CN208558945U - 基于太阳能的汽车空调供电系统及车辆 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及车辆能源技术领域，特别是基于太阳能的汽车空调供电系统及车辆。该车辆的空调包括空调高压用电设备和空调低压用电设备，空调供电系统包括高压电池、蓄电池组、太阳能电池板和与高压电池连接的DC/DC变换器，高压电池通过高压母线供电连接空调高压用电设备，蓄电池组通过低压母线供电连接空调低压用电设备，该DC/DC的输出端连接低压母线，该DC/DC的输入端连接高压母线，太阳能电池板通过光伏发电控制器连接低压母线，实现了太阳能对空调的供电，优化了现有车辆空调用电导致能源消耗过快影响整车燃油经济性或车辆续驶里程的问题。
Description
技术领域
本实用新型涉及车辆空调技术领域，特别是基于太阳能的汽车空调供电系统及车辆。
背景技术
现有的车辆中都设置有空调设备，以供驾驶员和乘客使用提高车辆的舒适性，有中国专利公布号为CN107681884A的专利文献公开了一种汽车空调压缩机及汽车，该汽车空调压缩机包括：压缩机外壳，设置于压缩机外壳内的高压单元、低压单元和交流永磁同步电机；其中，高压单元与汽车的动力电池连接；低压单元与汽车的低压蓄电池连接；低压单元与高压单元连接，高压单元与交流永磁同步电机连接；高压单元的壳体通过一线束与压缩机外壳搭接，所述压缩机外壳接地。该专利中通过蓄电池对空调的低压单元进行供电，无法保证供电电压的稳定性，低压供电的稳定性较低极容易导致低压单元的工作时常，并且蓄电池无供电装置进行供电，极容易导致其亏电影响正常使用。
同时，在纯电动车技术领域，电池容量是影响该领域技术发展的瓶颈，严重影响了车辆续航，对于电动的客车，有大面积车顶可应用，可以通过太阳能板进行太阳能发电，供给车辆使用。由于空调是整车除动力外的用电大户，空调的使用直接影响整车续驶里程，且空调用电峰值大多数时间与太阳日照强度强相关。随着太阳能能源利用的推广普及，近几年其成本降很明显，是新能源的一个发展趋势。因此，将太阳能用于车辆中进行发电可以很好的提高车辆的续航，并且能够有效地节约资源。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供基于太阳能的汽车空调供电系统及车辆，用以优化现有车辆空调低压供电仅通过车载电池进行供电时，电源电量由于整车动力性和安全性的用电需求，从而约束、控制空调用电，导致空调用电的稳定性无法保证而最终导致空调无法正常使用的问题。
为了实现太阳能对空调的供电，同时保证空调低压用电的稳定性，优化现有车辆空调低压供电仅通过车载电池进行供电时，电源电量由于整车动力性和安全性的用电需求，从而约束、控制空调用电，导致空调用电的稳定性无法保证而最终导致空调无法正常使用的问题，本实用新型提供一种基于太阳能的汽车空调供电系统，包括高压电池和蓄电池组，所述高压电池通过高压母线用于供电连接空调高压用电设备，所述蓄电池组通过低压母线用于供电连接空调低压用电设备，还包括太阳能电池板和与高压电池连接的DC/DC变换器，所述DC/DC变换器的输出端连接所述低压母线，所述DC/DC变换器的输入端连接所述高压母线，所述太阳能电池板通过光伏发电控制器连接所述低压母线。
进一步地，为了实现对光伏发电的控制，保证蓄电池组不过充，且防止蓄电池组用电浪费，所述光伏发电控制器与低压母线之间设置有光伏继电器的触点部分，所述光伏继电器的线圈部分用于连接空调控制器和/或钥匙开关。
进一步地，为了控制高压电池对空调高压用电设备进行供电，避免长时间对高压用电设备进行供电，影响车辆的续航里程，所述高压母线与空调高压用电设备之间设置有高压继电器的触点部分，所述高压继电器的线圈部分用于连接空调控制器。
