CN112531867A - 太阳能控制器及用于车辆的太阳能充电系统和方法 - Google Patents

太阳能控制器及用于车辆的太阳能充电系统和方法 Download PDF

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金承培
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Abstract

一种太阳能控制器及用于车辆的太阳能充电系统和方法，可包括：电池，安装在车辆中；太阳能电池板，安装在车辆上用于执行太阳能发电；以及太阳能控制器，接收从太阳能电池板产生的电力以进行操作并控制使用电力对电池的充电。

Description

太阳能控制器及用于车辆的太阳能充电系统和方法
相关申请的交叉引用
本申请要求于2019年9月18日提交的韩国专利申请第10-2019-0114879号的优先权，该申请的全部内容为了所有目的通过引用合并于此。
技术领域
本发明涉及用于车辆的太阳能充电系统和方法。
背景技术
太阳能车顶系统(solar roof system)是指通过将太阳能电池板安装在车辆的车顶上来通过太阳能发电对电池充电的车顶型太阳能充电系统。就此而言，由于太阳能电池板的输出电压和/或输出电流根据光量和温度而变化很大，因此需要非常复杂的控制技术来将太阳能电池板的输出用作工作电力。
传统的太阳能控制器设置有来自太阳能电池的驱动电力，该太阳能电池专门地累积通过太阳能电池板产生的电力。此外，太阳能控制器利用通过安装在车顶上的太阳能电池板产生的电力对太阳能电池充电。太阳能控制器将从太阳能电池输出的电力转换为车辆电池的充电电压和/或充电电流，并将充电电压和/或充电电流提供给电池(例如12V电池和/或高压电池等)以便对车辆电池充电。因此，常规上，由于通过太阳能电池板产生的电力被充电到太阳能电池，并且太阳能控制器的驱动电力和电池的充电电力从太阳能电池供应，所以充电效率低。
在本发明的背景技术部分中公开的信息仅用于增强对本发明的一般背景的理解，并且不能被视为承认该信息形成了本领域技术人员已知的现有技术或任何形式的暗示。
发明内容
本发明的各个方面旨在提供一种用于车辆的太阳能充电系统和方法，该系统和方法利用由安装在车辆上的太阳能电池板产生的电力直接给电池充电。
本发明的各个方面提供了一种用于车辆的太阳能充电系统和方法，该系统和方法接收从安装在车辆上的太阳能电池板产生的电力作为驱动动力进行操作。
本发明构思要解决的技术问题不限于上述问题，并且本发明的示例性实施方式所涉及的领域的技术人员将从以下描述中清楚地理解本文中未提及的任何其他技术问题。
根据本发明的各个方面，太阳能控制器包括：处理器，接收太阳能电池板产生的电力以开始操作、基于与太阳能电池板有关的状态信息确定是否满足充电操作条件、并且基于车辆的启动状态和与车辆电池有关的状态信息来确定是否激活充电模式；和转换器，连接到太阳能电池板，并响应于处理器的指令，将太阳能电池板的输出转换为充电功率，并将充电功率提供给电池。
在本发明的示例性实施方式中，处理器可在太阳能电池板的输出功率超过预定的初始功率后，确定满足充电操作条件。
在本发明的示例性实施方式中，处理器可在确定满足充电操作条件时通过启动系统来识别车辆的启动状态。
在本发明的示例性实施方式中，当车辆的启动被激活时，处理器可通过电池管理系统比较第一电池的充电状态和第二电池的充电状态；基于比较结果选择第一电池和第二电池中的一个电池作为充电目标；以及激活用于对第一电池和第二电池中的所选电池进行充电的充电模式。
在本发明的示例性实施方式中，当激活第一电池的充电模式时，处理器可确定车辆中的第一充电器是否正在对第一电池充电，并且当第一充电器未正在对第一电池充电时，使用太阳能电池板的输出对第一电池充电。
在本发明的示例性实施方式中，当第一充电器正在对第一电池充电时，处理器可基于第一充电器的充电模式使用第一充电器或太阳能电池板的输出来对第一电池充电。
在本发明的示例性实施方式中，第一充电器可被实现为低压DC转换器或交流发电机。
在本发明的示例性实施方式中，在激活第二电池的充电模式时，当安装在车辆中的第二充电器正在对第二电池充电并且第二电池的电池电压超过参考电压时，处理器可将第二电池的充电模式切换为第一电池的充电模式，并且第二充电器可被实现为逆变器或再生制动系统。
在本发明的示例性实施方式中，当车辆的启动被停用时，处理器可唤醒电池管理系统；确定太阳能电池板的输出功率是否超过目标功率，当太阳能电池板的输出功率超过目标功率时对电池充电，并在太阳能电池板的输出功率未超过目标功率时激活充电待机模式。
根据本发明的各个方面，一种用于车辆的太阳能充电系统，包括：电池，安装在车辆中；太阳能电池板，安装在车辆上以进行太阳能发电；以及太阳能控制器，接收从太阳能电池板产生的电力以操作并控制使用电力对电池的充电。
根据本发明的各个方面，一种用于车辆的太阳能充电方法包括：由太阳能控制器基于与太阳能电池板有关的状态信息来确定是否满足充电操作条件；当太阳能电池板的输出满足充电操作条件时，由太阳能控制器来确定是否激活车辆的启动，以及当激活车辆的启动时，由太阳能控制器基于电池的状态确定是否激活充电模式。
