本發(fā)明涉及電動汽車技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種混合動力汽車的光伏充電系統(tǒng)以及一種混合動力汽車的光伏充電系統(tǒng)的控制方法。

背景技術(shù)：

混合動力汽車通常包括兩組電池，即啟動電池和動力電池。相關(guān)技術(shù)的混合動力汽車通常采用整車發(fā)動機(jī)帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電以為啟動電池充電。但是，其存在的缺點(diǎn)是，不僅增加油耗，而且汽車長時(shí)間不啟動可能會使得啟動電池的電壓過低，進(jìn)而導(dǎo)致整車不能啟動的現(xiàn)象。

另外，相關(guān)技術(shù)的混合動力汽車通常采用外部專用充電機(jī)為動力電池充電，但是其存在的缺點(diǎn)是，對充電機(jī)規(guī)格要求較高，而且目前電動汽車充電站比較稀缺，從而充電不太便捷。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決相關(guān)技術(shù)中的技術(shù)問題之一。為此，本發(fā)明的一個(gè)目的在于提出一種利用太陽能為啟動電池和動力電池進(jìn)行充電的混合動力汽車的光伏充電系統(tǒng)。

本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提出一種混合動力汽車的光伏充電系統(tǒng)的控制方法。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明一方面實(shí)施例提出了一種混合動力汽車的光伏充電系統(tǒng)，包括：啟動電池和動力電池；太陽能電池板，所述太陽能電池板包括N個(gè)太陽能電池，N為大于1的整數(shù)；串并聯(lián)切換電路，用于控制所述N個(gè)太陽能電池以并聯(lián)方式或串聯(lián)方式連接；第一電壓采集電路，用于采集所述啟動電池的電壓；第二電壓采集電路，用于采集所述動力電池的電壓；第一充電電路；第二充電電路；控制芯片，所述控制芯片分別與所述串并聯(lián)切換電路、所述第一電壓采集電路、所述第二電壓采集電路、所述第一充電電路和所述第二充電電路相連，所述控制芯片用于根據(jù)所述啟動電池的電壓和所述動力電池的電壓控制所述串并聯(lián)切換電路，并根據(jù)所述啟動電池的電壓和所述動力電池的電壓控制所述第一充電電路以使所述太陽能電池板通過所述第一充電電路向所述啟動電池充電，以及根據(jù)所述啟動電池的電壓和所述動力電池的電壓控制所述第二充電電路以使所述太陽能電池 板通過所述第二充電電路向所述動力電池充電；電源電路，用于將所述啟動電池的電壓轉(zhuǎn)換為供電電壓以為所述控制芯片供電。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例提出的混合動力汽車的光伏充電系統(tǒng)，控制芯片根據(jù)啟動電池的電壓和動力電池的電壓控制串并聯(lián)切換電路，并根據(jù)啟動電池的電壓和動力電池的電壓控制第一充電電路以使太陽能電池板通過第一充電電路向啟動電池充電，以及根據(jù)啟動電池的電壓和動力電池的電壓控制第二充電電路以使太陽能電池板通過第二充電電路向動力電池充電。由此，通過光伏充電系統(tǒng)給啟動電池和動力電池進(jìn)行合理充電，不僅降低了汽車油耗，避免了汽車長時(shí)間放置造成的啟動電池虧電，而且減少了采用充電站對動力電池進(jìn)行充電的頻率，從而充分利用了太陽能電池板所發(fā)電量，提高了能源利用率，高效環(huán)保，同時(shí)提升了用戶體驗(yàn)。

根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，所述的混合動力汽車的光伏充電系統(tǒng)還包括：第三電壓采集電路，用于采集所述太陽能電池板中任一個(gè)太陽能電池的電壓，其中，所述控制芯片還用于根據(jù)采集的所述任一個(gè)太陽能電池的電壓控制所述光伏充電系統(tǒng)休眠或喚醒。

根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，在所述光伏充電系統(tǒng)被喚醒之后，所述控制芯片判斷所述啟動電池的電壓是否小于第一預(yù)設(shè)電壓；如果所述啟動電池的電壓小于所述第一預(yù)設(shè)電壓，所述控制芯片則控制所述串并聯(lián)切換電路以使所述N個(gè)太陽能電池以并聯(lián)方式連接，并控制所述第一充電電路持續(xù)開通以使所述太陽能電池板以恒流充電方式向所述啟動電池充電，同時(shí)控制所述第二充電電路關(guān)閉；如果所述啟動電池的電壓大于或等于所述第一預(yù)設(shè)電壓，所述控制芯片則控制所述串并聯(lián)切換電路以使所述N個(gè)太陽能電池以串聯(lián)方式連接，并控制所述第二充電電路開通以使所述太陽能電池板向所述動力電池充電，同時(shí)控制所述第一充電電路關(guān)閉。

根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，在所述太陽能電池板向所述動力電池充電的過程中，如果所述動力電池的電壓大于第三預(yù)設(shè)電壓，所述控制芯片則控制所述串并聯(lián)切換電路以使所述N個(gè)太陽能電池以并聯(lián)方式連接，并控制所述第一充電電路間歇開通以使所述太陽能電池板以PWM充電方式向所述啟動電池充電，同時(shí)控制所述第二充電電路關(guān)閉；在所述太陽能電池板向所述動力電池充電以及所述太陽能電池板以PWM充電方式向所述啟動電池充電的過程中，如果所述啟動電池的電壓小于所述第二預(yù)設(shè)電壓，所述控制芯片則控制所述串并聯(lián)切換電路以使所述N個(gè)太陽能電池以并聯(lián)方式連接，并控制所述第一充電電路持續(xù)開通以使所述太陽能電池板以恒流充電方式向所述啟動電池充電，同時(shí)控制所述第二充電電路關(guān)閉。

