CN101964603B

CN101964603B - 车载复合供电的方法、控制装置及系统

Info

Publication number: CN101964603B
Application number: CN2009101573404A
Authority: CN
Inventors: 包静
Original assignee: China Mobile Group Gansu Co Ltd
Current assignee: China Mobile Group Gansu Co Ltd
Priority date: 2009-07-24
Filing date: 2009-07-24
Publication date: 2013-03-27
Anticipated expiration: 2029-07-24
Also published as: CN101964603A

Abstract

本发明公开了一种车载复合供电的方法、控制装置及系统。该方法包括：获取负载的所需功率；根据所处地理位置的纬度，获取太阳能方阵的最佳倾角及太阳能方阵的功率，根据最佳倾角调节太阳能方阵的倾角；根据太阳能方阵的功率及负载的所需功率，调整燃气轮机和/或蓄电池的工作状态，对负载进行供电。本发明各实施例可以提高应急供电系统在复杂场景下的机动性和生存能力，对集成的多种供电方式进行统一协调。

Description

车载复合供电的方法、控制装置及系统

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及通信行业的业务支撑领域。

背景技术

在四川汶川大地震中，地震对当地的供电设施造成了破坏，进而影响到了当地的移动通信。移动通信抢险突击队员冒着生命危险，排除各种艰险，恢复灾区通信。但是由于传统油机供电车严重依靠后勤油料保障，在特殊情况自我生存能力低。在地震的特殊情况下，后勤保障能力严重不足，各基站虽然设备恢复正常，但由于缺乏能源供应，短时间运行正常后又退出服务。因此，在地震、台风、战争等特殊环境下，应急供电应该尽量减少对后勤保障的依赖，对重要用电负荷的连续供电，单纯的一种供电技术往往不能安全可靠的完成上述工作。因此，在上述场景中，亟需自我生存能力强，安全可靠的复合供电系统。

复合供电系统通常是指两种或多种分布式供电技术及蓄能装置组合起来，对重要负载进行供电。本发明涉及的复合供电系统主要由微型燃气轮机、太阳能方阵组成，现分别予以介绍。

微型燃气轮机是一类新近发展起来的小型热力发动机，其通过燃料产生高温、高压气体，推进供电机供电。微型燃气轮机占地面积少，特别适合安装在移动式电源和车辆动力。微型燃气轮机与常规供电装置相比具有如下优点：(1)节能环保，效率高；(2)适用于多种燃料，包括天然气、油井气、沼气、汽油、柴油、煤油等；(3)安全可靠，便于维护，微型燃气轮机采用独特的空气轴承技术，系统内部不需要任何润滑，节省了日常维护。

太阳能光伏供电技术是利用半导体材料的光电效应直接将太阳能转换为电能。光伏供电具有不消耗燃料、不受地域限制、适应性强、规模灵活、安全可靠、维护简单等优点。

目前已有多种形式的复合供电系统被提出，但大部分应用在固定的场所和地点。在地震、台风、战争等特殊场景下，需要采取将复合供电系统集成到运载工具上，并且通过控制技术对各种供电设备进行统一调度，此类复合供电系统尚属技术研发的空白点。

在实现本发明过程中，发明人发现现有技术复合供电方式中存在如下问题：现有应急供电系统机动性差，对后勤保障要求较高，自我生存能力差，不能对集成多种供电方式进行统一协调。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术应急供电系统机动性差，不能对集成的供电设备进行统一协调的缺陷，提出一种车载复合供电的方法、控制装置及系统，以提高应急供电系统在复杂场景下的机动性和生存能力，对集成的多种供电设备进行统一协调。

为实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种车载复合供电方法，用于控制安装于运载工具上的太阳能方阵、微型燃气轮机、蓄电池对负载进行供电，其特征在于，包括：获取负载的所需功率；根据所处地理位置的纬度，获取太阳能方阵的最佳倾角及太阳能方阵的功率，根据最佳倾角调节太阳能方阵的倾角；根据太阳能方阵的功率及负载的所需功率，调整燃气轮机和/或蓄电池的工作状态，对负载进行供电。

