CN107244239B - 一种电动汽车太阳能充电系统及控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电动汽车太阳能充电系统及控制方法。所述太阳能充电系统包括太阳能电池板、太阳能充电用DC/DC转换器（通常简称为DC/DC）、高压继电器I、高压继电器II、动力电池、电池管理器（通常简称为BMS）、仪表、远程监控终端；使得太阳能充电系统不但能够为电动汽车充电，还能够使充电系统的运行更加便捷更加安全，同时还能尽量保证车辆行驶性能。所述控制方法通过电池管理器（BMS）监测动力电池剩余电量，并在电量低于50%时才开始充电，以尽量避免“随用随充”的充电方式对车辆行驶性能的影响，延长车辆正常行驶状态的时间。

Description

一种电动汽车太阳能充电系统及控制方法
技术领域
本发明涉及电动汽车零部件和控制系统领域，具体的说，是涉及一种电动汽车太阳能充电系统及控制方法。
背景技术
电动汽车在市场中越来越普及，电动汽车的续航里程与充电问题越来越被重视。目前电动汽车只能到专门的充电站进行充电；但是充电站数量很少，尤其是中小城市和高速公路沿线可供电动汽车充电的充电站更少，使得电动汽车充电受到很大的限制，直接影响了电动汽车的正常运行，也制约了电动汽车在市场中普及的速度。
为了应对这一困境，本领域技术人员提出了很多解决思路，如车辆使用混合动力、更科学地分布充电站、提高电动汽车的充电兼容性、利用太阳能充电等。其中，利用太阳能对车辆进行行驶中充电，是更加环保、持续性更好的一种思路。
在目前已经出现的太阳能充电系统中，存在很多不足，影响了这一良好思路的实施效果。其中的不足主要体现在：
1.安全性不足：车载的太阳能电池板在受强日光照射时产生的电压可以达到很高，电路连接如果没有做好防高压措施，易导致线路高压损失。
2.影响行驶性能：因为实际使用需要，目前的太阳能充电系统大都是采用“行驶中充电”的模式，并且是“随用随充”的方式；因为电池自身的特性，给动力电池充电的时候会影响动力电池的放电，这种“随用随充”的方式会导致车辆动力电池的放电一直处于受充电干扰的状况下，影响了电动汽车的行驶性能。
3.系统损耗过大：无论是车辆自储电力还是太阳能电池板提供的电力，均是相当宝贵的，需珍惜使用；如车载太阳能充电系统设置了旋转、折叠等机械结构，会导致系统本身重量过大、结构过于复杂，如此不但会导致系统的能源损耗过大，还会增加车辆负担，反而对电动汽车的行驶里程造成了负面影响。
因此，设计一种新的电动汽车太阳能充电系统，使得太阳能充电系统不但能够满足电动汽车充电的需求，还能够更加便捷、更加安全，同时还能尽量保证车辆行驶性能，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。
为了与所述新的电动汽车太阳能充电系统配合，实现能源利用更加便捷安全、电动汽车行驶性能受影响更小的设计目的，本领域技术人员还需要提出一种新的电动汽车太阳能充电系统控制方法。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：设计一种新的电动汽车太阳能充电系统，使得太阳能充电系统不但能够为电动汽车充电，还能够使充电系统的运行更加便捷更加安全，同时还能尽量保证车辆行驶性能；还需要设计一种新的电动汽车太阳能充电系统控制方法，以实现电动汽车太阳能充电系统设计中所具有的功能。
为解决前述技术问题，本发明提出的技术方案如下：
一种电动汽车太阳能充电系统，其特征在于，包括：
太阳能电池板、太阳能充电用DC/DC转换器（通常简称为DC/DC）、高压继电器I、高压继电器II、动力电池、电池管理器（通常简称为BMS）、仪表、远程监控终端；
其中，所述高压继电器I、高压继电器II均为常开式继电器；
所述仪表带有数据显示装置；
远程监控终端带有向所属的远程监控平台传输数据的装置；
太阳能电池板的输出端电连接太阳能充电用DC/DC转换器输入端；太阳能充电用DC/DC转换器的控制端电连接高压继电器I的控制电源端；高压继电器I的控制接地端接地，输出端电连接高压继电器I的主电路静触点，高压继电器I的主电路动触点电连接高压继电器II的主电路静触点；高压继电器II的控制接地端接地，主电路动触点电连接动力电池的输入端，控制电源端电连接BMS控制端；BMS分别以CAN总线与动力电池、太阳能充电用DC/DC转换器、仪表、远程监控终端信号连接。