根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，所述串并聯(lián)切換電路包括N-1個(gè)開關(guān)單元和控制所述N-1個(gè)開關(guān)單元的主開關(guān)單元，其中，所述主開關(guān)單元包括第一三極管和第一電阻，所述第一 三極管的發(fā)射極接低壓地，所述第一三極管的基極與所述控制芯片的串并聯(lián)切換控制端相連，所述第一三極管的集電極與所述第一電阻的一端相連，所述第一電阻的另一端與所述N-1個(gè)開關(guān)單元均相連；所述N-1個(gè)開關(guān)單元中的第i個(gè)開關(guān)單元包括第二三極管、第二電阻和雙刀雙擲繼電器，所述第二三極管的基極與所述第一電阻的另一端相連，所述第二三極管的集電極通過所述第二電阻接所述低壓地，所述雙刀雙擲繼電器的線圈的一端與所述第二三極管的發(fā)射極相連，所述雙刀雙擲繼電器的線圈的另一端與所述啟動電池的正極相連，所述雙刀雙擲繼電器的第一端與所述N個(gè)太陽能電池中第i個(gè)太陽能電池的正極相連，所述雙刀雙擲繼電器的第二端與所述N個(gè)太陽能電池中第i+1個(gè)太陽能電池的正極相連，所述雙刀雙擲繼電器的第三端懸空，所述雙刀雙擲繼電器的第四端與所述第i個(gè)太陽能電池的負(fù)極相連，所述雙刀雙擲繼電器的第五端與所述第i+1個(gè)太陽能電池的負(fù)極相連，所述雙刀雙擲繼電器的第六端與所述第i+1個(gè)太陽能電池的正極相連，其中，所述第一端與所述第二端之間具有第一路徑，所述第一端與所述第三端之間具有第二路徑，所述第四端與所述第五端之間具有第三路徑，所述第四端與所述第六端之間具有第四路徑，i＝1、2、…、N-1。

根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，所述啟動電池的正極與所述太陽能電池板的正極相連，所述啟動電池的負(fù)極接低壓地，所述第一充電電路包括：并聯(lián)的第一MOS管和第二MOS管，所述第一MOS管的源極與所述第二MOS的源極相連后與所述太陽能電池板的負(fù)極相連，所述第一MOS管的漏極與所述第二MOS的漏極相連后與所述低壓地相連；第三電阻，所述第三電阻的一端與所述第一MOS管的柵極相連；第四電阻，所述第四電阻的一端與所述第三電阻的另一端相連，所述第四電阻的另一端與所述第二MOS管的柵極相連，所述第三電阻與所述第四電阻之間具有第一節(jié)點(diǎn)；驅(qū)動單元，所述驅(qū)動單元與所述第一節(jié)點(diǎn)和所述控制芯片的低壓充電控制端相連，所述驅(qū)動單元用于驅(qū)動所述第一MOS管和第二MOS管同時(shí)開通或關(guān)斷。

根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，所述驅(qū)動單元包括：第一二極管，所述第一二極管的陽極與所述啟動電池的正極相連；第五電阻，所述第五電阻的一端與所述第一二極管的陰極相連；第六電阻，所述第六電阻的一端與所述第五電阻的另一端相連，所述第六電阻與所述第五電阻之間具有第二節(jié)點(diǎn)；第三三極管，所述第三三極管的集電極與所述第六電阻的另一端相連，所述第三三級管的發(fā)射極接所述低壓地，所述第三三級管的基極與所述控制芯片的低壓充電控制端相連；第四三極管，所述第四三極管的發(fā)射極與所述二極管的陰極相連，所述第四三極管的基極與所述第二節(jié)點(diǎn)相連；第二二極管，所述第二二極管的陽極與所述第四三極管的集電極相連；第七電阻，所述第七電阻的一端與所述第二二極管的陰極相連；第八電阻，所述第八電阻的一端與所述第七電阻的另一端相連，所述第八電阻的另 一端與所述太陽能電池板的負(fù)極相連，所述第七電阻與所述第八電阻之間具有第三節(jié)點(diǎn)；第五三極管，所述第五三極管的基極與所述第三節(jié)點(diǎn)相連，所述第五三極管的發(fā)射極與所述太陽能電池板的負(fù)極相連；第六三極管和第七三極管，所述第六三極管的集電極與所述第一二極管的陰極相連，所述第七三極管的集電極與所述第五三極管的發(fā)射極相連，所述第六三極管的基極與所述第七三極管的基極相連后與所述第五三極管的集電極相連，所述第六三極管的發(fā)射極與所述第七三極管的發(fā)射極相連后與所述第一節(jié)點(diǎn)相連；第九電阻，所述第九電阻并聯(lián)在所述第六三極管的集電極與基極之間；第十電阻，所述第十電阻并聯(lián)在所述第七三極管的集電極與發(fā)射極之間。

根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，所述第一充電電路還包括，用于防止所述啟動電池向所述太陽能電池反向充電的防反充單元，所述防反充單元包括：并聯(lián)的第三MOS管和第四MOS管，所述第三MOS管和第四MOS管連接在所述第一MOS管和第二MOS管的漏極與所述低壓地之間，所述第三MOS管的源極與所述第四MOS的源極相連后與所述低壓地相連，所述第三MOS管的漏極與所述第四MOS的漏極相連后與所述第一MOS管和第二MOS管的漏極相連；第十一電阻，所述第十一電阻的一端與所述第三MOS管的柵極相連；第十二電阻，所述第十二電阻的一端與所述第十一電阻的另一端相連，所述第十二電阻的另一端與所述第四MOS管的柵極相連，所述第十一電阻與所述第十二電阻之間具有第四節(jié)點(diǎn)；第十三電阻，所述第十三電阻的一端與所述控制芯片的低壓防反充端相連；第八三極管，所述第八三極管的基極與所述第十三電阻的另一端相連，所述第八三極管的發(fā)射極與所述低壓地相連；第九三極管和第十三極管，所述第九三極管的集電極與所述第一二極管的陰極相連，所述第十三極管的集電極與所述第八三極管的發(fā)射極相連，所述第九三極管的基極與所述第十三極管的基極相連后與所述第八三極管的集電極相連，所述第九三極管的發(fā)射極與所述第十三極管的發(fā)射極相連后與所述第四節(jié)點(diǎn)相連；第十四電阻，所述第十四電阻并聯(lián)在所述第九三極管的集電極與基極之間；第十五電阻，所述第十五電阻并聯(lián)在所述第十三極管的集電極與發(fā)射極之間。

