CN213383890U - 一种靠太阳能发电的电动汽车充电系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种靠太阳能发电的电动汽车充电系统，包括固定于车顶的太阳能板、智能电压转化及控制模块，所述固定于车顶的太阳能板的电压输出与智能电压转化及控制模块连接，所述智能电压转化及控制模块的输出电压给电动汽车动力电池充电，所述智能电压转化及控制模块用于在不同时间不同光照强度下控制激发固定太阳能板以最大转化率发电，通过内部充电控制器实现与电动汽车通信对接，并输出最大功率给动力电池充电，让充电量达到实用水平，并对充电监控保护，具备美观、安全性。本实用新型让太阳能充电应用在电动汽车中，具备普及推广价值。

Description

一种靠太阳能发电的电动汽车充电系统

技术领域

本实用新型属于电动汽车或混动电动汽车的充电技术领域，更具体地说，涉及一种靠太阳能发电并高效实用地辅助给电动汽车充电的充电系统和控制方法。

背景技术

随着社会环保意识的增强，和电动汽车的某些明显优势，电动汽车的使用数量快速增加，但电动汽车的充电问题也受到很大重视，电动汽车的充电相对较为麻烦，很多充电问题也未能完全解决，特别是很多家庭的车库停车位并未能安装充电桩，充电电流较大，负荷较大，某些地方的充电站数量很少，每天都得给电动汽车插电和充电，使用起来相对较为麻烦，这一直困扰消费者和用车方便，制约了电动汽车的推广和普及；

另外以往的太阳能系统存在欠缺，缺乏实用性，并不能在实际生活消费中得到推广和认可，具体如下：

1.在其它部分太阳能系统设计中，没有针对太阳能板的发电特性，缺乏电压转化、最大功率计算控制，没能有效控制太阳能板处于最大功率发电状态，导致转化效率和发电量严重降低，发电功率大幅降低，发电效果微弱，此点问题很严重，为致使充电量达不到实际应用要求的关键缺点；

2.太阳能板所发的电或经过转化后的电压在不能直接就给动力电池充电情况下，在以往的太阳能充电方案中，缺乏衔接通信对接、控制功能，且不能给现实中的车辆对接充电，未能解决太阳能充电的实用问题，没能应用到实际的充电中；

3.另电动汽车的充电要求和安全级别都很高，在外电动汽车的安全性极高的电池应用中，以往的太阳能充电方案中，缺乏独立的电压检测和监控供暖，容易过充损坏电池，或引起电池的安全问题；

因此以上问题缺点改进和改进后的完整性结合必不可少；设计一种结构完整的，能够达到日常实际应用的水平，安全的，充电方便的太阳能充电装置，在与原车的现有的靠充电桩充电的方式互相结合时，将会大大节省充电站充电的次数，减少国家充电的所负担的电量，让用车更加省钱，改变能源结构，让市电的用电量减少，更加环保，成为急需解决的技术问题。

发明内容

本实用新型目的是为了解决以上难题，和解决以上技术问题，以完整的和实用的设计，将存在的问题缺点加以解决和完整性结合，使得本系统不但能给动力电池充电，而且实现有限面积车身时加大发电量，使发电量达到日常实用水平；在发电量满足要求后，还需将发电的太阳能板智能计算控制以最大功率最大转化率地充电量给电池充电，让充电量也达到日常实用的水平，解决大众基础的充电需求，并且增加充电控制模块，让太阳能充电更加的安全；同时太阳能板与车顶面积相当，与车顶中间有缝隙空间，能遮挡太阳光照射，降低车顶温度和整车温度，不影响车身美观和正常行驶，让车身不会因为暴晒在太阳底下引起车身迅速被加热；

为了解决以上技术背景所存在的问题，实现本系统发明，本实用新型的技术方案如下：

一种靠太阳能发电的电动汽车充电系统，其包括位于汽车顶部的太阳能板、智能电压转化及控制模块，

所述太阳能板与智能电压转化及控制模块连接，所述智能电压转化及控制模块的电压输出端与电动汽车的充电口连接或与电动汽车动力电池连接，所述智能电压转化及控制模块用于不同时间段不同光照强度下控制太阳能板产生最大转化率和最大充电功率，并实现与电动汽车控制电路衔接，给电动汽车动力电池充电和监控电池电压；

