CN113795400A - 带有太阳能电池板的电动或混动运输工具 - Google Patents

带有太阳能电池板的电动或混动运输工具 Download PDF

Info

Publication number
CN113795400A
CN113795400A CN202080034344.8A CN202080034344A CN113795400A CN 113795400 A CN113795400 A CN 113795400A CN 202080034344 A CN202080034344 A CN 202080034344A CN 113795400 A CN113795400 A CN 113795400A
Authority
CN
China
Prior art keywords
bus
maximum power
electric
power point
hybrid vehicle
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202080034344.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113795400B (zh
Inventor
汤姆·科艾曼
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Guangnian Intellectual Property Capital Operations Private Ltd
Original Assignee
Atlas Technology Holdings Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Atlas Technology Holdings Ltd filed Critical Atlas Technology Holdings Ltd
Publication of CN113795400A publication Critical patent/CN113795400A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113795400B publication Critical patent/CN113795400B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L8/00—Electric propulsion with power supply from forces of nature, e.g. sun or wind
    • B60L8/003—Converting light into electric energy, e.g. by using photo-voltaic systems
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L1/00—Supplying electric power to auxiliary equipment of vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L1/00—Supplying electric power to auxiliary equipment of vehicles
    • B60L1/003—Supplying electric power to auxiliary equipment of vehicles to auxiliary motors, e.g. for pumps, compressors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L1/00—Supplying electric power to auxiliary equipment of vehicles
    • B60L1/14—Supplying electric power to auxiliary equipment of vehicles to electric lighting circuits
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L3/00—Electric devices on electrically-propelled vehicles for safety purposes; Monitoring operating variables, e.g. speed, deceleration or energy consumption
    • B60L3/04—Cutting off the power supply under fault conditions
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0013—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries acting upon several batteries simultaneously or sequentially
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0029—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits
    • H02J7/0031—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits using battery or load disconnect circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/34—Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering
    • H02J7/35—Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering with light sensitive cells
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2200/00—Type of vehicles
    • B60L2200/24—Personal mobility vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2200/00—Type of vehicles
    • B60L2200/32—Waterborne vessels
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2200/00—Type of vehicles
    • B60L2200/36—Vehicles designed to transport cargo, e.g. trucks
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2210/00—Converter types
    • B60L2210/10—DC to DC converters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2300/00—Systems for supplying or distributing electric power characterised by decentralized, dispersed, or local generation
    • H02J2300/20—The dispersed energy generation being of renewable origin
    • H02J2300/22—The renewable source being solar energy
    • H02J2300/24—The renewable source being solar energy of photovoltaic origin
    • H02J2300/26—The renewable source being solar energy of photovoltaic origin involving maximum power point tracking control for photovoltaic sources

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
  • Direct Current Feeding And Distribution (AREA)

Abstract

本发明涉及一种电动或混动运输工具，包括：高电压母线(114)和低电压母线(128)，高电压母线用于将能量输送到至少一个推进电机(118)，低电压母线用于将能量输送到在低电压(130，132)下运行的部件，电动或混动运输工具配备有太阳能电池板，电池板包括一个或多个串，每个串包括多组(102)太阳能电池单元，组串联连接，每一组包括多个太阳能电池单元，太阳能电池单元串联连接，每一组连接到相关联的分布式最大功率点跟踪器(104)的初级母线，分布式最大功率点跟踪器具有与其他分布式最大功率点跟踪器交换能量的次级母线(108)，分布式最大功率点跟踪器因此能够通过与该分布式最大功率点跟踪器相关联的组来改变电流，结果，通过每一组的电流与通过属于同一串的其他组的电流不同，其特征在于：分布式最大功率点跟踪器中的至少一个分布式最大功率点跟踪器的次级母线(108)连接到低电压母线(128)，从而消除了对高电压母线(114)和低电压母线(128)之间的DC/DC转换器的需要。

