專利名稱：用于對動力電池充電的太陽能充電器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及電動車領域，尤其涉及用于對動力電池充電的太陽能充電器。
背景技術：
目前，在市場上使用的電動大巴是在架設電源線的軌道線路上行駛，車上無動力 電池，無太陽能充電系統，車輛只能在架設電源線的道路上行駛，用車不方便。眾所周知，太陽能是一種無污染的新型能源，取之方便，而且也不會對環(huán)境造成污 染。但是，目前的太陽能充電器大多是用于手機、相機、應急燈等小功率設備，而用于電動大 巴等電動汽車的大功率太陽能充電器則很少。因此，如何提供一種用于電動大巴和汽車等的大功率太陽能充電器是需要解決的 問題。

發(fā)明內容
本發(fā)明針對目前尚沒有大功率太陽能充電器的問題，提供一種用于對動力電池充 電的太陽能充電器，能夠為電動大巴等電動汽車的動力電池進行充電。本發(fā)明提供一種用于對動力電池充電的太陽能充電器，包括光敏單元(101)、開 關單元(102)、充電單元(103)和控制單元(104)，所述光敏單元(101)、開關單元(102)、充 電單元(103)分別與所述控制單元(104)連接；所述光敏單元(101)，用于檢測光照強度并將所檢測的光照強度提供給所述控制 單元(104)；所述開關單元(102)，用于在所述控制單元(104)的控制下斷開或閉合以將所述 充電單元(103)與動力電池斷開或連接；所述充電單元(103)，用于在所述開關單元(102)閉合時，在所述控制單元(104) 的控制下將輸入到該充電單元(103)的從太陽能轉換得到的電壓升壓并提供給所述動力 電池；所述控制單元(104)，用于接收所述光敏單元(101)提供的光照強度，當所述光照 強度高于第二預設值時，啟動所述充電單元(103)以及閉合所述開關單元(102)以使所述 充電單元(103)為所述動力電池充電，在所述充電單元(103)為所述動力電池充電的同時 監(jiān)測所述動力電池的電壓，當所述動力電池的電壓達到飽和值時關閉所述充電單元(103) 以及斷開所述開關單元(102)。通過采用所述的太陽能充電器，由于充電單元(103)能夠在控制單元(104)的控 制下將輸入到該充電單元(103)的從太陽能轉換得到的電壓升壓并提供給動力電池，從而 實現了為動力電池充電的目的。


圖1是本發(fā)明太陽能充電器結構的一種示意圖2是本發(fā)明太陽能充電器結構的另一示意圖；圖3是本發(fā)明太陽能充電器結構的又一示意圖；圖4是本發(fā)明太陽能充電器結構的又一示意圖；圖5是本發(fā)明太陽能充電器結構的又一示意圖；圖6是本發(fā)明太陽能充電器結構的又一示意圖；圖7是本發(fā)明太陽能充電器充電的流程圖。
具體實施例方式下面結合附圖對本發(fā)明太陽能充電器進行詳細描述。如圖1所示，在本發(fā)明的一個方案中，太陽能充電器100包括光敏單元101、開關單 元102、充電單元103和控制單元104，光敏單元101、開關單元102、充電單元103分別與所 述控制單元104連接。其中光敏單元101，用于檢測光照強度，將所檢測的光照強度提供給控制單元104。例 如，實際應用中，光敏單元101可以是光敏電阻或其他的光敏元件。開關單元102，用于在控制單元104的控制下斷開或閉合，以將充電單元103與動 力電池斷開或連接。例如，開關單元102可以是繼電器，當太陽能充電器100滿足充電條件 時，控制單元104使繼電器閉合從而充電單元103能夠在控制單元104的控制下為動力電 池充電，而當太陽能充電器100不滿足充電條件時，控制單元104使繼電器斷開，從而充電 單元103與動力電池斷開連接，太陽能充電器100也就不能為動力電池充電。而且，由于繼 電器在斷開時具有高絕緣電阻特性、閉合時具有低導通電阻特性，所以在繼電器斷開時能 夠很好地隔離充電單元103和動力電池，避免了在停止充電時，輸出電壓采樣線(對應于圖 1中的電壓采樣+和電壓采樣-)上采樣到大致為輸入給充電單元103的電壓大小的電壓值 而引起控制單元104的誤動作，而在繼電器閉合時又不影響太陽能充電器100的充電性能。充電單元103，用于在所述開關單元102閉合時，在控制單元104的控制下將輸入 到充電單元103的從太陽能轉換得到的電壓升壓并提供給所述動力電池。