CN104175893B - 一种太阳能自充电式电动汽车 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种太阳能自充电式电动汽车，包括太阳能光伏板、太阳能光伏板充电控制器、铅酸蓄电池组、负载和汽车，所述太阳能光伏板充电控制器控制太阳能光伏板为铅酸蓄电池组充电，所述太阳能光伏板充电控制器控制铅酸蓄电池组或负载为汽车供电，所述太阳能光伏板固定安装在汽车的外车顶部。本发明采用12/24V自动识别和脉宽调制式的铅酸蓄电池充电方式，大大延长了铅酸蓄电池的使用寿命；独特的多时段控制，增强了电动汽车系统的灵活性；太阳能光伏板充电控制器具有过温、过充、过放、过载、短路自动保护功能、任意组合的光电池及铅酸蓄电池反接自动保护功能，适用于太阳能电动汽车供电系统中。
Description
技术领域
本发明涉及电动汽车领域，具体是一种太阳能自充电式电动汽车。
背景技术
电动汽车是一种以电力为能源的车子，一般使用铅酸电池或是锂离子电池进行供电。而太阳能电动车是在此基础上，将太阳能转化成电能对车进行供电的，在很大程度上降低了电动车的使用成本，而且非常环保。不过现有的太阳能电动车普遍存在蓄电池使用寿命短的缺点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种太阳能自充电式电动汽车。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种太阳能自充电式电动汽车，包括太阳能光伏板、太阳能光伏板充电控制器、铅酸蓄电池组、负载和汽车，所述太阳能光伏板固定安装在汽车的外车顶部，用来接收太阳能，所述太阳能光伏板充电控制器共有6个端口，所述太阳能光伏板充电控制器的a端、b端分别与太阳能光伏板的+端、-端连接，所述太阳能光伏板充电控制器的c端、d端分别与铅酸蓄电池组的+端、-端连接，所述太阳能光伏板充电控制器的e端、f端分别与负载的+端、-端连接，所述铅酸蓄电池组由5块12V的铅酸蓄电池串联而成，为汽车提供60V直流电压，所述负载是连接市电变流220V电压的R充电器，为汽车提供85V直流电压，所述太阳能光伏板充电控制器控制太阳能光伏板为铅酸蓄电池组充电，所述太阳能光伏板充电控制器控制铅酸蓄电池组或负载为汽车供电。
作为本发明进一步的方案：所述太阳能光伏板充电控制器具有12/24V自动识别功能，在通电运行起始阶段，铅酸蓄电池端电压＜18V时，自动识别为12V额定电压的系统，铅酸蓄电池端电压≥18V时，自动识别为24V额定电压的系统。
作为本发明进一步的方案：所述太阳能光伏板充电控制器采用脉宽调制式的铅酸蓄电池充电方式，包括快速充电阶段、提升阶段、浮充阶段和均衡充电阶段：
快速充电阶段：当铅酸蓄电池电压尚未充到充满电压的设定值时，所述太阳能光伏板充电控制器将提供100%的可用太阳能电量为铅酸蓄电池充电；
提升充电阶段：当铅酸蓄电池充电到提升电压的设定值时，所述太阳能光伏板充电控制器不断地调节充电电流使铅酸蓄电池电压维持在提升电压设定点，防止铅酸蓄电池过热、防止铅酸蓄电池产生气体，铅酸蓄电池保持在提升充电阶段的时间累计为120分钟，然后转到浮充阶段；
浮充阶段：当铅酸蓄电池完全充满后，就不再有更多的电化学反应，所有的充电电流转化为热量和析出气体，浮充阶段以更小的电压和电流进行充电，在降低铅酸蓄电池的温度和析出气体的同时，进行非常微弱的充电；
均衡充电阶段：当检测到铅酸蓄电池发生过放，所述太阳能光伏板充电控制器自动控制接下来的充电进行均衡充电，把铅酸蓄电池电压提高，使其高于标准补足电压，使铅酸蓄电池电解质气化，均衡充电时间为120分钟。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：采用12/24V自动识别和脉宽调制式的铅酸蓄电池充电方式，大大延长了铅酸蓄电池的使用寿命；独特的多时段控制，增强了电动汽车系统的灵活性；太阳能光伏板充电控制器具有过温、过充、过放、过载、短路自动保护功能、任意组合的光电池及铅酸蓄电池反接自动保护功能，适用于太阳能电动汽车供电系统中。
附图说明
图1是太阳能自充电式电动汽车的电路连接示意图；
图2是太阳能光伏板充电控制器的脉宽调制式的铅酸蓄电池充电方式示意图；
