專利名稱：用于汽車的太陽能電池接口裝置及包含其的汽車供電系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及可再生能源技術(shù)，特別涉及一種用于汽車的太陽能電池充電接口裝置和包含該接口裝置的汽車供電系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
資源有限、污染嚴(yán)重的傳統(tǒng)石化燃料能源正在一天天減少，于是資源無限、清潔干凈的可再生能源成為人們關(guān)注的焦點。其中太陽能作為一種新興的綠色能源，以其永不枯竭、無污染、不受地域資源限制等優(yōu)點，正得到迅速的推廣應(yīng)用。根據(jù)光生伏特效應(yīng)原理，利用太陽電池將太陽光能直接轉(zhuǎn)化為電能的光伏技術(shù)是一項非常重要的技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)人類向可持續(xù)的全球能源系統(tǒng)轉(zhuǎn)變。國際上普遍認(rèn)為，在長期的能源戰(zhàn)略中，太陽能光伏發(fā)電在太陽能熱發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電、海洋發(fā)電、生物質(zhì)能發(fā)電等許多可再生能源中具有更重要的地位。預(yù)計到2030年光伏發(fā)電在世界的總發(fā)電量中將占到5%到20%?，F(xiàn)有的一些太陽能電池雖然能夠被用來為汽車內(nèi)部通風(fēng)換氣提供能量，但是這樣的用處比起太陽能電池較高的成本來說，性價比不高。在許多情況下，太陽能電池的功率并不足以驅(qū)動其他負(fù)載，從而導(dǎo)致太陽能電池在汽車上的應(yīng)用范圍狹窄。此外，太陽能電池常常處于閑置狀態(tài)，使用效率較低。

實用新型內(nèi)容本實用新型的一個目的是提供用于汽車的太陽能電池接口裝置，其改善了驅(qū)動能力和能源利用率。上述目的可以由下述技術(shù)方案實現(xiàn)。一種用于汽車的太陽能電池接口裝置，包括蓄電池充電適配電路，其與太陽能電池和車載蓄電池耦合，用于使所述太陽能電池向所述車載蓄電池充電；電平轉(zhuǎn)換電路，其與汽車電器耦合，用于將輸入電平轉(zhuǎn)換為適于所述汽車電器工作的輸出電平；以及繼電器，其包含兩個輸入端，分別與所述太陽能電池和所述車載蓄電池耦合；輸出端，與所述電平轉(zhuǎn)換電路耦合；以及控制端，用于接收外部控制信號，其中，所述繼電器在所述外部控制信號的控制下，接通所述太陽能電池與所述電平轉(zhuǎn)換電路以形成供電通道，或者接通所述車載蓄電池與所述電平轉(zhuǎn)換電路以形成供電通道，或者接通所述太陽能電池與所述車載蓄電池以形成經(jīng)所述蓄電池充電適配電路向所述車載蓄電池充電的通道。優(yōu)選地，在上述太陽能電池接口裝置中，進一步包括輸出功率優(yōu)化電路，其耦合在所述太陽能電池與所述繼電器和所述蓄電池充電適配電路之間，其通過持續(xù)地向所述太陽能電池的輸出電壓施加擾動并比較當(dāng)前太陽能電池輸出功率與前一周期的輸出功率的大小，對所述太陽能電池的工作點進行實時控制調(diào)整，以實現(xiàn)對最大功率點的跟蹤。本實用新型的一個目的是提供一種汽車供電系統(tǒng)，其改善了驅(qū)動能力和能源利用率。上述目的可以由下述技術(shù)方案實現(xiàn)。