本技术方案中，根据太阳能方阵的功率及负载的所需功率，调整燃气轮机和/或蓄电池的工作状态，对负载进行供电的步骤具体包括：当太阳能方阵能够满足负载需求时，微型燃气轮机不启动，太阳能方阵对负载供电；当太阳能方阵部分满足负载需求时，微型燃气轮机启动，微型燃气轮机和太阳能方阵共同对负载供电；当太阳能方阵不能满足负载需求时，太阳能方阵关闭，微型燃气轮机启动，直接对负载供电；当太阳能方阵不能满足负载需求，且微型燃气轮机燃料耗尽时，由蓄电池对负载供电。

本技术方案中，所处地理位置纬度Φ与太阳能方阵的最佳倾角β的对应关系具体为：

Φ

0°＜Φ≤15°

15°＜Φ≤25°

25°＜Φ≤30°

30°＜Φ≤35°

35°＜Φ≤40°

Φ＞40°

β

15°

Φ

Φ+5°

Φ+10°

Φ+15

Φ+20

本技术方案中，根据最佳倾角调节太阳能方阵的倾角的步骤之前还可以包括：太阳能方阵包括至少一个光伏子阵；根据太阳能方阵的功率及负载的所需功率，调节各光伏子阵的打开与关闭。

本技术方案中，车载复合供电方法还可以包括：跟踪太阳位置的变化；根据太阳位置的变化，对各光伏子阵的倾角进行微调，以获取最大的太阳辐射量。

本技术方案中，车载复合供电方法还可以包括：当太阳能方阵和/或燃气轮机的输出功率在满足负载所需功率外，仍有功率结余时，对蓄电池进行充电。

本技术方案中，车载复合供电方法还可以包括：设定风速阈值；测试所处环境的风速；当风速大于阈值时，收回太阳能方阵。

本技术方案中，调整燃气轮机的工作状态，对负载进行供电的步骤具体包括：根据太阳能方阵的功率及负载的所需功率，调节燃气轮机的发电机转速、燃烧温度，和/或燃料流动速度参数，从而调节燃气轮机的输出功率。

为实现上述目的，根据本发明的另一个方面，提供了一种车载复合供电的控制装置，用于控制安装于运载工具上的太阳能方阵、微型燃气轮机、蓄电池对负载进行供电，其特征在于，包括：采集模块，用于获取负载的所需功率；光伏控制器，用于根据所处地理位置的纬度，获取太阳能方阵的最佳倾角及太阳能方阵的功率，根据最佳倾角调节太阳能方阵的倾角；功率匹配模块，用于根据太阳能方阵的功率及负载的所需功率，调整燃气轮机的工作状态，对负载进行供电。

本技术方案中，功率匹配模块包括第一DC/DC控制器、DC/AC逆变器、第二DC/DC控制器，其中：第一DC/DC控制器用于协调太阳能方阵、微型燃气轮机、蓄电池给负载进行直流供电；DC/AC逆变器，用于将微型燃气轮机的直流输出转变为直流、交流两路输出，将太阳能方阵的直流输出转变为交流输出；第二DC/DC控制器，用于控制蓄电池在微型燃气轮机启动时，提供启动电流。

本技术方案中，车载复合供电的控制装置还可以包括：充电控制模块，用于对蓄电池进行充电控制；继电器，用于对太阳能方阵的交流输出进行控制。充电控制模块进一步包括：DC/DC充电子模块，用于太阳能方阵对蓄电池进行充电；DC/AC充电子模块，用于微型燃气轮机对蓄电池进行充电。

本技术方案中，光伏控制器还包括：子阵控制子模块，用于根据负载的所需功率，控制各光伏子阵的接通与切离，对负载进行供电；最佳倾角获取子模块，用于根据地理位置的纬度，获取太阳能方阵的最佳倾角；倾角调节子模块，用于跟踪太阳位置的变化，根据最佳倾角及太阳位置的变化，调节太阳能方阵的倾角，以获取最大的太阳辐射量。

