專利名稱：機(jī)動車輛的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種機(jī)動車輛。
背景技術(shù)：
替代能源車輛(例如混合動力電動車輛、插電式混合動力電動車輛和電池電動車輛)可使用電機(jī)以將存儲在高電壓電池內(nèi)的能量轉(zhuǎn)換為驅(qū)動力。對于混合動力電動車輛， 高電壓電池可存儲由內(nèi)燃發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)換的能量或從再生制動事件捕獲的能量。插電式混合動力電動車輛的高電壓電池可額外地存儲從電網(wǎng)接收的能量。同樣，電池電動車輛的高電壓電池可存儲從電網(wǎng)接收的能量。某些上述能量源可具有與它們相關(guān)的成本。例如，混合動力電動車輛的內(nèi)燃發(fā)動機(jī)可燃燒汽油以轉(zhuǎn)換能量用于高電壓電池存儲。當(dāng)然，必須購買這種汽油。同樣，電網(wǎng)公司對它們供應(yīng)的電能收費(fèi)。相反，從再生制動事件捕獲的能量不需要這種直接成本。在某種意義上，這是免費(fèi)能量。因此，需要以不對駕駛員收取直接成本的能量來為替代能源車輛的高電壓電池充電。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明，提供了一種機(jī)動車輛，所述機(jī)動車輛可包括在目標(biāo)荷電狀態(tài)下具有輸出電壓的牽引電池、以及如果暴露于指定的標(biāo)準(zhǔn)太陽能輻照度下則輸出電壓至少等于牽引電池在目標(biāo)荷電狀態(tài)下的輸出電壓的太陽能面板陣列。本說明書中還描述了其它配置和構(gòu)造。根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供了一種機(jī)動車輛，包含配置用于為車輛產(chǎn)生驅(qū)動力的電機(jī)；選擇性地與電機(jī)電連接并在目標(biāo)荷電狀態(tài)下具有足以驅(qū)動電機(jī)的輸出電壓的牽引電池；以及太陽能面板陣列，太陽能面板陣列選擇性地與牽引電池電連接，并且如果暴露于1000W/m2的標(biāo)準(zhǔn)太陽能輻照度下則太陽能面板陣列的輸出電壓至少等于牽引電池在目標(biāo)荷電狀態(tài)下的輸出電壓。根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，公開了一種機(jī)動車輛，包含包括多個電連接的蓄電池并配置用于提供能量以驅(qū)動車輛的電池組，每個蓄電池均具有處于目標(biāo)蓄電池荷電狀態(tài)的輸出電壓；串聯(lián)電連接以形成太陽能面板陣列的多個太陽能電池，所述太陽能面板陣列的輸出電壓至少等于各個蓄電池在目標(biāo)蓄電池荷電狀態(tài)下的輸出電壓之和；以及配置用于選擇性地電連接太陽能面板陣列和電池組以給電池組充電的控制器。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，其中多個太陽能電池的數(shù)目取決于多個電連接的蓄電池的數(shù)目。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，其中多個太陽能電池的數(shù)目還取決于多個電連接的蓄電池中的一個的開路電壓。根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，公開了一種機(jī)動車輛，包含電連接以構(gòu)成在1000W/m2 的標(biāo)準(zhǔn)太陽能輻照度下具有至少200V的輸出電壓的太陽能面板陣列的多個太陽能電池；具有至少200V的輸出電壓并被配置為提供能量以驅(qū)動車輛的電池組；以及配置用于選擇性地電連接陣列和電池組以給電池組涓流充電的控制器。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，其中電池組包括多個電池單元，且其中太陽能電池的數(shù)目取決于電池單元的數(shù)目。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，其中太陽能電池的數(shù)目還取決于電池單元中的一個的開路電壓。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，其中太陽能電池的數(shù)目取決于多個太陽能電池中的一個在選定的標(biāo)準(zhǔn)太陽能輻照度下的開路電壓。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，其中太陽能電池的數(shù)目取決于電池組在目標(biāo)荷電狀態(tài)下的開路電壓。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，其中多個太陽能電池電串聯(lián)。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，其中多個太陽能電池中的每一個的面積取決于太陽能面板陣列的目標(biāo)最大功率輸出。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，其中多個太陽能電池中的每一個的面積與多個太陽能電池中的一個的短路電流成比例。本發(fā)明能夠以不對駕駛員收取直接成本的能量來為替代能源車輛的高電壓電池充電而能量損失較小。


