CN206559125U - 一种车载光伏充电系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种车载光伏充电系统，包括：第一功率开关电路，所述第一功率开关电路的输入端电连接于光伏电池板；升降压电路，所述升降压电路的输入端与所述第一功率开关电路的输出端电连接；第二功率开关电路，所述第二功率开关电路的输入端与所述升降压电路的输出端电连接；第三功率开关电路，所述第三功率开关电路的输入端与所述第二功率开关电路的输出端电连接；开关电路，所述开关电路的输入端与所述第三功率开关电路的输出端电连接，所述开关电路的输出端电连接于蓄电池。本实用新型可以实现升压又可以降压，使得其输入电压范围非常宽；并且，提高了转换效率；适用于多种电压等级的新能源汽车。

Description

一种车载光伏充电系统

技术领域

本实用新型属于新能源汽车技术领域，特别涉及一种车载光伏充电系统。

背景技术

目前，汽车动力以常规能源为主，主要依赖于石油能源的开发。当使用石油作为汽车的主要动力能源时，其排放出来的气体对城市的大气环境和地球的温室效应带来了巨大冲击，危害了人们现有的生活环境。因此，一直以来，人们积极寻找替代能源作为汽车的动力，以突破当前窘境。

近年来，由于太阳能具有众多的环保和经济方面的好处，自然而然地成为一种主要的绿色再生能源形态。在传统能源日渐匮乏的情况下，太阳新能源汽车无疑是解决汽车能源问题的一道曙光。太阳能新能源汽车以其零排放，无污染，资源丰富等优势必将被广泛应用，从而创造巨大的经济效益和社会效益。

然而，现有技术中新能源汽车车载光伏充电器存在输入电压的范围受到限制、转换效率不高等缺陷，影响了太阳能源的使用效益。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种车载光伏充电系统，有效地解决了输入电压的范围受到限制、转换效率不高的问题。

本实用新型提供的技术方案如下：

本实用新型提供一种车载光伏充电系统，包括：第一功率开关电路，所述第一功率开关电路的输入端电连接于光伏电池板；升降压电路，所述升降压电路的输入端与所述第一功率开关电路的输出端电连接；第二功率开关电路，所述第二功率开关电路的输入端与所述升降压电路的输出端电连接；第三功率开关电路，所述第三功率开关电路的输入端与所述第二功率开关电路的输出端电连接；开关电路，所述开关电路的输入端与所述第三功率开关电路的输出端电连接，所述开关电路的输出端电连接于蓄电池。

进一步，所述第一功率开关电路包括：第一功率开关管、第一滤波电容和第一功率二极管，所述第一功率开关管的集电极与所述第一滤波电容的一端电连接；所述第一功率开关管的发射极与所述第一功率二极管的阴极电连接；所述第一功率开关管的发射极与所述升降压电路电连接；所述第一滤波电容的另一端与所述第一功率二极管的阳极电连接；所述第一滤波电容的两端电连接于所述光伏电池板。

进一步，所述升降压电路包括：升降压电感，所述升降压电感的一端与所述第一功率开关管的发射极电连接，所述升降压电感的另一端与所述第二功率开关电路电连接。

进一步，所述第二功率开关电路包括：第二功率开关管、第二功率二极管和第二滤波电容，所述第二功率开关管的集电极与所述升降压电感的另一端电连接；所述第二功率开关管的集电极还与所述第二功率二极管的阳极电连接；所述第二功率二极管的阴极与所述第二滤波电容的一端；所述第二滤波电容的一端还与所述第三功率开关电路电连接；所述第二功率开关管的发射极与所述第一功率二极管的阳极电连接；所述第二功率开关管的发射极还与所述第二滤波电容的另一端电连接；所述第二滤波电容的另一端还电连接于所述蓄电池的负极输入端。

进一步，所述第三功率开关电路包括：第三功率开关管和第三功率二极管，所述第三功率开关管的集电极与所述第二滤波电容的一端电连接；所述第三功率开关管的发射极与所述第三功率二极管的阳极电连接，所述第三功率二极管的阴极与所述开关电路电连接。

进一步，所述开关电路包括：继电器，所述继电器的常开触点一端与所述第三功率二极管的阴极电连接，所述继电器的常开触点的另一端电连接于所述蓄电池的正极输入端。

进一步，还包括：第一电源滤波器和第二电源滤波器，所述第一电源滤波器的输入端与所述光伏电池板电连接，所述第一电源滤波器的一输出端与电源二极管的阳极电连接；所述电源二极管的阴极与所述第一滤波电容的一端电连接；所述第一电源滤波器的另一输出端通过所述电源滤波电容与所述电源二极管的阴极电连接；所述第一电源滤波器的另一输出端还与所述第一滤波电容的另一端电连接；所述第二电源滤波器串接在所述第三功率开关电路、开关电路之间。