本技术方案中，采集模块还包括：风速检测子模块，用于测试所处环境的风速；倾角调节子模块，还用于设定风速阈值，当风速大于阈值时，收回太阳能方阵。

为实现上述目的，根据本发明的再一个方面，提供了一种车载复合供电系统，包括车载复合供电控制装置、运载工具、太阳能方阵、微型燃气轮机、蓄电池，其中：车载复合供电控制装置、太阳能方阵、微型燃气轮机、蓄电池位于运载工具的内部，太阳能方阵包括多个子阵，分别位于运载工具的外表面；车载复合供电控制装置对太阳能方阵、微型燃气轮机、蓄电池进行控制，对负载进行供电。

本发明各实施例的车载复合供电的方法、控制装置及系统，在运载工具上集成了太阳能方阵和微型燃气轮机两种供电方式，并结合蓄电池对负载进行供电，通过车载复合供电控制装置对太阳能方阵和微型燃气轮机、蓄电池进行协调控制。本发明各实施例可以提高应急供电系统在复杂场景下的机动性和生存能力，对集成的多种供电方式进行统一协调。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例共同用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明车载复合供电系统的实物图；

图2为本发明实施例一车载复合供电方法的流程图；

图3为本发明实施例二车载复合供电方法的流程图；

图4为太阳位置传感器的示意图；

图5为风速检测装置的电路图；

图6为本发明实施例四车载复合供电控制装置的示意图；

图7为本发明实施例五车载复合供电装置的示意图；

图8为本发明实施例六车载复合供电系统的示意图。

结合附图在其上标记以下附图标记：

402-采集模块； 404-光伏控制器； 406-功率匹配模块。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行说明，应当理解，此处所描述的实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例一

图1为本发明车载复合供电系统的实物图。微型燃气轮机、蓄电池、控制装置位于运载工具内，太阳能方阵位于运载工具的外侧面四周。

图2为本发明实施例一车载复合供电方法的流程图，用于控制安装于运载工具上的太阳能方阵、微型燃气轮机对负载进行供电，包括：

步骤S102：获取负载的所需功率；

步骤S104：根据所处地理位置的纬度，获取太阳能方阵的最佳倾角及太阳能方阵的功率，根据最佳倾角调节太阳能方阵的倾角；

步骤S106：根据太阳能方阵的功率及负载的所需功率，调整燃气轮机的工作状态，对负载进行供电。

本实施例中，负载为基站各设备运行所需要的功率。本实施例中，在步骤S102之前还需要调整运载工具的方位角，以使太阳能方阵处于朝向太阳的方向。此外，也可以在步骤S104中增加对太阳能方阵进行旋转的步骤，实现上述功能。

本实施例中，调整燃气轮机的工作状态，对负载进行供电的步骤具体为：根据蓄电池的状态及太阳能方阵的功率，调节燃气轮机的发电机转速、燃烧温度，和/或燃料流动速度参数，从而调节燃气轮机的输出功率。

本实施例中，根据太阳能方阵的功率及负载的所需功率，调整燃气轮机和/或蓄电池的工作状态，对负载进行供电的步骤具体包括：当太阳能方阵能够满足负载需求时，微型燃气轮机不启动，太阳能方阵对负载供电；当太阳能方阵部分满足负载需求时，微型燃气轮机启动，微型燃气轮机和太阳能方阵共同对负载供电；当太阳能方阵不能满足负载需求时，太阳能方阵关闭，微型燃气轮机启动，直接对负载供电。

本实施例中，当太阳能方阵不能满足负载需求，且微型燃气轮机燃料耗尽的情况下，由蓄电池对负载进行供电；当太阳能方阵和/或燃气轮机的输出功率在满足负载所需功率外，仍有功率结余时，对蓄电池进行充电。

本实施例中，将太阳能方阵、微型燃气轮机、蓄电池集成到运载工具上，增强了应急供电系统在复杂场景下的机动性。太阳能方阵可以在无后勤支援的情况下提供能源，增强了复杂环境下的自我生存能力，通过对太阳能方阵、微型燃气轮机的组合控制，可以进一步节约能源，提高了应急供电系统的生存能力。

