CN104953676B - 一种太阳能汽车电池控制系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种太阳能汽车电池控制系统及控制方法，所述控制系统包括多块太阳能电池板组成的太阳能光伏电池组和多个蓄电池单体组成的蓄电池组，还包括中央处理模块、车辆行驶状态参数检测模块、逻辑充电开关阵列、逻辑放电开关阵列和电池信息检测模块；所述控制方法主要通过中央处理模块对太阳能光伏电池组和蓄电池组的电量信息以及车辆行驶状态参数信息进行处理、进而对不同状态下的太阳能汽车采取不同的电能供给方式，以及控制不同电能转化量的太阳能电池板对含电量不同的蓄电池单体进行充电。本发明提供太阳能汽车运行时电能的有效分配的控制系统和控制方法，既有利于蓄电池组高效充电，又有利于满足车辆动力性能要求。

Description

一种太阳能汽车电池控制系统及控制方法

技术领域

本发明具体涉及一种太阳能汽车电池控制系统及控制方法，属于汽车新能源技术领域。

背景技术

太阳能资源是最丰富的可再生能源之一， 它分布广泛，可再生，不污染环境，是国际上公认的理想替代能源。光伏发电是太阳能直接应用的一种形式，作为一种环境友好并能有效提高生活标准的新型发电方式，光伏发电技术正在全球范围内逐步得到应用。

随着汽车数量的与日俱增，对能源的需求越来越大，为了减少对能源的消耗和环境的污染，太阳能汽车应运而生。太阳能汽车的能源典型特点是电能储存较慢、且输出快，蓄电池充电放电循环较快，这就要求太阳能汽车上的电池控制更加完善，合理高效。而目前太阳能汽车的电池控制系统及控制方法中，光伏太阳能电池组对蓄电池组的充电速度慢和效率低，使得太阳能汽车蓄电池组储能效率低下，不利于保证车辆动力性能要求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供太阳能汽车电池控制系统及控制方法，使得太阳能汽车在行驶过程中电能分配合理以保证提供充足动力，同时使得太阳能光伏电池组和蓄电池组之间的充电快速高效。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种太阳能汽车电池控制系统，包括多块太阳能电池板组成的太阳能光伏电池组和多个蓄电池单体组成的蓄电池组，还包括中央处理模块、车辆行驶状态参数检测模块、逻辑充电开关阵列、逻辑放电开关阵列和电池信息检测模块；

所述车辆行驶状态参数检测模块与中央处理模块连接，用于检测车辆行驶状态的参数并将参数信号上传至中央处理模块；

所述逻辑充电开关阵列分别与太阳能光伏电池组、蓄电池组以及中央处理模块连接，用于接通和切换太阳能光伏电池组中太阳能电池板与蓄电池组中蓄电池单体进行充电；

所述电池信息检测模块包括太阳能电池板信息检测模块和蓄电池单体信息检测模块；所述太阳能电池板信息检测模块分别与太阳能光伏电池组、中央处理模块连接，用于检测每一块太阳能电池板的电能转化信息并将检测数据上传至中央处理模块；所述蓄电池单体信息检测模块分别与蓄电池组、中央处理模块连接，用于检测蓄电池组中蓄电池单体的电量信息并上传至中央处理模块；

所述太阳能光伏电池组和蓄电池组分别通过逻辑放电开关阵列连接至汽车的驱动电路，所述逻辑放电开关阵列与所述中央处理模块通讯连接。

进一步的，所述中央处理模块进一步包括逻辑分组单元，用于根据每一块太阳能电池板电能转化的信息对太阳能电池板按电能转化量由高至低进行分组，同时根据每一蓄电池单体的电量信息对蓄电池单体按含电量由高至低进行分组。

进一步的，所述中央处理模块进一步包括充电控制单元，用于控制所述逻辑充电开关阵列使电能转化量由高至低太阳能电池板分别向蓄电池组中含电量由低至高的蓄电池单体充电。

进一步的，所述中央处理模块进一步包括放电控制单元，用于控制所述逻辑放电开关阵列使蓄电池组中蓄电池单体按含电量由高至低的顺序进行放电。

进一步的，所述中央处理模块进一步包括计时单元，所述计时单元用于设定中央处理模块每隔一预定时间进行数据处理并发出相应控制指令。

一种太阳能汽车电池控制方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤S1：车辆行驶状态参数检测模块将检测到的汽车行驶的瞬时状态参数上传至中央处理模块并由中央处理模块预算出下一时刻汽车行驶的耗电总量；

