[發(fā)明專利]車載太陽能電池發(fā)電量估算裝置及方法

有效

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• 申請日: 2016-01-14
• 公開（公告）號: CN105553405B
• 公開（公告）日: 2017-08-15
• 發(fā)明（設計）人: 黃超;陳路
• 申請（專利權）人: 阿爾特汽車技術股份有限公司
• 主分類號: H02S20/32
• 分類號: H02S20/32;H02S50/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發(fā)明涉及電動汽車供電技術領域，具體地說是一種結(jié)構合理、能耗低、估算準確，能夠有效利用太陽能電池為整車提供動力的車載太陽能電池發(fā)電量估算裝置及方法。

背景技術

隨著電動汽車的發(fā)展，太陽能發(fā)電也被應用到電動汽車中。當前技術可以將太陽能電池板集成到車頂材料中，利用太陽能轉(zhuǎn)成電能為電動汽車提供動能。但是太陽能發(fā)電量跟環(huán)境有直接關系，當前環(huán)境下發(fā)電量比電池管理系統(tǒng)和MPPT本身自耗電還小的時候，啟動發(fā)電是不經(jīng)濟的，所以需要在動力電池沒有工作、太陽能電池還沒上線工作情況下，來提前估算當前太陽能電池板的發(fā)電量是一項必要的工作。

以前太陽能電池到底能發(fā)多少電只能整個系統(tǒng)工作后，MPPT(最大功率點跟隨控制器)帶載運行，根據(jù)最終被動調(diào)節(jié)的結(jié)果確定。此方法需要整個系統(tǒng)運行，當用在電動汽車上時會造成動力電池反復上下電，整車控制器反復喚醒，很明顯這是不現(xiàn)實的。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術中的上述技術問題，本發(fā)明的目的在于提出了一種能夠在電池離線的情況下檢測太陽能發(fā)電量，當檢測到發(fā)電量足夠時，再啟動喚醒整車控制器、BMS啟動發(fā)電的車載太陽能電池發(fā)電量估算裝置及方法。

為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用了以下技術方案：

一種車載太陽能電池發(fā)電量估算裝置，其特征在于設有最大功率點跟隨控制器MPPT、電動汽車的動力電池機構、電動汽車整車控制器VCU，其中電動汽車的動力電池機構包括動力電池組以及與動力電池組相連接的電池管理機構BMS，電動汽車整車控制器VCU經(jīng)CAN總線與電池管理機構BMS相連接，最大功率點跟隨器MPPT與待估算太陽能電池相連接，最大功率點跟隨器MPPT的控制信號輸入端與電動汽車整車控制器VCU相連接。

本發(fā)明所述待估算太陽能電池由兩個以上太陽能電池片通過串聯(lián)和并聯(lián)的手段組成太陽能電池組，組成十字梁結(jié)構。

本發(fā)明所述最大功率點跟隨控制器MPPT中設有微控制器A、充電MOS管、檢測電容、檢流電阻、放電電阻、放電MOS管、微控制器B，其中微控制器A輸出引腳控制充電MOS管的通斷，充電MOS管與檢測電容相連接，檢測電容與檢流電阻串聯(lián)，檢流電阻接地，微控制器B輸出引腳控制放電MOS管的通斷，放電MOS管與電壓采集A端之間設有放電電阻，電壓采集A端與電壓采集B端分別位于檢測電容兩端，電壓采集A與電壓采集B通過微控制器模擬量輸入引腳采集進微控制器內(nèi)。

本發(fā)明所述充電MOS管、放電MOS管分別用于控制檢測電容充放電，可以用繼電器取代，檢測電容用于獲取充電曲線，檢流電阻用于獲取檢測電容的充電電流，該電阻阻值為50-100毫歐姆，放電電阻用于釋放檢測電容內(nèi)的電荷。

本發(fā)明的第二方面還涉及一種車載太陽能電池發(fā)電量估算方法，其特征在于包括以下步驟：

步驟1：微控制器B控制放電MOS管導通，電壓采集A電壓低于1V時關閉放電MOS管；

步驟2：微控制器A控制充電MOS導通，當電壓采集A電壓不再上升時，關閉充電MOS，在這期間微控制器以5ms為間隔實時檢測電壓采集A、和電壓采集B電壓，得到電容的充電電壓和充電電流曲線；

步驟3：根據(jù)電容的充電電壓、電流曲線得到太陽能電池的開路電壓和短路電流，因電容沒有電荷時，電容兩段相當于短路，故充電開始時電流即為太陽能電池短路電流，電容充電結(jié)束時，電容沒有電流，此時電容兩端電壓即為太陽能電池開路電壓；

步驟4：一個測試周期完成后，會形成電壓(數(shù)組A)、電流(數(shù)組B)兩個數(shù)組，逐個將兩個數(shù)組中的對應數(shù)據(jù)相乘，形成第三個數(shù)組(數(shù)組C)；

步驟5：用逐個比較法找出數(shù)組C的最大值，即為此時太陽能電池所能發(fā)出的最大功率原始值；

步驟6：根據(jù)公式可知最大功率P_m＝V_ocI_scFF，其中Pm為太陽能電池最大發(fā)電功率，Im Vm為最大功率時對應的電壓和電流，Isc為太陽能電池短路電流，Vo為太陽能電池開路電壓，F(xiàn)F為填充因子，F(xiàn)F的典型值通常處于60～85％，并由太陽能電池的材料和器件結(jié)構決定，與開路電壓成一定關系通常通過測試得到FF與Vo的特性表；

步驟7：Vo和Im在充電曲線兩端已經(jīng)測出，跟據(jù)Vo查表得出當前電池的FF，根據(jù)上面公式計算出此時太陽能電池最大功率校驗值，比較原始值與比較值，如差別少于10％，則最終值為最大功率原始值，如果差別大于10％，則最終功率值為兩個值中較小的一個當做最終發(fā)電功率值。