這里，將太陽能 轉換成電壓的裝置可以為太陽能電池板，而充電單元103可以將所述太陽能電池板的輸出 電壓(例如，320V)轉換成比該輸出電壓更高的動力電池電壓(例如，570V)，實現了為所述 動力電池充電的目的?？刂茊卧?04，用于接收所述光敏單元101提供的光照強度，當所述光照強度高于 第二預設值(例如，等于或大于501ux的任一數值)時，啟動所述充電單元103以及閉合 開關單元102以使充電單元103為所述動力電池充電，并且在充電單元103為所述動力電 池充電的同時監(jiān)測所述動力電池的電壓，當所述動力電池的電壓達到飽和值(例如，570V) 時關閉所述充電單元103以及斷開開關單元102。應當理解的是，這里的570V僅是舉例， 根據動力電池中單元電池的容量以及單元電池的數目，動力電池的飽和值是可以具有不同 值的。其中，控制單元104對所述動力電池電壓的監(jiān)測可以通過圖1中輸出端的電壓采樣 (艮P，圖1中的電壓采樣+和電壓采樣_)來實現。圖1中的in+和in-分別是太陽能充電器100的正輸入端子和負輸入端子，out+ 和out-分別是太陽能充電器100的正輸出端子和負輸出端子，其中，正輸入端子和負輸入 端子可以通過維修開關(未示出)與太陽能獲取裝置(例如，太陽能電池板)連接，而正輸出端子和負輸出端子可以通過維修開關(未示出)與動力電池連接。通過采用所述的太陽能充電器100，由于充電單元103能夠在控制單元104的控制 下源源不斷地將輸入到充電單元103的從太陽能轉換得到的電壓升壓并提供給動力電池， 從而實現了為動力電池充電的目的。在本發(fā)明的另一方案中，如圖2所示，太陽能充電器100還包括連接到控制單元 104的電源單元201，用于由輸入到所述充電單元103的從太陽能轉換得到的電壓供電，提 供控制單元104工作所需的電源，并當所述從太陽能轉換得到的電壓上升至第一預設值時 使控制單元104開始工作。這樣，在輸入到所述充電單元103的電壓還沒有上升到第一預 設值時，控制單元104不工作，所以太陽能充電器100不工作；只有當輸入到所述充電單元 103的電壓足夠高時，本發(fā)明太陽能充電器100才開始工作，這樣就具備了自動啟動和關閉 的功能。此外，所述第一預設值可以是等于或大于12V的任一數值，例如80V。應當理解的 是，這里僅是對所述第一預設值的舉例，根據實際應用情況，所述第一預設值可以具有不同 的數值。通常，控制單元104在輸入給充電單元103的電壓高于一定值(例如，100V)的情 況下才啟動充電單元103，所以，優(yōu)選地，電源單元201使控制單元104開始工作的電壓值需 低于控制單元104啟動充電單元103時輸入給充電單元103的最低電壓。在本發(fā)明的又一方案中，控制單元104還用于在所述動力電池的電壓達到飽和值 (例如，570V)之后周期性地(例如，每隔30分鐘)閉合開關單元102并檢測所述動力電池 的當前電壓，若所述動力電池的當前電壓低于所述飽和值，則在所述光敏單元101所提供 的光照強度高于所述第二預設值時啟動所述充電單元103以為所述動力電池充電。這樣， 不僅能夠在電動大巴或汽車行駛過程中不斷地為電動大巴或汽車的動力電池充電，還能夠 減緩車行駛過程中動力電池輸出電流的突變，從而不僅增加了車的續(xù)航能力，還緩解了動 力電池在大電流時對動力電池的損傷，保護了電池的性能，延長了電池的壽命。這里，控制 單元104閉合開關單元102的周期T可以根據動力電池的容量和耗能情況來設定，不失一 般性的，將其設置為10至50分鐘的任一數值，即控制單元104每隔T時長閉合一次開關單 元102以檢測動力電池的當前電壓。在本發(fā)明的又一方案中，控制單元104還用于在所述太陽能充電器100為所述動 力電池充電期間，在所述光敏單元101所檢測的當前光照強度低于所述第二預設值時，關 閉所述充電單元103以及斷開開關單元102，并然后周期性地(例如，每隔3分鐘)將所述 光敏單元101所檢測的當前光照強度與所述第二預設值進行比較，當檢測到所述光敏單元 101所檢測的當前光照強度高于所述第二預設值時，啟動所述充電單元103以及閉合開關 單元102以繼續(xù)為所述動力電池充電。這樣就確保了低光照時不為動力電池充電。此外， 檢測光照強度的周期長度可以位于0. 