CN104228520A - 一种太阳能天窗降温系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种太阳能天窗降温系统及方法，该系统包括太阳能电池组件单元、DC-DC变换器主电路单元、电压检测单元、控制单元、蓄电池和鼓风机，太阳能电池组件单元连接DC-DC变换器主电路单元，控制单元通过电压检测单元采集太阳能电池组件单元的电压值，控制单元通过控制DC-DC变换器主电路单元选择给蓄电池充电或驱动鼓风机运行。该系统还包括故障检测单元，故障检测单元通过对鼓风机的线束进行检测，判断蓄电池连接是否正常。通过采用采用低成本的DSP对DC-DC变换器进行逐周期控制，实现提高了最大功率点的跟踪精度，简化硬件电路设计，降低成本的有益效果。
Description
技术领域
本发明涉及汽车技术领域，尤其涉及汽车的降温系统，更具体的说涉及汽车天窗降温系统及方法。
背景技术
太阳能在汽车上应用中，一种应用是太阳能天窗降温系统，即用太阳能天窗组件产生的电能，通过DC-DC变换器驱动鼓风机为汽车室内换气、降温。常用的方案有两种，一种是用单片机和DC-DC控制芯片搭配使用，单片机做最大功率跟踪处理，DC-DC变换器用来做能量转换；另一种采用专业的最大功率跟踪的专用芯片。这两种方案在跟踪精度，成本，硬件复杂等问题。问题一，用单片机和DC-DC控制芯片做的控制器，做最大功率点跟踪时，跟踪的精度低，软件复杂。问题二，用单片机和DC-DC控制芯片做的控制器，硬件电路复杂，软件对硬件的一致性要求高，调试难度大；DC-DC变换器输出电压范围有限，很难用一个DC-DC变换器，可以驱动鼓风机，又可以为蓄电池充电。问题三，用最大功率点跟踪的专用芯片可以做，但成本很高，不适合车载低成本的要求。
发明内容
针对相关技术领域文献和以上现有技术的不足，在大量现有文献研究和长期在相关领域研发实践的基础上，本发明提出“一种太阳能降温系统及方法”，克服了现有技术中“用单片机和DC-DC控制芯片做的控制器，做最大功率点跟踪时，跟踪的精度低，软件复杂；用单片机和DC-DC控制芯片做的控制器，硬件电路复杂，软件对硬件的一致性要求高，调试难度大；用最大功率点跟踪的专用芯片可以做，但成本很高，不适合车载低成本的要求。”等技术难题，通过采用采用低成本的DSP对DC-DC变换器进行逐周期控制，实现提高了最大功率点的跟踪精度，简化硬件电路设计，降低成本的有益效果。
为实现上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的：一种太阳能天窗降温系统，该系统包括太阳能电池组件单元、DC-DC变换器主电路单元、电压检测单元、控制单元、蓄电池和鼓风机，太阳能电池组件单元连接DC-DC变换器主电路单元，控制单元通过电压检测单元采集太阳能电池组件单元的电压值，控制单元 通过控制DC-DC变换器主电路单元选择给蓄电池充电或驱动鼓风机运行。该系统还包括故障检测单元，故障检测单元通过对鼓风机的线束进行检测，判断蓄电池连接是否正常。该系统还包括汽车室内温度检测单元，用于判断室内温度是否超过给定的开启鼓风机温度值。该系统还包括模式选择单元，选择供电模式或自动控制模式，所述供电模式系统给蓄电池充电，所述自动控制模式根据系统信息自动判断充电还是换气降温。
一种太阳能天窗降温方法，该方包括以下步骤：步骤一、控制单元对太阳能天窗组件输出电流和输出电压进行检测，计算太阳能电池板的输出功率；步骤二、控制单元检测钥匙的档位是否OFF档；步骤三、如果钥匙档位不在OFF档，太阳能天窗降温系统给蓄电池充电；步骤四、如果钥匙档位在OFF档，太阳能天窗降温系统给蓄电池充电并同时检查充电的电流和电压，当功率达到一定值，太阳能天窗降温系统驱动鼓风机换气；所述步骤四中，当太阳能天窗降温系统驱动鼓风机时，DSP实时检测电池板功率，然后调整PWM_HV和PWM_LV两路PWM的占空比，保持太阳能天窗组件输出功率最大。