优选的，所述仪表为电动汽车原车仪表，远程监控终端为电动汽车原车标配设备。
一种电动汽车太阳能充电系统的控制方法，包括如下步骤：
步骤1：打开车辆电源开关，太阳能充电用DC/DC转换器通电，太阳能充电系统开始工作，执行步骤2；
步骤2：太阳能充电用DC/DC转换器检测自身的开路电压UCDO，随后执行步骤3；
步骤3：太阳能充电用DC/DC转换器将开路电压UCDO与动力电池端电压UBAT做比较；如果开路电压UCDO小于等于动力电池端电压UBAT，执行步骤2；如果开路电压UCDO大于动力电池端电压UBAT，执行步骤4；
步骤4：太阳能充电用DC/DC转换器给电池管理器（BMS）发送充电预备指令，然后执行步骤5；
步骤5：电池管理器（BMS）计算充电前动力电池电量SOCP，然后执行步骤6；
步骤6：电池管理器（BMS）对SOCP进行判断，如果SOCP大于等于50%，执行步骤2；如果SOCP小于50%，则执行步骤7：
步骤7：电池管理器（BMS）给太阳能充电用DC/DC转换器发送充电使能指令，然后执行步骤8；
步骤8：太阳能充电用DC/DC转换器控制高压继电器I吸合，电池管理器（BMS）控制高压继电器II吸合，然后执行步骤9；
步骤9：电池管理器（BMS）计算当前电池电量SOC，然后执行步骤10；
步骤10：电池管理器（BMS）将充电电压、充电电流和当前电池电量SOC发送给仪表和远程监控终端，然后执行步骤11；
步骤11：电池管理器（BMS）对SOC做判断，如果SOC小于100%，执行步骤9；如果SOC大于等于100%，然后执行步骤12；
步骤12：电池管理器（BMS）给太阳能充电用DC/DC转换器发出停止充电指令，然后执行步骤13；
步骤13：太阳能充电用DC/DC转换器控制高压继电器I断开，电池管理器（BMS）控制高压继电器II断开，然后执行步骤2。
与已有技术相比，本发明的有益效果是：
1. 本发明中的电动汽车太阳能充电系统，既通过“行驶中自行充电”的方式解决了电动汽车续航里程有限，充电受限的问题；又通过两个高压继电器的设置，使电路动作时更加安全。
2. 本发明中的电动汽车太阳能充电系统，不设置倾角架、旋转机构等装置，既减轻了系统重量，又降低了阻力，减少了太阳能充电系统给电动汽车增加的额外能量损耗。
3. 本发明中的电动汽车太阳能充电系统，通过BMS的设置，增加了对电池充电过程的管理，既便于对电动汽车的使用管理，也便于对电池的保护。
4. 本发明中的电动汽车太阳能充电系统，通过仪表、远程监控终端的设置，使充电系统的工作信息能以更便捷、更清晰的方式传递至驾驶者，提高了使用效果。
5. 本发明中的电动汽车太阳能充电系统的控制方法，通过BMS监测动力电池剩余电量，并在电量低于50%时才开始充电，可以尽量避免“随用随充”的充电方式对车辆行驶性能的影响，延长车辆正常行驶状态的时间。
附图说明
图1为本发明中电动汽车太阳能充电系统的系统结构示意图；
图2为本发明电动汽车太阳能充电系统的控制方法流程示意图。
图中：1.太阳能电池板，2.太阳能充电用DC/DC转换器，3.高压继电器I，4.高压继电器II，5.动力电池，6.电池管理器（BMS），7.仪表，8.远程监控终端。
具体实施方式
下面将结合附图和实施例，对本发明的实施方式进行详细说明如下：
系统结构图如图1所示，一种电动汽车太阳能充电系统，包括：
太阳能电池板1、太阳能充电用DC/DC转换器（通常简称为DC/DC）2、高压继电器I3、高压继电器II4、动力电池5、电池管理器（通常简称为BMS）6、仪表7、远程监控终端8。
太阳能电池板1以平置的方式固定在电动汽车的车顶部，以保证太阳能电池板1能以最大面积接受太阳光的照射，将太阳能转化为电能；同时，平置方式尽量减少了增加太阳能电池板给电动汽车增加的阻力；这种设置方式不设置倾角架、旋转机构等装置，既减轻了系统重量，又降低了阻力。
所述高压继电器I3、高压继电器II4均为常开式继电器；因为电路中高压继电器I3、高压继电器II4两端的电压可能高达450V左右，普通的低压继电器不能满足工作需求。
本实施例中，电路连接方式为：