所述智能电压转化及控制模块含有MCU智能计算控制器、电流感应器、电压值检测电路、电压变换器、充电控制器和低压12v蓄电池，所述电流感应器和电压值检测电路分别检测充电电流和电压，并与MCU智能计算控制器连接，MCU智能计算控制器与电压变换器连接，电压变换器输出与充电控制器链接，所述MCU智能计算控制器设定一定时间段同一光照强度下，控制电压变换器转化产生不同电压，根据回传的电压和电流，计算并记忆不同充电功率和参数，选择以最大功率所对应的参数控制电压变压器输出电压，经过充电控制器给汽车动力电池充电。

所述电压变换器为DC/DC电压变换器或DC/AC电压变换器，受MCU智能计算控制器控制并可输出连续调的电压。

所述充电控制器为一种按原车充电插口的接口标准包含握手通信及控制功能的充电控制器，充电控制器输入端与电压变换器输出端连接，充电控制器输出端与电动汽车原直流充电口连接，或与动力电池的正负极连接，或与电动汽车交流充电口连接，给电动汽车充电；所述充电控制器还与MCU智能计算控制器连接， MCU智能计算控制器控制充电控制器开启或停止充电。

所述智能电压转化及控制模块进一步增加马达控制器,所述太阳能板的下方进一步增加可伸缩支杆，所述伸缩支杆的一端固定在车顶上，另一端与车顶的太阳能板的底部铰接，所述伸缩支杆为3根，分别与马达控制器连接，马达控制器通过控制伸缩支杆伸缩，改变太阳能板的支点高低，改变太阳能板的平面角度，使太阳能板接近垂直于太阳光线，接收更大光照有效面积。

所述12v蓄电池与智能电压转化及控制模块中的各其它组成单元连接，并提供工作所需电源。

与已有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本实用新型主要增对车顶面积较大的电动汽车，具备一定的价值，

主要地，针对太阳能板有最大转化率的特点，通过增加智能电压转化及控制模块，通过MCU计算，选择控制不同光照强度下，都能计算出最大功率参数，让太阳能板输出最大功率，得到最大转化率和发电总量，并通过充电控制器，能让转化所得最大的发电功率实时给电动汽车充电；

通过智能电压转化及控制模块中的包含握手信号通信协议功能的充电控制器，得以将电能给现实中的电动汽车充电，同时通过智能电压转化及控制模块，实时监控充电电压，在太阳能板发电电压大幅变动情况下，和电动汽车电压大幅变化情况下，确保充电安全；

对于平面的太阳能板，还能进一步增加通过改变平面角度的功能，不同时间段都可以获得更大的有效光线照射面积；

综合以上效果，让本实用新型的太阳能充电系统一定程度上接近日常充电实用要求和实用水平，如果每天都能太阳能充电，累积起来就有较为客观的充电量，能一定程度上缓解和减少人为充电桩充电的麻烦。

附图说明

附图1是本实用新型的第一种实施例结构示意图。

附图2是本实用新型的第一种实施例原理拓扑示意图。

附图3是本实用新型的第二种实施例结构示意图。

附图4是本实用新型的第二种实施例原理拓扑示意图。

附图5是本实用新型的第三种实施例结构示意图。

附图6是本实用新型的第三种实施例原理拓扑示意图。

图7、8和图9是本实用新型的充电控制器输出端b给动力电池衔接充电的三种结构示意图。

图10是本实用新型中伸缩支杆与太阳能板的安装结构示意图。

图11是本实用新型中伸缩支杆内部结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本实用新型进一步详细说明。

