[发明专利]与车辆电气系统集成的太阳能电池板功率点跟踪器

说明书

通过在具有电启动的内燃发动机的机动车辆的电气系统内共享单个电压转换器(VC)来集成电压质量模块(VQM)功能和太阳能发电功能。减少了为车辆增加太阳能发电能力的成本、系统的封装复杂性、以及增加的部件数量。VC可以是在升压模式或降压模式下的DC‑DC转换器。开关电路将VC选择性地连接在主电池和辅助总线之间、或者太阳能电池板和辅助电池之间。VC控制器在发动机转动起动模式中使用主电池调节VC输出以稳定辅助总线电压，并且除发动机转动起动模式之外调节VC输出以使用太阳能电池板输出匹配辅助电池电压。

技术领域

本发明大体涉及配备有发电用太阳能电池板的机动车辆的电气系统，并且更具体地，涉及这种系统使用的可变电压转换器。

背景技术

使用太阳能电池板(例如光伏阵列)来发电，由于能够降低价格并且提高立刻可用的效率水平，已经在机动车工业中受到越来越多的关注。太阳能电池板可以附接到车顶，或者可以用来替代例如月亮天窗或太阳天窗。电池板产生的电能可以用来对车载电池(例如辅助电池、电动车辆的高压电池、或汽油动力车辆的12V主电池)充电。使用充电控制器(例如最大功率点跟踪(Maximum Power Point Tracking)或MPPT控制器)来确保从太阳能电池板向负载(例如正在充电的电池)转移最大量的电力。更具体地，已知为了向负载提供最大功率，电源(包括太阳能电池板)应具有与负载阻抗相同的内部阻抗。MPPT模块通常包括设置在光伏(PV)阵列和电池负载之间的DC(直流)到DC电压转换器(VC)。通过将PV输出电压转换为电池电压，VC为PV阵列提供理想的负载，使得PV阵列能够在最佳电压和最大传输功率下工作。通常，MPPT充电控制器中的DC-DC稳压器(转换器)可以是升压、降压、降压-升压、SEPIC(单端初级电感转换器)、或任何其它类型的转换器。可以根据太阳能电池板的输出电压和负载的输入电压来选择合适的拓扑结构。已经用于MPPT的两种最流行的转换器是升压转换器和降压转换器。

如果不使用电压转换器，则产生的电力可能会丢失高达一半(取决于PV和电池电压的相对大小)。然而，MPPT模块导致太阳能充电系统的总体成本显著增加。

发明内容

在本发明的一个方面中，提供了一种具有电启动的内燃发动机的车辆用的装置。DC辅助总线配置为连接到多个电气配件。主DC总线适于连接到主DC电池和发动机的电起动机。电压质量单元包括电压转换器，该电压转换器配置为在电起动机的启动操作期间将主DC总线上的电压转换为DC辅助总线上的稳定电压。电压质量单元包括旁路开关，该旁路开关用于在电起动机未处于启动操作时将主DC总线连接到DC辅助总线。太阳能电池板在电池板输出端产生输出电压。该旁路开关在电起动机未处于启动操作时还将电压转换器连接在电池板输出端和辅助负载之间。电压转换器将太阳能电池板输出电压转换为最佳电压，以优化对辅助负载的电力传输。

根据本发明，提供一种用于具有电启动的内燃发动机的车辆的装置，包括：

配置为连接到多个电气配件DC的辅助总线；

适于连接到主DC电池和用于发动机的电起动机的主DC总线；

电压质量单元，电压质量单元包括电压转换器，电压转换器配置为在电起动机的启动操作期间将主DC总线上的电压转换为DC辅助总线上的稳定电压，其中电压质量单元包括旁路开关，旁路开关用于在电起动机未处于启动操作时将主DC总线连接到DC辅助总线；和

太阳能电池板，该太阳能电池板在电池板输出端产生输出电压；

其中旁路开关在电起动机未处于启动操作时还将电压转换器连接在电池板输出端与辅助负载之间，并且其中电压转换器将太阳能电池板输出电压转换为优化向辅助负载传输电力的最佳电压。

根据本发明的一个实施例，稳定电压是主DC电池的预定标称电压。

根据本发明的一个实施例，电压转换器是升压转换器。