进一步，还包括：系统电源、PWM控制器和DSP控制器，所述系统电源的输出端分别与所述PWM控制器、DSP控制器的电源输入端电连接；所述PWM控制器的PWM波输出端分别与所述第一功率开关管、第二功率开关管的基极电连接；所述PWM控制器的输入端与所述DSP控制器的输出端电连接；所述DSP控制器与所述第一电源滤波器的输出端电连接，所述DSP控制器还与所述第二电源滤波器的输入端电连接；所述DSP控制器与所述继电器的线圈电连接，所述DSP控制器与所述蓄电池的输入端电连接。

进一步，还包括：人机接口，所述人机接口的电源输入端与所述系统电源的输出端电连接，所述人机接口通过CAN总线电连接于所述DSP控制器。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

1、本实用新型既可以实现升压又可以降压，使得其输入电压范围非常宽；并且，提高了转换效率；适用于多种电压等级的新能源汽车。此外，对太阳能电池板的输出电压范围有很好的兼容性；同时，还具有系统结构简单，灵活多样的优点。

2、本实用新型对光伏电池板进行输出最大功率点跟踪控制，对充电过程和充电电压进行实时监控，确保蓄电池充电的高效、安全、可靠。

附图说明

下面将以明确易懂的方式，结合附图说明优选实施方式，对一种车载光伏充电系统的上述特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明。

图1是本实用新型中一种车载光伏充电系统的部分电路原理图；

图2是本实用新型中一种车载光伏充电系统的电路原理图。

附图标号说明：

10—第一功率开关电路 20—升降压电路

30—第二功率开关电路 40—第三功率开关电路

50—开关电路

具体实施方式

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对照附图说明本实用新型的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式。

为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与本实用新型相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。在本文中，“一个”不仅表示“仅此一个”，也可以表示“多于一个”的情形。

如图1～图2所示，根据本实用新型的一个实施例，一种车载光伏充电系统，包括：第一功率开关电路10，所述第一功率开关电路10的输入端电连接于光伏电池板；升降压电路20，所述升降压电路20的输入端与所述第一功率开关电路10的输出端电连接；第二功率开关电路30，所述第二功率开关电路30的输入端与所述升降压电路20的输出端电连接；第三功率开关电路40，所述第三功率开关电路40的输入端与所述第二功率开关电路30的输出端电连接；开关电路50，所述开关电路50的输入端与所述第三功率开关电路40的输出端电连接，所述开关电路50的输出端电连接于蓄电池。

针对上述实施例的改进，本实施例中，所述第一功率开关电路10包括：第一功率开关管Q1、第一滤波电容C1和第一功率二极管D1，所述第一功率开关管Q1的集电极与所述第一滤波电容C1的一端电连接。所述第一功率开关管Q1的发射极与所述第一功率二极管D1的阴极电连接；所述第一功率开关管Q1的发射极与所述升降压电路20电连接。所述第一滤波电容C1的另一端与所述第一功率二极管D1的阳极电连接；所述第一滤波电容C1的两端电连接于所述光伏电池板。

针对上述实施例的改进，本实施例中，所述升降压电路20包括：升降压电感L1，所述升降压电感L1的一端与所述第一功率开关管Q1的发射极电连接，所述升降压电感L1的另一端与所述第二功率开关电路30电连接。

针对上述实施例的改进，本实施例中，所述第二功率开关电路30包括：第二功率开关管Q2、第二功率二极管D2和第二滤波电容C2，所述第二功率开关管Q2的集电极与所述升降压电感L1的另一端电连接。所述第二功率开关管Q2的集电极还与所述第二功率二极管D2的阳极电连接；所述第二功率二极管D2的阴极与所述第二滤波电容C2的一端；所述第二滤波电容C2的一端还与所述第三功率开关电路40电连接。所述第二功率开关管Q2的发射极与所述第一功率二极管D1的阳极电连接；所述第二功率开关管Q2的发射极还与所述第二滤波电容C2的另一端电连接；所述第二滤波电容C2的另一端还电连接于所述蓄电池的负极输入端。