Description

带有太阳能电池板的电动或混动运输工具
技术领域
本发明涉及一种电动或混动运输工具，包括：高电压母线和低电压母线，高电压母线用于将能量输送到至少一个推进电机，低电压母线用于将能量输送到在低电压下运行的部件，电动或混动运输工具配备有太阳能电池板，太阳能电池板包括一个或多个串，每个串包括多组太阳能电池单元，组串联连接，每一组包括多个太阳能电池单元，太阳能电池单元串联连接，每一组连接到相关联的分布式最大功率点跟踪器的初级母线，分布式最大功率点跟踪器具有与其他分布式最大功率点跟踪器交换能量的次级母线，分布式最大功率点跟踪器因此能够通过与分布式最大功率点跟踪器相关联的组来改变电流，结果，通过每一组的电流可以与通过属于同一串的其他组的电流不同。
鸣谢
根据第848620号赠款协议，导致本申请的项目已获得欧盟地平线2020研究与创新计划的资助。
背景技术
电动或混动运输工具(诸如电池电动交通工具-BEV-、混动交通工具、电动船或混动船)是众所周知的。通常，这种运输工具具有例如锂离子电池单元的电池组(该电池组连接到高电压母线)以及由高电压母线供电的一个或多个功率推进(牵引)电机。此处，高电压用于表示母线电压超过安全电压限制，通常定义为60Vdc或48Vac。这种运输工具也具有低电压母线，在是交通工具(轿车和卡车)的情况下，该低电压母线连接到例如内部照明、轿车音响系统、安全气囊、座椅加热装置、诸如刹车灯的强制性外部灯以及电池(通常是铅酸型电池)，并且在是船的情况下，该低电压母线连接到例如船用无线电、声纳、内部照明和外部照明等。该低电压母线在通常为12伏或24伏的安全电压下运行，尽管使用其他电压也是已知的。高电压电池组通常使用将交通工具高电压母线与电网连接的充电器进行充电。需要注意的是，已知混动交通工具使用内燃机为高电压电池充电和/或用作辅助牵引发动机。(双向)DC/DC转换器用于从高电压母线为低电压母线充电(供电)，反之亦然。这种转换器通常应该能够输送12V/100A或更高的功率(用于电池电动轿车的12V/250A是已知的)。
最新的太阳能交通工具(轿车、卡车和船)至少部分使用安装在交通工具上的太阳能电池单元(光伏电池单元)来为交通工具充电，例如，来自荷兰赫尔蒙德的AtlasTechnologies BV的太阳能轿车“Lightyear One”。
当受光照时，取决于光照、电池单元的大小等，太阳能电池单元通常会在大约0.6伏的电压下输送几安培的电流。产生的功率取决于负载：显然，当电池单元短路时功率为零，并且当没有电流从电池单元流出时功率为零。因此，功率是负载阻抗的函数。在最大功率下的电压也不是常数，而是取决于光照。因此，最佳功率的负载阻抗会发生变化。电池单元以通常称为串的方式连接，因为对于大多数用途而言，需要远比一个电池单元的电压高的电压。
众所周知，使用所谓的最大功率点跟踪器(MPPT)来加载具有最佳阻抗的串，以从串中收集尽可能多的能量。
由于许多电池单元(通常70个或更多个)串联连接，因此串中的电流由产生最小电流(例如，由于阴影、鸟粪或电池单元相对于太阳的不同定向导致的低局部照明度)的电池单元控制。这不仅会大大降低受影响串的效率，还会降低整个太阳能电池板的效率。
为了解决这个问题，串被分成串联的电池单元组，每一组(也称为子串)连接到相关联的分布式最大功率点跟踪器(DMPPT，也称为subMIC)。这些组和相关联的分布式最大功率点跟踪器串联连接以形成串。分布式最大功率点跟踪器不仅可以为该组加载该组的最佳阻抗，而且可以使用能量交换母线将来自一组的能量传输到另一组。因此，可以独立于通过串中的其他组的电流(并且因此也可以独立于串电流)来选择每一组中的电流。换句话说：分布式最大功率点跟踪器可以用于提取多余电流(将能量从组传送到能量交换母线)，或者可以用于在相关联的组中注入电流(将能量从能量交换母线传送到组)。
需要注意的是，串的数量可以大于一个，并且来自一个串的分布式最大功率点跟踪器可以将能量传输到另一串的分布式最大功率点跟踪器。
