一种太阳能电动汽车内配电系统的制作方法

本发明涉及一种太阳能电动汽车内配电系统，具体涉及一种车内电力分配控制系统。

背景技术：

新能源电动汽车越来越成为汽车市场主流，然而，如何更加充分、高效的利用新能源电力成为急需解决的问题，太阳能、风力发电等新能源受天气影响较大，因此，其供电功率不稳定，为了使其供电功率较大时，能量得到妥善储存，本发明提供了能量存储新思路，另外，电动汽车内电池组如果长时间连续工作，容易产生过热问题，这大大降低了电池的寿命，甚至是影响到电池的安全，为此，本发明通过电池组之间轮流交叉工作，实现电池的休整，同时为了防止电池组之间供电电压不一致，通过开关技术，控制电池组内各电池单元之间的连接关系，实现每个供电周期内各轮值电池组提供相同参数的电力，保证电动汽车内驱动电机受电稳定。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的不足，发明一种太阳能电动汽车内配电系统，可以实现太阳能充足时，多余的电能得到妥善的储存，可以降低电池温度，有效提升电池的寿命和安全性，同时，通过对电池组内各电池单元之间的连接关系的控制，保证电动汽车内驱动电机受电稳定。

一种太阳能电动汽车内配电系统，它包括：整流器101、控制器102、开关103、开关104、开关105、开关106、开关107、开关108、开关109、开关110、开关111、开关112、太阳能电池板113、直流-直流变换器114、逆变器115、电动汽车驱动电动机116、直流-直流变换器117、电池组118、直流-直流变换器119、直流-直流变换器120、直流-直流变换器121、直流-直流变换器122、电池组123、电池组124、电池组125和电池组126，其特征在于：当电动汽车需要充电时，整流器101将输入的交流电转换为适合电池组118、电池组123、电池组124、电池组125和电池组126充电的直流电，直流-直流变换器117将直流-直流变换器114输出的直流电转换为适合电池组118充电的直流电，直流-直流变换器119将整流器101输出的直流电转换为适合电池组123充电的直流电，直流-直流变换器120将整流器101输出的直流电转换为适合电池组124充电的直流电，直流-直流变换器121将整流器101输出的直流电转换为适合电池组125充电的直流电，直流-直流变换器122将整流器101输出的直流电转换为适合电池组126充电的直流电，太阳能电池板113将采集的太阳能转换为电能后输入到直流-直流变换器114，直流-直流变换器114将输入的直流电变压后输入到逆变器115，控制器102根据电池状态控制开关103~112的通断从而实现电池组充放电控制。

整流器101分别与开关103和开关104相连，太阳能电池板113与直流-直流变换器114相连，直流-直流变换器114通过开关109和开关110与逆变器115相连，逆变器115与电动汽车驱动电动机116相连，直流-直流变换器117分别与开关103、开关112和电池组118相连，开关104分别与开关105、开关106、开关107、开关108和开关111相连，直流-直流变换器119分别与开关105和电池组123相连，直流-直流变换器120分别与开关106和电池组124相连，直流-直流变换器121分别与开关107和电池组125相连，直流-直流变换器122分别与开关108和电池组126相连，控制器102分别与整流器101、开关103、开关104、开关105、开关106、开关107、开关108、开关109、开关110、开关111、开关112、太阳能电池板113、直流-直流变换器114、逆变器115、电动汽车驱动电动机116、直流-直流变换器117、电池组118、直流-直流变换器119、直流-直流变换器120、直流-直流变换器121、直流-直流变换器122、电池组123、电池组124、电池组125和电池组126相连。

当电动汽车通过电源100充电时，使得开关103闭合通过整流器101和直流-直流变换器117为电池组118充电，使得开关104、开关105、开关106、开关107、开关108闭合，通过整流器101和直流-直流变换器119为电池组123充电，通过整流器101和直流-直流变换器120为电池组124充电，通过整流器101和直流-直流变换器121为电池组125充电，通过整流器101和直流-直流变换器122为电池组126充电。