实施例二

图3为本发明实施例二车载复合供电方法的流程图。如图3所示，本实施例包括：

步骤S202：获取负载的所需功率，车载式太阳跟踪器启动；

步骤S204：确定车载式太阳板的方位角，自动指挥车辆完成方位角的调整；

步骤S206：确定车载式太阳板的倾角，完成电池板倾角的调整；

步骤S208：根据负载所需功率及太阳能方阵的功率，依次启动太阳能电池板，当太阳能方阵的功率远大于负载所需功率时，只启动部分太阳能电池板；

步骤S210：如果太阳能方阵完全不能满足负载需求，执行步骤S212，如果太阳能方阵只能部分满足负载需求，执行步骤S216，如果太阳能方阵完全满足负载需求，执行步骤S220；

步骤S212：微型燃气轮机启动，直接给负载供电；

步骤S214：燃料用尽时，蓄电池开始放电给负载直接供电，流程结束；

步骤S216：微型燃气轮机启动；

步骤S218：以太阳能为主，微型燃气轮机为辅给负载供电，流程结束；

步骤S220：太阳能电池板直接用直流给负载供电，流程结束。

本实施例对车载复合供电方法进一步进行了说明，具有实施例一的全部有益效果，并且可实施性更强。

实施例三

一、太阳能方阵的最佳倾角及太阳能方阵的功率

本实施例将对根据所处地理位置的纬度，获取太阳能方阵的最佳倾角及太阳能方阵的功率进行详细叙述：

本实施例中，表1为所处地理位置纬度Φ与太阳能方阵的最佳倾角β的对应关系。

表1为所处地理位置纬度Φ与太阳能方阵的最佳倾角β的对应关系

Φ

0°＜Φ≤15°

15°＜Φ≤25°

25°＜Φ≤30°

30°＜Φ≤35°

35°＜Φ≤40°

Φ＞40°

β

15°

Φ

Φ+5°

Φ+10°

Φ+15

Φ+20

太阳能方阵的功率的计算步骤如下：

①计算方阵β倾角下方阵太阳直接辐射分量：S_β＝S×sin(α+β)/sinα。

其中：α：中午时太阳高度角，α＝90°-Φ±δ(北半球取+号)，δ为太阳赤纬度，δ＝23.45°sin[(284+n)×360/365]，n-从一年开头算起第n天的纬度；S：水平面太阳直接辐射量，可查找气象资料获取。

②计算方阵β倾角下的太阳总辐射量R_β＝S×sin(α+β)/sinα+D。

其中：D：散射辐射量可通过查阅气象资料获取。

③方阵最小输出电流I_min＝Q/(T_m×η₁×η₂)；方阵最大输出电流I_max＝Q/(T_min×η₁×η₂)

其中：平均峰值日照时数T_m＝(R_β×mwH/cm²)/(100mw/cm²)；η₁：蓄电池充电效率，η₂：方阵表面灰尘遮散损失。

④方阵电压V＝V_f+V_d

其中：V_f：蓄电池浮充电压(25℃)；V_d：线路电压损耗。

⑤确定方阵功率F＝Im×V/(1-α(T_max-25))

其中：α一般取α＝0.5％；T_max：太阳电池最高工作温度。

至此，获取太阳能方阵的功率结束，从而可以根据太阳能方阵的功率对燃气轮机进行控制，从而达到节约能源，提供系统在复杂场景下生存能力的目的。

二、根据需要打开或关闭光伏子阵

此外，太阳能方阵包括至少一个光伏子阵。当太阳光照很强，没有必要启用全部光伏子阵就可以满足负载需求时，本实施例还可以包括：根据太阳能方阵的功率及负载的所需功率，调节各光伏子阵的打开与关闭。当太阳光很弱，不能产生任何能量，比如在晚上时，本实施例还可以包括：获取太阳辐射量；当太阳辐射量小于预设阈值时，收回所有光伏子阵，太阳能方阵停止运行。

三、根据太阳位置，调整太阳能方阵的倾角

太阳位置的变化会引起照射在平面镜镜面光强的变化，要使平面镜接收到最大的光强，应使镜面与太阳光线照射垂直，因此必须使平面镜跟踪太阳。本实施例还可以包括：跟踪太阳位置的变化；根据太阳位置的变化，微调太阳能方阵的倾角，以获取最大的太阳辐射量。