本发明具备的有益效果是：通过将采用低成本的DSP运用到太阳能天窗控制器中，简化了硬件电路，少用一个DC-DC控制芯片，DC-DC输出端可驱动鼓风机也可给蓄电池充电。逐周期控制，提高最大功率点跟踪精度，并可以同时进行信号检测及控制。相对用专用的最大功率点跟踪芯片，降低了成本；相对于单片机和DC-DC芯片方案，提高可靠性。
附图说明
图1为本发明具体实施例的太阳能天窗降温系统原理框图；
图2是本发明具体实施例的控制器原理图；
图3是图2中a的部分局部放大图；
图4是图2中b的部分局部放大图；
图5是图2中c的部分局部放大图；
图6是图2中d的部分局部放大图；
图7是图2中e的部分局部放大图；
图8是图2中f的部分局部放大图；
图9是图2中g的部分局部放大图；
图10是图2中h的部分局部放大图；
具体实施方式
下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式如所涉及的控制系统，相互间的连接关系，及实施方法，作进一步详细的说明，以帮助本领域的技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。
太阳能天窗控制器用一个低成本的DSP控制DC-DC变换器及功能控制。系统做最大功率点跟踪时，仅控制鼓风机电压或电流，或者太阳能天窗组件的电压，让电压或电流时刻保持最大值即实现太阳能天窗组件以最大功率输出。给蓄电池充电可用两种方式，一种用电池板直接给蓄电池充电，一种通过DSP控制的DC-DC 给蓄电池充电。一种太阳能天窗降温系统，该系统包括太阳能电池组件单元、DC-DC变换器主电路单元、电压检测单元、控制单元、蓄电池和鼓风机，太阳能电池组件单元连接DC-DC变换器主电路单元，控制单元通过电压检测单元采集太阳能电池组件单元的电压值，控制单元通过控制DC-DC变换器主电路单元选择给蓄电池充电或驱动鼓风机运行。该系统还包括故障检测单元，故障检测单元通过对鼓风机的线束进行检测，判断蓄电池连接是否正常。该系统还包括汽车室内温度检测单元，用于判断室内温度是否超过给定的开启鼓风机温度值。该系统还包括模式选择单元，选择供电模式或自动控制模式，所述供电模式系统给蓄电池充电，所述自动控制模式根据系统信息自动判断充电还是换气降温。
一种太阳能天窗降温方法，该方包括以下步骤：步骤一、控制单元对太阳能天窗组件输出电流和输出电压进行检测，计算太阳能电池板的输出功率；步骤二、控制单元检测钥匙的档位是否OFF档；步骤三、如果钥匙档位不在OFF档，太阳能天窗降温系统给蓄电池充电；步骤四、如果钥匙档位在OFF档，太阳能天窗降温系统给蓄电池充电并同时检查充电的电流和电压，当功率达到一定值，太阳能天窗降温系统驱动鼓风机换气；所述步骤四中，当太阳能天窗降温系统驱动鼓风机时，DSP实时检测电池板功率，然后调整PWM_HV和PWM_LV两路PWM的占空比，保持太阳能天窗组件输出功率最大。
首先DSP控制单元对太阳能天窗组件输出电流和输出电压进行检测，计算太阳能电池板的输出功率。当有太阳光照射到太阳能天窗组件上，产能电能，DSP控制单元开始工作，检测太阳能天窗组件给蓄电池充电的电流和电压，当功率达到一定值，则提供的电能可以驱动鼓风机。如果电流值未达到这个值，则保持控制器对蓄电池充电。当太阳能天窗组件驱动鼓风机时，DSP实时检测电池板功率，然后调整PWM_HV和PWM_LV两路PWM的占空比，保持太阳能天窗组件输出功率最大，实现最大功率点跟踪功能。两路PWM实现同步整流功能，提高效率，减小功率半导体的热损耗，有利于降低成本。电路图如图2所示，由Q10和Q2两个MOSFET，组成了半桥电路，由互补的PWM控制其开关，实现同步整流。