在本发明的示例性实施方式中，确定是否满足充电操作条件可包括：当太阳能电池板的输出功率超过预定初始功率时，由太阳能控制器确定满足充电操作条件。
在本发明的示例性实施方式中，确定是否激活充电模式可包括：由太阳能控制器通过电池管理系统比较第一电池的充电状态和第二电池的充电状态；基于比较结果，选择第一电池和第二电池中的一个电池作为充电目标；以及激活用于对第一电池和第二电池中的所选电池进行充电的充电模式。
在本发明的示例性实施方式中，太阳能充电方法还可包括：在确定是否激活充电模式之后，由太阳能控制器确定当激活第一电池的充电模式时车辆中的第一充电器是否正在对第一电池充电；在第一充电器正在对第一电池充电时识别第一充电器的充电模式；并基于第一充电器的充电模式使用第一充电器或太阳能电池板的输出对第一电池充电。
在本发明的示例性实施方式中，第一充电器可被实现为低压DC转换器或交流发电机。
在本发明的示例性实施方式中，太阳能充电方法还可包括：当第一充电器未正在对第一电池充电时，使用太阳能电池板的输出对第一电池充电。
在本发明的示例性实施方式中，太阳能充电方法还可包括：在确定是否激活充电模式之后，当激活第二电池的充电模式时，当安装在车辆中的第二充电器正在对第二电池充电并且第二电池的电池电压超过参考电压时，由太阳能控制器将第二电池的充电模式切换为第一电池的充电模式。
在本发明的示例性实施方式中，第二充电器可被实现为逆变器或再生制动系统。
在本发明的示例性实施方式中，确定车辆的启动是否被激活可包括：当车辆的启动被停用时，唤醒电池管理系统；确定太阳能电池板的输出功率是否超过目标功率；以及在太阳能电池板的输出功率超过目标功率时对电池充电。
在本发明的示例性实施方式中，太阳能充电方法还可包括：当太阳能电池板的输出功率不超过目标功率时，激活充电待机模式。
本发明的方法和装置具有其他特征和优点，这些特征和优点将从附图中明显或在附图中更详细地阐述，所述附图被并入本文以及下面的详细描述，其一起用于解释本发明的某些原理。
附图说明
图1是示出根据本发明示例性实施方式的用于车辆的太阳能充电系统的框图；
图2是图1所示的太阳能控制器的外观图；
图3是示出根据本发明示例性实施方式的太阳能控制器的框图；
图4是示出根据本发明示例性实施方式的用于车辆的太阳能充电方法的流程图；
图5是示出图4所示的第一电池的充电模式下的充电控制过程的流程图；
图6是示出图4所示的第二电池的充电模式下的充电控制过程的流程图；
图7是示出图4所示的充电待机模式下的充电控制过程的流程图；
图8是示出根据本发明示例性实施方式的用于指示太阳能控制器的操作状态的方法的流程图；
图9是示出基于图8的太阳能控制器的操作状态的实例；
图10是示出根据本发明的各个示例性实施方式的用于指示太阳能控制器的操作状态的方法的流程图；
图11是指示基于图10的太阳能控制器的操作状态的另一实例；以及
图12是示出根据本发明示例性实施方式的执行用于车辆的太阳能充电方法的计算系统的框图。
可理解，附图不一定按比例绘制，附图呈现了示出本发明的基本原理的各种特征的稍微简化的表示。如本文所包括的本发明的特定设计特征，包括例如特定尺寸、方向、位置和形状，将部分地由具体预期的应用和使用环境来确定。
在附图中，贯穿附图的所有图，附图标记指代本发明的相同或等同部分。
具体实施方式
现在将详细参考本发明的各个实施方式，其实例在附图中示出并且在下面进行描述。尽管将结合本发明的示例性实施方式描述本发明，但是应当理解，本说明书并不旨在将本发明限制于那些示例性实施方式。另一方面，本发明旨在不仅覆盖本发明的示例性实施方式，而且还覆盖各种替代、修改、等同形式和其他实施方式，其可包括在如所附权利要求书限定的本发明的精神和范围之内。
在描述根据本发明的示例性实施方式的示例性实施方式的组件时，可使用诸如第一、第二、A、B、(a)、(b)等的术语。这些术语仅旨在将组件与其他组件区分开，并且这些术语并不限制组件的性质、顺序或序列。除非另有定义，否则本文所使用的包括技术和科学术语在内的所有术语具有与本公开所属领域的普通技术人员通常所理解的相同含义。还将理解的是，诸如在常用字典中定义的那些术语可被解释为具有与相关技术的上下文中的它们的含义一致的含义，并且不应以理想化或过于正式的含义解释，除非本文这样定义。
图1是示出根据本发明示例性实施方式的用于车辆的太阳能充电系统的框图。此外，图2是图1所示的太阳能控制器的外观图。
参照图1，用于车辆的太阳能充电系统包括太阳能电池板100、启动系统200、电池管理系统(BMS)300、电池400、输出设备500和太阳能控制器(或太阳能充电控制器)600。
太阳能电池板(光伏面板)100安装在车辆上以将太阳光线的光能转换成电能。太阳能电池板100安装在车辆的车顶上，但不限于此。例如，太阳能电池板100可被安装在车辆盖(发动机罩)上。将太阳能电池板100安装在车辆的车顶上的形式称为太阳能车顶。
启动系统200用于启动车辆中的动力源，诸如引擎和/或电机，启动系统可被实现为点火(IGN)钥匙、启动器开关、启动按钮等。启动系统200基于用户的操纵来选择向车辆供电的类型。在当前的连接中，电源供应类型可分类为车辆电源关闭(IGN关闭)、附件(ACC)电源开启、启动电源(IGN电源或车辆电源)开启等。启动系统200向太阳能控制器600发送电源供应类型，即启动电源状态。