太阳位置由高度角和方位角确定，太阳跟踪子模块可利用两个步进电机驱动平面镜作两轴运动，达到跟踪太阳的目的。在高度角和方位角跟踪时分别利用两只2CU型光电二极管作为太阳位置的敏感元件。图4为太阳位置传感器的示意图。传感器俯视结构如图4(a)所示。4只光电二极管安装在同一个半球形的传感器壳内。每对二极管被中间隔板隔开，对称地放在隔板两侧。光电二极管信号放大电路如图4(b)所示。当镜面对准太阳时，太阳光平行于隔板，两只二极管的感光量相等，输出电压相同。当太阳光略有偏移时，隔板的阴影落在其中一只二极管上，使两只二极管的感光量不等，输出电压也不相等。根据输出电压确定步进电机的转向，控制相关的继电器动作，接通步进电机使其转动。当转到太阳光重新平行于隔板时，两只二极管输出相同电压，继电器断开，电机停转。

四、自动防风功能

为了提高系统运行的可靠性，还增加自动防风保护功能，当风力达到5级以上时，通过风速传感器检测到风速报警信号后，由计算机系统的继电器输出放、翻控制动作，使太阳能电池组件和多平面镜阵快速收平，当风力降下来时，延迟10分钟，解除防风状态，恢复平面镜阵的跟踪过程。为实现上述目的，本实施例还可以包括：设定风速阈值；测试所处环境的风速；当风速大于阈值时，收回太阳能方阵。

图5为风速检测装置的电路图。如图5所示，风速检测子模块是采用FC-1型风速风向传感器。风杯风速仪是用风杯旋转架作为感应元件，一个多齿转盘和光电断器用来将转子速度转换为与风速成正比的频率电信号，为了获得A/D采集卡采集的电压信号，还必须外加电压取样电路。将电频率信号转变成电压信号。把频率信号送入频率/电压转换器中，经过取样电路，就可以得到与风速成正比的标准电压信号。

五、蓄电池管理功能

蓄电池在充电过程中过量充电或是在放电过程中过量放电都会对蓄电池的性能造成不良影响，所以应该实时检测蓄电池的端电压，根据充放电要求，控制充放电的导通和截止，从而延长蓄电池的使用寿命，确保系统的正常运行。蓄电池放电即负载用电可以采用两点控制方式，当蓄电池电压下降到一定值时报警，提醒工作人员节约用电，减少负荷；当电压下降到更低的下限值时，系统切断负载，从而防止蓄电池过放电造成的损坏。

为实现上述目的，本实施例还可以包括：当太阳能方阵不能满足负载需求，且微型燃气轮机燃料耗尽的情况下，由蓄电池对负载进行供电；当太阳能方阵和/或燃气轮机的输出功率在满足负载所需功率外，仍有功率结余时，对蓄电池进行充电。

对蓄电池设定了三种充电控制方式：

一：正常充电，即大容量充电，在此种充电方式下，所有充电电流全部用于为电池充电，可由太阳能子阵或混合电源提供。

二：浮充充电：电池正常充电周期接近结束时，电池将保持在此种充电状态，使电池真正达到满充。

三：定期均充，定期提高电压进行过充电，通过充电产生的气体来搅拌酸液，防止分层，还可以弥补当充电电量状态SOC接近100％时下降的充电效率。

复合供电系统中，太阳能方阵作为能量的主要来源。最多可投入四个光伏子阵，对电池进行大容量充电，随后当蓄电池接近满充时，通过改变连入系统的光伏子阵数目来对充电电流电流进行精调。

本实施例给出了车载复合供电方法中的各种辅助功能，本实施例具有实施例具有实施例二的全部有益效果，并且可实施性更强。

实施例四

本实施例公开了一种车载复合供电的控制装置，用于控制太阳能方阵和微型燃气轮机对负载进行供电。图6为本发明实施例四车载复合供电控制装置的示意图。如图6所示，本实施例包括：采集模块402，用于获取负载的所需功率；光伏控制器404，用于根据所处地理位置的纬度，获取太阳能方阵的最佳倾角及太阳能方阵的功率，根据最佳倾角调节太阳能方阵的倾角；功率匹配模块406，用于根据太阳能方阵的功率及负载的所需功率，调整燃气轮机的工作状态，对负载进行供电。