圖1為替代能源車輛的電力系統(tǒng)的實(shí)施例的框圖。圖2為圖1的太陽能面板陣列的示意圖。圖3為圖1的電力系統(tǒng)的示意圖。
具體實(shí)施例方式太陽能可經(jīng)由太陽能電池捕獲并且用于為替代能源車輛的高電壓電池充電。通常，具有低電壓輸出的太陽能電池布置在車輛外表上的重要位置。太陽能電池與將由太陽能電池輸出的電壓升壓至接近高電壓電池充電的水平的DC/DC升壓變換器電連接。高電壓總線電連接DC/DC升壓變換器和高電壓電池。DC/DC升壓變換器可能效率低下。因此，經(jīng)由太陽能電池捕獲的大部分能量會在升壓過程中作為熱量而損失。相對而言，太陽能電池僅可以捕獲少量能量。在升壓過程期間這種能量的損失會使得以太陽能為高電壓電池充電變得不實(shí)用。替代能源車輛的高電壓電池和電機(jī)的電連接可通過一組接觸器(主接觸器)來實(shí)現(xiàn)。即，這些接觸器可閉合以建立該電連接。相對而言，主接觸器通常具有操作大量的電流 (例如100+A)的尺寸。通常，替代能源車輛的太陽能電池通過主接觸器與車輛的高電壓電池電連接。因?yàn)橹鹘佑|器的尺寸，所以相對于經(jīng)由太陽能電池捕獲的能量，可能需要大量能量(例如12W 吸持/穩(wěn)態(tài)，240W峰值)來閉合主接觸器。到這樣的程度這會使得以太陽能為高電壓電池充電不實(shí)用。本發(fā)明的某些實(shí)施例可提供可與高電壓電池電連接的太陽能面板陣列。太陽能面
4板陣列的輸出電壓可使得不需要DC/DC升壓變換器升壓太陽能面板陣列的輸出以便為高電壓電池涓流充電。如一個示例，陣列可在1000W/m2的標(biāo)準(zhǔn)太陽輻照度下具有至少200V的輸出電壓。因此，相對于那些包括DC/DC升壓變換器的例子，在這種配置下較少能量會作為熱量而損失。本發(fā)明的某些實(shí)施例可提供電力結(jié)構(gòu)(electrical infrastructure)以將太陽能面板陣列與高電壓電池電連接。相較于主接觸器閉合以建立連接的配置，該電力結(jié)構(gòu)可需要較少的能量來在陣列和電池之間建立電連接。如一個示例，獨(dú)立(更小)組的開關(guān)/接觸器/繼電器可閉合以電連接陣列和電池。結(jié)果，更多的能量可用于為電池充電。參考圖1，替代能源車輛10可包括高電壓牽引電池12 (例如在70%荷電狀態(tài) (SOC)下為200+V)、電機(jī)14 (例如馬達(dá)、發(fā)電機(jī)、逆變器等)、接觸器16 (主接觸器)、牽引電池控制模塊(TBCM) 18和其它動力系組件20 (例如發(fā)動機(jī)、變速器等)。牽引電池12和電機(jī) 14通過接觸器16電連接。當(dāng)如下所述由TBCM 18合適地閉合時(shí)，接觸器16允許能量在牽引電池12和電機(jī)14之間流動。電機(jī)14和動力系組件20機(jī)械連接。因此，電機(jī)14可將來自牽引電池12的電能轉(zhuǎn)換為用于動力系組件20的機(jī)械能并且反之亦然。車輛10可進(jìn)一步包括高電壓太陽能面板陣列22、輸出端子23 (圖幻、太陽能面板陣列激活系統(tǒng)24、最大功率追蹤器(multiple power point tracker，MPPT) 26、和太陽能電池控制器(SCC) 28。太陽能面板陣列22、MPPT 26和SCC 28通過輸出端子23電連接。SCC 觀可為獨(dú)立的控制器或集成在車輛系統(tǒng)控制器、混合動力控制模塊單元或動力控制模塊等內(nèi)。如在下面更詳細(xì)地論述，激活系統(tǒng)M和MPPT沈在50觀的控制下允許來自太陽能面板陣列22的能量為牽引電池12充電而不需要閉合任一個接觸器16。當(dāng)然，其它配置也是可能的。在圖1的實(shí)施例中，太陽能面板陣列22包括電串聯(lián)的多個相對小(例如 50mmX 120mm)的太陽能電池30n (30a、30b等)。每個電池30η均具有有效Veell (例如，在 1000ff/m2的標(biāo)準(zhǔn)太陽輻照度下大約0. 5V電壓)輸出和低電流(例如150mA，應(yīng)注意電流取決于電池面積)輸出。電池30η的數(shù)目足夠大，這樣在1000W/m2的標(biāo)準(zhǔn)太陽輻照度下它們的累積輸出(例如)至少等于牽引電池12在70% SOC下的電壓(例如200V)。該配置允許太陽能面板陣列22直接地電連接至牽引電池12 (無論是否使用MPPT)。