根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，所述動力電池的正極與所述太陽能電池板的正極相連，所述動力電池的負(fù)極接高壓地，所述第二充電電路包括：光電耦合器；第十六電阻，所述第十六電阻的一端與所述控制芯片的高壓充電控制端相連；第十一三極管，所述第十一三極管的基極與所述第十六電阻的另一端相連，所述第十一三極管的發(fā)射極與所述啟動電池的負(fù)極相連，所述第十一三極管的集電極與所述光電耦合器的第一輸入端相連，其中，所述啟動電池的負(fù)極接低壓地；第十七電阻，所述第十七電阻的一端與所述啟動電池的正極相連，所述第十七電阻的另一端與所述光電耦合器的第二輸入端相連；第十八電阻，所述第十八電阻的一端接所述高壓地；第十九電阻，所述第十九電阻的一端與所述第十八電阻的 另一端相連，所述第十九電阻與所述第十八電阻之間具有第五節(jié)點(diǎn)，所述第五節(jié)點(diǎn)與所述光電耦合器的第一輸出端相連；第五MOS管，所述第五MOS管的柵極與所述第十九電阻的另一端相連，所述第五MOS管的源極與所述高壓地相連，所述第五MOS管的漏極與所述太陽能電池板的負(fù)極相連；第二十電阻，所述第二十電阻的一端與所述啟動電池的正極相連，所述第二十電阻的另一端與所述光電耦合器的第二輸出端相連。

根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，所述第二電壓采集電路包括：光耦芯片，所述光耦芯片包括發(fā)光二極管、第一光敏二極管和第二光敏二極管；第二十一電阻，所述第二十一電阻的一端與所述動力電池的正極相連，所述第二十一電阻的另一端與所述第一光敏二極管的陰極相連，其中，所述第一光敏二極管的陽極接所述高壓地；第一比較器，所述第一比較器的負(fù)輸入端與所述第二十一電阻的另一端相連，所述第一比較器的正輸入端接所述高壓地；第二十二電阻，所述第二十二電阻的一端與所述第一比較器的輸出端相連，所述第二十二電阻的另一端與所述發(fā)光二極管的陰極相連，其中，所述發(fā)光二極管的陽極與所述電源電路相連；第一電容，所述第一電容的一端與所述第一比較器的負(fù)輸入端相連，所述第一電容的另一端與所述第一比較器的輸出端相連；第二比較器，所述第二比較器的負(fù)輸入端與所述第二光敏二極管的陰極相連，所述第二比較器的正輸入端與所述第二光敏二極管的陽極相連后與所述啟動電池的負(fù)極相連，所述第二比較器的輸出端與所述控制芯片的高壓檢測端相連，其中，所述啟動電池的負(fù)極接低壓地；第二十三電阻，所述第二十三電阻的一端與所述第二比較器的負(fù)輸入端相連，所述第二十三電阻的另一端與所述第二比較器的輸出端相連；第二電容，所述第二電容與所述第二十三電阻并聯(lián)。

根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，所述第一電壓采集電路包括：第十二三極管，所述第十二三極管的基極與所述控制芯片的低壓檢測開關(guān)端相連，所述第十二三極管的發(fā)射極與所述啟動電池的負(fù)極相連，其中，所述啟動電池的負(fù)極接低壓地；第二十四電阻，所述第二十四電阻的一端與所述第十二三極管的集電極相連；第十三三極管，所述第十三三極管的基極與所述第二十四電阻的另一端相連，所述第十三三極管的發(fā)射極與所述啟動電池的正極相連；第二十五電阻，所述第二十五電阻的一端與所述第十三三極管的集電極相連；第二十六電阻，所述第二十六電阻的一端與所述第二十五電阻的另一端相連，第二十六電阻的另一端接所述低壓地，所述第二十六電阻與所述第二十五電阻之間具有第六節(jié)點(diǎn)，所述第六節(jié)點(diǎn)與所述控制芯片的低壓檢測端相連。

根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，所述第三電壓采集電路包括：第十四三極管，所述第十四三極管的基極與所述控制芯片的太陽能檢測開關(guān)端相連，所述第十四三極管的發(fā)射極接低壓地；第二十七電阻，所述第二十七電阻的一端與所述第十四三極管的集電極相連；第十五三極管，所述第十五三極管的基極與所述第二十七電阻的另一端相連，所述第十五三極 管的發(fā)射極與所述太陽能電池板的正極相連；第二十八電阻，所述第二十八電阻的一端與所述第十五三極管的集電極相連；第二十九電阻，所述第二十九電阻的一端與所述第二十八電阻的另一端相連，第二十九電阻的另一端接所述太陽能電池板的負(fù)極，所述第二十九電阻與所述第二十八電阻之間具有第七節(jié)點(diǎn)，所述第七節(jié)點(diǎn)與所述控制芯片的太陽能檢測端相連。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明另一方面實(shí)施例提出了一種混合動力汽車的光伏充電系統(tǒng)的控制方法，光伏充電系統(tǒng)包括啟動電池、動力電池、太陽能電池板、串并聯(lián)切換電路、第一充電電路和第二充電電路，所述太陽能電池板包括N個(gè)太陽能電池，N為大于1的整數(shù)，所述串并聯(lián)切換電路用于控制所述多組太陽能電池以并聯(lián)方式或串聯(lián)方式連接，所述方法包括以下步驟：采集所述啟動電池的電壓；采集所述動力電池的電壓；根據(jù)所述啟動電池的電壓和所述動力電池的電壓控制所述串并聯(lián)切換電路，并根據(jù)所述啟動電池的電壓和所述動力電池的電壓控制所述第一充電電路以使所述太陽能電池板通過所述第一充電電路向所述啟動電池充電，以及根據(jù)所述啟動電池的電壓和所述動力電池的電壓控制所述第二充電電路以使所述太陽能電池板通過所述第二充電電路向所述動力電池充電。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例提出的混合動力汽車的光伏充電系統(tǒng)的控制方法，根據(jù)啟動電池的電壓和動力電池的電壓控制串并聯(lián)切換電路，并根據(jù)啟動電池的電壓和動力電池的電壓控制第一充電電路以使太陽能電池板通過第一充電電路向啟動電池充電，以及根據(jù)啟動電池的電壓和動力電池的電壓控制第二充電電路以使太陽能電池板通過第二充電電路向動力電池充電。由此，通過光伏充電系統(tǒng)給啟動電池和動力電池進(jìn)行合理充電，不僅降低了汽車油耗，避免了汽車長時(shí)間放置造成的啟動電池虧電，而且減少了采用充電站對動力電池進(jìn)行充電的頻率，從而充分利用了太陽能電池板所發(fā)電量，提高了能源利用率，高效環(huán)保，同時(shí)提升了用戶體驗(yàn)。

