CN102163861A - 基于光伏发电的电动汽车充电装置 - Google Patents
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Abstract
基于光伏发电的电动汽车充电装置，涉及一种光伏发电和电动汽车充电装置，解决现有充电装置耗费电能大，不环保的问题。该充电装置包括光伏电池组件(A1)、充放电控制器、电动汽车蓄电池(A3)、备用蓄电池(A4)。充放电控制器包括：控制芯片ATmega16(A2)、第一IGBT驱动芯片IR2110(A5)、第二IGBT驱动芯片IR2110(A6)、第一IGBT管(T1)、第二IGBT管(T2)。控制芯片ATmega16用于光伏电池组件电压采样、电动汽车蓄电池电压采样和备用蓄电池电压采样；输出的PWM信号通过IGBT驱动芯片对IGBT管控制。充放电控制器的电源由单片备用蓄电池串联经稳压芯片得到。
Description
技术领域
本发明涉及一种光伏发电和电动汽车充电装置，尤其涉及一种基于光伏发电的电动汽车充电装置。
背景技术
随着能源的紧缺、石油涨价、城市污染的日益严重，对电动汽车的开发利用越来越被各国政府所重视，从而使电动汽车得到了迅猛发展。电动汽车数量的激增要求一种环保的电动汽车充电装置。这种装置不但要实现对电动汽车实现可靠的充电，而且还要具备节能环保的特点。
传统的电动汽车充电装置是利用市电或转换为直流电给电动汽车蓄电池充电的。这大大的耗费了电能。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，现有的充电装置大大的耗费了电能，不环保的问题。提供一种基于光伏发电的电动汽车充电装置。
本发明的技术方案：
基于光伏发电的电动汽车充电装置，该充电装置包括光伏电池组件、充放电控制器、电动汽车蓄电池、备用蓄电池。
所述的充放电控制器包括：控制芯片ATmega16、第一IGBT驱动芯片IR2110、第二IGBT驱动芯片IR2110、第一IGBT管、第二IGBT管。
所述的控制芯片ATmega16的ADC0管脚与光伏电池组正电压信号连接，控制芯片ATmega16的ADC1管脚与光伏电池组负电压信号连接。
所述的控制芯片ATmega16的ADC2管脚与电动汽车蓄电池正电压信号连接，控制芯片ATmega16的ADC3管脚与电动汽车蓄电池负电压信号连接。
所述的控制芯片ATmega16的ADC4管脚与备用蓄电池电压信号连接。
所述的控制芯片ATmega16的OC0管脚与第一IGBT驱动芯片IR2110的HIN管脚连接，第一IGBT驱动芯片IR2110的VCC管脚接12V，第一IGBT驱动芯片IR2110的VDD管脚接5V，第一IGBT驱动芯片IR2110的US管脚接第一IGBT管的发射极，第一IGBT驱动芯片IR2110的H0管脚接第一IGBT管的门极。
第一IGBT管的集电极与电动汽车蓄电池的负极连接；第一IGBT管的发射极与光伏电池组件负极连接。
所述的控制芯片ATmega16的OC2管脚与第二IGBT驱动芯片IR2110的HIN管脚连接，第二IGBT驱动芯片IR2110的VCC管脚接12V，第二IGBT驱动芯片IR2110的VDD管脚接5V，第二IGBT驱动芯片IR2110的US管脚接第二IGBT管的发射极，第二IGBT驱动芯片IR2110的H0管脚接第二IGBT管的门极。
第二IGBT管的集电极与备用蓄电池的负极连接；第二IGBT管的发射极与光伏电池组件负极连接。
所述的光伏电池组件的正极与电动汽车蓄电池的正极连接；
所述的光伏电池组件的正极与备用蓄电池的正极连接。
所述的光伏电池组件的正极与第二二极管的阳极连接，第二二极管的阴极与第三二极管的正极连接，第三二极管的阴极与电动汽车蓄电池的正极连接；第二二极管的阴极与备用蓄电池的正极连接；所述的光伏电池组件的正极与负极间并联连接TVS管。
本发明与现有技术相比所具有的有益效果在于：
1.整个电动车充电装置的供电部分是太阳能电池组件，节约了电能。
2.能有效地实现对电动汽车蓄电池和备用蓄电池充电模式的控制，延长了蓄电池的使用寿命。
3.备用蓄电池的接入可以有效地利用能源并且提高了系统的可靠性。