进一步地，为了实现在车辆钥匙启动时才开启空调，避免无外接供电时空调开启导致蓄电池亏电的现象，所述低压母线与空调低压用电设备之间设置有低压继电器的触点部分，所述低压继电器的线圈部分用于连接钥匙开关。
进一步地，为了实现空调低压低功率与低压高功率用电器的分开供电，对供电连接进行合理控制，所述低压母线包括第一低压支路和第二低压支路，所述第一低压支路用于连接空调低压用电设备中的至少空调控制器和空调传感器类，所述第二低压支路用于连接空调低压用电设备中的至少风机组，所述第二低压支路上设置有大功率继电器的触点部分，所述大功率继电器的线圈部分用于连接空调控制器。
为了节省能源，提高车辆续航，同时保证车辆空调的稳定性，提高车辆舒适性，本实用新型提供一种车辆，包括空调及空调供电系统，所述空调包括空调高压用电设备和空调低压用电设备，所述空调供电系统包括高压电池和蓄电池组，所述高压电池通过高压母线供电连接空调高压用电设备，所述蓄电池组通过低压母线供电连接空调低压用电设备，所述空调供电系统还包括太阳能电池板和与高压电池连接的DC/DC变换器，所述DC/DC变换器的输出端连接所述低压母线，所述DC/DC变换器的输入端连接所述高压母线，所述太阳能电池板通过光伏发电控制器连接所述低压母线。
进一步地，为了实现对光伏发电的控制，保证蓄电池组不过充，且防止蓄电池组用电浪费，所述光伏发电控制器与低压母线之间设置有光伏继电器的触点部分，所述光伏继电器的线圈部分连接钥匙开关和/或空调低压用电设备中的空调控制器。
进一步地，为了控制高压电池对空调高压用电设备进行供电，避免长时间对高压用电设备进行供电，影响车辆的续航里程，所述高压母线与空调高压用电设备之间设置有高压继电器的触点部分，所述高压继电器的线圈部分连接空调低压用电设备中的空调控制器。
进一步地，为了实现在车辆钥匙启动时才开启空调，避免无外接供电时空调开启导致蓄电池亏电的现象，该车辆的所述低压母线与空调低压用电设备之间设置有低压继电器的触点部分，所述低压继电器的线圈部分连接钥匙开关。
进一步地，为了实现空调低压低功率与低压高功率用电器的分开供电，对供电连接进行合理控制，该车辆的所述低压母线包括第一低压支路和第二低压支路，所述第一低压支路连接空调低压用电设备中的至少空调传感器类和所述空调控制器，所述第二低压支路连接空调低压用电设备中的至少风机组，所述第二低压支路上设置有大功率继电器的触点部分，所述大功率继电器的线圈部分连接所述空调控制器。
附图说明
图1是一种基于太阳能的汽车空调供电系统的连接示意图；
图2是一种基于太阳能的汽车空调供电系统的控制连接原理图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型做进一步详细的说明。
本实用新型提供一种车辆，该车辆包括空调及空调供电系统，空调包括空调高压用电设备和空调低压用电设备，如图1所示，空调供电系统包括高压电池、蓄电池组、太阳能电池板和与高压电池连接的DC/DC变换器，高压电池通过高压母线供电连接空调高压用电设备，蓄电池组通过低压母线供电连接空调低压用电设备，DC/DC变换器的输出端连接低压母线，DC/DC变换器的输入端连接高压母线，太阳能电池板通过光伏发电控制器连接低压母线，该高压电池根据车辆的配置可以为车辆的整车高压电池为整车供给高压电，也可以为在车辆中添加的电池。
如图2所示，在光伏发电控制器与低压母线之间设置有光伏继电器1的触点部分，该光伏继电器1的线圈部分用于连接空调控制器和/或钥匙开关。
如图2所示，在高压母线与空调高压用电设备之间设置有高压继电器2的触点部分，该高压继电器2的线圈部分用于连接空调控制器。
如图2所示，在低压母线与空调低压用电设备之间设置有低压继电器3的触点部分，该低压继电器3的线圈部分用于连接钥匙开关。