根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，所述的混合動力汽車的光伏充電系統(tǒng)的控制方法還包括：采集所述太陽能電池板中任一個(gè)太陽能電池的電壓；根據(jù)采集的所述任一個(gè)太陽能電池的電壓控制所述光伏充電系統(tǒng)休眠或喚醒。

根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，根據(jù)所述啟動電池的電壓和所述動力電池的電壓控制所述串并聯(lián)切換電路，并根據(jù)所述啟動電池的電壓和所述動力電池的電壓控制所述第一充電電路以使所述太陽能電池板通過所述第一充電電路向所述啟動電池充電，以及根據(jù)所述啟動電池的電壓和所述動力電池的電壓控制所述第二充電電路以使所述太陽能電池板通過所述第二充電電路向所述動力電池充電，具體包括：在所述光伏充電系統(tǒng)被喚醒之后，判斷所述啟動電池的電壓是否小于第一預(yù)設(shè)電壓；如果所述啟動電池的電壓小于所述第一預(yù)設(shè)電壓，則控制所述串并聯(lián)切換電路以使所述N個(gè)太陽能電池以并聯(lián)方式連接，并控制所述第 一充電電路持續(xù)開通以使所述太陽能電池板以恒流充電方式向所述啟動電池充電，同時(shí)控制所述第二充電電路關(guān)閉；如果所述啟動電池的電壓大于或等于所述第一預(yù)設(shè)電壓，則控制所述串并聯(lián)切換電路以使所述N個(gè)太陽能電池以串聯(lián)方式連接，并控制所述第二充電電路開通以使所述太陽能電池板向所述動力電池充電，同時(shí)控制所述第一充電電路關(guān)閉。

根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，在所述太陽能電池板向所述動力電池充電的過程中，如果所述動力電池的電壓大于第三預(yù)設(shè)電壓，則控制所述串并聯(lián)切換電路以使所述N個(gè)太陽能電池以并聯(lián)方式連接，并控制所述第一充電電路間歇開通以使所述太陽能電池板以PWM充電方式向所述啟動電池充電，同時(shí)控制所述第二充電電路關(guān)閉；在所述太陽能電池板向所述動力電池充電以及所述太陽能電池板以PWM充電方式向所述啟動電池充電的過程中，如果所述啟動電池的電壓小于所述第二預(yù)設(shè)電壓，則控制所述串并聯(lián)切換電路以使所述N個(gè)太陽能電池以并聯(lián)方式連接，并控制所述第一充電電路持續(xù)開通以使所述太陽能電池板以恒流充電方式向所述啟動電池充電，同時(shí)控制所述第二充電電路關(guān)閉。

附圖說明

圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的混合動力汽車的光伏充電系統(tǒng)的方框示意圖；

圖2是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的串并聯(lián)切換控制的原理示意圖；

圖3是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的控制芯片的電路原理圖；

圖4是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的串并聯(lián)切換電路的電路原理圖；

圖5是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的第一充電電路的電路原理圖；

圖6是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的第二充電電路的電路原理圖；

圖7是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的第二電壓采集電路的電路原理圖；

圖8是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的光耦芯片的示意圖；

圖9是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的第一電壓采集電路的電路原理圖；

圖10是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的第三電壓采集電路的電路原理圖；

圖11是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的電源電路的電路原理圖；以及

圖12是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的混合動力汽車的光伏充電系統(tǒng)的控制方法的流程圖。

附圖標(biāo)記：

啟動電池10、動力電池20、太陽能電池板30、N個(gè)太陽能電池PV1-PVN、串并聯(lián)切換電路40、第一電壓采集電路50、第二電壓采集電路51、第三電壓采集電路52、第一充電電路60、第二充電電路61、控制芯片70和電源電路80；

N-1個(gè)開關(guān)單元41.1-41.N-1、主開關(guān)單元42、第一三極管Q1、第一電阻R1、低壓地GND、第二三極管Q2、第二電阻R2、雙刀雙擲繼電器KM和啟動電池的正極VD；

第一MOS管M1、第二MOS管M2、太陽能電池板的負(fù)極PV-、第三電阻R3、第四電阻R4和驅(qū)動單元601；

第一二極管D1、第五電阻R5、第六電阻R6、第三三極管Q3、第四三極管Q4、第二二極管D2、第七電阻R7、第八電阻R8、第五三極管Q5、第六三極管Q6、第七三極管Q7、第九電阻R9和第十電阻R10；

防反充單元602、第三MOS管M3、第四MOS管M4、第十一電阻R11、第十二電阻R12、第十三電阻R13、第八三極管Q8、第九三極管Q9、第十三極管Q10、第十四電阻R14和第十五電阻R15；

動力電池的正極G-VD、高壓地G-GND、光電耦合器U1、第十六電阻R16、第十一三極管Q11、第十七電阻R17、第十八電阻R18、第十九電阻R19、第五MOS管M5和第二十電阻R20；

光耦芯片U2、發(fā)光二極管LED、第一光敏二極管PD1、第二光敏二極管PD2、第二十一電阻R21、第一比較器LM1、第二十二電阻R22、第一電容C1、第二比較器LM2、第二十三電阻R23和第二電容C2；

