路开通以使所述太阳能电池板向所述动力电池充电,同时控制所述第一充电电路关闭。

16.根据权利要求15所述的混合动力汽车的光伏充电系统的控制方法,其特征在于,

在所述太阳能电池板向所述动力电池充电的过程中,如果所述动力电池的电压大于第三预设电压,则控制所述串并联切换电路以使所述N个太阳能电池以并联方式连接,并控制所述第一充电电路间歇开通以使所述太阳能电池板以PWM充电方式向所述启动电池充电,同时控制所述第二充电电路关闭;

在所述太阳能电池板向所述动力电池充电以及所述太阳能电池板以PWM充电方式向所述启动电池充电的过程中,如果所述启动电池的电压小于所述第二预设电压,则控制所述串并联切换电路以使所述N个太阳能电池以并联方式连接,并控制所述第一充电电路持续开通以使所述太阳能电池板以恒流充电方式向所述启动电池充电,同时控制所述第二充电电路关闭。

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