如图1、2、7和10所示，提出本实用新型第一种实施例的靠太阳能发电的电动汽车充电系统，其包括位于汽车顶部的太阳能板1、智能电压转化及控制模块2，所述太阳能板1与智能电压转化及控制模块2连接，所述智能电压转化及控制模块2的电压输出端b与电动汽车的直流充电口连接；所述智能电压转化及控制模块2用于不同时间段不同光照强度下控制太阳能板产生最大转化率和最大充电功率的电压给电动汽车动力电池充电，并监控电池电压；

智能电压转化及控制模块2包含12v启动蓄电池连接，由低压的12v的蓄电池提供工作所需电源。

采用上述结构后，本实用新型通过智能电压转化及控制模块2控制车顶太阳能板1的发电状态，能够实时不同时间段不同光照强度下控制太阳能板产生最大转化率和最大充电功率的电压给电动汽车动力电池53充电，激发控制太阳能板发出最大化的电能，让实时处于最大功率输出状态；并通过内部充电控制器，在实际生产生活应用中，现实对电动汽车高压动力电池充电；在实际生产中，所述的智能电压转化及控制模块2安装在车顶的太阳能板1的下方或者车辆车前盖下方。

本实用新型从控制激发太阳能板产生最大转化率和最大发电功率，并实现与车辆衔接充电，综合实现提高了充电功率和实用性应用性，下面对本实用新型各结构部分，结合第一实施例和所对应示图，进行详细说明，具体如下：

如图2所示的括扑图中，所述的靠太阳能发电的电动汽车充电系统，其中，所述智能电压转化及控制模块2含有MCU智能计算控制器21、电流感应器22、电压值检测电路23、电压变换器24、充电控制器25 和低压12v蓄电池26，所述电流感应器22和电压值检测电路23分别检测充电电流和电压，并与MCU智能计算控制器21连接，MCU智能计算控制器21与电压变换器24连接，电压变换器24输出与充电控制器25链接；所述MCU智能计算控制装置21设定一定时间段同一光照强度下，控制电压变换器转化产生不同电压，通过电流感应器和电压检测电路，检测不同充电电流和充电电压，计算并记忆不同充电功率，计算公式：功率P=Ui*I，选择以最大功率所对应的电压转换参数控制电压变压器输出充电电压经过充电控制器25给汽车动力电池53充电，并实时控制每个时间段得到最大转化率和同一光照强度下最大充电功率。根据太阳能板的特性，在固定面积，固定光照强度下，其输出的功率也会受到负载大幅变化，并不是输出固定的功率，所以，通过智能控制电压转化，通过智能计算，寻找出最大功率点，让不同光照下在扩展太阳能接收面积基础上，控制实时按最大功率输出，成为充电达到实用水平的主要因素。

采用以上结构后，所述智能电压转化及控制模块2能够在一定时间内大概相同关照强度下，计算出单位光照强度下的发电功率，从而判断光照强度，向太阳能板状态控制装置发出光照强度信号，另一方面，实时控制内部的电压变换器，经过计算记忆不同参数所得实际充电功率，寻找选择最大功率所对应的参数，控制电压变换器转化输出最大充电功率所对应的电压，从而激发控制太阳能板处于最大发电功率输出状态。

如图2所示的括扑图中，所述的靠太阳能发电的电动汽车充电系统，其中，所述电压变换器24为DC/DC电压变换器240，为一种受MCU智能计算控制器21控制并可输出连续调电压的电压变换器；所述充电控制器25按原车直流充电插口的接口标准包含通信握手及控制功能，充电控制器25输入端与电压变换器连接，充电控制器25电压输出端b作为智能电压转化及控制模块2的电压输出端b与电动汽车原直流充电口51连接，给电动汽车充电。本实用新型中，所示第一种实施例原理结构，本实用新型的所示第一种实施例原理结构，所述的电压变换器内部采用受控的可调的DC/DC电压变换器240，充电控制器按原车直流充电接口标准包含握手通信及控制功能，电压变换器输出的电压进入充电控制器，充电控制器的输出端b与电动汽车的直流充电口51衔接，衔接方式为：优选地如图7所示，输出端b末端采用插头，与车身充电口采用对插方式，或次选地如图8所示输出端b采用与充电插口后端线路衔接方式；在实际生产应用中，或更进一步如图9所示,在车辆设计初期，就将充电插口衍生出内置于车内充电控制电路中的子充电接入口，将输出端b接入子充电接入口，从而接入车内直流充电控制电路模块52，集成为一体；以上方式均可实现充电控制器25的输出电压通过车内充电控制电路给电动汽车动力电池充电。