第十二三極管Q12、第二十四電阻R24、第十三三極管Q13、第二十五電阻R25和第二十六電阻R26；

第十四三極管Q14、第二十七電阻R27、第十五三極管Q15、第二十八電阻R28和第二十九電阻R29；

開關(guān)型降壓芯片U3、第四二極管D4和第五二極管D5。

具體實(shí)施方式

下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，旨在用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制。

下面參考附圖來描述本發(fā)明實(shí)施例提出的混合動力汽車的光伏充電系統(tǒng)以及混合動力汽車的光伏充電系統(tǒng)的控制方法。

本發(fā)明一方面實(shí)施例提出了一種混合動力汽車的光伏充電系統(tǒng)。

圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的混合動力汽車的光伏充電系統(tǒng)的方框示意圖。如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例的混合動力汽車的光伏充電系統(tǒng)包括：啟動電池10、動力電池20、太陽能電池板30、串并聯(lián)切換電路40、第一電壓采集電路50、第二電壓采集電路51、第一充電電路60、第二充電電路61、控制芯片70和電源電路80。

其中，啟動電池10用于為汽車啟動以及整車電壓用電設(shè)備供電，例如照明系統(tǒng)、儀表 顯示系統(tǒng)等；動力電池20用于為整車動力系統(tǒng)供電，即給電動機(jī)供電。其中，動力電池20與啟動電池10之間的電壓差距較大，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)具體示例，啟動電池10為低壓電池，標(biāo)定電壓一般為12V，動力電池20為高壓電池，標(biāo)定電壓根據(jù)不同車型存在一些差異，假定動力電池20的電壓為啟動電池10的電壓的N倍即N*12V，則可設(shè)計(jì)將太陽能電池板30分為N組。

太陽能電池板30包括N個(gè)太陽能電池PV1-PVN，N為大于1的整數(shù)，太陽能電池板30用于將光能轉(zhuǎn)化為電能。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)具體示例，每個(gè)太陽能電池的電壓為15V，太陽能電池板30可安裝在混合動力汽車的車頂上以更有效地接收光能。

串并聯(lián)切換電路40用于控制N個(gè)太陽能電池以并聯(lián)方式或串聯(lián)方式連接。需要說明的是，串并聯(lián)切換控制的原理如圖2所示，當(dāng)需要N個(gè)太陽能電池PV1-PVN并聯(lián)連接時(shí)，可控制開關(guān)S1_b+、S1_b-、S2_b+、S2_b-……SN-1_b+、Sn-1_b-均閉合，其他開關(guān)斷開，以使N個(gè)太陽能電池PV1-PVN的正極PV1+-PVN+連接一起作為太陽能電池板30正極，且N個(gè)太陽能電池PV1-PVN的負(fù)極PV1—PVN-連接一起作為太陽能電池板30負(fù)極；當(dāng)需要N個(gè)太陽能電池PV1-PVN串聯(lián)連接時(shí)，可控制開關(guān)S1_c、S2_c、……、SN-1_c均閉合，其他開關(guān)斷開，以使第1個(gè)太陽能電池PV1的正極作為太陽能電池板30的正極、第1個(gè)太陽能電池PV1的負(fù)極與第2個(gè)太陽能電池PV2的正極相連、……、第N-1個(gè)太陽能電池PVN-1的負(fù)極與第N個(gè)太陽能電池PVN的正極相連、第N個(gè)太陽能電池PVN的負(fù)極作為太陽能電池板30的負(fù)極。其中，N可根據(jù)動力電池20的標(biāo)定電壓確定。

第一電壓采集電路50用于采集啟動電池10的電壓；第二電壓采集電路51用于采集動力電池20的電壓；控制芯片70分別與串并聯(lián)切換電路40、第一電壓采集電路50、第二電壓采集電路51、第一充電電路60和第二充電電路61相連，控制芯片70用于根據(jù)啟動電池10的電壓和動力電池20的電壓控制串并聯(lián)切換電路40，并根據(jù)啟動電池10的電壓和動力電池20的電壓控制第一充電電路60以使太陽能電池板30通過第一充電電路60向啟動電池10充電，以及根據(jù)啟動電池10的電壓和動力電池20的電壓控制第二充電電路61以使太陽能電池板30通過第二充電電路61向動力電池20充電；電源電路80用于將啟動電池10的電壓轉(zhuǎn)換為供電電壓例如3.3V以為控制芯片70供電。

由此，本發(fā)明實(shí)施例通過光伏充電系統(tǒng)給啟動電池10和動力電池20進(jìn)行合理充電，不僅降低了汽車油耗，避免了汽車長時(shí)間放置造成的啟動電池10虧電，而且減少了采用充電站對動力電池20進(jìn)行充電的頻率，從而充分利用了太陽能電池板30所發(fā)電量，提高了能源利用率，高效環(huán)保，同時(shí)提升了用戶體驗(yàn)。

進(jìn)一步地，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，混合動力汽車的光伏充電系統(tǒng)還包括：第三電壓采集電路52，第三電壓采集電路52用于采集太陽能電池板30中任一個(gè)太陽能電池的電 壓，其中，控制芯片70還用于根據(jù)采集的任一個(gè)太陽能電池的電壓控制光伏充電系統(tǒng)休眠或喚醒。

需要說明的是，在相同環(huán)境下，可默認(rèn)被采集的該塊太陽能電池的電壓與其它太陽能電池的電壓相同，由此僅采集一塊太陽能電池的電壓即可判斷太陽能電池板30能否對外充電。

也就是說，在整個(gè)控制過程中，控制芯片70通過第三電壓采集電路52采集太陽能電池板30中任一個(gè)太陽能電池的電壓，并判斷該太陽能電池的電壓是否大于或等于喚醒電壓，如果該太陽能電池的電壓小于喚醒電壓，控制芯片70則控制光伏充電系統(tǒng)進(jìn)入休眠狀態(tài)，太陽能電池板30只用于轉(zhuǎn)化電能，而不向啟動電池10和動力電池20充電；如果該太陽能電池的電壓大于或等于喚醒電壓，控制芯片70則控制光伏充電系統(tǒng)進(jìn)入喚醒狀態(tài)，太陽能電池板30在轉(zhuǎn)化電能的同時(shí)，還向啟動電池10和動力電池20充電。