4.充电方式的智能化，确保了充电的安全性。
附图说明
图1为基于光伏发电的电动汽车充电装置方式一的总体示意图；
图2为基于光伏发电的电动汽车充电装置方式二的总体示意图；
图3为5V直流电源转换模块；
图4为12V直流电源转换模块；
图5为充放电控制器电路；
图6为光伏电池组件电压检测模块；
图7为备用蓄电池电压检测模块；
图8为电动汽车蓄电池电压检测模块。
具体实施方式
结合附图对本发明作进一步详细的说明。
实施方式一
基于光伏发电的电动汽车充电装置，如图1、图5，该充电装置包括光伏电池组件A1、充放电控制器、电动汽车蓄电池A3、备用蓄电池A4。
所述的充放电控制器包括：控制芯片ATmega16A2、第一IGBT驱动芯片IR2110A5、第二IGBT驱动芯片IR2110A6、第一IGBT管T1、第二IGBT管T2。
所述的控制芯片ATmega16的ADC0管脚与光伏电池组正电压信号连接，控制芯片ATmega16的ADC1管脚与光伏电池组负电压信号连接。
所述的控制芯片ATmega16的ADC2管脚与电动汽车蓄电池正电压信号连接，控制芯片ATmega16的ADC3管脚与电动汽车蓄电池负电压信号连接。
所述的控制芯片ATmega16的ADC4管脚与备用蓄电池电压信号连接。
所述的控制芯片ATmega16的OC0管脚与第一IGBT驱动芯片IR2110的HIN管脚连接，第一IGBT驱动芯片IR2110的VCC管脚接12V，第一IGBT驱动芯片IR2110的VDD管脚接5V，第一IGBT驱动芯片IR2110的US管脚接第一IGBT管T1的发射极，第一IGBT驱动芯片IR2110的H0管脚接第一IGBT管T1的门极。
第一IGBT管T1的集电极与电动汽车蓄电池A3的负极连接；第一IGBT管T1的发射极与光伏电池组件A1负极连接。
所述的控制芯片ATmega16的OC2管脚与第二IGBT驱动芯片IR2110的HIN管脚连接，第二IGBT驱动芯片IR2110的VCC管脚接12V，第二IGBT驱动芯片IR2110的VDD管脚接5V，第二IGBT驱动芯片IR2110的US管脚接第二IGBT管T2的发射极，第二IGBT驱动芯片IR2110的H0管脚接第二IGBT管T2的门极。
第二IGBT管T2的集电极与备用蓄电池A4的负极连接；第二IGBT管T2的发射极与光伏电池组件A1负极连接。
所述的光伏电池组件的正极与电动汽车蓄电池A3的正极连接；
所述的光伏电池组件的正极与备用蓄电池A4的正极连接。
实施方式二
实施方式二，如图2，与实施方式一的不同之处在于：
所述的光伏电池组件的正极与第二二极管D2的阳极连接，第二二极管D2的阴极与第三二极管D3的阳极连接，第三二极管D3的阴极与电动汽车蓄电池A3的正极连接；第二二极管D2的阴极与备用蓄电池A4的正极连接；所述的光伏电池组件的正极与负极间并联连接TVS管D1。
两个实施方式中：
所述的第一IGBT驱动芯片IR2110的VDD管脚接5V、第一IGBT驱动芯片IR2110的VCC管脚接12V、第二IGBT驱动芯片IR2110的VCC管脚接12V、第二IGBT驱动芯片IR2110的VDD管脚接5V，其电源由5V的及12V的直流电源转换模块提供，如图3、图4。
5V的直流电源转换模块，如图3，构成该电路的器件包括：第一电源转换芯片A7、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4；第一电源转换芯片A7选用芯片LM2931-5.0。
所述构成器件之间的连接：
备用蓄电池的电压VIN1与第一电源转换芯片A7的Input管脚连接，第一电容C1并联在Input管脚与地之间，第二电容C2的正极与第一电源转换芯片A7的Input管脚连接，第二电容C2的负极与地连接。
电源转换芯片A7的Output管脚与第四电容C4的正极连接，第四电容C4的负极与地连接，第三电容C3并接在电源转换芯片A7的Output管脚与地之间；第一电源转换芯片A7的所有GND管脚都与地连接；第一电源转换芯片A7的Output管脚输出5V电压。
备用蓄电池选用阀控式铅酸蓄电池，单片蓄电池的额定电压为2V。由4片阀控式铅酸蓄电池串联后，成为备用蓄电池的电压VIN1接口。