针对上述实施例的改进，本实施例中，所述第三功率开关电路40包括：第三功率开关管Q3和第三功率二极管D3，所述第三功率开关管Q3的集电极与所述第二滤波电容C2的一端电连接。所述第三功率开关管Q3的发射极与所述第三功率二极管D3的阳极电连接，所述第三功率二极管D3的阴极与所述开关电路50电连接。所述第一功率开关管Q1、第二功率开关管Q2、第三功率开关管Q3可以采用门极可关断晶闸管、电力晶体管、电力场效应管、绝缘栅双极晶体管等类型的电力电子器件。

针对上述实施例的改进，本实施例中，所述开关电路50包括：继电器，所述继电器RY1的常开触点一端与所述第三功率二极管D3的阴极电连接，所述继电器RY1的常开触点的另一端电连接于所述蓄电池的正极输入端。其中，继电器RY1为零电流吸合继电器。

针对上述实施例的改进，本实施例中，还包括：第一电源滤波器Input EMI Filter和第二电源滤波器Output EMI Filter，所述第一电源滤波器Input EMI Filter的输入端与所述光伏电池板电连接，所述第一电源滤波器Input EMI Filter的一输出端与电源二极管D4的阳极电连接；所述电源二极管D4的阴极与所述第一滤波电容C1的一端电连接。所述第一电源滤波器Input EMI Filter的另一输出端通过所述电源滤波电容C3与所述电源二极管D4的阴极电连接；所述第一电源滤波器Input EMI Filter的另一输出端还与所述第一滤波电容C1的另一端电连接。所述第二电源滤波器Output EMI Filter串接在所述第三功率开关电路40、开关电路50之间。

针对上述实施例的改进，本实施例中，还包括：系统电源System Power、PWM控制器Control circuit和DSP控制器DSP Controller，所述系统电源System Power的输出端分别与所述PWM控制器Control circuit、DSP控制器DSP Controller的电源输入端电连接。所述PWM控制器Control circuit的PWM波输出端分别与所述第一功率开关管Q1、第二功率开关管Q2的基极电连接；所述PWM控制器Control circuit的输入端与所述DSP控制器DSPController的输出端电连接。所述DSP控制器DSP Controller与所述第一电源滤波器的输出端电连接，所述DSP控制器DSP Controller还与所述第二电源滤波器的输入端电连接；所述DSP控制器DSP Controller与所述继电器RY1的线圈电连接，所述DSP控制器DSPController与所述蓄电池的输入端电连接。

针对上述实施例的改进，本实施例中，还包括：人机接口Interface，所述人机接口Interface的电源输入端与所述系统电源System Power的输出端电连接，所述人机接口Interface通过CAN总线电连接于所述DSP控制器。

其中，Input EMI Filter输入EMI滤波器和Output EMI Filter输出EMI滤波器为光伏充电器电路的输入端和输出端进行电磁干扰滤波的装置，Interface为人机接口，DSPController即DSP控制器主要实现BUS电压检测、继电器控制、光伏电池板的正极负极两端的最大功率点跟踪MPPT参数采样、蓄电池充电电流和充电电压采样、功率开关管Q1和功率开关管Q2的PWM驱动频率控制，Control circuit控制电路用于实现功率开关管Q1和功率开关管Q2的PWM驱动频率控制，System Power为系统总电源，为各个控制电路装置进行供电，其中DSP Controller和Interface通过Can总线连接，Battery为汽车蓄电池，PE为接地线，所述参数采样对光伏电池板的输出电流和输出电压进行12位ADC采样，测量光伏电池板的输出功率，以跟踪光伏电池板的最大输出功率点。

本实施例中，一种车载光伏充电系统的工作过程如下：

一、第一功率开关管Q1为长通开关，第二功率开关管Q2为PWM控制开关，升降压电感L1工作在升压模式，充电器工作在升压状态，即当光伏的MPPT(光伏电池板发电最大功率对应的电压)电压点低于蓄电池电池时的工作控制模式；

二、第一功率开关管Q1为PWM控制开关，第二功率开关管Q2为长通开关，升降压电感L1工作在降压模式，充电器也工作在降压状态，即当光伏的MPPT(光伏电池板发电最大功率对应的电压)电压点高于蓄电池电池时的工作控制模式。

其中，在给汽车上的蓄电池充电之前，先闭合继电器RY1监测汽车蓄电池的电压值，然后判断第一功率开关管Q1和第二功率开关管Q2的工作模式；再开通第三功率开关管Q3，通过第三功率二极管D3给汽车上的蓄电池充电。在充电结束后，先关断第一功率开关管Q1和第二功率开关管Q2，然后关断第三功率开关管Q3，断开继电器RY1，防止汽车蓄电池反向放电。