当电动汽车通过太阳能电池板113充电时，使得开关109和开关112闭合通过直流-直流变换器117为蓄电池组118充电，当电池组118充满时，断开开关112，闭合开关111和开关109，控制器102分别检测电池组123、电池组124、电池组125和电池组126的剩余电量，控制器102控制剩余电量最小的电池组对应的开关闭合，由太阳能电池板113通过直流-直流变换器114和剩余电量最小的电池组对应的直流-直流变换器为该电池组充电。

当控制器102检测到电池组123、电池组124、电池组125和电池组126中电池组123剩余电量最小时，由太阳能电池板113通过直流-直流变换器114和直流-直流变换器119为电池组123充电，当控制器102检测到电池组123、电池组124、电池组125和电池组126中电池组124剩余电量最小时，由太阳能电池板113通过直流-直流变换器114和直流-直流变换器120为电池组124充电，控制器102检测到电池组123、电池组124、电池组125和电池组126中电池组125剩余电量最小时，由太阳能电池板113通过直流-直流变换器114和直流-直流变换器121为电池组125充电，控制器102检测到电池组123、电池组124、电池组125和电池组126中电池组126剩余电量最小时，由太阳能电池板113通过直流-直流变换器114和直流-直流变换器122为电池组126充电。

电动汽车行驶时，由电池组118为车内电子设备供电，由电池组123、电池组124、电池组125或电池组126为电动汽车驱动电动机116供电。

电动汽车行驶时，控制器102分别检测电池组123、电池组124、电池组125和电池组126的剩余电量，选择剩余电量最小的电池组之外的电池组为电动汽车驱动电动机116供电，当电池组123剩余电量最小时，由电池组124、电池组125和电池126轮流为电动汽车驱动电动机116供电，当电池组124剩余电量最小时，由电池组123、电池组125和电池组126轮流为电动汽车驱动电动机116供电，当电池组125剩余电量最小时，由电池组123、电池组124和电池组126轮流为电动汽车驱动电动机116供电，当电池组126剩余电量最小时，由电池组123、电池组124和电池组125轮流为电动汽车驱动电动机116供电。

电池组轮流供电的周期为t时，每个电池组在周期t内对应供电时长2t/3，休息时长为t/3，当电池组123剩余电量最小时，电池组123停止供电，由电池组124、电池组125和电池组126轮流供电，第一个供电周期t内，0~t/3内电池组124和电池组125同时供电，电池组126休息，t/3~2t/3内电池组125和电池组126同时供电，电池组124休息，2t/3~t内电池组124和电池组126同时供电，电池组125休息，剩下的若干个供电周期重复按照第一个供电周期内电池组切换方式进行供电；当电池组124剩余电量最小时，电池组124停止供电，由电池组123、电池组125和电池组126轮流供电，第一个供电周期t内，0~t/3内电池组123和电池组125同时供电，电池组126休息，t/3~2t/3内电池组125和电池组126同时供电，电池组123休息，2t/3~t内电池组123和电池组126同时供电，电池组125休息，剩下的若干个供电周期重复按照第一个供电周期内电池组切换方式进行供电；当电池组125剩余电量最小时，电池组125停止供电，由电池组123、电池组124和电池组126轮流供电，第一个供电周期t内，0~t/3内电池组123和电池组124同时供电，电池组126休息，t/3~2t/3内电池组124和电池组126同时供电，电池组123休息，2t/3~t内电池组123和电池组126同时供电，电池组124休息，剩下的若干个供电周期重复按照第一个供电周期内电池组切换方式进行供电；当电池组126剩余电量最小时，电池组126停止供电，由电池组123、电池组124和电池组125轮流供电，第一个供电周期t内，0~t/3内电池组123和电池组124同时供电，电池组125休息，t/3~2t/3内电池组124和电池组125同时供电，电池组123休息，2t/3~t内电池组123和电池组125同时供电，电池组124休息，剩下的若干个供电周期重复按照第一个供电周期内电池组切换方式进行供电。

