[发明专利]一种基于光伏模块组的车辆供电系统

说明书

技术领域

本发明属于电气工程技术领域，更具体地，涉及一种基于光伏模块组的车辆供电系统。

背景技术

人们对汽车节能减排的关注度越来越高，纯电动汽车成为未来汽车发展方向之一。电动汽车的电气系统主要包括高压和低压电气部分，高压电气部分包括动力电池、电机等，为汽车提供动力；低压电气部分包括空调系统及其他辅助子系统，为汽车正常行驶和舒适度提供保障。传统电动汽车无论高压或低压电气部分的电能供给均依靠动力电池，而其容量很有限。辅助子系统尤其是空调系统消耗过多电能将导致汽车续航里程下降；因而，增加辅助能源为动力电池充电并在其功率有余为子系统尤其是空调系统提供电能是非常必要的。

将光伏电池布置于电动汽车外表面可解决上述问题；光照情况下，在电动汽车处于停车状态时，利用太阳能光伏发电对电池充电，同时也可利用多余电能启动空调系统进行车内温度调节，使得汽车启动时就具有良好舒适度；在电动汽车行驶过程中可利用太阳能光伏发电辅助供电。然而问题在于：第一，布置于电动汽车各表面的光伏电池接受光照强度不同，若将各光伏电池的输出进行简单的串联或并联供电必然导致总体输出功率下降甚至烧毁部分光伏电池。为避免上述情况，实际中电动汽车仅车顶布置光伏电池，输出功率极为有限，对动力电池的充电或对空调系统的供电效果差；第二，因光伏电池输出功率或电压并不稳定，需增加额外的控制和储能电池；先将光伏电能通过变换器储存于储能电池中，再由储能电池通过变换器为动力电池充电或为空调系统供电。该结构使光伏电能经过两个变换器和储能电池中间环节，不仅充、供电效率较低，当进一步考虑车外表面光伏电池与车内功率结构必须的电气隔离时，其功率联接和功率控制将更为复杂。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种基于光伏模块组的车辆供电系统，其目的在于解决现有技术中将光伏用于车辆供电时供电效率低的技术问题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种基于光伏模块组的车辆供电系统，包括光伏模块组、多绕组高频变压器及功率控制单元；

其中，光伏模块组设于车辆外表面，具有N个输出端；多绕组高频变压器包括至少N个输入端；N不小于1；

多绕组高频变压器的N个输入端与光伏模块组的N个输出端一一对应连接；功率控制单元的第一输入端与多绕组高频变压器的输出端连接，第二输入端用于接收车辆信息；功率控制单元的第一输出端用于连接车辆动力电池，第二输出端用于连接车辆空调系统；

其中，光伏模块组用于将太阳能转换为电能；多绕组高频变压器用于汇集光伏模块组产生的电能，并将汇集得的电能转换为适用于车辆的稳定电能；所述功率控制单元用于根据车辆信息对车辆动力电池充电，并控制车辆空调系统。

优选地，上述基于光伏模块组的车辆供电系统，其光伏模块组包括N个光伏模块，各光伏模块置于汽车引擎盖表面、侧面或车顶等可接受光照的位置；N个光伏模块的输出端作为光伏模块组的N个输出端；

其中，光伏模块包括依次串联的光伏电池、光伏控制电路和光伏逆变电路；光伏逆变电路的输出端作为光伏模块的输出端；

光伏控制电路用于控制各光伏电池使其以最大功率输出，光伏逆变电路用于将光伏控制电路输出的直流电压逆变为高频交流电压，并将电能送入光伏绕组。

优选地，上述基于光伏模块组的车辆供电系统，其多绕组高频变压器包括N个光伏绕组，以及一个充电绕组；

其中，N个光伏绕组的一端作为所述多绕组高频变压器的输入端；N个光伏绕组的另一端与所述充电绕组的一端耦合，所述充电绕组的另一端作为所述多绕组高频变压器的输出端；

各光伏绕组与各光伏模块一一对应连接；各光伏绕组用于收集各光伏模块输出的电能；充电绕组用于汇集N个光伏绕组输出的电能，并将汇集获得的总电能转换为适用于车辆的稳定电能。

优选地，上述基于光伏模块组的车辆供电系统，其功率控制单元包括充电控制器、空调控制器和处理器；

其中，充电控制器的输入端作为功率控制单元的输入端，所述处理器的输入端作为功率控制单元的第二输入端；充电控制器的控制端连接处理器的第一输出端；空调控制器的输入端与充电控制器的输出端连接，空调控制器的控制端连接处理器的第二输出端；空调控制器的输出端作为功率控制单元的第二输出端，用于连接车辆的空调系统；

充电控制器的输出端还作为功率控制单元的第一输出端，用于通过高压母线连接车辆动力电池；

其中，处理器用于根据车辆信息生成充电控制信号和空调控制信号；其中，车辆信息包括光伏模块组输出总功率、动力电池荷电状态及车内外温度；