在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選示例中，喚醒電壓可設(shè)為15V。

下面對本發(fā)明實(shí)施例的控制芯片70對串并聯(lián)切換電路40、第一充電電路60和第二充電電路61進(jìn)行控制的控制方法進(jìn)行詳細(xì)描述。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，在光伏充電系統(tǒng)被喚醒之后，控制芯片70判斷啟動電池10的電壓是否小于第一預(yù)設(shè)電壓；如果啟動電池10的電壓小于第一預(yù)設(shè)電壓，控制芯片70則控制串并聯(lián)切換電路40以使N個(gè)太陽能電池以并聯(lián)方式連接，并控制第一充電電路60持續(xù)開通以使太陽能電池板30以恒流充電方式向啟動電池10充電，同時(shí)控制第二充電電路61關(guān)閉；如果啟動電池10的電壓大于或等于第一預(yù)設(shè)電壓，控制芯片70則控制串并聯(lián)切換電路40以使N個(gè)太陽能電池以串聯(lián)方式連接，并控制第二充電電路61開通以使太陽能電池板30向動力電池20充電，同時(shí)控制第一充電電路60關(guān)閉。

進(jìn)一步地，在太陽能電池板30向動力電池20充電的過程中，如果動力電池20的電壓大于第三預(yù)設(shè)電壓，控制芯片70則控制串并聯(lián)切換電路40以使N個(gè)太陽能電池以并聯(lián)方式連接，并控制第一充電電路60間歇開通以使太陽能電池板30以PWM充電方式向啟動電池10充電，同時(shí)控制第二充電電路61關(guān)閉。其中，第三預(yù)設(shè)電壓大于第一預(yù)設(shè)電壓。

更進(jìn)一步地，在太陽能電池板30向動力電池20充電以及太陽能電池板30以PWM充電方式向啟動電池10充電的過程中，如果啟動電池10的電壓小于第二預(yù)設(shè)電壓，控制芯片70則控制串并聯(lián)切換電路40以使N個(gè)太陽能電池以并聯(lián)方式連接，并控制第一充電電路60持續(xù)開通以使太陽能電池板30以恒流充電方式向啟動電池10充電，同時(shí)控制第二充電電路61關(guān)閉。其中，第二預(yù)設(shè)電壓小于第一預(yù)設(shè)電壓。

需要說明的是，PWM充電是指在啟動電池10基本充滿后轉(zhuǎn)入小電流繼續(xù)浮充充電，在此狀態(tài)下，控制芯片70可向第一充電電路60輸出PWM信號以使第一充電電路60的充 電開關(guān)在開通與關(guān)斷之間交替，這樣有利于啟動電池10電力充足，并且對啟動電池10的壽命也有好處。恒流充電是指太陽能電池板30所發(fā)電量全部給啟動電池10充電，在此狀態(tài)下，控制芯片70可向第一充電電路60持續(xù)輸出高電平信號以使第一充電電路60的充電開關(guān)處于完全導(dǎo)通狀態(tài)。

也就是說，在通過太陽能給混合動力汽車的啟動電池10和動力電池20充電的過程中，控制芯片70通過串并聯(lián)切換電路40控制N個(gè)太陽能電池以并聯(lián)方式連接或以串聯(lián)方式連接，當(dāng)N個(gè)太陽能電池以并聯(lián)方式連接時(shí)，太陽能電池板30輸出低電壓大電流的電能以給啟動電池10充電，當(dāng)N個(gè)太陽能電池以串聯(lián)方式連接時(shí)，太陽能電池板30輸出高電壓小電流的電能以給動力電池20充電，這樣根據(jù)不同的充電情況改變N個(gè)太陽能電池的串并聯(lián)方式，進(jìn)而改變太陽能電池板30的電壓，不存在開關(guān)電源的升降壓損耗，可最大限度的吸收太陽能電池板30所發(fā)電量。

充電方式可分為低壓恒流充電方式、高壓充電方式和低壓PWM充電方式。具體充電過程如下：

首先，當(dāng)光伏充電系統(tǒng)被喚醒后初次充電時(shí)，第一電壓采集電路50實(shí)時(shí)采集啟動電池10的電壓，第二電壓采集電路51實(shí)時(shí)采集動力電池20的電壓。在初次充電的情況下，如果判斷啟動電池10的電壓小于第一預(yù)設(shè)電壓例如13.8V，控制芯片70啟動低壓恒流充電方式，在此方式下，控制芯片70控制串并聯(lián)切換電路40以將N個(gè)太陽能電池的連接狀態(tài)調(diào)整為并聯(lián)方式，并且控制第一充電電路60完全導(dǎo)通以給啟動電池10充電，同時(shí)控制第二充電電路61關(guān)閉。應(yīng)當(dāng)理解的是，該過程不存在PWM調(diào)制現(xiàn)象，太陽能電池板30所發(fā)電量全部充入啟動電池10。

之后，如果判斷啟動電池10的電壓大于或等于第一預(yù)設(shè)電壓例如13.8V，控制芯片70啟動高壓充電方式。在此方式下，控制芯片70控制串并聯(lián)切換電路40以將N個(gè)太陽能電池的連接狀態(tài)調(diào)整為串聯(lián)方式，太陽能電池板30輸出的電壓變高，并且控制第二充電電路61完全開通以給動力電池20充電，同時(shí)控制第一充電電路60關(guān)閉。應(yīng)當(dāng)理解的是，該過程不存在PWM調(diào)制現(xiàn)象，太陽能電池板30所發(fā)的電能全部充入動力電池20。