图3是太阳能光伏板充电控制器的自动学习多时段控制图；
图4是太阳能光伏板充电控制器的LED数字化功能菜单；
图中：1-太阳能光伏板、2-太阳能光伏板充电控制器、3-铅酸蓄电池组、4-负载、5-汽车。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，本发明实施例中，一种太阳能自充电式电动汽车，包括太阳能光伏板1、太阳能光伏板充电控制器2、铅酸蓄电池组3、负载4和汽车5，所述太阳能光伏板1固定安装在汽车5的外车顶部，用来接收太阳能，所述太阳能光伏板充电控制器2共有6个端口，所述太阳能光伏板充电控制器2的a端、b端分别与太阳能光伏板1的+端、-端连接，所述太阳能光伏板充电控制器2的c端、d端分别与铅酸蓄电池组3的+端、-端连接，所述太阳能光伏板充电控制器2的e端、f端分别与负载4的+端、-端连接，所述铅酸蓄电池组3由5块12V的铅酸蓄电池串联而成，为汽车提供60V直流电压，所述负载4是连接市电变流220V电压的R充电器，为汽车提供85V直流电压，所述太阳能光伏板充电控制器2控制太阳能光伏板1为铅酸蓄电池组3充电，所述太阳能光伏板充电控制器2控制铅酸蓄电池组3或负载4为汽车供电。
所述太阳能光伏板1的尺寸为2400㎜×1100mm，面积2.31㎡，功率为0.231KW，电压17V，电流13.59A。
所述太阳能光伏板充电控制器2的输入电压范围10.8-14.4V，电流为20A，有5对输出接口，用于连接铅酸蓄电池组3，重复循环进行充电。所述太阳能光伏板充电控制器2有太阳光延时光控，可设定时间分别对1、2、3、4、5共5块铅酸畜电池循环进行充电，在有阳光时，光伏板电压达到10.8-14.4V时自动开启充电，每隔30分钟充一块铅酸蓄电池也就是从1号铅酸蓄电池、2号铅酸蓄电池、类推到5号铅酸蓄电池，白天循环充电，一天约循环充电5.2次，平均每块铅酸蓄电池充电3小时6分钟，充电量818.4W时。
所述太阳能光伏板充电控制器2具有12/24V自动识别功能，在通电运行起始阶段，铅酸蓄电池端电压＜18V时，自动识别为12V额定电压的系统，铅酸蓄电池端电压≥18V时，自动识别为24V额定电压的系统。
请参阅图2，所述太阳能光伏板充电控制器2采用脉宽调制式的铅酸蓄电池充电方式，包括快速充电阶段、提升阶段、浮充阶段和均衡充电阶段：
快速充电阶段：当铅酸蓄电池电压尚未充到充满电压的设定值时，所述太阳能光伏板充电控制器2将提供100%的可用太阳能电量为铅酸蓄电池充电；
提升充电阶段：当铅酸蓄电池充电到提升电压的设定值时，所述太阳能光伏板充电控制器2不断地调节充电电流使铅酸蓄电池电压维持在提升电压设定点，防止铅酸蓄电池过热、防止铅酸蓄电池产生气体，铅酸蓄电池保持在提升充电阶段的时间累计为120分钟，然后转到浮充阶段；
浮充阶段：当铅酸蓄电池完全充满后，就不再有更多的电化学反应，所有的充电电流转化为热量和析出气体，浮充阶段以更小的电压和电流进行充电，在降低铅酸蓄电池的温度和析出气体的同时，进行非常微弱的充电。浮充的目的是补偿铅酸蓄电池因自放电和系统较小的负载产生的电量消耗，同时维持铅酸蓄电池存储电量的饱满。在浮充阶段，负载可以继续从铅酸蓄电池获取电力。倘若系统的负载超过了太阳能充电电流，所述太阳能光伏板充电控制器2不再把铅酸蓄电池电压维持在浮充设定值。如果铅酸蓄电池电压低于提升充电恢复设定值，所述太阳能光伏板充电控制器2将退出浮充阶段，回到快速充电阶段；
均衡充电阶段：搅动电解质，平衡铅酸蓄电池电压，完成化学反应。均衡充电阶段把铅酸蓄电池电压提高，使其高于标准补足电压，使铅酸蓄电池电解质气化。如果检测到铅酸蓄电池发生过放，所述太阳能光伏板充电控制器2自动控制接下来的充电进行均衡充电，均衡充电时间为120分钟。
值得注意的是，均衡充电与提升充电在一次充满过程中不重复进行，以避免析出气体太多或铅酸蓄电池过热。
请参阅图4，所述太阳能光伏板充电控制器2的LED数字化功能菜单分为充电状态和负载状态两部分，左侧显示的是充电状态，右侧显示的是负载状态：
1、充电状态：当系统连接正常，且有阳光照射到光电池板时，充电指示灯为绿色常亮，表示系统充电电路正常；当铅酸蓄电池充满时，充电指示灯为绿色慢闪；当铅酸蓄电池欠电压时，充电指示灯为橙色常亮；当铅酸蓄电池过放时，充电指示灯为红色常亮，此时需要及时启用负载模式。