启动系统200基于用户输入(用户操作)指示附件(ACC)电源或IGN电源(启动电源或车辆电源)的供应(批准)。例如，启动系统200输出控制信号(ACC接通)，该控制信号指示向诸如音频视频导航远程信息处理(AVNT)和/或电子支付系统(ETC)的电子设备供应附件电源。此外，启动系统200可输出控制信号，诸如启动电源供应(IGN接通)、启动电源关闭(IGN断开)等。
电池管理系统300被配置为最佳地管理电池400以增加能量效率并延长其寿命。电池管理系统300实时监控电池400的电压、电流、温度等，以防止过充电或过放电。电池管理系统300可确定电池400的剩余量，即，充电状态(SOC)。
电池400向安装在车辆中的电气设备供电，诸如电气控制单元(ECU)和/或驱动电机(电源)。电池400可由太阳能电池板100产生的电力来充电。电池400可包括第一电池410和/或第二电池420中的至少一个。就目前而言，第一电池410是低压电池，其提供辅助电源或启动电源，即12V电池，并且第二电池420是高压电池，其提供驱动驱动电机所需的电力。
输出设备500输出太阳能控制器600的操作状态、太阳能电池板100的输出状态和/或电池400的充电状态等作为视觉信息。输出设备500可包括液晶显示器(LCD)、薄膜晶体管-液晶显示器(TFT LCD)、有机发光二极管(OLED)显示器、柔性显示器、3D显示器、透明显示器、平视显示器(HUD)、触摸屏和/或仪表板中的至少一种。此外，输出设备500可包括音频输出模块，例如扬声器，其被配置用于输出音频数据，和/或触觉信息输出模块，其以用户可感知的形式输出信号。
太阳能控制器600通过仅接收太阳能电池板100生成(产生)的电力来操作。此外，太阳能控制器600可始终用太阳能电池板产生的电力对电池400充电。太阳能控制器600包括两个连接器，即，第一连接器C1和第二连接器C2，如图2所示。第一连接器C1将太阳能控制器600与太阳能电池板100、启动系统200、电池管理系统300和第一电池410电连接。第二连接器C2将太阳能控制器600与第二电池420电连接。
当太阳能电池板100开始产生电力时，太阳能控制器600接收相应的电力并执行初始化操作。太阳能控制器600监控太阳能电池板100的输出电压，并且当输出电压超过阈值电压时激活就绪模式(ready mode)。太阳能控制器600在就绪模式下通过启动系统200识别启动电源状态。当启动电源状态是启动电源断开状态(启动OFF状态)时，太阳能控制器600可唤醒电池管理系统300以执行电池充电。当启动电源状态为启动电源接通状态(启动ON状态)时，当太阳能电池板100的输出功率为1W以上时，太阳能控制器600尝试对电池充电。太阳能控制器600监控第一电池410和第二电池420的充电状态，并且确定第一电池410和/或第二电池420中的至少一个电池作为充电目标。太阳能控制器600每隔预定时间段就比较第一电池410和第二电池420的充电状态，以确定充电目标。太阳能控制器600利用太阳能电池板100产生的电力对确定的充电目标进行充电。
图3是示出根据本发明示例性实施方式的太阳能控制器600的框图。
参考图3，太阳能控制器600是用于升压或降压太阳能电池板100产生的DC电压的DC-DC转换器，其可包括处理器610、通信器620和第一转换器630和第二转换器640。
处理器610控制太阳能控制器600的整体操作。处理器610经由与第一电池410通信来识别诸如第一电池410的充电电压、充电电流和/或充电状态的充电信息。因此，处理器610可通过启动系统200识别启动电源状态。处理器610接收电力，即从太阳能电池板100输出的太阳能。在接收太阳能的输入端上设置P型金属氧化物半导体场效应晶体管(PMOSFET)，P型金属氧化物半导体场效应晶体管(PMOS FET)用于防止反向电压引起太阳能控制器600损坏。换句话说，PMOS FET用于反向电压保护。
这样的处理器610包括第一处理器611和第二处理器612。在当前连接中，第一处理器611和第二处理器612可被实现为专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、可编程逻辑设备(PLD)、现场可编程门阵列(FPGA)、中央处理器(CPU)、微控制器和/或微处理器中的至少一个。处理器610可包括存储器，该存储器存储被编程为允许处理器610执行预定操作、设置信息等的软件。在当前连接中，存储器可被实现为诸如闪存、硬盘、SD卡(安全数字卡)、随机存取存储器(RAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、只读存储器(ROM)、可编程只读存储器(PROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)、可擦除可编程ROM(EPROM)、寄存器、可移动磁盘等的存储介质(记录介质)中的至少一种。