之后，如果判斷動力電池20的電壓大于第三預(yù)設(shè)電壓例如N*14V，控制芯片70則啟動低壓PWM充電方式，在此方式下，控制芯片70控制串并聯(lián)切換電路40以將N個(gè)太陽能電池的連接狀態(tài)調(diào)整為并聯(lián)方式，并且以PWM技術(shù)控制第一充電電路60在開通與關(guān)斷之間進(jìn)行切換以到達(dá)限流限壓的目的，同時(shí)控制第二充電電路61關(guān)閉，這樣可將啟動電池10的充電電壓維持在13.6V。

需要說明的是，之所以采用限流限壓的方式給啟動電池10充電，是因?yàn)橄蘖飨迚旱碾姵靥匦运粒串?dāng)充電電壓高于啟動電池10的最高充電電壓時(shí)將會對啟動電池10造成損 害，所以常用的充電方式是當(dāng)啟動電池10的充電電壓達(dá)到最高充電電壓時(shí)，通過PWM調(diào)制以該充電電壓維持充電一段時(shí)間(該過程為恒壓充電)，之后再次減小PWM信號的占空比，以降低充電電壓進(jìn)入補(bǔ)充充電(該過程為浮充充電)。通過PWM充電減小充電電壓，可使太陽能電池板30所發(fā)電量基本上完全被啟動電池10吸收，避免能量損耗。

并且，在以高壓充電方式和低壓PWM充電方式進(jìn)行充電的過程中，如果判斷啟動電池10的電壓小于第二預(yù)設(shè)電壓例如12.6V，控制芯片70返回低壓恒流充電方式。

如上所述，在整個(gè)充電過程，首先進(jìn)行兩組電池即啟動電池10的動力電池20的恒流充電，最后進(jìn)行啟動電池10的PWM充電，從而最大限度的利用了太陽能電池板30所發(fā)電量。

下面結(jié)合圖3-圖11來詳細(xì)描述光伏充電系統(tǒng)中各個(gè)電路的具體結(jié)構(gòu)、工作原理。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，控制芯片70可為32位單片機(jī)，該32位單片機(jī)自帶12位AD端口、256K字節(jié)的閃存存儲器，其工作溫度為-40℃-105℃。具體地，控制芯片70及其周邊電路的連接方式可如圖3所示，這里不再贅述。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，如圖3-4所示，串并聯(lián)切換電路40包括N-1個(gè)開關(guān)單元41.1-41.N-1和控制N-1個(gè)開關(guān)單元41.1-41.N-1的主開關(guān)單元42，其中，主開關(guān)單元42包括第一三極管Q1和第一電阻R1，第一三極管Q1的發(fā)射極接低壓地GND，第一三極管Q1的基極與控制芯片70的串并聯(lián)切換控制端相連，第一三極管Q1的集電極與第一電阻R1的一端相連，第一電阻R1的另一端與N-1個(gè)開關(guān)單元41.1-41.N-1均相連；N-1個(gè)開關(guān)單元41.1-41.N-1中的第i個(gè)開關(guān)單元41.i包括第二三極管Q2、第二電阻R2和雙刀雙擲繼電器KM，第二三極管Q2的基極與第一電阻R1的另一端相連，第二三極管Q2的集電極通過第二電阻R2接低壓地GND，雙刀雙擲繼電器KM的線圈的一端與第二三極管Q2的發(fā)射極相連，雙刀雙擲繼電器KM的線圈的另一端與啟動電池10的正極VD相連，雙刀雙擲繼電器KM的第一端1與N個(gè)太陽能電池中第i個(gè)太陽能電池PVi+的正極相連，雙刀雙擲繼電器KM的第二端2與N個(gè)太陽能電池中第i+1個(gè)太陽能電池的正極PVi+1+相連，雙刀雙擲繼電器KM的第三端3懸空，雙刀雙擲繼電器KM的第四端4與第i個(gè)太陽能電池的負(fù)極PVi-相連，雙刀雙擲繼電器KM的第五端5與第i+1個(gè)太陽能電池的負(fù)極PVi+1-相連，雙刀雙擲繼電器KM的第六端6與第i+1個(gè)太陽能電池的正極PVi+1+相連，其中，第一端1與第二端2之間具有第一路徑，第一端1與第三端3之間具有第二路徑，第四端4與第五端5之間具有第三路徑，第四端4與第六端6之間具有第四路徑，i＝1、2、…、N-1。換言之，N-1個(gè)開關(guān)單元41.1-41.N-1中每個(gè)開關(guān)單元的電路結(jié)構(gòu)基本相同。

具體來說，控制芯片70可通過串并聯(lián)切換控制端輸出高低電平信號至串并聯(lián)切換電路40，以調(diào)整N個(gè)太陽能電池PV1-PVN的連接狀態(tài)，串并聯(lián)切換控制端為控制芯片70的I/O 輸出引腳。

當(dāng)串并聯(lián)切換控制端輸出為高電平時(shí)，主開關(guān)單元42中的第一三極管Q1導(dǎo)通，N-1個(gè)開關(guān)單元41.1-41.N-1中每個(gè)開關(guān)單元的第二三極管Q2導(dǎo)通，每個(gè)開關(guān)單元的雙刀雙擲繼電器KM的線圈通電，雙刀雙擲繼電器KM的開關(guān)吸合，即第一端1接通第三端3且第四端4接通第六端6，以使第i個(gè)太陽能電池的負(fù)極PVi-與第i+1個(gè)太陽能電池的正極PVi+1+相連，所以太陽能電池板30處于串聯(lián)狀態(tài)。

當(dāng)串并聯(lián)切換控制端輸出為低電平時(shí)，主開關(guān)單元42中的第一三極管Q1關(guān)斷，N-1個(gè)開關(guān)單元41.1-41.N-1中每個(gè)開關(guān)單元的第二三極管Q2關(guān)斷，每個(gè)開關(guān)單元的雙刀雙擲繼電器KM的線圈斷電，雙刀雙擲繼電器KM的開關(guān)不吸合，即第一端1接通第二端2且第四端4接通第五端5，以使第i個(gè)太陽能電池的正極PVi+與第i+1個(gè)太陽能電池的正極PVi+1+相連、第i個(gè)太陽能電池的負(fù)極PVi-與第i+1個(gè)太陽能電池的負(fù)極PVi+1-相連，所以太陽能電池板30處于并聯(lián)狀態(tài)。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，如圖3和圖5所示，啟動電池10的正極VD與太陽能電池板30的正極相連，啟動電池10的負(fù)極接低壓地GND，第一充電電路60包括：第一MOS管M1、第二MOS管M2、第三電阻R3、第四電阻R4和驅(qū)動單元。