如图2所示，将空调低压用电设备分为空调低压大功率用电器和空调低压小功率用电器，其中空调低压大功率用电器包括风机组、电热丝等大功率用电设备，其中，风机组包括多个空调冷凝风机和多个空调蒸发风机等；空调低压小功率用电器包括如图2中所示的空调控制器和空调传感器类等低功率用电设备，其中空调传感器类包括空调压力传感器、蒸发温度传感器、车内温度传感器、水温传感器、车外温度传感器、回风温度传感器等传感器；低压母线包括第一低压支路和第二低压支路，该第一低压支路用于连接空调低压用电设备中的至少空调控制器和空调传感器类，该第二低压支路用于连接空调低压用电设备中的至少风机组，该第二低压支路上设置有大功率继电器4的触点部分，大功率继电器4的线圈部分用于连接空调控制器。
该蓄电池组也可以通过外接供电设备进行充电，为了保证蓄电池组的电量，在太阳能电池不工作时仍然有电能能对蓄电池组进行充电，该外接供电设备可以为上述的高压电池，因此，如图2所示，高压电池通过DC/DC变换器连接蓄电池组，蓄电池组的两端电压U小于DC/DC变换器的输出端电压U1。
上述的高压电池还可满足整车的高压用电，蓄电池组可满足整车的低压用电，在本实用新型中不做赘述。
上述的通过供电系统对车辆进行相应的说明，下面具体介绍车辆中太阳能电池板的安装、空调的供电控制原理和控制过程进行说明。本实用新型的可适用于现有的所有车辆，现优选车辆为纯电动车辆进行说明。
纯电车辆中高压电池系统提供的电源，电压一般值为百伏特级以上，而纯电车辆内部配置低压电源系统，一般值为50v以下。
首先利用车体外表面，安装太阳能接收转换装置进行发电。太阳能电池板光伏发电设备安装在车上能接收到太阳的地方，如车顶、车侧面；从而可以减少太阳对整车的热辐射，降低空调功率消耗，间接节能；有利于车体与环境隔热，起到对整车保温的作用，降低空调功率消耗，间接节能；充分利用车顶部面积或侧面面积的有效利用，进行太阳能光伏发电；在难以接收外界充电或其他能源补充的情况下，充分利用光照能量为汽车补充能量，用于整车能源消耗，有效提高了纯点车辆的续航里程。太阳能电池板用于光伏发电，该太阳能电池板可以使用太阳能膜。
车辆的空调一般包括空调高压用电设备和空调低压用电设备，其中，空调高压用电设备包括压缩机等，空调低压用电设备包括风机、空调控制器和温度传感器等，而电热丝和风机都属于空调低压大功率用电设备。
如图2所示，太阳能膜进行光伏发电，通过太阳能光伏发电控制器对蓄电池组、空调控制器、空调传感器类、空调低压大功率用电设备和整车低压用电进行供电。整车高压电源通过DC/DC变换器向蓄电池组、空调控制器、空调传感器类、空调低压大功率用电设备和整车低压用电进行供电。
该空调用电采用双电源供电系统，确保空调系统正常运行，当太阳能发电量小于空调低压用电时，整车高压电源系统对整车低压系统进行能源充电补充，保证空调低压用电系统正常工作；同时防止蓄电池组亏电，以保护蓄电池。
整车高压电源直接对空调高压用电设备进行供电，例如，空调压缩机、加热设备等设备，这些设备要求电压功率较大，消耗能量高，太阳能光伏发电明显不能满足其正常功耗需求；采用高压电源，有利于同等功率条件下的线路线径最小化，降低线路成本、重量，消除大电流安全隐患，有利于同等功率条件下的压缩机电机体积最小化。
如图2所示，蓄电池正极端电压U，DC/DC变换器输出端电压U1，太阳能光伏发电控制器正极端电压U2；此三者的电压关系：U2＞U1＞U。
当空调低压大功率用电器需要启动时，空调控制器控制向光伏继电器发送接通信号，光伏继电器接通，太阳能光伏设备开始供电。当空调低压大功率用电器关闭时，光伏继电器断开。同时，空调控制器向空调高压继电器发出通断信号，给空调高压用电设备提供电源；空调高压用电设备根据空调控制器提供的不同功率信号进行相应运行。