步骤S2：电池信息检测模块检测每一块太阳能电池板电能转化的信息和蓄电池组中每一蓄电池单体的电量信息并上传至中央处理模块；中央处理模块计算全部太阳能电池板的电能转化总量；

步骤S3：中央处理模块对比所述步骤S1中的耗电量和步骤S2中的电能转化总量，若耗电总量≤太阳能电池板的电能转化总量，则太阳能光伏电池组的转化的电能直接用于驱动汽车行驶，同给蓄电池组充电；若耗电总量＞太阳能电池板的电能转化总量，则太阳能光伏电池组转化的电能与蓄电池组放电的电能同时用于驱动汽车行驶。

优选的，所述步骤S2还包括中央处理模块根据每一块太阳能电池板电能转化的信息对太阳能电池板按电能转化量由高至低进行分组，同时中央处理模块根据每一蓄电池单体的电量信息对蓄电池单体按含电量由高至低进行分组。

进一步的，所述步骤S3中太阳能光伏电池组给蓄电池组充电过程中，太阳能光伏电池组中电能转化量由高至低太阳能电池板分别向蓄电池组中含电量由低至高的蓄电池单体充电。

进一步的，所述步骤S3蓄电池组中蓄电池单体按含电量由高至低的顺序进行放电。

优选的，所述步骤S3中，中央处理模块每隔一预定时间进行数据处理并发出相应控制指令。

本发明的有益效果：与现有技术相比，本发明提供太阳能汽车运行时太阳能光伏电池组和蓄电池组中电能的有效分配的控制系统和控制方法，既有利于蓄电池组高效充电，又有利于满足动力性能要求。

附图说明

图1是本发明所述太阳能汽车电池控制系统结构示意图；

图2是本发明所述太阳能电池板对蓄电池单体充电原理示意图；

图3是本发明所述太阳能电池板和蓄电池单体放电原理示意图。

具体实施方式

下面结合附图及具体的实施例对发明进行进一步介绍：

参照图1，一种太阳能汽车电池控制系统，包括多块太阳能电池板组成的太阳能光伏电池组100和多个蓄电池单体组成的蓄电池组200，还包括中央处理模块300、车辆行驶状态参数检测模块400、逻辑充电开关阵列500、逻辑放电开关阵列600和电池信息检测模块700；

所述车辆行驶状态参数检测模块400与中央处理模块300连接，用于检测车辆行驶状态的参数并将参数信号上传至中央处理模块300。所述车辆行驶状态参数包括车辆的行驶速度、车辆载重量等；

所述逻辑充电开关阵列500分别与太阳能光伏电池组100、蓄电池组200以及中央处理模块300连接，用于接通与切换太阳能光伏电池组100中太阳能电池板与蓄电池组200中蓄电池单体进行充电；

所述电池信息检测模块700包括太阳能电池板信息检测模块701和蓄电池单体信息检测模块702；所述太阳能电池板信息检测模块701分别与太阳能光伏电池组100、中央处理模块300连接，用于检测每一块太阳能电池板的电能转化信息并将检测数据上传至中央处理模块300；所述蓄电池单体信息检测模块702分别与蓄电池组200、中央处理模300块连接，用于检测蓄电池组中蓄电池单体的电量信息并上传至中央处理模块300；

所述太阳能光伏电池组100和蓄电池组200分别通过逻辑放电开关阵列600连接至汽车的驱动电路800，所述逻辑放电开关阵列600与所述中央处理模块300通讯连接。

作为本实施例的进一步改进，所述中央处理模块300进一步包括逻辑分组单元301，用于根据每一块太阳能电池板电能转化的信息对太阳能电池板按电能转化量由高至低进行分组，同时根据每一蓄电池单体的电量信息对蓄电池单体按含电量由高至低进行分组。本实施例中，将蓄电池单体按含电量分为0~20%、21~40%、41~60%、61~80%、81~100%五个组，