5至10分鐘范圍內。在本發(fā)明的又一方案中，控制單元104還用于與外部控制裝置(例如，電池管理 器、顯示器等)進行通信，并根據來自所述外部控制裝置的指令控制所述充電單元103和 開關單元102。例如，若在所述太陽能充電器100為所述動力電池充電之前，所述控制單元 104接收到所述外部控制裝置的快充或慢充指令，那么控制單元104不啟動所述充電單元 103以及不閉合開關單元102，從而可以用市電為動力電池進行充電；若在所述太陽能充電 器100為所述動力電池充電期間，控制單元104接收到所述外部控制裝置的快充或慢充指 令，那么控制單元104關閉所述充電單元103以及斷開開關單元102，以便能夠用市電為動力電池充電。這樣，本發(fā)明的太陽能充電器100就能夠滿足各種充電要求，例如快充、慢充等。在本發(fā)明的又一方案中，如圖3所示，太陽能充電器100還包括連接到控制單元 104的制冷單元301，所述控制單元104還用于檢測所述太陽能充電器100的溫度，并在所 述太陽能充電器100的溫度達到第三預設值時啟動所述制冷單元301。其中，所述第三預設 值位于40至100°C范圍內，例如，85°C。這樣，就確保了太陽能充電器100的可靠工作。其 中，檢測太陽能充電器100的溫度的方式可以用溫度傳感器來實現，而且由于充電單元103 是主要的能量轉換部件，所以可以優(yōu)選檢測充電單元103附近的溫度。在上述圖1至3中，開關單元102與太陽能充電器100的正輸出端子和負輸出端 子都相連，應當理解的是，實際上，開關單元102也可以只與太陽能充電器100的其中一個 輸出端子(例如，正輸出端子)連接。根據本發(fā)明的又一方案，如圖4所示，充電單元103可以包括一端連接到所述太陽 能充電器100的正輸入端子、另一端連接到所述太陽能充電器100的負輸入端子的電容Cl， 和一端連接到所述正輸入端子、另一端連接到二極管Dl的正極的電感Li，和一端連接到所 述負輸入端子、另一端連接到所述二極管Dl的負極的電容C2，和漏極連接到所述二極管Dl 的正極、源極連接到所述負輸入端子、柵極連接到所述控制單元的MOS管Q1，其中，所述二 極管Dl的負極連接到所述開關單元的其中一端，所述開關單元的另一端連接到所述太陽 能充電器100的正輸出端子，所述太陽能充電器100的負輸出端子連接到所述負輸入端子。 這確保了太陽能充電器100高壓到高壓的轉換。圖4中，位于MOS管Ql的源極和漏極之間 的二極管是MOS管01的內置二極管。如圖5所示，在本發(fā)明的又一方案中，太陽能充電器100還可以包括正極連接到所 述正輸入端子、負極連接到所述電容Cl與所述電感Ll的公共端的二極管D2，從而避免了在 輸入正負極性接反情況下對太陽能充電器100的損壞。還如圖5所示，太陽能充電器100 還可以包括正極連接到所述正輸出端子、負極連接到所述電力電池的二極管D3，避免了充 電期間及非充電狀態(tài)時動力電池電壓對太陽能充電器100輸出電壓采樣的影響。此外，如圖6所示，太陽能充電器100還可以包括位于電容Cl和電感Ll的公共端 處的第一電流傳感器601，用于檢測該處的電流并提供給控制單元104，以便所述控制單元 104能夠根據該電流以及所檢測的輸入給充電單元103的電壓來調整MOS管Ql的占空比， 從而可以調整輸出帶載功率，然后可以調整為充電單元103提供輸入電壓的太陽能獲取裝 置(未示出)的輸出功率，使太陽能獲取裝置能調整到最大輸出功率點。還如圖6所示，太 陽能充電器100還可以包括位于二極管Dl的負極處的第二電流傳感器602，用于檢測該處 的電流并提供給控制單元104，從而控制單元104可以計算輸出帶載功率，獲得太陽能充電 器100的充電效率。上述圖5和圖6中的開關Sl為維修開關，便于太陽能充電器100的拆卸。下面以圖7所示的流程為例，說明太陽能充電器100的優(yōu)選充電流程S71、當輸入到太陽能充電器的從太陽能轉換得到的電壓上升至一定電壓值時 (例如，80V)，太陽能充電器啟動。S72、當太陽能充電器檢測到當前的光照強度高于第二預設值(例如，等于或大 于501ux的任一數值)時，根據來自外部控制裝置(例如，電池管理器)的控制局域網(Control Area Network, CAN)通訊指令(若外部控制裝置給出快充或慢充指令，則太陽能 充電器不為動力電池充電)，開始為動力電池充電。