一種汽車供電系統(tǒng)，包括太陽能電池；車載蓄電池；以及太陽能電池接口裝置，包括 蓄電池充電適配電路，其與太陽能電池和車載蓄電池耦合，用于使所述太陽能電池向所述車載蓄電池充電；電平轉(zhuǎn)換電路，其與汽車電器耦合，用于將輸入電平轉(zhuǎn)換為適于所述汽車電器工作的輸出電平；以及繼電器，其包含兩個輸入端，分別與所述太陽能電池和所述車載蓄電池耦合；輸出端，與所述電平轉(zhuǎn)換電路耦合；以及控制端，用于接收外部控制信號，其中，所述繼電器在所述外部控制信號的控制下，接通所述太陽能電池與所述電平轉(zhuǎn)換電路以形成供電通道，或者接通所述車載蓄電池與所述電平轉(zhuǎn)換電路以形成供電通道，或者接通所述太陽能電池與所述車載蓄電池以形成經(jīng)所述蓄電池充電適配電路向所述車載蓄電池充電的通道。優(yōu)選地，在上述汽車供電系統(tǒng)中，所述車載蓄電池為鉛酸蓄電池。優(yōu)選地，在上述汽車供電系統(tǒng)中，所述太陽能電池為覆蓋在汽車車窗表面或頂篷表面的薄膜太陽能電池。優(yōu)選地，在上述汽車供電系統(tǒng)中，所述太陽能電池為覆蓋在汽車頂篷表面或頂篷表面的單晶硅或多晶硅太陽能電池。按照本實用新型的實施例，暫時不用的太陽能可以儲存在輔助蓄電池或車載蓄電池中，因此大大提高了太陽能電池的利用效率。另外，將電能儲存在蓄電池中后能夠積少成多，用來驅(qū)動更大的負(fù)載，改進了太陽能的易用性。再者，將多余的太陽能存儲在車載蓄電池內(nèi)還可以避免汽車長期閑置后出現(xiàn)的蓄電池電量不足的現(xiàn)象。又，按照本實用新型的實施例的太陽能充電系統(tǒng)能夠很好地兼容汽車上現(xiàn)有的電源管理系統(tǒng)，因此有很好的實用性，便于推廣。從結(jié)合附圖的以下詳細(xì)說明中，將會使本實用新型的上述和其它目的及優(yōu)點更加
完全清楚。

圖1為按照本實用新型一個實施例的用于汽車的太陽能電池接口裝置的結(jié)構(gòu)框圖。的策略示意圖。
具體實施方式
下面將根據(jù)表示本實用新型實施方式的附圖具體說明本實用新型。圖1為按照本實用新型一個實施例的用于汽車的太陽能電池接口裝置的結(jié)構(gòu)框圖。參見圖1，用于汽車的太陽能電池接口裝置10包括蓄電池充電適配電路110、電平轉(zhuǎn)換電路120、繼電器130和輸出功率優(yōu)化電路140。如圖1所示，蓄電池充電適配電路110經(jīng)輸出功率優(yōu)化電路140與太陽能電池20 相連，另一方面還與車載蓄電池30耦合，太陽能電池20由此可經(jīng)蓄電池充電適配電路110 向車載蓄電池30充電。蓄電池充電適配電路110將太陽能電池20的輸出轉(zhuǎn)換為適合于車載蓄電池30的電壓?？梢圆捎帽绢I(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員熟知的多種電路結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)蓄電池充電適配電路110，因此這里不再對其電路結(jié)構(gòu)作詳細(xì)描述。如圖1所示，電平轉(zhuǎn)換電路120 —方面與繼電器130耦合，另一方面與汽車電器40 耦合，其將從繼電器130接收的輸入電平轉(zhuǎn)換為適于汽車電器40工作的輸出電平?？梢圆捎帽绢I(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員熟知的多種電路結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換電路120，因此這里不再對其電路結(jié)構(gòu)作詳細(xì)描述。