对于分布式最大功率点跟踪器的原理和工作的更详细讨论，请参见“用于光伏应用的子模块集成DC-DC转换器的架构和控制”("Architectures and Control ofSubmodule Integrated DC–DC Converters for Photovoltaic Applications",C.Olallaet al.,IEEE TRANSACTIONS ON POWER ELECTRONICS,Vol.28,No.6,June 2013)(下文称其为Olalla[-1-])以及“用于太阳能电动交通工具的分布式最大功率点跟踪系统”("Adistributed maximum power point tracking system for solar electricvehicles",A.J.van der Ham et al.,19th European Conference on Power Electronicsand Applications(EPE'17ECCE Europe),Warsaw,2017,pp.P.1-P.10)(下文称其为Vander Ham[-2-])。Van der Ham[-2-]专门针对分布式最大功率点跟踪器在太阳能轿车中的使用。
现有技术的电动或混动运输工具的缺点是在高电压母线和低电压母线之间需要笨重且昂贵的双向DC/DC转换器。
发明内容
本发明旨在提供一种采用太阳能电池单元和分布式最大功率点跟踪器的更轻且更便宜的运输工具。
为此，根据本发明的运输工具的特征在于，分布式最大功率点跟踪器中的至少一个分布式最大功率点跟踪器的次级母线连接到低电压母线，从而消除了对高电压母线和低电压母线之间的双向DC/DC转换器的需要。
如前所述，电池供电的交通工具通常在高电压和低电压母线之间具有双向DC/DC转换器，该双向DC/DC转换器主要用于将能量从高电压母线传输到低电压母线，但有时会反过来。本发明基于分布式最大功率点跟踪器可以充当双向转换器的见解。需要注意的是，这并不意味着每个分布式最大功率点跟踪器应该能够输送现有技术双向DC/DC转换器所需的全功率，因为存在多个分布式最大功率点跟踪器。
事后看来，这似乎是一个显而易见的解决方案，但当设计商用太阳能轿车时，它通常源自现有BEV的设计，并对常见的电子设备和机械部件进行尽可能少的改动。此外，当设计分布式最大功率点跟踪器时，设计次级母线电压等于低电压母线的电压的分布式最大功率点跟踪器是非显而易见的。
在根据本发明的电动或混动运输工具的实施例中，在低电压下运行的部件包括来自低电压电池、空调、内部和外部照明、强制性外部灯、轿车媒体系统、安全气囊和座椅加热器的组的部件。
所有这些部件都是众所周知的，并且经常用于轿车和卡车中。通常，它们在12V下运行，对于现代的轿车而言，12V是标准的低电压母线电压，并且低电压电池通常是铅酸电池。然而，其他电压正在或已经被使用。
在根据本发明的电动或混动运输工具的另一实施例中，高电压母线连接到高电压电池。
通常，在太阳能运输工具中，高电压母线经由电池管理系统连接到高电压电池(例如，多个互连(串联和并联)的锂离子电池)。串的最大电压通常选择为低于高电压母线的标称电压，并且使用DC/DC转换器(绝缘或非绝缘)达到该水平。
在根据本发明的电动或混动运输工具的又一实施例中，高电压母线与低电压母线电绝缘。
出于安全原因，轿车和卡车必须对高电压母线与底盘进行电绝缘。因此，分布式最大功率点跟踪器必须在初级侧(连接到太阳能电池单元和高电压母线)和次级侧(其电连接到底盘)之间保持电绝缘。
在根据本发明的电动或混动运输工具的又一实施例中，包括分布式最大功率点跟踪器的电路进一步包括安全电路，该安全电路在错误状态下断开一个或多个组和/或串。
作为替代，包括分布式最大功率点跟踪器的电路进一步包括安全电路，该安全电路在错误状态下使一个或多个组和/或串短路。
在紧急情况期间，例如，在碰撞之后，应急小组可能需要(至少部分地)拆除轿车或卡车的车顶以解救乘客。通常，这涉及切断支柱，在太阳能轿车中，高电压母线或组之间的连接可能位于该支柱处。为避免触电风险，组和/或串应彼此断开，或组和/或串应短路。这可以通过集成到分布式最大功率点跟踪器的电子板中的电子设备来很好地完成。对于这种安全电路的进一步描述，请参见国际专利申请公开第WO2010/078303A2号和荷兰专利申请第2021633号。集成此功能的电路几乎不会增加价格，同时提高了安全性。
附图说明
现在使用各图来阐明本发明，其中，相同的附图标记表示对应的特征。为此：
图1示意性地示出来自Van der Ham[2]的太阳能轿车的电动模型，
图2示意性地示出根据本发明的实施例的太阳能轿车的电动模型。
图3示意性地示出根据本发明的另一实施例的太阳能轿车的电动模型。
具体实施方式
需要注意的是，使用针对采用太阳能电池板的电动轿车(太阳能轿车)的图来阐明本发明，但是这些图同样适用于太阳能卡车或太阳能船只，或者更一般地，太阳能运输工具。
图1示意性地示出来自Van der Ham[-2-]的太阳能轿车的电动模型。