电池组123、电池组124、电池组125和电池组126的电池组结构和配置相同，电池组内包含7个电池单体，分别是电池单体301、电池单体302、电池单体303、电池单体304、电池单体305、电池单体306和电池单体307，电池单体301两端分别串联开关308和开关309，电池单体302两端分别串联开关310和开关311，电池单体303两端分别串联开关312和开关313，电池单体304两端分别串联开关314和开关315，电池单体305两端分别串联开关324和开关325，电池单体306两端分别串联开关326和开关327，电池单体307两端分别串联开关328和开关329，开关316、开关317、开关330、开关318、开关319、开关331、开关320、开关321、开关332、开关322和开关323依次串联，开关316与开关308相连接，开关323与开关315相连接，开关316与开关317连接处与开关324连接，开关318和开关319连接处与开关325和开关326连接处相连接，开关320和开关321连接处与开关327和开关328连接处相连接，开关322和开关323连接处与开关329相连接，开关330连接在开关309和开关310之间，开关331连接在开关311和开关312之间，开关332连接在开关313和开关314之间。

为了保证每个电池组在给汽车驱动电动机提供电力时，提供相同电压的电力，从而保证电池交替工作时，电动汽车驱动电动机的受电电力平稳且没有波动，按如下方式进行电池连接关系变换，当电池单体302故障时，且电池单体306正常时，开关308、开关309、开关312、开关313、开关314、开关315、开关318、开关320、开关326、开关327、开关330和开关332闭合，其它开关断开，电池单体301、电池单体306、电池单体303和电池单体304串联运行，使得故障电池单体302切除，备用电池单体306投入运行，当其它电池单体故障时，也可以通过投切相应的开关实现故障电池单体的切除和备用电池单体投入运行，为了保证每个电池组在给电动汽车驱动电动机提供电力时，提供相同容量的电力，从而保证电池交替工作时，电动汽车驱动电动机的受电电力平稳且没有波动，按如下方式进行电池连接关系变换，当电池单体302容量不足时，且电池单体306正常时，由电池单体302和电池单体306并联运行提升并联电池单体的容量，开关308、开关309、开关310、开关311、开关312、开关313、开关314、开关315、开关318、开关320、开关326、开关327、开关330、开关331和开关332闭合，其它开关断开，使得电池单体302与电池单体306并联投入运行，提升电池单体302的电池容量，当其它电池单体容量不足时，也可以通过投切相应的开关实现电池单体并联来提升电池组的容量，为了保证每个电池组在给电动汽车驱动电动机提供电力时，电池组整体电压充足，按如下方式进行电池连接关系变换，当电池组整体电压不足时，开关308、开关309、开关317、开关324、开关325、开关318、开关310、开关311、开关331、开关312、开关313、开关332、开关314和开关315闭合，其它开关断开，使得电池单体301、电池单体302、电池单体303、电池单体304、电池单体305串联，提升电池组整体电压，当电池组整体电压严重不足时，开关308、开关309、开关317、开关324、开关325、开关318、开关310、开关311、开关331、开关312、开关313、开关321、开关328、开关329、开关322、开关314和开关315闭合，其它开关断开，使得电池单体301、电池单体302、电池单体303、电池单体304、电池单体305、电池单体307串联，提升电池组整体电压。

实施本发明的太阳能电动汽车内配电系统，具有以下有益效果，可以实现太阳能充足时，多余的电能得到妥善的储存，在车内为电子产品供电的电池组没有满充电时，由太阳能电池为该电池组充电，当车内为电子产品供电的电池组满充电时，太阳能电池为车内驱动电机供电的电池组供电，车内驱动电机供电的电池组种电量最低的电池组切换为由太阳能电池为期供电的状态，这样可以保证电池组之间的电力均衡，提升充电效率；另外，车内驱动电机电池组之间轮值工作，使得每个电池组都可以周期性的停止工作，可以降低电池组的温度，有效提升电池的使用寿命和安全性，同时，通过对电池组内各电池单元之间的连接关系的控制，保证各电池组工作时为电动汽车提供相同的工作电力，这既可以保证电池的均衡，又可以保证电动汽车内驱动电机受电稳定；每个电池组内设置多个电池单体，电池单体之间可以互为备用，进一步提升供电的稳定性和可靠性。