进一步的，所述中央处理模块300进一步包括充电控制单元302，用于控制所述逻辑充电开关阵列500使电能转化率由高至低太阳能电池板分别向含电量由低至高的蓄电池单体充电。由于蓄电池单体中含电量接近饱和时，将很难充进去电或者充电非常缓慢，本实施了中，优先使电能转化量高的太阳能电池板对含电量为0~20%的蓄电池单体充电，进而依次为含电量为21~40%、41~60%、61~80%、81~100%的蓄电池单体充电，保证了蓄电池单体充电的迅速和高效性。

进一步的，所述中央处理模块300进一步包括放电控制单元303，用于控制所述逻辑放电开关阵列600使蓄电池组200中蓄电池单体按含电量由高至低的顺序进行放电。含电量高的蓄电池单体优先放电，保证了车辆运行时具有充足的动力，同时又有利于含电量低的蓄电池单体有足够的充电时间，进一步保证了蓄电池单体充电的高效性。

作为本实施例的进一步改进，所述中央处理模块300进一步包括计时单元304，用于设定中央处理模块300每隔一预定时间进行数据处理并发出相应控制指令。车辆的行驶状态、太阳能光伏电池组中太阳能电池板所转化的电量以及蓄电池组中蓄电池单体的含电量均是实时变化的，若采用实时处理，造成中央处理器工作负荷大。采用计时单元，每隔一预定时间中央处理模块进行数据处理并发出相应的控制指令，保证中央处理模块平稳运行。

一种太阳能汽车电池控制方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤S1：车辆行驶状态参数检测模块400将检测到的汽车行驶的瞬时状态参数上传至中央处理模块300并由中央处理模块300预算出下一时刻汽车行驶的耗电总量；

步骤S2：电池信息检测模块700检测每一块太阳能电池板电能转化的信息和蓄电池组200中每一蓄电池单体的电量信息并上传至中央处理模块300；中央处理模块300计算全部太阳能电池板的电能转化总量；

步骤S3：中央处理模块300对比所述步骤S1中的耗电量和步骤S2中的电能转化总量，若耗电总量≤太阳能电池板的电能转化总量，则太阳能光伏电池组100的转化的电能直接用于驱动汽车行驶，同给蓄电池组200充电；若耗电总量＞太阳能电池板的电能转化总量，则太阳能光伏电池组100转化的电能与蓄电池组200放电的电能同时用于驱动汽车行驶。

进一步的，所述步骤S2还包括中央处理模块300根据每一块太阳能电池板电能转化的信息对太阳能电池板按电能转化率由高至低进行分组，同时中央处理模块根据每一蓄电池单体的电量信息对蓄电池单体按含电量由高至低进行分组。优选的，将蓄电池单体按含电量分为0~20%、21~40%、41~60%、61~80%、81~100%五个组。

进一步的，所述步骤S3中太阳能光伏电池组100给蓄电池组200充电过程中，太阳能光伏电池组100中电能转化率由高至低太阳能电池板分别向蓄电池组200中含电量由低至高的蓄电池单体充电。优先使电能转化量高的太阳能电池板对含电量为0~20%的蓄电池单体充电，进而依次为含电量为21~40%、41~60%、61~80%、81~100%的蓄电池单体充电，保证了蓄电池单体充电的迅速和高效性。

进一步的，所述步骤S3蓄电池组200中蓄电池单体按含电量由高至低的顺序进行放电。含电量高的蓄电池单体优先放电，保证了车辆运行时具有充足的动力，同时又有利于含电量低的蓄电池单体有足够的充电时间，进一步保证了蓄电池单体充电的高效性。

优选的，所述步骤S3中，中央处理模块300每隔一预定时间进行数据处理并发出相应控制指令。减少中央处理模块的工作负荷，保证中央处理模块运行平稳。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种太阳能汽车电池控制系统，包括多块太阳能电池板组成的太阳能光伏电池组（100）和多个蓄电池单体组成的蓄电池组（200），其特征在于：还包括中央处理模块（300）、车辆行驶状态参数检测模块（400）、逻辑充电开关阵列（500）、逻辑放电开关阵列（600）和电池信息检测模块（700）；