本实施例实现的方法可以参照实施例一的相关说明，并具有实施例一的全部有益效果，此处不再重述。

实施例五

图7为本发明实施例五车载复合供电装置的示意图。如图7所示，本实施例中，功率匹配模块406还可以包括：第一DC/DC控制器用于协调太阳能方阵、微型燃气轮机、蓄电池给负载进行直流供电；DC/AC逆变器，用于将微型燃气轮机的直流输出转变为直流、交流两路输出，或将太阳能方阵的直流输出转变为交流输出，两类交流输出均为交流负载供电；第二DC/DC控制器，用于控制蓄电池在微型燃气轮机启动时，提供启动电流。

本实施例中，车载复合供电控制装置还包括：充电控制模块，用于对蓄电池进行充电控制；继电器，用于对太阳能方阵的交流输出进行控制。充电控制模块进一步包括：DC/DC充电子模块，用于太阳能方阵对蓄电池进行充电；DC/AC充电子模块，用于微型燃气轮机对蓄电池进行充电。

本实施例中，光伏控制器还可以包括：子阵控制子模块，用于根据负载的所需功率，控制各光伏子阵的接通与切离，对负载进行供电；最佳倾角获取子模块，用于根据地理位置的纬度，获取太阳能方阵的最佳倾角；倾角调节子模块，用于跟踪太阳位置的变化，根据最佳倾角及太阳位置的变化，调节太阳能方阵的倾角，以获取最大的太阳辐射量。

本实施例中，采集模块可以还包括：风速检测子模块，用于测试所处环境的风速。倾角调节子模块还用于设定风速阈值，当风速大于阈值时，收回所述太阳能方阵。

以下对本实施例车载复合供电控制装置控制太阳能方阵和微型燃气轮机对负载进行供电，对蓄电池进行充电的步骤进行详细说明。系统启动后，第一DC/DC控制器检测光伏控制器和蓄电池组分别送入两组不同的电压和电流后，可以包括以下三种场景，分为太阳能方阵输出功率满足负载的要求；太阳能方阵输出功率部分满足负载的要求；太阳能方阵输出功率完全不能满足负载的要求；太阳能方阵和微型燃气轮机的输出功率都完全不能满足满足负载的要求。以下对四种情况进行详细说明：

一、太阳能方阵输出功率满足负载的要求

步骤一：太阳能电池板全部展开；

步骤二：第一DC/DC控制器切断蓄电池组电流，太阳能方阵独立给负载直流供电；

步骤三：如果太阳能方阵在给负载进行供电的同时，功率仍然有富余，将太阳能方阵多余的电量自动提交充电控制模块，启动DC/DC充电子模块给蓄电池充电；

步骤四：充电控制模块检测蓄电池充电状态，蓄电池电量已充足，将多余电流提交给DC/AC逆变器；

步骤五：DC/AC逆变器启动逆变器交流输出，并接入用电设备所需的交流，消耗太阳能多余电量，目前传统太阳能多余电量的消耗普遍采用的是外加一个假负载方式进行多余电量的消减，这部分电量是白白浪费掉了；

步骤八：如果太阳能方阵输出电流在满负交流和直流负荷，仍然有多余的发电量；

步骤九：光伏控制器启动，在保证蓄电池充足电和满负交直流负载供电需求前提下，通过子阵控制子模块对太阳能电池板的展开数量进行调整。

二、太阳能方阵输出功率部分满足负载的要求

步骤一：第二DC/DC控制器启动，蓄电池组给微型燃气轮机提供启动电流；

步骤二：微型燃气轮机一路通过DC/AC逆变器逆变交流输出，对交流负载供电；另一路通过DC/AC逆变器输出直流；同时继电器切断太阳能方阵通往DC/AC逆变器的电流；