12V的直流电源转换模块，如图4，构成该电路的器件包括：第二电源转换芯片A8、第五电容C5、第六电容C6，第二电源转换芯片A8选用LM2940-12.0。
所述构成器件之间的连接：
备用蓄电池的电压VIN2与第二电源转换芯片A8的IN管脚连接，第五电容C5并联在IN管脚与地之间，第二电源转换芯片A8的OUT管脚与第六电容C6的一端连接，第六电容C6的另一端与地连接，第二电源转换芯片A8的GND管脚与地连接。第二电源转换芯片A8的OUT管脚输出12V电压。
备用蓄电池选用阀控式铅酸蓄电池，单片蓄电池的额定电压为2V。由9片阀控式铅酸蓄电池串联后，成为备用蓄电池的电压VIN2接口。
电压检测模块包括：光伏电池组件电压检测模块、备用蓄电池电压检测模块、电动汽车蓄电池电压检测模块。
光伏电池组件电压检测模块，如图6，该检测模块包括：
第一电阻(R1)、第二电阻(R2)、第一稳压管(D4)、第七电容(C7)。
上述构成器件之间的连接：
光伏电池组件的正极与第一电阻(R1)的一端连接，第一电阻(R1)的另一端与第七电容(C7)的一端、第一稳压管(D4)的阴极、第二电阻(R2)的一端连接；第二电阻(R2)的另一端、第一稳压管(D4)的阳极、第七电容(C7)的另一端与光伏电池组件的负极连接；第二电阻(R2)的一端输出光伏电池组件电压信号正，第二电阻(R2)的另一端输出光伏电池组件电压信号负。
备用蓄电池电压检测模块，如图7，该电压检测模块包括：第三电阻(R3)、第四电阻(R4)、第二稳压管(D5)、第八电容(C8)。
上述构成器件之间的连接：
备用蓄电池的正极与第三电阻(R3)的一端连接，第三电阻(R3)的另一端与第四电阻(R4)的一端、第二稳压管(D5)的阴极、第八电容(C8)的一端连接；第三电阻(R3)的另一端、第二稳压管(D5)的阳极、第八电容(C8)的另一端与备用电池的负极连接；第四电阻(R4)的一端输出备用蓄电池电池电压信号。
电动汽车蓄电池检测模块，如图8，该电压检测模块包括：第五电阻(R5)、第六电阻(R6)、第七电容(C7)、第三稳压管(D6)。
上述构成器件之间的连接：
电动汽车蓄电池的正极与第五电阻(R5)的一端连接，第五电阻(R5)的另一端与第七电容(C7)的一端、第三稳压管(D6)的阴极、第六电阻(R6)的一端连接；第七电容(C7)的另一端、第三稳压管(D6)的阳极、第六电阻(R6)的另一端与电动汽车蓄电池的负极连接；第六电阻(R6)的一端输出电动汽车蓄电池电压信号正，第六电阻(R6)的另一端输出电动汽车蓄电池电压信号负。
原理说明：整个系统由光伏电池组件A1，充放电控制器，备用蓄电池A4和电动汽车蓄电池A3组成。备用蓄电池A4选用单只阀控式铅酸蓄电池构成蓄电池组，单只蓄电池电压为2V。将光伏电池组件A1产生的400V清洁直流电能，给电动汽车蓄电池A3供电。充放电控制芯片A2通过IGBT驱动芯片A5控制第一IGBT管T1来实现对电动汽车蓄电池A3的直流充电。充放电控制芯片A2通过IGBT驱动芯片A6控制第二IGBT管T2来实现对备用蓄电池A4的充放电控制。
光伏电池组件与充放电控制器相连，通过充放电控制器实现对电动车蓄电池和备用蓄电池的充放电控制。充电控制器的功能可以实现白天和晚上，有车充电和无车充电的自动识别。白天的时候当有车充电时，光伏电池组件通过此控制器和控制电路直接对电动汽车蓄电池进行充电；当没有车充电时，光伏电池组件通过此控制器和控制电路对备用蓄电池进行充电。晚上的时候使用蓄电池对电动汽车蓄电池进行充电。所述的控制器还能实现对蓄电池的充电和放电过程进行管理的功能，从而延长蓄电池的使用寿命。
充电控制电路的主要核心部件是第一、第二IGBT管。所述的控制电路的输入信号为单片机输出的PWM信号，从而控制IGBT管的通断，实现对蓄电池充电方式的控制。所述的控制电路分为三部分，分别实现光伏电池组件对电动汽车蓄电池的充电过程控制，光伏电池组件对备用蓄电池的充电过程控制和备用蓄电池对电动汽车蓄电池的充电过程控制。
Claims (3)
1.基于光伏发电的电动汽车充电装置，其特征在于：
该充电装置包括光伏电池组件(A1)、充放电控制器、电动汽车蓄电池(A3)、备用蓄电池(A4)；