采用以上结构后，所光照所发电经过智能电压转化及控制模块2的充电控制器25，得以跟电动汽车的充电口衔接，给电动汽车充电，并监控电池充电过程，防止过电压充电；在实际生产过程中，充电控制器25的输出端b可进一步接入车内充电控制电路中，通过预留端口，统一握手控制方式和通信协议，设计集成为一体。

所述充电控制器25还与MCU智能计算控制器21连接，通过互相通信控制，同时包含防止电压过冲的功能；在具体生产应用中，如充电控制器与充电口后端内部电路衔接，则充电控制器检测到人为充电时或检测到人为揭开充电口保护盖时，向MCU智能计算控制器21发出通知信息，MCU智能计算控制器41则发出指令，控制电压变换器停止逆变出电压，并控制充电控制器25释放与充电口的电路衔接，防止发生充电冲突；当充满电后，充电控制器25会通知MCU智能计算控制器21，让停止太阳能发电和充电。当人为外部充电退出后并满足条件时，恢复与充电口后端的内部电路衔接，恢复太阳能充电模式；

采用以上结构后，具体实现了让最大功率电压输出后得以跟现实应用中的电动车衔接充电，充电功率和充电量也能具备实用性，同时具备保护功能，具备可行性；

本实用新型具体实施方式中，在实际生产应用中，所述太阳能板的电压输出端串接有二极管，防止电流倒流。

如图10和11所示，所述的靠太阳能发电的电动汽车充电系统，所述太阳能板1下方可进一步增加可伸缩的支杆315，所述智能电压转化及控制模块2中同时增加马达控制器26，所述伸缩支杆315的一端固定在车顶上，另一端与固定太阳能板1的底部铰接。所述伸缩支杆315为3根，且与固定太阳能板固定支撑点组成一个三角形结构，伸缩支杆315内设置支杆电机120和丝杆121，丝杆121的一端与支杆电机120连接，丝杆121的另一端与固定太阳能板1的底部铰接，所述车顶太阳能板1通过伸缩支杆315安装在车顶上，所述支杆电机120由马达控制器26驱动。采用以上结构后，智能电压转化及控制模块2中的MCU智能计算控制器21通过马达控制器，控制支杆的伸缩，调节三个支杆的高度，调节三个支撑点改变太阳能板的平面角度，同时根据电压检测电路23和电流感应器22检测回来的参数，在获得最大电压或者最大功率时，智能判断太阳能板接近垂直于太阳光线，并停止改变角度。

采用以上结构后，在设定不同时间段内，按照以上方法，使得太阳能板面都接近垂直于太阳光线，在不同光线角度方向下，都获取更大更有效的光照接收面积。在调整好太阳能板角度后，一定时间段内，太阳能板的角度保持不变， MCU智能计算控制装置21设定一定时间段同一光照强度下，控制电压变换器选择控制太阳能板产生最大转化率和以最大功率，通过充电控制器25给汽车动力电池53充电。