步骤三：通过充电控制模块将直流送至第一DC/DC控制器；

步骤四：第一DC/DC控制器模块根据太阳能控制器和微型燃气轮机的功率与负载所需功率，将二路送入电流进行合并输出提供给负载；

步骤五：当微型燃气轮机仍有多余的电量时，通过DC/AC逆变器自动提交充电控制模块，启动DC/AC充电子模块给蓄电池充电。

三、太阳能方阵输出功率完全不能满足负载的要求

步骤一：DC/DC控制器模块启动蓄电池组，给微型燃气轮机提供启动电流；

步骤二：微型燃气轮机一路通过DC/AC逆变器逆变交流输出，对交流负载供电；另一路通过DC/AC逆变器输出直流，同时继电器切断太阳能控制器；

步骤三：输出直流在通过充电控制模块，将直流送至第一DC/DC控制器；

步骤四：第一DC/DC控制器，微型燃气轮机给负载直流供电；

步骤五：当微型燃气轮机仍有多余的电量时，通过DC/AC逆变器的输出直流功率自动提交充电控制模块，启动DC/AC充电子模块给蓄电池充电。

四、太阳能方阵和微型燃气轮机的输出功率都完全不能满足负载的要求

步骤一：第二DC/DC控制器模块关闭微型燃气轮机线路，继电器关闭太阳能方阵线路；

步骤二：蓄电池组通过第一DC/DC控制器直接给负载直流供电；

步骤三：蓄电池电流通过第二DC/DC控制器至DC/AC逆变器，DC/AC逆变器工作，来满足负载交流的供电要求。

步骤三：根据负载功率的大小，提示工作人员蓄电池交流放电最大供电时间。

本实施例给出了车载复合供电的控制装置，并结合具体场景，对车载复合供电方法也进行了详细说明，本实施例具有实施例一-四的全部有益效果，此处不再重述。

实施例六

本实施例公开了一种包含实施例四、五车载复合供电控制装置的车载复合供电系统，还包括运载工具、太阳能方阵、微型燃气轮机、蓄电池。图8为本发明实施例六车载复合供电系统的示意图。太阳能方阵包括多个子阵，分别位于运载工具的外表面，可以伸出并进行角度调节，车载复合供电控制装置、微型燃气轮机、蓄电池位于运载工具的内部，车载复合供电控制装置对太阳能方阵、微型燃气轮机、蓄电池进行控制，对负载进行供电。

本方法实施例的技术实现细节可以参照实施例四、五的相关说明，并具有上述实施例的全部有益效果，此处不再重述。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟、光盘、网络节点、调度器等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种车载复合供电的控制装置，用于控制安装于运载工具上的太阳能方阵、微型燃气轮机、蓄电池对负载进行供电，其特征在于，包括：

采集模块，用于获取负载的所需功率；

光伏控制器，用于根据所处地理位置的纬度，获取太阳能方阵的最佳倾角及太阳能方阵的功率，根据所述最佳倾角调节太阳能方阵的倾角；

功率匹配模块，用于根据所述太阳能方阵的功率及负载的所需功率，调整燃气轮机的工作状态，对负载进行供电；

所述功率匹配模块包括第一DC/DC控制器、DC/AC逆变器、第二DC/DC控制器，其中：

第一DC/DC控制器用于协调太阳能方阵、微型燃气轮机、蓄电池给负载进行直流供电；

DC/AC逆变器，用于将微型燃气轮机的直流输出转变为直流、交流两路输出，将太阳能方阵的直流输出转变为交流输出；

第二DC/DC控制器，用于控制蓄电池在微型燃气轮机启动时，提供启动电流；

该装置还包括：充电控制模块，用于对蓄电池进行充电控制；继电器，用于对太阳能方阵的交流输出进行控制；

所述充电控制模块进一步包括：DC/DC充电子模块，用于所述太阳能方阵对蓄电池进行充电；DC/AC充电子模块，用于所述微型燃气轮机对蓄电池进行充电。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述光伏控制器还包括：

子阵控制子模块，用于根据负载的所需功率，控制各光伏子阵的接通与切离，对负载进行供电；

最佳倾角获取子模块，用于根据地理位置的纬度，获取太阳能方阵的最佳倾角；

倾角调节子模块，用于跟踪太阳位置的变化，根据所述最佳倾角及太阳位置的变化，调节太阳能方阵的倾角，以获取最大的太阳辐射量。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述采集模块还包括：风速检测子模块，用于测试所处环境的风速；

