[发明专利]优化电动或混合动力车辆中太阳能光伏发电的使用

说明书

技术领域

本发明涉及管理太阳能光伏装置的操作的方法，所述太阳能光伏装置旨在用于电动或混合动力电动车辆中的补充电功率生成，用于光伏功率的最大功率使用。光伏装置可以是太阳能电池、模块或阵列，其中：太阳能电池是能够将光能转换为电能的独立半导体装置；模块是串联和/或并联布线连接的电池集合；阵列是串联或并联布线连接的模块集合。

背景技术

电动车辆日益增加地看成当前用于个人和货物运输的内燃机车辆的期望后继者。这种电动车辆可以是没有车载内燃机的“纯”蓄电池供电、电动马达驱动的电动车辆，或者具有小车载内燃机的混合动力电动车辆，其可用于蓄电池充电。在任一情况下，存储在蓄电池中的电功率传输给牵引马达，其推进车辆。对于给定车辆，排他地在电功率下的可用里程主要取决于其高电压（牵引）蓄电池容量的容量和性能。因而，每个努力都完全利用经受包装、重量或成本约束的电动或混合动力电动车辆的蓄电池容量。

旨在用于货物市场的电动车辆通常包括在对应内燃机车辆中可见的电气附件和便利特征、照明装置、可调节镜子、电动窗户等。因而，除了其高电压蓄电池之外，电动车辆还可包括低电压（标称12伏）蓄电池，定尺寸且适合于操作这些附件和便利特征。在混合动力电动车辆中，低电压蓄电池还可以操作用于车载内燃机的起动器。

因而，需要管理这种车辆中的电功率使用，以允许有效能量使用和延长车辆里程。里程的进一步增益可以通过增加用于再次捕获或再次产生电能（例如，再生制动）的车载装置而获得。

即使如此，这种电动车辆的里程仍小于其内燃机对应物。因而，持续感兴趣在纯电功率下操作电动或混合动力电动车辆时应用另外的方法以延长车辆里程。

发明内容

从车辆安装光伏（太阳能）电池功率源（通常包括多个互连的独立太阳能电池）获得的电功率用于补充电推进车辆的存储蓄电池功率。在安装在任何车辆水平表面上时，这种太阳能电池是最有效的，即，产生最大的功率。最常见地，这种电池位于车辆车顶上且包括大约1平方米的面积范围。电池可安装在固定的大致水平位置，或者可以安装成使得其可以响应于太阳相对于太阳能电池的位置而重新定向。

由于气候变化，太阳能电池的输出可大范围地变化，所述气候变化可能是短期的（例如隔离云在太阳前面通过）或长期的（例如，持久性的大阴天）。因而，优选的是，这种太阳能电池功率源的输出被频繁地评估。这需要能够确定入射到电池上的太阳能辐射的传感器，例如热电堆。这些传感器可以独立于电池或者与电池整体形成。

太阳能获得的电功率的输出优选着力于增加车辆里程。可以从太阳能电池提取的功率（甚至在时间一致的气候条件下）取决于要操作的电负载。从可变太阳能电池功率源实现最大输出需要将电需求与太阳能电池的可用功率持续地匹配。因而，总体太阳能电池功率管理方案具有两个互补方面：将太阳能电池输出导向最有效地增加车辆里程的那些应用；以及确保从太阳能电池提取最大可用功率。功率管理方案将是适应性的，从而其可以响应于入射在太阳能电池阵列上的光强度的变化，且还响应于变化的车辆使用型式，包括在驻车时和未乘载时。

功率管理将通过基于计算机的控制器实施。控制器可与多个传感器通信，且包括充分的计算能力以编译传感器输出和执行指定功率管理算法。控制器可连接到太阳能电池阵列以及连接到低电压蓄电池（例如，12-14伏）、高电压牵引蓄电池（例如，300伏）、以及车辆上的至少一个低电压功率接收装置。控制器可将从太阳能电池阵列可用的最大功率分配给蓄电池和/或一个或多个功率接收装置，用于延长车辆里程。

功率可以根据优先顺序列表分配。优先顺序列表可以反映太阳能阵列的配置以及阵列的电压容量，由电损失最小化的目标确定。例如，被互连以产生12-14伏的光伏电池阵列在操作低电压附件时招致最少的电损失，在给低电压蓄电池充电时招致更大的电损失，在给高电压牵引蓄电池充电时招致最大的电损失。然而，旨在产生大约300伏的阵列的功率损失在给牵引蓄电池充电时通常最少。

优先顺序还可以取决于车辆的操作模式，其中，在车辆乘载和/或在途中时，利于低电压附件操作，在车辆驻车时，利于给蓄电池中的一个或多个充电。