当太阳能电池板100开始产生电力时，第一处理器611开始使用对应的电力作为驱动电力进行操作。例如，当从太阳能电池板100应用等于或大于1W的太阳能电力时，第一处理器611通过所应用的太阳能电力开始操作。当第一处理器611开始操作时，第一处理器611监控太阳能电池板100的输出。第一处理器611通过电压传感器和/或电流传感器测量(检测)从太阳能电池板100输出的电压和电流。第一处理器611使用测量的电压和电流来确定太阳能电池板100的输出功率(太阳能电力)。
第一处理器611通过自检确定太阳能电池板100的输出(状态信息)是否满足充电操作条件。第一处理器611确定太阳能电池板100的输出电压是否超过初始电压(阈值电压)Vinit。当太阳能电池板100的输出电压超过初始电压Vinit时，第一处理器611确定满足充电操作条件。当太阳能电池板100的输出电压不超过初始电压Vinit时，第一处理器611确定不满足充电操作条件。在当前连接中，预先设置初始电压Vinit。
当确定满足充电操作条件时，第一处理器611将太阳能电池板100产生的电力提供给第二处理器612。第二处理器612将太阳能电池板100产生的电力用作驱动电力。
第二处理器612通过启动系统200确定启动是否被激活(IGN接通)。当启动被停用(IGN断开)时，第二处理器612唤醒电池管理系统300。电池管理系统300在唤醒时立即从第一电池410接收驱动电力。
在唤醒电池管理系统300之后，第二处理器612通过嵌入在太阳能控制器600中的电压传感器和电流传感器获得(测量)太阳能电池板100的输出电压和输出电流。第二处理器612使用获得的输出电压和输出电流确定太阳能电池板100的输出功率。在当前连接中，第二处理器612通过确定基于25℃的环境温度的测量数据来估计太阳能电池板100的输出功率。在这种用于确定太阳能电池板的输出功率的方法中，当环境温度为极低温度或极高温度时，或者当光量非常低(200W以下)时，误差率会增加。因此，在当前情况下，当电池管理系统300被唤醒并且太阳能控制器600开始充电时，可使用嵌入式电压传感器和电流传感器来确定太阳能电池板100的准确输出功率。
第二处理器612使用在预定时间段内测量的太阳能电池板100的输出电压和输出电流来确定太阳能电池板100的平均输出功率Waverage。第二处理器612确定平均输出功率Waverage是否超过目标功率Wtarget(例如20W)。当输出功率超过目标功率时，第二处理器612开始对电池400充电。当输出功率等于或小于目标功率时，第二处理器612等待预定的设置时间。当输出功率等于或小于目标功率时，电池管理系统300响应于第二处理器612的指令从唤醒模式激活睡眠模式。在设置的时间过去之后，第二处理器612重新激活充电待机模式以识别太阳能电池板100的输出功率。
另一方面，当启动被激活时，第一处理器611将从太阳能电池板100输出的电力提供给第二处理器612。也就是说，第二处理器612通过太阳能电池板100供应的电力开始操作。
第二处理器612使用最大功率点跟踪(MPPT)来控制太阳能电池板100的输出电压和输出电流以从太阳能电池板100获得最大功率。例如，当太阳能电池板100以18V产生100W的功率时，第二处理器612将太阳能电池板100的输出电压转换为12V(即充电电压)，并将输出电流改变为8.33A(＝100W/12V)。
第二处理器612可识别电池400的状态，并且基于识别结果来确定是激活充电模式还是禁止(限制)进入充电模式。在当前连接中，可从电池管理系统300提供与电池400有关的状态信息。此外，第二处理器612将第一电池410和第二电池420的充电状态相互比较，并且选择第一电池410和第二电池420中的一个电池作为充电目标。
当第一电池410的SOC值(第一电池SOC)超过第二电池420的SOC值(第二电池SOC)并且第一电池SOC等于或小于第一参考SOC时，第二处理器612选择第一电池410作为充电目标并激活相应的第一电池的充电模式。当第一电池SOC超过第二电池SOC并且第一电池SOC超过第一参考SOC时，第二处理器612选择第二电池420作为充电目标并激活第二电池的充电模式。此外，当第一电池SOC不超过第二电池SOC并且第一电池SOC小于第二参考SOC时，第二处理器612选择第一电池410作为充电目标并激活第一电池的充电模式。当第一电池SOC不超过第二电池SOC并且第一电池SOC等于或大于第二参考SOC时，第二处理器612选择第二电池420作为充电目标并激活第二电池的充电模式。
当激活第一电池的充电模式时，第二处理器612确定安装在车辆中的第一充电器是否正在为第一电池410充电。换句话说，第二处理器612确定第二处理器612是否与安装在车辆上的第一充电器冲突。在当前的连接中，第一充电器可以是低压DC转换器(LDC)、交流发电机(alterntor)等。当第一充电器未正在对第一电池410充电时，第二处理器612使用太阳能电池板100的输出功率为第一电池410充电。
另一方面，当第一充电器正在对第一电池410充电时，第二处理器612确定第一充电器是否处于100％充电模式。当第一充电器处于100％充电模式时，第二处理器612允许第一充电器为第一电池410充电。也就是说，当第一充电器的充电模式为100％充电模式时，第二处理器612允许第一充电器继续对第一电池410充电。另一方面，当第一充电器不处于100％充电模式时，第二处理器612降低第一充电器的输出功率，并用太阳能电池板100的输出功率对第一电池410充电。