所述倾角调节子模块，还用于设定风速阈值，当所述风速大于所述阈值时，收回所述太阳能方阵。

4.一种车载复合供电系统，包括运载工具、太阳能方阵、微型燃气轮机、蓄电池、车载复合供电控制装置，其中：

所述车载复合供电控制装置、太阳能方阵、微型燃气轮机、蓄电池位于运载工具的内部，所述太阳能方阵包括多个子阵，分别位于运载工具的外表面；所述车载复合供电控制装置对太阳能方阵、微型燃气轮机、蓄电池进行控制，对负载进行供电；

所述车载复合供电控制装置包括：采集模块，用于获取负载的所需功率；光伏控制器，用于根据所处地理位置的纬度，获取太阳能方阵的最佳倾角及太阳能方阵的功率，根据所述最佳倾角调节太阳能方阵的倾角；功率匹配模块，用于根据所述太阳能方阵的功率及负载的所需功率，调整燃气轮机的工作状态，对负载进行供电；

5.一种车载复合供电方法，用于控制安装于运载工具上的太阳能方阵、微型燃气轮机、蓄电池对负载进行供电，其特征在于，包括：

获取负载的所需功率；

根据所处地理位置的纬度，获取太阳能方阵的最佳倾角及太阳能方阵的功率，根据所述最佳倾角调节太阳能方阵的倾角；

根据所述太阳能方阵的功率及负载的所需功率，调整燃气轮机和/或蓄电池的工作状态，对负载进行供电；

所述根据所述太阳能方阵的功率及负载的所需功率，调整燃气轮机和/或蓄电池的工作状态，对负载进行供电包括：

协调太阳能方阵、微型燃气轮机、蓄电池给负载进行直流供电；

将微型燃气轮机的直流输出转变为直流、交流两路输出，将太阳能方阵的直流输出转变为交流输出；

控制蓄电池在微型燃气轮机启动时，提供启动电流；

该方法还包括：

当所述太阳能方阵和/或燃气轮机的输出功率在满足负载所需功率外，仍有功率结余时，对所述蓄电池进行充电。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据太阳能方阵的功率及负载的所需功率，调整燃气轮机和/或蓄电池的工作状态，对负载进行供电的步骤具体包括：

当太阳能方阵能够满足负载需求时，微型燃气轮机不启动，太阳能方阵对负载供电；

当太阳能方阵部分满足负载需求时，微型燃气轮机启动，微型燃气轮机和太阳能方阵共同对负载供电；

当太阳能方阵不能满足负载需求时，太阳能方阵关闭，微型燃气轮机启动，直接对负载供电；

当太阳能方阵不能满足负载需求，且微型燃气轮机燃料耗尽时，由蓄电池对负载供电。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：所处地理位置纬度Φ与太阳能方阵的最佳倾角β的对应关系具体为：

当0°＜Φ≤15°时，β＝15°；

当15°＜Φ≤25°时，β＝Φ；

当25°＜Φ≤30°时，β＝Φ+5°；

当30°＜Φ≤35°时，β＝Φ+10°；

当35°＜Φ≤40°时，β＝Φ+15°；

当Φ＞40°时，β＝Φ+20°。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述根据最佳倾角调节太阳能方阵的倾角的步骤之前还包括：

所述太阳能方阵包括至少一个光伏子阵；

根据所述太阳能方阵的功率及负载的所需功率，调节各光伏子阵的打开与关闭。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，还包括：

跟踪太阳位置的变化；

根据所述太阳位置的变化，对各光伏子阵的倾角进行微调，以获取最大的太阳辐射量。

10.根据权利要求5-9中任一项所述的方法，其特征在于，还包括：

设定风速阈值；

测试所处环境的风速；

当所述风速大于所述阈值时，收回所述太阳能方阵。

11.根据权利要求5-9中任一项所述的方法，其特征在于，所述调整燃气轮机的工作状态，对负载进行供电的步骤具体包括：

根据太阳能方阵的功率及负载的所需功率，调节燃气轮机的发电机转速、燃烧温度，和/或燃料流动速度参数，从而调节燃气轮机的输出功率。