其次DSP控制单元对钥匙的档位、模式选择开关状态、汽车室内温度检测，太阳能天窗降温系统驱动鼓风机换气降温功能工作在钥匙档的OFF档；也就是当用户关闭钥匙时，系统才可能驱动鼓风机换气，防止系统与空调系统发生干涉；另外钥匙不在OFF档时，用户一般在车内，系统除了充电不再做其它动作。系统 有两种工作模式，一种是供电模式，另一种叫自动控制模式；选择供电模式时，系统只给蓄电池充电，自动控制模式是系统根据太阳能天窗组件的输出功率、车内温度、钥匙档位等信息自动判断充电还是换气降温。控制器通过时时检测室内温度，如果温度低于10度，不进行换气。
DSP控制单元还有故障检测功能，当太阳能天窗组件开始供电时，DSP控制单元开始检测系统与蓄电池连接是否正常，当电流达到一定值可以驱动鼓风机时，对与鼓风机的线束连接进行检测，如果存在故障，模式选择开关的指示灯会熄灭。
专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的执行步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。本发明并不局限于上述特定实施例，在不脱离本发明精神及其实质情况下，本领域的普通技术人员可根据本发明做出各种相应改变和变形，这些相应对本发明进行的修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护的范围当中。
Claims (6)
1.一种太阳能天窗降温系统，其特征在于：该系统包括太阳能电池组件单元、DC-DC变换器主电路单元、电压检测单元、控制单元、蓄电池和鼓风机，太阳能电池组件单元连接DC-DC变换器主电路单元，控制单元通过电压检测单元采集太阳能电池组件单元的电压值，控制单元通过控制DC-DC变换器主电路单元选择给蓄电池充电或驱动鼓风机运行。
2.根据权利要求1所述的太阳能天窗降温系统，其特征在于：该系统还包括故障检测单元，故障检测单元通过对鼓风机的线束进行检测，判断蓄电池连接是否正常。
3.根据权利要求1所述的太阳能天窗降温系统，其特征在于：该系统还包括汽车室内温度检测单元，用于判断室内温度是否超过给定的开启鼓风机温度值。
4.根据权利要求1所述的太阳能天窗降温系统，其特征在于：该系统还包括模式选择单元，选择供电模式或自动控制模式，所述供电模式系统给蓄电池充电，所述自动控制模式根据系统信息自动判断充电还是换气降温。
5.根据权利要求1-5任意一项所述的太阳能天窗降温方法，其特征在于，该方包括以下步骤：
步骤一、控制单元对太阳能天窗组件输出电流和输出电压进行检测，计算太阳能电池板的输出功率；
步骤二、控制单元检测钥匙的档位是否OFF档；
步骤三、如果钥匙档位不在OFF档，太阳能天窗降温系统给蓄电池充电；
步骤四、如果钥匙档位在OFF档，太阳能天窗降温系统给蓄电池充电并同时检查充电的电流和电压，当功率达到足以保持鼓风机稳定旋转的值时，太阳能天窗降温系统驱动鼓风机换气。
6.根据权利要求5所述的降温方法，其特征在于：所述步骤四中，当太阳能天窗降温系统驱动鼓风机时，DSP实时检测电池板功率，然后调整PWM_HV和PWM_LV两路PWM的占空比，保持太阳能天窗组件输出功率最大。
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