当激活第二电池的充电模式时，第二处理器612确定安装在车辆中的第二充电器是否正在为第二电池420充电，以及第二电池420的电池电压是否超过参考电压。在当前的连接中，第二充电器可以是逆变器、再生制动系统等。当第二充电器正在对第二电池420进行充电并且第二电池420的电压超过参考电压(例如309V)时，第二处理器612将太阳能控制器600的操作模式从第二电池的充电模式切换到第一电池的充电模式。当第二充电器未正在对第二电池420充电时和/或当第二电池420的电池电压等于或小于参考电压时，第二处理器612利用太阳能电池板100的输出功率对第二电池420充电。
第二处理器612可基于预定的故障诊断逻辑自己执行太阳能控制器600的故障诊断。当诊断出太阳能控制器600的故障时，第二处理器612可通过输出设备500输出指示该故障的警告。
此外，第二处理器612可执行预先存储在存储器中的电池放电保护逻辑，以在恶意情况下保护电池400的放电。在当前连接中，恶意情况是指随着太阳能电池板100的输出基于诸如日出或日落时间的目标功率而上下多次改变而发生第一电池410的放电的状况。
通信器620使用车载网络(IVN)与电池管理系统300和/或输出设备500通信。车载网络可被实现为控制器局域网(CAN)、面向媒体的系统传输(MOST)网络、本地互连网络(LIN)、线控技术(Flexray)等。
通信器620从电池管理系统300接收与电池400有关的状态信息。此外，通信器620可响应于第二处理器612的指令输出信息，诸如与太阳能电池板100和/或太阳能控制器600的操作模式(操作状态)有关的输出信息。
第一转换器630转换太阳能电池板100的输出功率(电压和/或电流)以对第一电池410充电。第一转换器630将太阳能电池板100的输出电压和/或输出电流分别转换为第一电池410的充电电压和充电电流。例如，第一转换器630将太阳能电池板100的输出电压降压并且将降压后的输出电压提供给第一电池410。第一转换器630可被实现为降压转换器(buckconverter)。
第二转换器640转换太阳能电池板100的输出功率以便为第二电池420充电。第二转换器640将太阳能电池板100的输出电压和输出电流分别转换为第二电池420的充电电压和/或充电电流。第二转换器640可被实现为升压转换器。例如，第二转换器640使太阳能电池板100的输出电压升压，并且将升压的输出电压作为充电电压提供给第二电池420。
图4是示出根据本发明示例性实施方式的用于车辆的太阳能充电方法的流程图。
参照图4，太阳能控制器600监控太阳能电池板100的输出(S110)。太阳能控制器600的第一处理器611通过太阳能电池板100产生的电力(太阳能电力)开始操作，并监控太阳能电池板100的输出功率。
太阳能控制器600确定太阳能电池板100的输出是否满足充电操作条件(S120)。第一处理器611确定太阳能电池板100的输出电压是否超过初始电压Vinit。
当太阳能电池板100的输出满足充电操作条件时，太阳能控制器600通过启动系统200确定是否激活启动(IGN接通)(S130)。当太阳能电池板100的输出电压超过初始电压Vinit时，第一处理器611将太阳能电力提供给第二处理器612。第二处理器612经由与启动系统200的通信来确定是否激活启动。例如，第二处理器612通过启动系统200识别启动键(IG键)的位置，从而第二处理器612可确定是否激活启动。
在启动电源接通状态下，太阳能控制器600确定电池管理系统300的状态(在下文中，BMS状态)是否正常(S140)。第二处理器612可经由与电池管理系统300的通信来识别BMS状态。
当BMS状态正常时，太阳能控制器600确定第一电池410的充电状态(以下称为第一电池SOC)是否超过第二电池420的充电状态(以下称为第二电池SOC)(S150)。换句话说，第二处理器612确定第一电池410的剩余电量是否超过第二电池420的剩余电量。第二处理器612在与电池管理系统300通信时可获得与第一电池SOC、第二电池SOC等有关的电池状态信息。
当第一电池SOC超过第二电池SOC时，太阳能控制器600确定第一电池SOC是否等于或小于第一参考SOC(例如99％)(S160)。第二处理器612确定第一电池410的SOC值是否超过第一参考SOC。
当第一电池SOC等于或小于第一参考SOC时，太阳能控制器600激活第一电池的充电模式(S170)。即，第二处理器612将充电目标确定为第一电池410，并且控制第一转换器630以启动第一电池410的充电操作。
当在S160中第一电池SOC超过第一参考SOC时，太阳能控制器600激活第二电池的充电模式(S180)。第二处理器612选择第二电池420作为充电目标，并且控制第二转换器640以启动第二电池420的充电操作。
当在S150中第一电池SOC等于或小于第二电池SOC时，太阳能控制器600确定第一电池SOC是否小于第二参考SOC(S190)。当第一电池SOC小于第二参考SOC时，第二处理器612激活第一电池的充电模式(S170)，并且当第一电池SOC等于或大于第二参考SOC时，第二处理器612激活第二电池的充电模式(S180)。