圖1中的MPPT 26可用于以任何合適的已知方式使太陽能面板陣列22在其峰值效率下運(yùn)轉(zhuǎn)。例如在圖1中的實(shí)施例中，MPPT沈?yàn)楦咝实腄C/DC降壓變換器，其可從太陽能面板陣列22汲取最大功率。然而，其它合適/已知的MPPT配置也是可能的。電池30η的數(shù)目η可基于下面的等式確定— N HVfiali.dlx HVRaK 1；11()( 'K @ HiSiK ‘ + ^HVHiilCeIIOCV @ HiSOC )(丄) “~ V1其中，NHvBatMls為牽引電池12內(nèi)的電池單元的數(shù)目，V HVBatCell0CV@HiS0C 為在高(或目標(biāo))SOC下的牽引電池單個電池單元開路電壓(例如SOC大約為70%，在該SOC下的開路電壓大約為1.7V)，AVHVBatMWCT@HiS(K為當(dāng)少量的充電電流通過單個電池單元時(shí)的牽引電池單個電池單元額外電壓上升，Vi為在1000W/m2的標(biāo)準(zhǔn)太陽輻照度下的單個太陽能電池開路電壓，并且i能夠表達(dá)為如下
i = 1,2, . . . , k-1, k, k+1, . . . , m-1, m, m+1, . . . , η-1, η (2)(1)可改寫為
權(quán)利要求
1.一種機(jī)動車輛，包含電機(jī)，被配置成為所述車輛產(chǎn)生驅(qū)動力；牽引電池，選擇性地與所述電機(jī)電連接并在目標(biāo)荷電狀態(tài)下具有足以驅(qū)動所述電機(jī)的輸出電壓；以及太陽能面板陣列，所述太陽能面板陣列選擇性地與所述牽引電池電連接，并且如果暴露于1000W/m2的標(biāo)準(zhǔn)太陽能輻照度下則所述太陽能面板陣列的輸出電壓至少等于所述牽引電池在目標(biāo)荷電狀態(tài)下的輸出電壓。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)動車輛，其特征在于，所述牽引電池包括多個電池單元，且其中所述太陽能面板陣列包括多個太陽能電池，所述太陽能電池的數(shù)目取決于所述電池單元的數(shù)目。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的機(jī)動車輛，其特征在于，所述太陽能電池的數(shù)目還取決于所述電池單元中的一個的開路電壓。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)動車輛，其特征在于，所述太陽能面板陣列包括多個太陽能電池，所述太陽能電池的數(shù)目取決于所述太陽能電池中的一個在選定的標(biāo)準(zhǔn)太陽能輻照度下的開路電壓。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)動車輛，其特征在于，所述太陽能面板陣列包括多個太陽能電池，所述太陽能電池的數(shù)目取決于所述牽引電池在目標(biāo)荷電狀態(tài)下的開路電壓。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)動車輛，其特征在于，所述太陽能面板陣列包括電串聯(lián)的多個太陽能電池。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)動車輛，其特征在于，所述太陽能面板陣列包括多個太陽能電池，且其中所述多個太陽能電池中的每一個的面積取決于所述太陽能面板陣列的目標(biāo)最大功率輸出。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)動車輛，其特征在于，所述太陽能面板陣列包括多個太陽能電池，且其中所述多個太陽能電池中的每一個的面積與所述多個太陽能電池中的一個的短路電流成比例。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種機(jī)動車輛，其包括電連接以構(gòu)成在指定的標(biāo)準(zhǔn)太陽能輻照度下具有最小輸出電壓的太陽能面板陣列的多個太陽能電池。該車輛還可包括輸出電壓至少等于陣列的最小輸出電壓并被配置成提供能量以驅(qū)動車輛的電池組。車輛還可包括被配置成選擇性地電連接陣列和電池組以給電池組涓流充電的控制器。本發(fā)明能夠以不對駕駛員收取直接成本的能量來為替代能源車輛的高電壓電池充電而能量損失較小。
文檔編號B60L8/00GK102310782SQ201110163230
公開日2012年1月11日 申請日期2011年6月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月17日
發(fā)明者文卡塔帕斯·拉主·納拉帕, 沙雷斯·斯坎特·柯扎雷卡爾, 法扎爾·阿拉曼·塞伊德, 瑞恩·亞伯拉罕·麥吉, 羅伯特·K·德納卡, 范卡特斯瓦·阿南德·塞恩凱倫, 鄺明朗 申請人:福特全球技術(shù)公司