另外，作为一种改进，当钥匙开关上电时，低压继电器吸合，电源系统对空调低压部分供电，用于空调传感器类和空调控制器使用；当空调传感器类检测到车内舒适性信号，通过空调控制器进行计算后需求启动空调，控制空调对应的功能部件开始运行。钥匙开关上电，给空调提供电源，通过整车钥匙开关控制空调用电系统电源通断，在无司机钥匙操作状态下，可确保空调不启动，预防空调将整车电源消耗浪费。
以上给出了本实用新型涉及的具体实施方式，但本实用新型不局限于所描述的实施方式。在本实用新型给出的思路下，采用对本领域技术人员而言容易想到的方式对上述实施例中的技术手段进行变换、替换、修改，并且起到的作用与本实用新型中的相应技术手段基本相同、实现的实用新型目的也基本相同，这样形成的技术方案是对上述实施例进行微调形成的，这种技术方案仍落入本实用新型的保护范围内。
Claims (10)
1.一种基于太阳能的汽车空调供电系统，包括高压电池和蓄电池组，所述高压电池通过高压母线用于供电连接空调高压用电设备，所述蓄电池组通过低压母线用于供电连接空调低压用电设备，其特征在于，还包括太阳能电池板和与高压电池连接的DC/DC变换器，所述DC/DC变换器的输出端连接所述低压母线，所述DC/DC变换器的输入端连接所述高压母线，所述太阳能电池板通过光伏发电控制器连接所述低压母线。
2.根据权利要求1所述的基于太阳能的汽车空调供电系统，其特征在于，所述光伏发电控制器与低压母线之间设置有光伏继电器的触点部分，所述光伏继电器的线圈部分用于连接空调控制器和/或钥匙开关。
3.根据权利要求1或2所述的基于太阳能的汽车空调供电系统，其特征在于，所述高压母线与空调高压用电设备之间设置有高压继电器的触点部分，所述高压继电器的线圈部分用于连接空调控制器。
4.根据权利要求3所述的基于太阳能的汽车空调供电系统，其特征在于，所述低压母线与空调低压用电设备之间设置有低压继电器的触点部分，所述低压继电器的线圈部分用于连接钥匙开关。
5.根据权利要求4所述的基于太阳能的汽车空调供电系统，其特征在于，所述低压母线包括第一低压支路和第二低压支路，所述第一低压支路用于连接空调低压用电设备中的至少空调控制器和空调传感器类，所述第二低压支路用于连接空调低压用电设备中的至少风机组，所述第二低压支路上设置有大功率继电器的触点部分，所述大功率继电器的线圈部分用于连接空调控制器。
6.一种车辆，包括空调及空调供电系统，所述空调包括空调高压用电设备和空调低压用电设备，所述空调供电系统包括高压电池和蓄电池组，所述高压电池通过高压母线供电连接空调高压用电设备，所述蓄电池组通过低压母线供电连接空调低压用电设备，其特征在于，所述空调供电系统还包括太阳能电池板和与高压电池连接的DC/DC变换器，所述DC/DC变换器的输出端连接所述低压母线，所述DC/DC变换器的输入端连接所述高压母线，所述太阳能电池板通过光伏发电控制器连接所述低压母线。
7.根据权利要求6所述的车辆，其特征在于，所述光伏发电控制器与低压母线之间设置有光伏继电器的触点部分，所述光伏继电器的线圈部分连接钥匙开关和/或空调低压用电设备中的空调控制器。
8.根据权利要求6或7所述的车辆，其特征在于，所述高压母线与空调高压用电设备之间设置有高压继电器的触点部分，所述高压继电器的线圈部分连接空调低压用电设备中的空调控制器。
9.根据权利要求8所述的车辆，其特征在于，所述低压母线与空调低压用电设备之间设置有低压继电器的触点部分，所述低压继电器的线圈部分连接钥匙开关。
10.根据权利要求9所述的车辆，其特征在于，所述低压母线包括第一低压支路和第二低压支路，所述第一低压支路连接空调低压用电设备中的至少空调传感器类和所述空调控制器，所述第二低压支路连接空调低压用电设备中的至少风机组，所述第二低压支路上设置有大功率继电器的触点部分，所述大功率继电器的线圈部分连接所述空调控制器。
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