如圖1所示，繼電器130包含兩個輸入端Tl和T2、一個輸入端T3和一個控制端 T4，其中，輸入端Tl經(jīng)輸出功率優(yōu)化電路140與太陽能電池20相連，輸入端T2與車載蓄電池30耦合，輸出端T3與電平轉(zhuǎn)換電路120耦合，控制端T4接收來自太陽能電池接口裝置 10外部的控制信號CRTL，以實現(xiàn)下列其中任一種工作方式太陽能電池20向汽車電器40 供電、車載蓄電池30向汽車電器40供電和太陽能電池20向車載蓄電池30充電。以下進一步描述上述工作方式。參見圖1，其中，繼電器130在外部控制信號CTRL的控制下，可以使輸入端Tl與輸出端T3之間導(dǎo)通，此時在太陽能電池20與電平轉(zhuǎn)換電路120之間形成供電通道，從而實現(xiàn)太陽能電池20向汽車電器40的供電；或者，繼電器130在外部控制信號CTRL的控制下，可以使輸入端T2與輸出端T3之間導(dǎo)通，此時在車載蓄電池30與電平轉(zhuǎn)換電路120之間形成供電通道，從而實現(xiàn)車載蓄電池30向汽車電器40的供電；或者，繼電器130在外部控制信號CTRL的控制下，可以使輸入端Tl與輸出端T3之間和輸入端T2與輸出端T3之間都不導(dǎo)通，此時形成了太陽能電池20經(jīng)蓄電池充電適配電路110向車載蓄電池30進行充電的通道。如圖1所示，功率優(yōu)化電路140被耦合在太陽能電池20與繼電器130和蓄電池充電適配電路Iio之間，其通過對最大功率點的跟蹤來實現(xiàn)太陽能電池20的輸出功率的優(yōu)化。圖2示出了一種最大功率點跟蹤策略的示意圖，在圖2中，橫軸代表太陽能電池20 的輸出電壓U，縱軸代表太陽能電池20的輸出功率P。如圖2所示，功率優(yōu)化電路140通過持續(xù)地向太陽能電池20的輸出電壓施加擾動(圖2中以向上和向下的箭頭標(biāo)示)并比較當(dāng)前太陽能電池輸出功率與前一周期的輸出功率的大小(在圖2中也即A-E點中成對的相鄰點(A，B)、(B, C)、(C，D)和(D，E))，對太陽能電池20的工作點進行實時控制調(diào)整，由此可實現(xiàn)對最大功率點的跟蹤(在圖2所示的情形下，最大功率點為C，其對應(yīng)的功率和電壓分別為Rii和Um)。與未采用功率優(yōu)化電路140的情形相比，按照本實施例的太陽能電池的輸出功率至少能夠提高30%，在光照不足的情況下，甚至能夠提高130%。但是需要指出的是，就本實用新型所要達(dá)到的目的而言，功率優(yōu)化電路140并非是必須的。在圖1中，太陽能電池20、車載蓄電池30以及太陽能電池接口裝置10構(gòu)成了汽車供電系統(tǒng)的主要部分。其中，車載蓄電池30可以為目前普遍使用的鉛酸蓄電池。太陽能電池20可以是薄膜太陽能電池，其被覆蓋在汽車車窗表面或汽車頂篷表面。太陽能電池20 也可以是覆蓋在汽車頂篷表面或頂篷表面的單晶硅或多晶硅太陽能電池。由于可以在不背離本實用新型基本特征的精神下，以各種形式實施本實用新型， 因此本實施方式是說明性的而不是限制性的，由于本實用新型的范圍由所附權(quán)利要求定義，而不是由說明書定義，因此落入權(quán)利要求的邊界和界限內(nèi)的所有變化，或這種權(quán)利要求邊界和界限的等同物因而被權(quán)利要求包涵。