S73、在給動力電池充電的同時，太陽能充電器檢測動力電池的電壓，并通過CAN 總線對外發(fā)送報文(例如，表明太陽能充電器當前狀態(tài)的報文等)。S74、在充電期間，若太陽能充電器檢測到當前光照強度低于所述第二預設值，則 停止為所述動力電池的充電，并隨后定期(例如，平均每隔3分鐘)檢測當前光照強度，并 當檢測到的當前光照強度達到所述第一預設值時，繼續(xù)為動力電池充電。S75、在充電期間，若所述外部控制裝置發(fā)出的報文中有快充或慢充指令時，則太 陽能充電器停止為動力電池充電，待快充或慢充完成后檢測所需條件達到要求后再繼續(xù)為 動力電池充電。S76、當太陽能充電器檢測到所述動力電池的電壓達到飽和值(例如，570V)時，則 停止為所述動力電池的充電。S77、太陽能充電器定期(例如，每隔30分鐘)檢測動力電池的電壓，并在動力電 池的電壓低于飽和值時，繼續(xù)為動力電池充電。應當理解的是，圖7所示的充電流程僅是示例性的優(yōu)選流程。根據實際情況，該流 程的某些步驟可以省略或互換，例如，在步驟S77之后，若本發(fā)明太陽能充電器100接收到 快充或慢充指令，也可以執(zhí)行快充或慢充。采用所述的充電流程，不僅能夠實現利用太陽能為動力電池充電的目的，而且在 電動大巴和汽車等行駛過程中也能為動力電池充電，增加了車的續(xù)航能力，有效緩解了動 力電池在大電流輸出時的損失，延長了動力電池的壽命，而且由于太陽能充電器能夠根據 外部控制裝置的不同指令執(zhí)行相應的動作，從而能夠靈活控制太陽能充電器的工作狀態(tài)。
權利要求
1.一種用于對動力電池充電的太陽能充電器，包括光敏單元(101)、開關單元(102)、 充電單元(10 和控制單元(104)，所述光敏單元(101)、開關單元(102)、充電單元(103) 分別與所述控制單元(104)連接；所述光敏單元(101)用于檢測光照強度并將所檢測的光照強度提供給所述控制單元 (104)；所述開關單元(102)用于在所述控制單元(104)的控制下斷開或閉合以將所述充電單 元(103)與動力電池斷開或連接；所述充電單元(10 用于在所述開關單元(10 閉合時，在所述控制單元(104)的控 制下將輸入到該充電單元(103)的從太陽能轉換得到的電壓升壓并提供給所述動力電池；所述控制單元(104)用于接收所述光敏單元(101)提供的光照強度，當所述光照強度 高于第二預設值時，啟動所述充電單元(103)以及閉合所述開關單元(102)以使所述充電 單元(103)為所述動力電池充電，并在所述充電單元(103)為所述動力電池充電的同時監(jiān) 測所述動力電池的電壓，當所述動力電池的電壓達到飽和值時關閉所述充電單元(103)以 及斷開所述開關單元(102)。
2.根據權利要求1所述的太陽能充電器，其中，所述太陽能充電器還包括連接到所述控制單元(104)的電源單元001)，用于由輸入到所述充電單元(103)的從 太陽能轉換得到的電壓供電，提供控制單元(104)工作所需的電源，并在所述從太陽能轉 換得到的電壓升至第一預設值時，使控制單元(104)開始工作。
3.根據權利要求2所述的太陽能充電器，其中，所述第一預設值為等于或大于12V的任 一數值。
4.根據權利要求1所述的太陽能充電器，其中，所述控制單元(104)還用于在所述動力 電池的電壓達到所述飽和值之后周期性地閉合所述開關單元(102)以檢測所述動力電池 的當前電壓，若所述動力電池的當前電壓低于所述飽和值且在所述光敏單元(101)所提供 的光照強度高于所述第二預設值時啟動所述充電單元(10 以為所述動力電池充電。
5.根據權利要求4所述的太陽能充電器，其中，所述周期性地閉合所述開關單元(103) 的周期的時長范圍為10至50分鐘。
6.根據權利要求1所述的太陽能充電器，其中，所述控制單元(104)還用于在為所述動 力電池充電期間，當所述光敏單元(101)所檢測的當前光照強度低于所述第二預設值時， 關閉所述充電單元(103)以及斷開所述開關單元(102)，并然后周期性地將所述光敏單元 (101)所檢測的當前光照強度與所述第二預設值進行比較，當檢測到所述光敏單元(101) 所檢測的當前光照強度高于所述第二預設值時，啟動所述充電單元(103)以及閉合所述開 關單元(102)以繼續(xù)為所述動力電池充電。