图1示出几组太阳能电池单元102，这些组中的每一组都与相关联的分布式最大功率点跟踪器104连接。组102串联连接，从而形成串，串的输出连接到串电压母线106。需要注意的是，串电压在很多情况下也是高电压，也就是说：超过60Vdc的安全电压限制的电压。
每一个分布式最大功率点跟踪器104的一侧(初级侧)连接到与该分布式最大功率点跟踪器相关联的组。另一侧(次级侧)连接到能量交换母线108。分布式最大功率点跟踪器示出了通信总线110，用于诊断和诸如电流的监控的其他可能的用途。
串电压母线106经由DC/DC转换器112和电池管理系统120连接到通常是锂离子电池组的高电压电池122。
还示出了与高电压母线连接的电机控制器116，电机控制器116产生用于(电动)牵引电机118(例如，永磁电机)的电压。需要注意的是，可以使用不止一个电机(通常每一台电机具有其自己的电机控制器)。还需要注意的是，电机可以是用于推进交通工具(或船)的任何类型的电机(有刷或无刷等)，只要它是电动电机即可。
DC/DC转换器126将高电压母线114与低电压母线128连接，低电压母线128再连接到低电压电池130(通常是铅酸电池)和大量低电压使用者132(空调、音频系统、照明等)。由于在该DC/DC转换器126的低电压侧处的电压被固定为例如13.6V，所以如果低电压电池的负载条件需要加载，则转换器可以对低电压电池130进行充电。
分布式最大功率点跟踪器控制器134经由通信总线110控制分布式最大功率点跟踪器104，例如，在服务或错误条件期间(例如，由激活的安全气囊指示)禁用组102等。对于这种安全电路的工作的进一步描述，请参见国际专利申请公开第WO2010/078303A2号和荷兰专利申请第2021633号。
DC/DC转换器112加载串母线106。可能的情况是高电压母线114不能吸收太多功率(例如，因为高电压电池已满载)，并且低电压母线128空闲。如果是这种情况，则没有电流或很少有电流被从串中吸收。如果高电压电池需要充电，则分布式最大功率点跟踪器将确保太阳能组处于最佳负载状态，并产生尽可能多的功率。
DC/DC转换器126从高电压母线114馈入低电压母线128。
需要注意的是，分布式最大功率点跟踪器控制器134还可以控制例如DC/DC转换器112和DC/DC转换器126。
图2示意性地示出根据本发明的实施例的太阳能交通工具的电动模型。
图2可以被认为是从图1衍生出来的。然而，与图1截然不同，图2中所示的能量交换母线108连接到低电压母线128，并且删除了图1中所示的DC/DC转换器126。
根据本发明，如果低电压母线需要功率，则该功率可以从能量交换母线108获得。可以指出的是，这种功率流不能使用图1中所示的电路实现。因而，如本发明中所应用的能量交换母线108具有双重目的。
具体而言，如本发明中所应用的能量交换母线108可以用于将能量从一组传输到另一组。在这样的操作模式中，可以因此独立于通过串中的其他组的电流(并且因此还可以独立于串电流)来选择每一组中的电流。换句话说：与特定串的组相关联的分布式最大功率点跟踪器可以用于提取多余电流(将能量从组传输到能量交换母线)，或者可以用于在相关联的组中注入电流(将能量从能量交换母线传输到组)。
此外，如本发明中所应用的能量交换母线108可用于为低电压母线128供电。通过在能量交换母线108和低电压电池130所连接到的低电压母线128之间提供连接，可以使用由太阳能功率电池单元产生的功率经由DMPPT(具体是经由连接DMPPT的能量交换母线108)对低电压电池130进行供电。这种操作可以通过对DMPPT的适当的控制(例如，通过分布式最大功率点跟踪器控制器134)来实现。具体而言，分布式最大功率点跟踪器控制器134可以被配置为控制DMPPT，以便使功率流向低电压电池130或者流向连接到低电压母线128的其他部件或组件。
此外，在低电压母线128的能量需求大于由太阳能电池单元产生的功率的情况下，可以通过分布式最大功率点跟踪器104经由DC/DC转换器112和(高电压)串母线106将功率从高电压电池122汲取到能量交换母线108。通过在能量交换母线108和低电压母线128之间提供连接，功率可以从高电压电池122传输到低电压母线122，而不使用双向DC/DC转换器(诸如图1中所示的DC/DC转换器126；即，将高电压母线114直接连接到低电压母线128的双向DC/DC转换器)。因而，能量交换母线108和低电压母线128之间的连接的应用消除了对将高电压母线连接到低电压母线的双向DC/DC转换器的需要。根据本发明，可以因此通过对DC/DC转换器112和DMPPT的适当的控制将功率从高电压母线114传输到低电压母线128。DC/DC转换器112和DMPPT的这种控制可以经由通信总线110通过分布式最大功率点跟踪器控制器134提供。如图2中所指示，分布式最大功率点跟踪器控制器134可以经由通信总线110将适当的控制信号提供到DC/DC转换器112和DMPPT。