所述的充放电控制器包括：控制芯片ATmega16(A2)、第一IGBT驱动芯片IR2110(A5)、第二IGBT驱动芯片IR2110(A6)、第一IGBT管(T1)、第二IGBT管(T2)；
所述的控制芯片ATmega16的ADC0管脚与光伏电池组正电压信号连接，控制芯片ATmega16的ADC1管脚与光伏电池组负电压信号连接；
所述的控制芯片ATmega16的ADC2管脚与电动汽车蓄电池正电压信号连接，控制芯片ATmega16的ADC3管脚与电动汽车蓄电池负电压信号连接；
所述的控制芯片ATmega16的ADC4管脚与备用蓄电池电压信号连接；
所述的控制芯片ATmega16的OC0管脚与第一IGBT驱动芯片IR2110的HIN管脚连接，第一IGBT驱动芯片IR2110的VCC管脚接12V，第一IGBT驱动芯片IR2110的VDD管脚接5V，第一IGBT驱动芯片IR2110的US管脚接第一IGBT管(T1)的发射极，第一IGBT驱动芯片IR2110的H0管脚接第一IGBT管(T1)的门极；
第一IGBT管(T1)的集电极与电动汽车蓄电池(A3)的负极连接；第一IGBT管(T1)的发射极与光伏电池组件(A1)负极连接；
所述的控制芯片ATmega16的OC2管脚与第二IGBT驱动芯片IR2110的HIN管脚连接，第二IGBT驱动芯片IR2110的VCC管脚接12V，第二IGBT驱动芯片IR2110的VDD管脚接5V，第二IGBT驱动芯片IR2110的US管脚接第二IGBT管(T2)的发射极，第二IGBT驱动芯片IR2110的H0管脚接第二IGBT管(T2)的门极；
第IGBT管(T2)的集电极与备用蓄电池(A4)的负极连接；第IGBT管(T2)的发射极与光伏电池组件(A1)负极连接；
所述的光伏电池组件的正极与电动汽车蓄电池(A3)的正极连接；
所述的光伏电池组件的正极与备用蓄电池(A4)的正极连接。
2.根据权利要求1所述的基于光伏发电的电动汽车充电装置，其特征在于：
所述的光伏电池组件的正极与第二二极管(D2)的阳极连接，第二二极管(D2)的阴极与第三二极管(D3)的阳极连接，第三二极管(D3)的阴极与电动汽车蓄电池(A3)的正极连接；第二二极管(D2)的阴极与备用蓄电池(A4)的正极连接；所述的光伏电池组件的正极与负极间并联连接TVS管(D1)。
3.根据权利要求1所述的基于光伏发电的电动汽车充电装置，其特征在于：
所述的第一IGBT驱动芯片IR2110的VDD管脚接5V、第一IGBT驱动芯片IR2110的VCC管脚接12V、第二IGBT驱动芯片IR2110的VCC管脚接12V、第二IGBT驱动芯片IR2110的VDD管脚接5V，其电源由5V的及12V的直流电源转换模块提供；
5V的直流电源转换模块的器件包括：第一电源转换芯片(A7)、第一电容(C1)、第二电容(C2)、第三电容(C3)、第四电容(C4)；第一电源转换芯片(A7)选用芯片LM2931-5.0；
所述构成器件之间的连接：
备用蓄电池的电压VIN1与第一电源转换芯片(A7)的Input管脚连接，第一电容(C1)并联在Input管脚与地之间，第二电容(C2)的正极与第一电源转换芯片(A7)的Input管脚连接，第二电容(C2)的负极与地连接；
电源转换芯片(A7)的Output管脚与第四电容(C4)的正极连接，第四电容(C4)的负极与地连接，第三电容(C3)并接在电源转换芯片(A7)的Output管脚与地之间；第一电源转换芯片(A7)的所有GND管脚都与地连接；第一电源转换芯片(A7)的Output管脚输出5V电压；
12V的直流电源转换模块的器件包括：第二电源转换芯片(A8)、第五电容(C5)、第六电容(C6)，第二电源转换芯片(A8)选用LM2940-12.0；
所述构成器件之间的连接：
备用蓄电池的电压VIN2与第二电源转换芯片(A8)的IN管脚连接，第五电容(C5)并联在IN管脚与地之间，第二电源转换芯片(A8)的OUT管脚与第六电容(C6)的一端连接，第六电容(C6)的另一端与地连接，第二电源转换芯片(A8)的GND管脚与地连接；第二电源转换芯片(A8)的OUT管脚输出12V电压。
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