附图说明

图1为太阳能电动汽车车内配电系统原理图。

图2为各电池组轮值供电和车内驱动电机受电示意图。

图3a为每个电池组内各电池单体之间的连接关系图。

图3b为某个电池单体故障时，其它电池单体进行替换的开关切换示意图。

图3c为某两个电池单体故障时，其它电池单体进行替换的开关切换示意图。

图3d为某三个电池单体故障时，其它电池单体进行替换的开关切换示意图。

图3e为某个电池单体剩余容量不足时，其它电池单体进行电量补充的开关切换示意图。

图3f为某两个电池单体剩余容量不足时，其它电池单体进行电量补充的开关切换示意图。

图3g为某三个电池单体剩余容量不足时，其它电池单体进行电量补充的开关切换示意图。

图3h电池组整体电压不足时，通过多个电池串联提升电池组整体电压的开关切换示意图。

图3i电池组整体电压严重不足时，通过多个电池串联提升电池组整体电压的开关切换示意图。

具体实施方式

1.图1为太阳能电动汽车车内配电系统原理图：图1中太阳能电动汽车车内配电系统包括：整流器101、控制器102、开关103、开关104、开关105、开关106、开关107、开关108、开关109、开关110、开关111、开关112、太阳能电池板113、直流-直流变换器114、逆变器115、电动汽车驱动电动机116、直流-直流变换器117、电池组118、直流-直流变换器119、直流-直流变换器120、直流-直流变换器121、直流-直流变换器122、电池组123、电池组124、电池组125和电池组126，其特征在于：当电动汽车需要充电时，整流器101将输入的交流电转换为适合电池组118、电池组123、电池组124、电池组125和电池组126充电的直流电，直流-直流变换器117将直流-直流变换器114输出的直流电转换为适合电池组118充电的直流电，直流-直流变换器119将整流器101输出的直流电转换为适合电池组123充电的直流电，直流-直流变换器120将整流器101输出的直流电转换为适合电池组124充电的直流电，直流-直流变换器121将整流器101输出的直流电转换为适合电池组125充电的直流电，直流-直流变换器122将整流器101输出的直流电转换为适合电池组126充电的直流电，太阳能电池板113将采集的太阳能转换为电能后输入到直流-直流变换器114，直流-直流变换器114将输入的直流电变压后输入到逆变器115，控制器102根据电池状态控制开关103~112的通断从而实现电池组充放电控制。

根据权利要求1所述的太阳能电动汽车内配电系统，其特征在于：整流器101分别与开关103和开关104相连，太阳能电池板113与直流-直流变换器114相连，直流-直流变换器114通过开关109和开关110与逆变器115相连，逆变器115与电动汽车驱动电动机116相连，直流-直流变换器117分别与开关103、开关112和电池组118相连，开关104分别与开关105、开关106、开关107、开关108和开关111相连，直流-直流变换器119分别与开关105和电池组123相连，直流-直流变换器120分别与开关106和电池组124相连，直流-直流变换器121分别与开关107和电池组125相连，直流-直流变换器122分别与开关108和电池组126相连，控制器102分别与整流器101、开关103、开关104、开关105、开关106、开关107、开关108、开关109、开关110、开关111、开关112、太阳能电池板113、直流-直流变换器114、逆变器115、电动汽车驱动电动机116、直流-直流变换器117、电池组118、直流-直流变换器119、直流-直流变换器120、直流-直流变换器121、直流-直流变换器122、电池组123、电池组124、电池组125和电池组126相连。