在图2中所示的实施例中，能量交换母线108直接连接到低电压母线128。因此，这意味着分布式最大功率点跟踪器被设计为使得它们的连接到能量交换母线108的次级母线电压基本等于低电压母线128的标称电压。注意，通常DMPPT将被设计为使得它的次级电压(即，施加到能量交换母线108的次级母线电压)将与串电压在同一范围。具体而言，次级母线电压可以例如被选择为略低或略高，使得可以应用高效的降压或升压转换器拓扑。在本发明中，需要选择次级母线电压以与低电压母线128的电压基本匹配。低电压母线128的电压可以例如是12V或48V，即，典型的电池电压。
作为将能量交换母线108直接连接到低电压母线128的可替代方案，可以考虑应用DC/DC转换器以将能量交换母线108连接到低电压母线128。
这样的实施例在图3中被示意性地示出。
图3示意性地示出根据本发明的太阳能交通工具的电动模型。图3可以被认为是从图2衍生出来的。然而，与图2截然不同，图3中所示的能量交换母线108经由DC/DC转换器136连接到低电压母线128。
如图3中所示的DC/DC转换器136的应用为DMPPT(特别是能量交换母线108上施加的电压)和低电压母线128两者提供增加的设计自由度。通过DC/DC转换器136的实施，能量交换母线108的标称电压和低电压母线128的标称电压可以彼此独立地选择或设计。然后，DC/DC转换器136可以预期在所选的或所设计的标称电压之间的任何差异。如图3中进一步所图示，DC/DC转换器136还可以由分布式最大功率点跟踪器控制器134通过经由通信总线110将适当的控制信号提供到DC/DC转换器136来控制。可以进一步指出的是，DC/DC转换器136的设计可能与如图1中所示的DC/DC转换器126的设计基本不同。对本领域技术人员将显而易见的是，DC/DC转换器126需要提供相对高的电压(即，高电压母线114的标称电压)和相对低的电压(即，低电压母线128的标称电压)之间的转换。另一方面，DC/DC转换器136需要提供能量交换母线108的标称电压和低电压母线128的标称电压之间的转换。这将通常是比在高电压母线114和低电压母线128之间的电压差小得多的电压差。因而，与DC/DC转换器126相比，DC/DC转换器136可以被设计得更小和更轻。这种更小和更轻的设计可以被认为是有利的，具体是当应用于交通工具或运输工具中时。显然，如对技术人员将显而易见的是，如图2中示意性地示出的设计，由于没有DC/DC转换器126和DC/DC转换器136，因此除了改进的效率之外，不需要能量交换母线108和低电压母线128之间的DC/DC转换器可以提供相对于重量和所需体积的进一步优势。
如果低电压电池和高电压电池两者都满载并且太阳能电池单元被照射(因此它们可以产生功率)，则DC/DC转换器112和分布式最大功率点跟踪器可以停止传输功率，有效地在其开路电压点处加载太阳能电池单元。这可以由分布式最大功率点跟踪器控制器134控制。
分布式最大功率点跟踪器控制器134还可用于在低电压母线和高电压母线之间分配太阳能电池单元产生的功率。
非专利文献的引用
[-1-]“用于光伏应用的子模块集成DC-DC转换器的架构和控制”("Architecturesand Control of Submodule Integrated DC–DC Converters for PhotovoltaicApplications",C.Olalla et al.,IEEE TRANSACTIONS ON POWER ELECTRONICS,Vol.28,No.6,June 2013)。
[-2-]“用于太阳能电动交通工具的分布式最大功率点跟踪系统”("Adistributed maximum power point tracking system for solar electric vehicles",A.J.van der Ham et al.,19th European Conference on Power Electronics andApplications(EPE'17ECCE Europe),Warsaw,2017,pp.P.1-P.10)。