此外，当在S130中未激活启动时，太阳能控制器600确定BMS状态是否正常(S210)。当BMS状态正常时，太阳能控制器600通过硬线唤醒电池管理系统300(S220)。太阳能控制器600从电池管理系统300接收电池状态信息，并选择第一电池410和第二电池420中的一个电池作为充电目标。当BMS状态不正常时，太阳能控制器600返回到S130并确定启动是否被激活。
在S220之后，太阳能控制器600确定太阳能电池板100的输出功率是否超过目标功率Wtarget(S230)。第二处理器612确定从太阳能电池板100输出的太阳能电力是否超过20W。当太阳能电池板100的输出功率超过目标功率时，太阳能控制器600在S150之后执行操作。另一方面，当太阳能电池板100的输出功率不超过目标功率时，太阳能控制器600激活充电待机模式(S240)。
图5是示出图4所示的第一电池的充电模式下的充电控制过程的流程图。
参照图5，当激活第一电池的充电模式时，太阳能控制器600确定安装在车辆中的第一充电器是否正在对第一电池410充电(S171)。第二处理器612确定第二处理器612是否与安装在车辆中的第一充电器冲突。在当前的连接中，第一充电器可以是LDC、交流发电机等。
当第一充电器正在为第一电池410充电时，太阳能控制器600确定第一充电器是否处于100％充电模式(S172)。当第二处理器612与第一充电器冲突时，第二处理器612确定第一充电器的充电模式。
当第一充电器处于100％充电模式时，太阳能控制器600允许第一充电器为第一电池410充电(S173)。即，当第一充电器的充电模式是100％充电模式时，第二处理器612允许第一充电器继续对第一电池410充电。
另一方面，当在S171中第一充电器未正在对第一电池410充电时，太阳能控制器600使用太阳能电池板100的输出功率为第一电池410充电(S174)。
另一方面，当在S172中第一充电器未处于100％充电模式时，太阳能控制器600降低第一充电器的输出功率，并用太阳能电池板100的输出功率为第一电池410充电(S175)。
图6是示出图4所示的第二电池的充电模式下的充电控制过程的流程图。
参照图6，当激活第二电池的充电模式时，太阳能控制器600确定安装在车辆中的第二充电器是否正在对第二电池420充电以及第二电池420的电池电压是否超过参考电压(S181)。在当前的连接中，第二充电器可以是逆变器、再生制动系统等。
当第二充电器正在对第二电池420进行充电并且第二电池420的电压超过参考电压(例如309V)时，太阳能控制器600将太阳能控制器600的操作模式从第二电池的充电模式切换到第一电池的充电模式(S182)。
当第二充电器未正在对第二电池420充电时和/或当第二电池420的电池电压等于或小于参考电压时，太阳能控制器600用太阳能电池板100的输出功率对第二电池420充电(S183)。
图7是示出图4所示的充电待机模式下的充电控制过程的流程图。
参照图7，当激活充电待机模式时，太阳能控制器600使用嵌入式传感器检测太阳能电池板100的输出(S241)。第二处理器612使用电压传感器和电流传感器测量(获得)特定时间的太阳能电池板100的输出电压和输出电流。
太阳能控制器600使用传感器数据确定太阳能电池板100的平均输出功率(平均太阳能功率)(S242)。第二处理器612使用特定时间测量的输出电压和输出电流来确定平均输出功率(平均太阳能功率)。
太阳能控制器600确定平均太阳能功率Waverage是否超过目标功率Wtarget(S243)。当平均太阳能功率Waverage超过目标功率Wtarget时，太阳能控制器600开始对电池400充电(S244)。在当前的连接中，在唤醒电池管理系统300之后，太阳能控制器600开始对基于从电池管理系统300获得的电池状态信息选择的电池进行充电。另一方面，当平均太阳能功率Waverage等于或小于目标功率Wtarget时，太阳能控制器600等待设置时间(例如3分钟)(S245)。
因此，在充电待机模式下，仅当平均太阳能功率超过目标功率时才对电池充电。因此，太阳能电池板100的充电电流小于电池400的电流，从而防止了电池放电。
图8是示出根据本发明示例性实施方式的用于指示太阳能控制器的操作状态的方法的流程图。此外，图9是示出基于图8的太阳能控制器的操作状态的实例。
参照图8，太阳能控制器600通过电压传感器和电流传感器测量太阳能电池板100的输出(S310)。换句话说，太阳能控制器600的第二处理器612通过嵌入式电压传感器和电流传感器来测量太阳能电池板100的输出电压和输出电流。
太阳能控制器600基于测量的传感器数据确定瞬时太阳能充电功率(S320)。第二处理器612使用测量的输出电压和输出电流来确定瞬时太阳能充电功率。
太阳能控制器600基于瞬时太阳能充电功率来确定太阳能电池板100的输出等级(S330)。当瞬时太阳能充电功率为1W至60W时，太阳能控制器600将输出等级确定为等级1，当太阳能充电功率为61W至130W时将输出等级确定为等级2，并且当太阳能充电功率为131W以上时将输出等级确定为等级3。