图2为各电池组轮值供电和车内驱动电机受电示意图：电动汽车行驶时，控制器102分别检测电池组123、电池组124、电池组125和电池组126的剩余电量，选择剩余电量最小的电池组之外的电池组为电动汽车驱动电动机116供电，当电池组123剩余电量最小时，由电池组124、电池组125和电池126轮流为电动汽车驱动电动机116供电，当电池组124剩余电量最小时，由电池组123、电池组125和电池组126轮流为电动汽车驱动电动机116供电，当电池组125剩余电量最小时，由电池组123、电池组124和电池组126轮流为电动汽车驱动电动机116供电，当电池组126剩余电量最小时，由电池组123、电池组124和电池组125轮流为电动汽车驱动电动机116供电。

电池组轮流供电的周期为t时，每个电池组在周期t内对应供电时长2t/3，休息时长为t/3，当电池组123剩余电量最小时，电池组123停止供电，由电池组124、电池组125和电池组126轮流供电，第一个供电周期t内，0~t/3内电池组124和电池组125同时供电，电池组126休息，t/3~2t/3内电池组125和电池组126同时供电，电池组124休息，2t/3~t内电池组124和电池组126同时供电，电池组125休息，剩下的若干个供电周期重复按照第一个供电周期内电池组切换方式进行供电；当电池组124剩余电量最小时，电池组124停止供电，由电池组123、电池组125和电池组126轮流供电，第一个供电周期t内，0~t/3内电池组123和电池组125同时供电，电池组126休息，t/3~2t/3内电池组125和电池组126同时供电，电池组123休息，2t/3~t内电池组123和电池组126同时供电，电池组125休息，剩下的若干个供电周期重复按照第一个供电周期内电池组切换方式进行供电；当电池组125剩余电量最小时，电池组125停止供电，由电池组123、电池组124和电池组126轮流供电，第一个供电周期t内，0~t/3内电池组123和电池组124同时供电，电池组126休息，t/3~2t/3内电池组124和电池组126同时供电，电池组123休息，2t/3~t内电池组123和电池组126同时供电，电池组124休息，剩下的若干个供电周期重复按照第一个供电周期内电池组切换方式进行供电；当电池组126剩余电量最小时，电池组126停止供电，由电池组123、电池组124和电池组125轮流供电，第一个供电周期t内，0~t/3内电池组123和电池组124同时供电，电池组125休息，t/3~2t/3内电池组124和电池组125同时供电，电池组123休息，2t/3~t内电池组123和电池组125同时供电，电池组124休息，剩下的若干个供电周期重复按照第一个供电周期内电池组切换方式进行供电。

图3a为每个电池组内各电池单体之间的连接关系图：图3a中电池组123、电池组124、电池组125和电池组126的电池组结构和配置相同，电池组内包含7个电池单体，分别是电池单体301、电池单体302、电池单体303、电池单体304、电池单体305、电池单体306和电池单体307，电池单体301两端分别串联开关308和开关309，电池单体302两端分别串联开关310和开关311，电池单体303两端分别串联开关312和开关313，电池单体304两端分别串联开关314和开关315，电池单体305两端分别串联开关324和开关325，电池单体306两端分别串联开关326和开关327，电池单体307两端分别串联开关328和开关329，开关316、开关317、开关330、开关318、开关319、开关331、开关320、开关321、开关332、开关322和开关323依次串联，开关316与开关308相连接，开关323与开关315相连接，开关316与开关317连接处与开关324连接，开关318和开关319连接处与开关325和开关326连接处相连接，开关320和开关321连接处与开关327和开关328连接处相连接，开关322和开关323连接处与开关329相连接，开关330连接在开关309和开关310之间，开关331连接在开关311和开关312之间，开关332连接在开关313和开关314之间。

本发明不限于所公开的实施例和附图，旨在覆盖落入本发明精神和保护范围的各种变化和变形。