太阳能电池板1的输出端电连接太阳能充电用DC/DC转换器2输入端；太阳能充电用DC/DC转换器2的控制端电连接高压继电器I3的控制电源端；高压继电器I3的控制接地端接地，输出端电连接高压继电器I3的主电路静触点，高压继电器3I的主电路动触点电连接高压继电器II4的主电路静触点；高压继电器II4的控制接地端接地，主电路动触点电连接动力电池5的输入端，控制电源端电连接电池管理器（BMS）6控制端；电池管理器（BMS）6分别以CAN总线与动力电池5、太阳能充电用DC/DC转换器2、仪表7、远程监控终端8信号连接。
本实施例中，电路工作过程为：
当电动汽车总电源关闭时，所述太阳能充电系统也一同关闭，此时太阳能电池板1不对外输出电力。
当电动汽车总电源打开时，所述太阳能充电系统也一同启动。
太阳能电池板1将输出电压输送给太阳能充电用DC/DC转换器2，太阳能充电用DC/DC转换器2将不稳定的太阳能电池板1的输出电压进行稳压。同时太阳能充电用DC/DC转换器2能够自检两端的开路电压，当开路电压大于动力电池5两端的电压时，说明此时所述太阳能充电系统已经具备为动力电池5充电的能力，太阳能充电用DC/DC转换器2给电池管理器（BMS）6发出充电预备指令。
电池管理器（BMS）6计算出充电前动力电池的SOCP，如果SOCP小于50%，电池管理器（BMS）6给太阳能充电用DC/DC转换器2发出充电指令，太阳能充电用DC/DC转换器2控制高压继电器I3吸合，电池管理器（BMS）6控制高压继电器II4吸合，太阳能电池板1、太阳能充电用DC/DC转换器2、高压继电器I3、高压继电器II4、动力电池5形成充电回路，太阳能电池板1开始对动力电池5进行充电。
在充电过程中，电池管理器（BMS）6实时计算动力电池5当前的SOC，并将当前的SOC发送给仪表7和远程监控终端8；当SOC大于100%时，电池管理器（BMS）6给太阳能充电用DC/DC转换器2发送停止充电指令，太阳能充电用DC/DC转换器2控制高压继电器I3断开，电池管理器（BMS）6控制高压继电器II4断开，充电结束。
充电结束之后，所述太阳能充电系统并不关闭，恢复初启时的状态，由太阳能充电用DC/DC转换器2对自己两端的开路电压进行自检。
仪表7可以实时显示当前动力电池5的电量、电压以及电流，通过电流的方向可以直观的判断出当前是否处于充电状态。
同时远程监控终端8可以将车辆的实时数据发送给远程监控平台，可以供监控人员实时监控车辆的运行情况。
本实施例中所述仪表7为电动汽车原车仪表，远程监控终端8为电动汽车原车标配设备。
目前行业内电动汽车的仪表均普遍采用电子显示的样式，原本主要用于显示车辆运行的各项数据。本实施例以CAN总线向仪表内传送需显示的数据，并在原有的显示数据之外增加显示内容，具体实现手段属于业界内通用的手段。
同时，现在的电动汽车均强制标配有远程监控终端，对于远程监控终端来说，原本只能想远程监控平台上传车辆自身数据，本实施例以CAN总线向远程监控终端内穿入所述太阳能充电系统的运行数据，可以一并上传，从而为所述太阳能充电系统的运行分析、追溯都提供了基础。
本实施例中电动汽车太阳能充电系统的控制方法流程图如图2所示，具体控制步骤如下：
步骤1：打开车辆电源开关，太阳能充电用DC/DC转换器2通电，太阳能充电系统开始工作，执行步骤2；
步骤2：太阳能充电用DC/DC转换器2检测自身的开路电压UCDO，随后执行步骤3；
步骤3：太阳能充电用DC/DC转换器2将开路电压UCDO与动力电池端电压UBAT做比较；如果开路电压UCDO小于等于动力电池端电压UBAT，执行步骤2；如果开路电压UCDO大于动力电池端电压UBAT，执行步骤4；
步骤4：太阳能充电用DC/DC转换器2给电池管理器（BMS）6发送充电预备指令，然后执行步骤5；
步骤5：电池管理器（BMS）6计算充电前动力电池电量SOCP，然后执行步骤6；
步骤6：电池管理器（BMS）6对SOCP进行判断，如果SOCP大于等于50%，执行步骤2；如果SOCP小于50%，则执行步骤7：
步骤7：电池管理器（BMS）6给太阳能充电用DC/DC转换器2发送充电使能指令，然后执行步骤8；
步骤8：太阳能充电用DC/DC转换器2控制高压继电器I3吸合，电池管理器（BMS）6控制高压继电器II4吸合，然后执行步骤9；
步骤9：电池管理器（BMS）6计算当前电池电量SOC，然后执行步骤10；