以上各结构所述为第一实施例具体实施方式。本实用新型第二实施例中，如图3结构图和图4原理拓扑图所示，区别于第一实施例，在于所述智能电压转化及控制模块2的电压输出端与电动汽车的动力电池的正负极连接；在实际生产应用中，采用如图4所示实施例原理结构，所述充电控制器25包含开关控制功能，电压变换器240的电压输出进入充电控制器25，充电控制器25的输出端b中的正负极直接与动力电池正负极连接；本实用新型第三种实施例中，如图5,6，区别于第一实施例，在于所述智能电压转化及控制模块2的电压输出端与电动汽车的交流充电口连接，实际生产应用中，采用如图6所示实施例原理结构，所述的电压变换器内部采用DC/AC电压变换器241，输出电压进入充电控制器25，充电控制器25按原车交流充电接口标准包含握手通信及控制功能，充电控制器输出端b与电动汽车的交流充电口54即交流电慢充充电口衔接，衔接方式为：同样采用图7、图8所示结构，或更进一步如图9所示将输出端b接入车内交流充电控制电路模块55，集成为一体；所述充电控制器和衔接方式具体按不同电动汽车厂家的协议标准和握手控制电路进行订制配套对接。

实际生产和应用中，本实用新型中所述的电动汽车包括纯电的电动汽车，也包括油电混合的混动汽车。

上述仅是本实用新型的优先选用实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应该被视为本实用新型的保护范围。

Claims (6)

1.一种靠太阳能发电的电动汽车充电系统，其特征在于：包括位于汽车顶部的太阳能板（1）、智能电压转化及控制模块（2），所述太阳能板（1）与智能电压转化及控制模块（2）连接，所述智能电压转化及控制模块（2）的电压输出端与电动汽车的充电口连接或与电动汽车动力电池连接，所述智能电压转化及控制模块(2)用于不同时间段不同光照强度下控制太阳能板产生最大转化率和最大充电功率，并跟电动汽车对接和控制充电，监控充电过程。

2.根据权利要求1所述的一种靠太阳能发电的电动汽车充电系统，特征在于：所述智能电压转化及控制模块(2)含有MCU智能计算控制器(21)、电流感应器(22)、电压值检测电路(23)、电压变换器(24) 、充电控制器(25)和低压12v蓄电池(26)，所述电流感应器(22)和电压值检测电路(23)分别检测充电电流和电压，并与MCU智能计算控制器(21)连接，MCU智能计算控制器(21)与电压变换器(24)连接，电压变换器(24)输出与充电控制器(25)链接，所述MCU智能计算控制器(21)设定一定时间段同一光照强度下，控制电压变换器转化产生不同电压，根据回传的电压和电流，计算并记忆不同充电功率和参数，选择以最大功率所对应的参数控制电压变压器输出电压，经过充电控制器(25)给电动汽车充电。

3.根据权利要求2所述的靠太阳能发电的电动汽车充电系统，特征在于：所述电压变换器(24)为DC/DC电压变换器(240)或DC/AC电压变换器(241)，受MCU智能计算控制器(21)控制并可输出连续调的电压。

4.根据权利要求2所述的靠太阳能发电的电动汽车充电系统，特征在于：所述充电控制器(25)为一种按原车充电插口的接口标准包含握手通信及控制功能的充电控制器(25)，充电控制器(25)输入端与电压变换器(24)输出端连接，充电控制器(25)输出端与电动汽车原直流充电口(51)连接，或与动力电池(53)的正负极连接，或与电动汽车交流充电口(54)连接，给电动汽车充电；所述充电控制器(25) 还与MCU智能计算控制器(21)连接， MCU智能计算控制器(21)控制充电控制器(25)开启或停止充电。

5.根据权利要求1所述的一种靠太阳能发电的电动汽车充电系统，特征在于：所述智能电压转化及控制模块（2）进一步增加马达控制器(27),所述太阳能板（1）的下方进一步增加可伸缩支杆(315)，所述伸缩支杆(315)的一端固定在车顶上，另一端与太阳能板(1)的底部铰接，所述伸缩支杆为3根，分别与马达控制器(27)连接，马达控制器(27)通过控制伸缩支杆(315)伸缩，改变太阳能板的支点高低，改变太阳能板的平面角度，使太阳能板接近垂直于太阳光线，接收更大光照有效面积。

6.根据权利要求2所述的一种靠太阳能发电的电动汽车充电系统，特征在于：所述12v蓄电池（26）与智能电压转化及控制模块（2）中的各组成单元连接，并提供工作所需电源。

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