所述车辆行驶状态参数检测模块（400）与中央处理模块（300）连接，用于检测车辆行驶状态的参数并将参数信号上传至中央处理模块（300）；

所述逻辑充电开关阵列（500）分别与太阳能光伏电池组（100）、蓄电池组（200）以及中央处理模块（300）连接，用于接通和切换太阳能光伏电池组（100）中太阳能电池板与蓄电池组（200）中蓄电池单体进行充电；

所述电池信息检测模块（700）包括太阳能电池板信息检测模块（701）和蓄电池单体信息检测模块（702）；所述太阳能电池板信息检测模块（701）分别与太阳能光伏电池组（100）、中央处理模块（300）连接，用于检测每一块太阳能电池板的电能转化信息并将检测数据上传至中央处理模块（300）；所述蓄电池单体信息检测模块（702）分别与蓄电池组（200）、中央处理模块（300）连接，用于检测蓄电池组（200）中蓄电池单体的电量信息并上传至中央处理模块（300）；

所述太阳能光伏电池组（100）和蓄电池组（200分别通过逻辑放电开关阵列（600）连接至汽车的驱动电路，所述逻辑放电开关阵列（600）与所述中央处理模块（300）通讯连接；

所述中央处理模块（300）进一步包括充电控制单元（302），用于控制所述逻辑充电开关阵列（500）使电能转化量由高至低太阳能电池板分别向含电量由低至高的蓄电池单体充电；

所述中央处理模块（300）进一步包括放电控制单元（303），用于控制所述逻辑放电开关阵列（600）使蓄电池组（200）中蓄电池单体按含电量由高至低的顺序进行放电。

2.如权利要求1所述的一种太阳能汽车电池控制系统，其特征在于：所述中央处理模块（300）进一步包括逻辑分组单元（301），用于根据每一块太阳能电池板电能转化的信息对太阳能电池板按电能转化量由高至低进行分组，同时根据每一蓄电池单体的电量信息对蓄电池单体按含电量由高至低进行分组。

3.如权利要求1所述的一种太阳能汽车电池控制系统，其特征在于：所述中央处理模块（300）进一步包括计时单元（304），用于设定所述中央处理模块（300）每隔一预定时间进行数据处理并发出相应控制指令。

4.一种太阳能汽车电池控制方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤S1：车辆行驶状态参数检测模块（400）将检测到的汽车行驶的瞬时状态参数上传至中央处理模块（300）并由中央处理模块（300）预算出下一时刻汽车行驶的耗电总量；

步骤S2：电池信息检测模块（700）检测每一块太阳能电池板电能转化的信息和蓄电池组中每一蓄电池单体的电量信息并上传至中央处理模块（300）；中央处理模块（300）计算全部太阳能电池板的电能转化总量；

步骤S3：中央处理模块（300）对比所述步骤S1中的耗电量和步骤S2中的电能转化总量，若耗电总量≤太阳能电池板的电能转化总量，则太阳能光伏电池组（100）的转化的电能直接用于驱动汽车行驶，同给蓄电池组充电；若耗电总量＞太阳能电池板的电能转化总量，则太阳能光伏电池组（100）转化的电能与蓄电池组（200）放电的电能同时用于驱动汽车行驶；

所述步骤S3中太阳能光伏电池组（100）给蓄电池组（200）充电过程中，太阳能光伏电池组（100）中电能转化量由高至低太阳能电池板分别向蓄电池组（200）中含电量由低至高的蓄电池单体充电；所述步骤S3蓄电池组（200）中蓄电池单体按含电量由高至低的顺序进行放电。

5.如权利要求4所述的一种太阳能汽车电池控制方法，其特征在于：所述步骤S2还包括中央处理模块（300）根据每一块太阳能电池板电能转化的信息对太阳能电池板按电能转化量由高至低进行分组，同时中央处理模块（300）根据每一蓄电池单体的电量信息对蓄电池单体按含电量由高至低进行分组。

6.如权利要求4所述的一种太阳能汽车电池控制方法，其特征在于：所述步骤S3中，中央处理模块（300）每隔一预定时间进行数据处理并发出相应控制指令。