Claims (13)

1.一种电动或混动运输工具，包括：高电压母线(114)和低电压母线(128)，所述高电压母线用于将能量输送到至少一个推进电机(118)，所述低电压母线用于将能量输送到在低电压(130，132)下运行的部件，所述电动或混动运输工具配备有太阳能电池板，所述太阳能电池板包括一个或多个串，每个串包括多组(102)太阳能电池单元，所述组串联连接，每一组包括多个太阳能电池单元，每一组连接到相关联的分布式最大功率点跟踪器(104)的初级母线，所述分布式最大功率点跟踪器具有与其他分布式最大功率点跟踪器交换能量的次级母线(108)，所述分布式最大功率点跟踪器因此能够通过与该分布式最大功率点跟踪器相关联的所述组来改变电流，结果，通过每一组的所述电流与通过属于同一串的其他组的所述电流不同，其特征在于：所述分布式最大功率点跟踪器中的至少一个分布式最大功率点跟踪器的所述次级母线(108)连接到所述低电压母线(128)，从而使功率能够经由所述次级母线(108)从所述高电压母线(114)传输到所述低电压母线(128)。
2.根据权利要求1所述的电动或混动运输工具，所述一个或多个串的输出由此连接到串电压母线106。
3.根据权利要求2所述的电动或混动运输工具，进一步包括：将所述串电压母线106连接到所述高电压母线(114)的DC/DC转换器(112)。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的电动或混动运输工具，进一步包括：被配置为控制所述分布式最大功率点跟踪器的分布式最大功率点跟踪器控制器(134)。
5.根据权利要求4所述的电动或混动运输工具，当引用权利要求3时，所述分布式最大功率点跟踪器控制器(134)由此被配置为控制所述DC/DC转换器(112)。
6.根据权利要求4或5所述的电动或混动运输工具，所述分布式最大功率点跟踪器控制器(134)由此被配置为控制功率从所述高电压母线(114)传输到所述低电压母线(128)。
7.根据前述权利要求中任一项所述的电动或混动运输工具，进一步包括：将所述次级母线(108)连接到所述低电压母线(128)的另一DC/DC转换器(136)。
8.根据权利要求7和2所述的电动或混动运输工具，所述分布式最大功率点跟踪器控制器(134)由此进一步被配置为控制所述另一DC/DC转换器(136)。
9.根据前述权利要求中任一项所述的电动或混动运输工具，其中，在低电压(130，132)下运行的所述部件包括：来自低电压电池、空调、内部和外部照明、强制性外部灯、轿车媒体系统、安全气囊和座椅加热器的所述组的部件。
10.根据前述权利要求中任一项所述的电动或混动运输工具，其中，所述高电压母线(114)经由电池管理系统(120)连接到高电压电池(122)。
11.根据前述权利要求中任一项所述的电动或混动运输工具，其中，所述高电压母线(114)与所述低电压母线(128)电绝缘。
12.根据前述权利要求中任一项所述的电动或混动运输工具，其中，包括所述分布式最大功率点跟踪器(104)的所述电路进一步包括安全电路，所述安全电路在错误状态下断开一个或多个组(102)和/或串。
13.根据前述权利要求中任一项所述的电动或混动运输工具，其中，包括所述分布式最大功率点跟踪器(104)的所述电路进一步包括安全电路，所述安全电路在错误状态下使一个或多个组(102)和/或串短路。
CN202080034344.8A 2019-05-13 2020-05-12 带有太阳能电池板的电动或混动运输工具 Active CN113795400B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NL2023114 2019-05-13
NL2023114A NL2023114B1 (en) 2019-05-13 2019-05-13 Electric or hybrid means of transport with a solar panel.
PCT/EP2020/063201 WO2020229475A1 (en) 2019-05-13 2020-05-12 Electric or hybrid means of transport with a solar panel