權(quán)利要求1.一種用于汽車的太陽能電池接口裝置，其特征在于，包括蓄電池充電適配電路，其與太陽能電池和車載蓄電池耦合，用于使所述太陽能電池向所述車載蓄電池充電；電平轉(zhuǎn)換電路，其與汽車電器耦合，用于將輸入電平轉(zhuǎn)換為適于所述汽車電器工作的輸出電平；以及繼電器，其包含兩個輸入端，分別與所述太陽能電池和所述車載蓄電池耦合； 輸出端，與所述電平轉(zhuǎn)換電路耦合；以及控制端，用于接收外部控制信號，其中，所述繼電器在所述外部控制信號的控制下，接通所述太陽能電池與所述電平轉(zhuǎn)換電路以形成供電通道，或者接通所述車載蓄電池與所述電平轉(zhuǎn)換電路以形成供電通道， 或者接通所述太陽能電池與所述車載蓄電池以形成經(jīng)所述蓄電池充電適配電路向所述車載蓄電池充電的通道。
2.如權(quán)利要求1所述的太陽能電池接口裝置，其中，進一步包括輸出功率優(yōu)化電路，其耦合在所述太陽能電池與所述繼電器和所述蓄電池充電適配電路之間，其通過持續(xù)地向所述太陽能電池的輸出電壓施加擾動并比較當(dāng)前太陽能電池輸出功率與前一周期的輸出功率的大小，對所述太陽能電池的工作點進行實時控制調(diào)整，以實現(xiàn)對最大功率點的跟蹤。
3.一種汽車供電系統(tǒng)，其特征在于，包括 太陽能電池；車載蓄電池；以及太陽能電池接口裝置，包括蓄電池充電適配電路，其與太陽能電池和車載蓄電池耦合，用于使所述太陽能電池向所述車載蓄電池充電；電平轉(zhuǎn)換電路，其與汽車電器耦合，用于將輸入電平轉(zhuǎn)換為適于所述汽車電器工作的輸出電平；以及繼電器，其包含兩個輸入端，分別與所述太陽能電池和所述車載蓄電池耦合； 輸出端，與所述電平轉(zhuǎn)換電路耦合；以及控制端，用于接收外部控制信號，其中，所述繼電器在所述外部控制信號的控制下，接通所述太陽能電池與所述電平轉(zhuǎn)換電路以形成供電通道，或者接通所述車載蓄電池與所述電平轉(zhuǎn)換電路以形成供電通道， 或者接通所述太陽能電池與所述車載蓄電池以形成經(jīng)所述蓄電池充電適配電路向所述車載蓄電池充電的通道。
4.如權(quán)利要求3所述的汽車供電系統(tǒng)，其中，所述車載蓄電池為鉛酸蓄電池。
5.如權(quán)利要求3所述的汽車供電系統(tǒng)，其中，所述太陽能電池為覆蓋在汽車車窗表面或頂篷表面的薄膜太陽能電池。
6.如權(quán)利要求3所述的汽車供電系統(tǒng)，其中，所述太陽能電池為覆蓋在汽車車窗表面或頂篷表面的單晶硅或多晶硅太陽能電池。
專利摘要本實用新型涉及可再生能源技術(shù)，特別涉及一種用于汽車的太陽能電池充電接口裝置和包含該接口裝置的汽車供電系統(tǒng)。按照本實用新型的用于汽車的太陽能電池接口裝置包括蓄電池充電適配電路，其與太陽能電池和車載蓄電池耦合；電平轉(zhuǎn)換電路，其與汽車電器耦合；以及繼電器，其包含兩個輸入端，分別與所述太陽能電池和所述車載蓄電池耦合；輸出端，與所述電平轉(zhuǎn)換電路耦合；以及控制端，用于接收外部控制信號。按照本實用新型的實施例，暫時不用的太陽能可以儲存在輔助蓄電池或車載蓄電池中，因此大大提高了太陽能電池的利用效率。再者，將多余的太陽能存儲在車載蓄電池內(nèi)還可以避免汽車長期閑置后出現(xiàn)的蓄電池電量不足的現(xiàn)象。
文檔編號B60K16/00GK201976030SQ201020695988
公開日2011年9月14日 申請日期2010年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月29日
發(fā)明者張崇生, 王鼎鼎, 鄧恒, 郝飛 申請人:上海汽車集團股份有限公司