太阳能控制器600可将与太阳能电池板100的输出等级匹配的指示信息(充电指示符)输出到输出设备500(S340)。在当前连接中，指示信息可以以图像、图标、语音信号和/或文本的形式实现。
例如，如图9所示，当太阳能电池板100没有输出时，太阳能控制器600显示与等级0相对应的太阳能电池板图像I0。此外，当太阳能电池板100的输出增加时，太阳能控制器600可基于输出增加在仪表板上显示分别对应于等级1、等级2和等级3的太阳能电池板图像I1、I2和I3。
图10是示出根据本发明的各个示例性实施方式的用于指示太阳能控制器的操作状态的方法的流程图。此外，图11是表示基于图10的太阳能控制器的操作状态的另一实例。
太阳能控制器600通过电压传感器和电流传感器测量太阳能电池板100的输出(S410)。换句话说，太阳能控制器600的第二处理器612通过嵌入式电压传感器和电流传感器来测量太阳能电池板100的输出电压和输出电流。
太阳能控制器600使用测量的输出电压和输出电流来确定累积的太阳能充电功率(S420)。
太阳能控制器600基于确定的累积的太阳能充电功率来存储总太阳能功率(S430)。
太阳能控制器600基于总太阳能功率将充电状态输出到输出设备500(S440)。如图11所示，太阳能控制器600可视化电池400的充电状态并且在输出设备500的显示器上显示电池400的充电状态。
图12是示出根据本发明示例性实施方式的执行太阳能充电方法的计算系统的框图。
参照图12，计算系统1000可包括经由系统总线1200连接的至少一个处理器1100、存储器1300、用户接口输入设备1400、用户接口输出设备1500、存储设备1600和网络接口1700。
处理器1100可以是对存储在存储器1300和/或存储设备1600中的指令进行处理的中央处理单元(CPU)或半导体设备。存储器1300和存储设备1600可包括各种类型的易失性或非易失性存储介质。例如，存储器1300可包括ROM(只读存储器)1310和RAM(随机存取存储器)1320。
因此，结合本文包括的示例性实施方式描述的方法或算法的操作可直接体现在由处理器1100执行的硬件或软件模块中，或者以其组合形式体现。软件模块可驻留在诸如RAM、闪存、ROM、EPROM、EEPROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘和CD-ROM的存储介质(即，存储器1300和/或存储设备1600)上。该示例性存储介质耦接到处理器1100，处理器1100可从该存储介质读取信息，并且可向该存储介质写入信息。在另一种方法中，存储介质可与处理器1100集成在一起。处理器1100和存储介质可驻留在专用集成电路(ASIC)内。ASIC可驻留在用户终端内。在另一种方法中，处理器1100和存储介质可作为单独的组件驻留在用户终端中。
上面的描述仅是本发明的技术思想的实例，并且本领域技术人员可在不脱离本发明的基本特征的情况下进行各种修改和改变。因此，包括在本发明的示例性实施方式中的示例性实施方式并非旨在限制本发明的技术思想，而是用于说明本发明，并且本发明的技术思想的范围不受实施方式的限制。本发明的范围可被解释为由所附权利要求的范围覆盖，并且落入权利要求的范围内的所有技术思想可被解释为包括在本发明的范围内。
根据本发明的示例性实施方式，可通过减少太阳能控制器内部的控制器来减少零件的数量和重量，从而使电池直接由从安装在车辆上的太阳能电池板产生的电力充电。
此外，根据本发明的示例性实施方式，太阳能充电系统通过接收从安装在车辆上的太阳能电池板产生的电力作为驱动电力而工作，从而使得可防止在车辆的启动被停用时产生的暗电流。
为了方便解释和准确地定义所附权利要求，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“在……上”、“在……下”、“向上”、“向下”、“正面”、“后面”、“背面”、“内部”、“外部”、“向内”、“向外”、“内部的”、“外部的”、“内部”、“外部”、“向前”和“向后”用来参考附图中所显示的特征的位置来描述示例性实施方式的特征。还将理解，术语“连接”或其派生词既指直接连接又指间接连接。
为了说明和描述的目的，已经给出了本发明的具体示例性实施方式的前述描述。它们并不旨在穷举或将本发明限制为所公开的精确形式，并且显然，根据上述教导，许多修改和变化是可行的。选择和描述示例性实施方式以解释本发明的某些原理及其实际应用，以使本领域其他技术人员能够制造和利用本发明的各种示例性实施方式及其各种替代和修改。本发明的范围旨在由所附的权利要求书及其等同物来限定。

Claims (20)

1.一种太阳能控制器，包括：
处理器，被配置为：
接收太阳能电池板产生的电力；
基于与所述太阳能电池板有关的状态信息确定是否满足充电操作条件；并且
基于车辆的启动状态和与所述车辆的电池有关的状态信息来确定是否激活充电模式；并且
转换器，连接到所述太阳能电池板，并响应于所述处理器的指令，将所述太阳能电池板的输出转换为充电功率，并将所述充电功率提供给所述电池。
2.根据权利要求1所述的太阳能控制器，其中，所述处理器被配置为在确定所述太阳能电池板的输出功率超过预定的初始功率后，确定满足所述充电操作条件。