步骤10：电池管理器（BMS）6将充电电压、充电电流和当前电池电量SOC发送给仪表7和远程监控终端8，然后执行步骤11；
步骤11：电池管理器（BMS）6对SOC做判断，如果SOC小于100%，执行步骤9；如果SOC大于等于100%，然后执行步骤12；
步骤12：电池管理器（BMS）6给太阳能充电用DC/DC转换器2发出停止充电指令，然后执行步骤13；
步骤13：太阳能充电用DC/DC转换器2控制高压继电器I3断开，电池管理器（BMS）6控制高压继电器II4断开，然后执行步骤2。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现，未予以详细说明和局部放大呈现的部分，为现有技术，在此不进行赘述。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和特点相一致的最宽的范围。

Claims (2)

1.一种电动汽车太阳能充电系统的控制方法，其特征在于，
所述电动汽车太阳能充电系统，包括：
太阳能电池板(1)、太阳能充电用DC/DC转换器(2)、高压继电器I(3)、高压继电器II(4)、动力电池(5)、电池管理器(6)、仪表(7)、远程监控终端(8)；
其中，所述高压继电器I(3)、高压继电器II(4)均为常开式继电器；
所述仪表(7)带有数据显示装置；
远程监控终端(8)带有向所属的远程监控平台传输数据的装置；
太阳能电池板(1)的输出端电连接太阳能充电用DC/DC转换器(2)输入端；太阳能充电用DC/DC转换器(2)的控制端电连接高压继电器I(3)的控制电源端；高压继电器I(3)的控制接地端接地，输出端电连接接高压继电器I(3)的主电路静触点，高压继电器I(3)的主电路动触点电连接高压继电器II(4)的主电路静触点；高压继电器II(4)的控制接地端接地，主电路动触点电连接动力电池(5)的输入端，控制电源端电连接电池管理器(6)控制端；
电池管理器(6)分别以CAN总线与动力电池(5)、太阳能充电用DC/DC转换器(2)、仪表(7)、远程监控终端(8)信号连接；
包括如下步骤：
步骤1：打开车辆电源开关，太阳能充电用DC/DC转换器(2)通电，太阳能充电系统开始工作，执行步骤2；
步骤2：太阳能充电用DC/DC转换器(2)检测自身的开路电压UCDO，随后执行步骤3；
步骤3：太阳能充电用DC/DC转换器(2)将开路电压UCDO与动力电池端电压UBAT做比较；如果开路电压UCDO小于等于动力电池端电压UBAT，执行步骤2；如果开路电压UCDO大于动力电池端电压UBAT，执行步骤4；
步骤4：太阳能充电用DC/DC转换器(2)给电池管理器(6)发送充电预备指令，然后执行步骤5；
步骤5：电池管理器(6)计算充电前动力电池(5)电量SOCP，然后执行步骤6；
步骤6：电池管理器(6)对SOCP进行判断，如果SOCP大于等于50％，执行步骤2；如果SOCP小于50％，则执行步骤7：步骤7：电池管理器(6)给太阳能充电用DC/DC转换器(2)发送充电使能指令，然后执行步骤8；
步骤8：太阳能充电用DC/DC转换器(2)控制高压继电器I(3)吸合，电池管理器(6)控制高压继电器II(4)吸合，然后执行步骤9；
步骤9：电池管理器(6)计算当前电池电量SOC，然后执行步骤10；
步骤10：电池管理器(6)将充电电压、充电电流和当前电池电量SOC发送给仪表(7)和远程监控终端(8)，然后执行步骤11；
步骤11：电池管理器(6)对SOC做判断，如果SOC小于100％，执行步骤9；如果SOC大于等于100％，然后执行步骤12；
步骤12：电池管理器(6)给太阳能充电用DC/DC转换器(2)发出停止充电指令，然后执行步骤13；
步骤13：太阳能充电用DC/DC转换器(2)控制高压继电器I(3)断开，电池管理器(6)控制高压继电器II(4)断开，然后执行步骤2。
2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述仪表(7)为电动汽车原车仪表，所述远程监控终端(8)为电动汽车原车标配设备。
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