2、负载状态：当负载电流超过1.25倍的额定负载电流60秒，1.5倍的额定负载电流5秒(过载)，或负载电流超过3.5倍以上的额定负载电流时，数码管显示“L”且闪烁。
所述太阳能光伏板充电控制器2还通过以下几种模式实现自动控制功能：
1、所述太阳能光伏板充电控制器2自动学习实际的天黑到天亮的持续时间，默认值10小时，以适应季节变化对夜间时长的影响，如图3所示：当时段2设定的关闭时刻迟于当地的天亮时刻，所述太阳能光伏板充电控制器2将在天亮后关闭负载4的输出。
2、负载4的工作模式：当没有阳光时，光强降到启动点，所述太阳能光伏板充电控制器2延时10分钟确认启动信号后，开通负载4，负载4开始工作；当有阳光时，光强升到启动点以上，所述太阳能光伏板充电控制器2延时10分钟确认关闭输出信号后关闭输出，负载4停止工作。
3、光控启动+定时关闭模式：当没有阳光时，光强降到启动点，所述太阳能光伏板充电控制器2延时10分钟确认启动信号后，开通负载4，负载4开始工作。当负载4工作到设定的时间就关闭负载4，具体设定时间见负载4工作模式的设置方法。
4、调试模式：用于系统调试使用，有光信号即关断负载4的输出，无光信号即接通负载4的输出，方便安装调试时检查系统安装的正确性。
5、手动开关模式：手动开启和关闭负载4的输出。
本发明采用12/24V自动识别和脉宽调制式的铅酸蓄电池充电方式，大大延长了铅酸蓄电池的使用寿命；独特的多时段控制，增强了电动汽车系统的灵活性；太阳能光伏板充电控制器2具有过温、过充、过放、过载、短路自动保护功能、任意组合的光电池及铅酸蓄电池反接自动保护功能，适用于太阳能电动汽车供电系统中。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (2)
1.一种太阳能自充电式电动汽车，其特征在于，包括太阳能光伏板（1）、太阳能光伏板充电控制器（2）、铅酸蓄电池组（3）、负载（4）和汽车（5），所述太阳能光伏板充电控制器（2）共有6个端口，所述太阳能光伏板（1）固定安装在汽车（5）的外车顶部，用来接收太阳能，所述太阳能光伏板充电控制器（2）的a端、b端分别与太阳能光伏板（1）的+端、-端连接，所述太阳能光伏板充电控制器（2）的c端、d端分别与铅酸蓄电池组（3）的+端、-端连接，所述太阳能光伏板充电控制器（2）的e端、f端分别与负载（4）的+端、-端连接，所述铅酸蓄电池组（3）由5块12V的铅酸蓄电池串联而成，为汽车提供60V直流电压，所述负载（4）是连接市电变流220V电压的R充电器，为汽车提供85V直流电压，所述太阳能光伏板充电控制器（2）控制太阳能光伏板（1）为铅酸蓄电池组（3）充电，所述太阳能光伏板充电控制器（2）控制铅酸蓄电池组（3）或负载（4）为汽车供电；
所述太阳能光伏板充电控制器（2）采用脉宽调制式的铅酸蓄电池充电方式，包括快速充电阶段、提升阶段、浮充阶段和均衡充电阶段：
快速充电阶段：当铅酸蓄电池电压尚未充到充满电压的设定值时，所述太阳能光伏板充电控制器（2）将提供100%的可用太阳能电量为铅酸蓄电池充电；
提升充电阶段：当铅酸蓄电池充电到提升电压的设定值时，所述太阳能光伏板充电控制器（2）不断地调节充电电流使铅酸蓄电池电压维持在提升电压设定点，防止铅酸蓄电池过热、防止铅酸蓄电池产生气体，铅酸蓄电池保持在提升充电阶段的时间累计为120分钟，然后转到浮充阶段；
浮充阶段：当铅酸蓄电池完全充满后，就不再有更多的电化学反应，所有的充电电流转化为热量和析出气体，浮充阶段以更小的电压和电流进行充电，在降低铅酸蓄电池的温度和析出气体的同时，进行非常微弱的充电；
均衡充电阶段：当检测到铅酸蓄电池发生过放，所述太阳能光伏板充电控制器（2）自动控制接下来的充电进行均衡充电，把铅酸蓄电池电压提高，使其高于标准补足电压，使铅酸蓄电池电解质气化，均衡充电时间为120分钟。
2.根据权利要求1所述的太阳能自充电式电动汽车，其特征在于，所述太阳能光伏板充电控制器（2）具有12/24V自动识别功能，在通电运行起始阶段，铅酸蓄电池端电压＜18V时，自动识别为12V额定电压的系统，铅酸蓄电池端电压≥18V时，自动识别为24V额定电压的系统。
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