3.根据权利要求2所述的太阳能控制器，其中，所述处理器被配置为在确定满足所述充电操作条件后通过启动系统来识别所述车辆的启动状态。
4.根据权利要求3所述的太阳能控制器，
其中，所述车辆的电池包括第一电池和第二电池，并且
其中，所述处理器被配置为：
当确定所述车辆的启动被激活时，通过电池管理系统比较所述第一电池的充电状态和所述第二电池的充电状态；
基于所述第一电池的充电状态和所述第二电池的充电状态的比较结果，选择所述第一电池和所述第二电池中之一作为充电目标；并且
激活用于对所述第一电池和所述第二电池中的所选电池进行充电的充电模式。
5.根据权利要求4所述的太阳能控制器，其中，所述处理器被配置为：
当确定第一电池的充电模式被激活时，确定所述车辆中的第一充电器是否正在对所述第一电池充电；并且
在确定所述第一充电器未正在对所述第一电池充电时，使用所述太阳能电池板的输出对所述第一电池充电。
6.根据权利要求5所述的太阳能控制器，其中，所述处理器被配置为在确定所述第一充电器正在对所述第一电池充电时，基于所述第一充电器的充电模式，使用所述第一充电器或所述太阳能电池板的输出来对所述第一电池充电。
7.根据权利要求6所述的太阳能控制器，其中，所述第一充电器被实现为提供低于预定值的电压的DC转换器或交流发电机。
8.根据权利要求4所述的太阳能控制器，
其中，所述处理器被配置为：当确定第二电池的充电模式被激活时，在确定安装在所述车辆中的第二充电器正在对所述第二电池充电并且所述第二电池的电池电压超过参考电压后，将所述第二电池充电模式切换为第一电池充电模式，并且
其中，所述第二充电器被实现为逆变器或再生制动系统。
9.根据权利要求3所述的太阳能控制器，其中，所述处理器被配置为：
当确定所述车辆的启动被停用时，唤醒电池管理系统；
确定所述太阳能电池板的输出功率是否超过目标功率；
当确定所述太阳能电池板的输出功率超过所述目标功率时，对所述电池充电；并且
当确定所述太阳能电池板的输出功率不超过所述目标功率时，激活充电待机模式。
10.一种用于车辆的太阳能充电系统，所述太阳能充电系统包括：
电池，被配置为安装在所述车辆中；
太阳能电池板，安装在所述车辆上以进行太阳能发电；以及
太阳能控制器，连接至所述太阳能电池板和所述电池，并且所述太阳能控制器配置为：
接收所述太阳能电池板产生的电力；并且
控制使用所述电力对所述电池的充电。
11.一种用于车辆的太阳能充电方法，所述太阳能充电方法包括：
由根据权利要求1所述的太阳能控制器，基于与所述太阳能电池板有关的状态信息确定是否满足充电操作条件；
在确定所述太阳能电池板的输出满足所述充电操作条件后，由所述太阳能控制器确定是否激活所述车辆的启动；并且
在确定所述车辆的启动被激活后，由所述太阳能控制器基于电池的状态来确定是否激活充电模式。
12.根据权利要求11所述的太阳能充电方法，其中，确定是否满足所述充电操作条件包括：
当确定所述太阳能电池板的输出功率超过预定的初始功率时，由所述太阳能控制器确定满足所述充电操作条件。
13.根据权利要求11所述的太阳能充电方法，
其中，所述车辆的电池包括第一电池和第二电池，并且
其中，确定是否激活所述充电模式包括：
由所述太阳能控制器通过电池管理系统比较所述第一电池的充电状态和所述第二电池的充电状态；
基于通过所述电池管理系统比较所述第一电池的充电状态和所述第二电池的充电状态的结果，选择所述第一电池和所述第二电池中之一作为充电目标；并且
激活用于对所述第一电池和所述第二电池中的所选电池进行充电的充电模式。
14.根据权利要求13所述的太阳能充电方法，还包括：
在确定要被激活的充电模式后：
在确定激活第一电池的充电模式后，由所述太阳能控制器，确定所述车辆中的第一充电器是否正在对所述第一电池充电；
在确定所述第一充电器正在对所述第一电池充电后，识别所述第一充电器的充电模式；并且
基于所述第一充电器的充电模式，使用所述第一充电器或所述太阳能电池板的输出为所述第一电池充电。
15.根据权利要求14所述的太阳能充电方法，其中，所述第一充电器被实现为提供低于预定值的电压的DC转换器或交流发电机。
16.根据权利要求14所述的太阳能充电方法，还包括：
在确定所述第一充电器未正在对所述第一电池充电后，使用所述太阳能电池板的输出为所述第一电池充电。
17.根据权利要求13所述的太阳能充电方法，还包括：
在确定要被激活的充电模式后：
在激活第二电池的充电模式的情况下，在确定所述车辆中安装的第二充电器正在对所述第二电池充电并且所述第二电池的电池电压超过参考电压时，由所述太阳能控制器将所述第二电池的充电模式切换到所述第一电池的充电模式。
18.根据权利要求17所述的太阳能充电方法，其中，所述第二充电器被实现为逆变器或再生制动系统。
19.根据权利要求11所述的太阳能充电方法，其中，确定是否激活所述车辆的启动包括：
在确定所述车辆的启动被停用时唤醒电池管理系统；
确定所述太阳能电池板的输出功率是否超过目标功率；并且
在确定所述太阳能电池板的输出功率超过所述目标功率后，对所述电池充电。
20.根据权利要求19所述的太阳能充电方法，还包括：
在确定所述太阳能电池板的输出功率不超过所述目标功率时，激活充电待机模式。
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