其中，继电器RY1采用零电流吸合，防止继电器RY1吸合时打火。对光伏电池板的输出电流和输出电压进行12位ADC采样，测量光伏电池板的输出功率，以跟踪光伏电池板的最大输出功率点。

应当说明的是，上述实施例均可根据需要自由组合。以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.一种车载光伏充电系统，其特征在于，包括：

第一功率开关电路，所述第一功率开关电路的输入端电连接于光伏电池板；

升降压电路，所述升降压电路的输入端与所述第一功率开关电路的输出端电连接；

第二功率开关电路，所述第二功率开关电路的输入端与所述升降压电路的输出端电连接；

第三功率开关电路，所述第三功率开关电路的输入端与所述第二功率开关电路的输出端电连接；

开关电路，所述开关电路的输入端与所述第三功率开关电路的输出端电连接，所述开关电路的输出端电连接于蓄电池。

2.如权利要求1所述的车载光伏充电系统，其特征在于，所述第一功率开关电路包括：

第一功率开关管、第一滤波电容和第一功率二极管，所述第一功率开关管的集电极与所述第一滤波电容的一端电连接；

所述第一功率开关管的发射极与所述第一功率二极管的阴极电连接；所述第一功率开关管的发射极与所述升降压电路电连接；

所述第一滤波电容的另一端与所述第一功率二极管的阳极电连接；所述第一滤波电容的两端电连接于所述光伏电池板。

3.如权利要求2所述的车载光伏充电系统，其特征在于，所述升降压电路包括：

升降压电感，所述升降压电感的一端与所述第一功率开关管的发射极电连接，所述升降压电感的另一端与所述第二功率开关电路电连接。

4.如权利要求3所述的车载光伏充电系统，其特征在于，所述第二功率开关电路包括：

第二功率开关管、第二功率二极管和第二滤波电容，所述第二功率开关管的集电极与所述升降压电感的另一端电连接；

所述第二功率开关管的集电极还与所述第二功率二极管的阳极电连接；所述第二功率二极管的阴极与所述第二滤波电容的一端；所述第二滤波电容的一端还与所述第三功率开关电路电连接；

所述第二功率开关管的发射极与所述第一功率二极管的阳极电连接；所述第二功率开关管的发射极还与所述第二滤波电容的另一端电连接；所述第二滤波电容的另一端还电连接于所述蓄电池的负极输入端。

5.如权利要求4所述的车载光伏充电系统，其特征在于，所述第三功率开关电路包括：

第三功率开关管和第三功率二极管，所述第三功率开关管的集电极与所述第二滤波电容的一端电连接；

所述第三功率开关管的发射极与所述第三功率二极管的阳极电连接，所述第三功率二极管的阴极与所述开关电路电连接。

6.如权利要求5所述的车载光伏充电系统，其特征在于，所述开关电路包括：

继电器，所述继电器的常开触点一端与所述第三功率二极管的阴极电连接，所述继电器的常开触点的另一端电连接于所述蓄电池的正极输入端。

7.如权利要求6所述的车载光伏充电系统，其特征在于，还包括：

第一电源滤波器和第二电源滤波器，所述第一电源滤波器的输入端与所述光伏电池板电连接，所述第一电源滤波器的一输出端与电源二极管的阳极电连接；所述电源二极管的阴极与所述第一滤波电容的一端电连接；

所述第一电源滤波器的另一输出端通过所述电源滤波电容与所述电源二极管的阴极电连接；所述第一电源滤波器的另一输出端还与所述第一滤波电容的另一端电连接；

所述第二电源滤波器串接在所述第三功率开关电路、开关电路之间。

8.如权利要求7所述的车载光伏充电系统，其特征在于，还包括：

系统电源、PWM控制器和DSP控制器，所述系统电源的输出端分别与所述PWM控制器、DSP控制器的电源输入端电连接；

所述PWM控制器的PWM波输出端分别与所述第一功率开关管、第二功率开关管的基极电连接；所述PWM控制器的输入端与所述DSP控制器的输出端电连接；

所述DSP控制器与所述第一电源滤波器的输出端电连接，所述DSP控制器还与所述第二电源滤波器的输入端电连接；所述DSP控制器与所述继电器的线圈电连接，所述DSP控制器与所述蓄电池的输入端电连接。

9.如权利要求8所述的车载光伏充电系统，其特征在于，还包括：

人机接口，所述人机接口的电源输入端与所述系统电源的输出端电连接，所述人机接口通过CAN总线电连接于所述DSP控制器。