7.根據權利要求6所述的太陽能充電器，其中，所述比較所述光敏單元(101)所檢測的 當前光照強度與所述第二預設值的周期的時長的范圍為0. 5至10分鐘。
8.根據權利要求1所述的太陽能充電器，其中，所述控制單元(104)還用于與外部控制 裝置進行通信，并根據來自所述外部控制裝置的指令控制所述充電單元(10 和所述開關 單元(102)。
9.根據權利要求8所述的太陽能充電器，其中，所述控制單元(104)還用于若在為所 述動力電池充電之前接收到所述外部控制裝置的快充或慢充指令，則不啟動所述充電單元(103)以及不閉合所述開關單元(102)；若在為所述動力電池充電期間接收到所述外部控 制裝置的快充或慢充指令，則關閉所述充電單元(103)以及斷開所述開關單元(102)。
10.根據權利要求1所述的太陽能充電器，其中，所述太陽能充電器還包括連接到所述 控制單元(104)的制冷單元，所述控制單元(104)還用于檢測所述太陽能充電器的溫度，并 在所述太陽能充電器的溫度達到第三預設值時啟動所述制冷單元。
11.根據權利要求10所述的太陽能充電器，其中，所述第三預設值為40至100°C的任 一數值。
12.根據權利要求1至11中任一項所述的太陽能充電器，其中，所述第二預設值為等于 或大于501ux的任一數值。
13.根據權利要求1至11中任一項所述的太陽能充電器，其中，所述充電單元(103)包 括一端接收正輸入信號、另一端接收負輸入信號的電容Cl，和一端連接到電容Cl的接收正 輸入信號的端子上、另一端連接到二極管Dl的正極的電感Li，和一端連接到電容Cl的接收 負輸入信號的端子上、另一端連接到所述二極管Dl的負極的電容C2，和漏極連接到所述二 極管Dl的正極、源極連接到所述電容Cl的接收負輸入信號的端子上、柵極連接到所述控制 單元(104)的MOS管Q1，其中，所述二極管Dl的負極連接到所述開關單元(102)的其中一 端，所述開關單元(102)的另一端作為所述太陽能充電器的正輸出端子，所述電容Cl和電 感Ll的公共端作為所述太陽能充電器的正輸入端子，而所述電容Cl的接收負輸入信號的 一端作為所述太陽能充電器的負輸入端子，而且所述太陽能充電器的負輸出端子連接到所 述負輸入端子。
14.根據權利要求13所述的太陽能充電器，其中，所述太陽能充電器還包括正極連接 到所述正輸入端子、負極連接到所述電容Cl與所述電感Ll的公共端的二極管D2。
15.根據權利要求14所述的太陽能充電器，其中，所述太陽能充電器還包括正極連接 到所述正輸出端子、負極連接到所述動力電池的二極管D3。
16.根據權利要求13所述的太陽能充電器，其中，所述太陽能充電器還包括位于所述 電容Cl和電感Ll的公共端處的第一電流傳感器，用于感應所述電容Cl和電感Ll的公共 端處的電流并將感應的電流提供給所述控制單元(104)。
17.根據權利要求16所述的太陽能充電器，其中，所述太陽能充電器還包括位于所述 二極管Dl的負極處的第二電流傳感器，用于感應所述二極管Dl的負極處的電流并將感應 的電流提供給所述控制單元(104)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種太陽能充電器，包括光敏單元、開關單元、充電單元和控制單元，光敏單元、開關單元、充電單元分別與控制單元連接；光敏單元用于檢測光照強度并將所檢測的光照強度提供給控制單元；開關單元用于在控制單元的控制下斷開或閉合以將充電單元與動力電池斷開或連接；充電單元用于在開關單元閉合時，在控制單元的控制下將輸入到充電單元的從太陽能轉換得到的電壓升壓并提供給動力電池；控制單元用于接收光敏單元提供的光照強度，當光照強度高于第二預設值時，啟動充電單元以及閉合開關單元以使充電單元為動力電池充電，并在充電單元為動力電池充電的同時監(jiān)測動力電池的電壓，當動力電池的電壓達到飽和值時關閉充電單元以及斷開開關單元。
文檔編號H02N6/00GK102118043SQ20091026075
公開日2011年7月6日 申請日期2009年12月31日 優(yōu)先權日2009年12月31日
發(fā)明者張建華, 梁樹林, 許陽, 郭光喜 申請人:比亞迪股份有限公司