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113795400A true CN113795400A (zh) 2021-12-14
CN113795400B CN113795400B (zh) 2024-02-13

Family

ID=67262995

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202080034344.8A Active CN113795400B (zh) 2019-05-13 2020-05-12 带有太阳能电池板的电动或混动运输工具

Country Status (6)

Country Link
US (1) US11712970B2 (zh)
EP (1) EP3969319A1 (zh)
JP (1) JP7488286B2 (zh)
CN (1) CN113795400B (zh)
NL (1) NL2023114B1 (zh)
WO (1) WO2020229475A1 (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL2031534B1 (en) * 2021-06-29 2023-06-13 Atlas Technologies Holding Bv Seamless electrical integration of solar panels to the low-voltage architecture of any EV
NL2029862B1 (en) * 2021-11-23 2023-06-15 Atlas Technologies Holding Bv Vehicle with smart interior lighting system.

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110084648A1 (en) * 2009-10-09 2011-04-14 Jian Cao Hybrid energy storage system
CN202261081U (zh) * 2011-05-16 2012-05-30 武汉纺织大学 太阳能光伏并网离网混合发电系统
CN103166239A (zh) * 2011-12-09 2013-06-19 上海康威特吉能源技术有限公司 集中-分布混合式新能源发电系统及最大功率点跟踪控制方法
CN104682375A (zh) * 2015-03-24 2015-06-03 华为技术有限公司 数据中心的供电设备和供电方法
US20160329719A1 (en) * 2015-05-05 2016-11-10 Tenksolar, Inc. Solar power generation system
CN106356976A (zh) * 2016-09-30 2017-01-25 上海空间电源研究所 一种基于mppt技术的控制系统
CN108258720A (zh) * 2017-12-26 2018-07-06 航天东方红卫星有限公司 一种双母线能源并网拓扑结构及其并网控制方法
CN108725355A (zh) * 2017-04-13 2018-11-02 福特全球技术公司 与车辆电气系统集成的太阳能电池板功率点跟踪器
CN109038666A (zh) * 2018-08-13 2018-12-18 青海伟航北创新能源科技有限公司 太阳能电池板输出功率调节系统

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010078303A2 (en) 2008-12-29 2010-07-08 Atonometrics, Inc. Electrical safety shutoff system and devices for photovoltaic modules
CN102368930A (zh) * 2009-01-15 2012-03-07 菲斯科汽车公司 用于车辆的太阳能动力充电及分布
WO2011102458A1 (ja) 2010-02-19 2011-08-25 本田技研工業株式会社 電源システム、及び、電気自動車
US9090163B2 (en) * 2010-06-17 2015-07-28 Ford Global Technologies, Llc Vehicle solar panel array with high voltage output
US9331499B2 (en) 2010-08-18 2016-05-03 Volterra Semiconductor LLC System, method, module, and energy exchanger for optimizing output of series-connected photovoltaic and electrochemical devices
US20140152107A1 (en) 2011-08-01 2014-06-05 Tokyo Institute Of Technology Photovoltaic power generation system
US9013061B2 (en) 2011-10-11 2015-04-21 The Aerospace Corporation Multisource power system
JP5737321B2 (ja) * 2013-04-25 2015-06-17 トヨタ自動車株式会社 車載用充電システム
US9868357B2 (en) * 2014-10-09 2018-01-16 Paired Power, Inc. Electric vehicle charging systems and methods
DE102015000593A1 (de) * 2015-01-16 2016-07-21 Audi Ag Hochspannungsbatterie für ein Kraftfahrzeug und Kraftfahrzeug
US10439549B2 (en) * 2015-08-26 2019-10-08 Ravi Nagarajarao KURLAGUNDA Vehicle attached photovoltaic charging systems
CN107248778B (zh) * 2017-04-10 2022-03-29 北京旭日龙腾新能源科技有限公司 分立式太阳能充放电系统、方法及电动车
NL2021633B1 (en) 2018-09-14 2020-05-06 Atlas Technologies Holding Bv A method for eliminating dangerous situations caused by photovoltaic systems.

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110084648A1 (en) * 2009-10-09 2011-04-14 Jian Cao Hybrid energy storage system
CN202261081U (zh) * 2011-05-16 2012-05-30 武汉纺织大学 太阳能光伏并网离网混合发电系统
CN103166239A (zh) * 2011-12-09 2013-06-19 上海康威特吉能源技术有限公司 集中-分布混合式新能源发电系统及最大功率点跟踪控制方法
CN104682375A (zh) * 2015-03-24 2015-06-03 华为技术有限公司 数据中心的供电设备和供电方法
US20160329719A1 (en) * 2015-05-05 2016-11-10 Tenksolar, Inc. Solar power generation system
CN106356976A (zh) * 2016-09-30 2017-01-25 上海空间电源研究所 一种基于mppt技术的控制系统
CN108725355A (zh) * 2017-04-13 2018-11-02 福特全球技术公司 与车辆电气系统集成的太阳能电池板功率点跟踪器
CN108258720A (zh) * 2017-12-26 2018-07-06 航天东方红卫星有限公司 一种双母线能源并网拓扑结构及其并网控制方法
CN109038666A (zh) * 2018-08-13 2018-12-18 青海伟航北创新能源科技有限公司 太阳能电池板输出功率调节系统

Also Published As

Publication number Publication date
NL2023114B1 (en) 2020-12-01
WO2020229475A1 (en) 2020-11-19
US11712970B2 (en) 2023-08-01
EP3969319A1 (en) 2022-03-23
JP7488286B2 (ja) 2024-05-21
CN113795400B (zh) 2024-02-13
US20220185119A1 (en) 2022-06-16
JP2022532367A (ja) 2022-07-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6553133B2 (ja) 電気自動車を充電する装置および方法
CN109808497B (zh) 燃料电池车辆系统及其控制方法
US7550866B2 (en) Vehicular power distribution system and method
US8245801B2 (en) Expandable energy storage control system architecture
EP2284037B1 (en) System for multiple energy storage and management and method of making same
JP6956470B2 (ja) レンジエクステンダーを有するエネルギー貯蔵システムおよびエネルギー管理制御方法
CN102470810B (zh) 用于车载电网的线路装置以及运行方法
US10759293B2 (en) Galvanic isolation in the power electronics system in a charging station or electricity charging station
US20110100735A1 (en) Propulsion Energy Storage Control System and Method of Control
US9878622B2 (en) Power supply apparatus for eco-friendly vehicle
US20110084648A1 (en) Hybrid energy storage system
US20120146572A1 (en) Solar panel charging system for electric vehicle that charges individual battery cells with direct parallel connections to solar panels and interconnected charge controllers
US10933764B2 (en) Converter configuration for an electricity charging station and corresponding electricity charging station
EP2230123A2 (en) Railway system including power feeding equipment installed on railway track between stations
CN113795400B (zh) 带有太阳能电池板的电动或混动运输工具
US11318851B2 (en) Energy system for an electrically-driven vehicle
JP5273186B2 (ja) 車載電力供給装置および電力供給システム
GB2510713A (en) Charge control unit for a vehicle manages power from second power supply to thermal preconditioning
US20210170873A1 (en) Power supply systems and methods for vehicles
EP3960522A1 (en) Vehicle energy storage
US11635477B2 (en) Continuous onboard re-charge environment
CN218085085U (zh) 电动汽车及其高压电气集成系统
US12107454B1 (en) Efficient charging of an external energy storage system from a vehicle battery system
EP4287445A1 (en) Electric vehicle with solar panels
Genovese et al. Fast charge and local public transport: an Italian experience

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
TA01 Transfer of patent application right
TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20240120

Address after: Hull de Holland

Applicant after: Guangnian Intellectual Property Capital Operations Private Ltd.

Country or region after: Netherlands

Address before: Hull de Holland

Applicant before: Atlas Technology Holdings Ltd.

Country or region before: Netherlands

GR01 Patent grant
GR01 Patent grant