其中，第一MOS管M1和第二MOS管M2并聯(lián)，第一MOS管M1的源極與第二MOS的源極相連后與太陽能電池板30的負(fù)極PV-相連，第一MOS管M1的漏極與第二MOS的漏極相連后與低壓地GND相連；第三電阻R3的一端與第一MOS管M1的柵極相連；第四電阻R4的一端與第三電阻R3的另一端相連，第四電阻R4的另一端與第二MOS管M2的柵極相連，第三電阻R3與第四電阻R4之間具有第一節(jié)點(diǎn)；驅(qū)動單元601與第一節(jié)點(diǎn)和控制芯片70的低壓充電控制端相連，驅(qū)動單元601用于驅(qū)動第一MOS管M1和第二MOS管M2同時(shí)開通或關(guān)斷。

具體地，如圖5所示，驅(qū)動單元601包括：第一二極管D1、第五電阻R5、第六電阻R6、第三三極管Q3、第四三極管Q4、第二二極管D2、第七電阻R7、第八電阻R8、第五三極管Q5、第六三極管Q6、第七三極管Q7、第九電阻R9和第十電阻R10。

其中，第一二極管D1的陽極與啟動電池10的正極VD相連；第五電阻R5的一端與第一二極管D1的陰極相連；第六電阻R6的一端與第五電阻R5的另一端相連，第六電阻R6與第五電阻R5之間具有第二節(jié)點(diǎn)；第三三極管Q3的集電極與第六電阻R6的另一端相連，第三三級管的發(fā)射極接低壓地GND，第三三級管的基極與控制芯片70的低壓充電控制端相連；第四三極管Q4的發(fā)射極與二極管的陰極相連，第四三極管Q4的基極與第二節(jié)點(diǎn)相連；第二二極管D2的陽極與第四三極管Q4的集電極相連；第七電阻R7的一端與第二二極管D2的陰極相連；第八電阻R8的一端與第七電阻R7的另一端相連，第八電阻R8 的另一端與太陽能電池板30的負(fù)極PV-相連，第七電阻R7與第八電阻R8之間具有第三節(jié)點(diǎn)；第五三極管Q5的基極與第三節(jié)點(diǎn)相連，第五三極管Q5的發(fā)射極與太陽能電池板30的負(fù)極PV-相連；第六三極管Q6的集電極與第一二極管D1的陰極相連，第七三極管Q7的集電極與第五三極管Q5的發(fā)射極相連，第六三極管Q6的基極與第七三極管Q7的基極相連后與第五三極管Q5的集電極相連，第六三極管Q6的發(fā)射極與第七三極管Q7的發(fā)射極相連后與第一節(jié)點(diǎn)相連；第九電阻R9并聯(lián)在第六三極管Q6的集電極與基極之間；第十電阻R10并聯(lián)在第七三極管Q7的集電極與發(fā)射極之間。

具體而言，第一充電電路60是以MOS管為主設(shè)計(jì)的開關(guān)電路，其能夠?qū)崿F(xiàn)恒流充電和PWM充電兩種充電方式，其中，啟動電池10的正極VD和太陽能電池的正極始終處于連接狀態(tài)。

在恒流充電方式下，控制芯片70控制其低壓充電控制端一直輸出高電平，驅(qū)動單元601根據(jù)高電平一直輸出高電平至第一MOS管M1的柵極和第二MOS管M2的柵極，以驅(qū)動第一MOS管M1和第二MOS管M2完全開通，啟動電池10的負(fù)極和太陽能電池的負(fù)極相應(yīng)地一直處于接通狀態(tài)，這樣太陽能電池板30以恒流充電方式向啟動電池10充電。

在PWM充電方式下，控制芯片70控制其低壓充電控制端輸出PWM信號，驅(qū)動單元601根據(jù)PWM信號驅(qū)動第一MOS管M1和第二MOS管M2在開通和關(guān)斷進(jìn)行交替，啟動電池10的負(fù)極和太陽能電池的負(fù)極相應(yīng)地也在接通與斷開之間交替，這樣太陽能電池板30以PWM充電方式向啟動電池10充電，從而達(dá)到維持電壓進(jìn)行充電的目的。其中，控制芯片70可將啟動電池10的電壓與標(biāo)定的浮充電壓進(jìn)行比較，并根據(jù)比較結(jié)果調(diào)整PWM信號的占空比。

應(yīng)當(dāng)理解的是，通過將第一MOS管M1和第二MOS管M2并聯(lián)，可增大導(dǎo)通電流。

進(jìn)一步地，如圖5所示，第一充電電路60還包括用于防止啟動電池10向太陽能電池反向充電的防反充單元602，防反充單元602包括：第三MOS管M3、第四MOS管M4、第十一電阻R11、第十二電阻R12、第十三電阻R13、第八三極管Q8、第九三極管Q9、第十三極管Q10、第十四電阻R14和第十五電阻R15。

其中，第三MOS管M3和第四MOS管M4并聯(lián)，第三MOS管M3和第四MOS管M4連接在第一MOS管M1和第二MOS管M2的漏極與低壓地GND之間，第三MOS管M3的源極與第四MOS的源極相連后與低壓地GND相連，第三MOS管M3的漏極與第四MOS的漏極相連后與第一MOS管M1和第二MOS管M2的漏極相連；第十一電阻R11的一端與第三MOS管M3的柵極相連；第十二電阻R12的一端與第十一電阻R11的另一端相連，第十二電阻R12的另一端與第四MOS管M4的柵極相連，第十一電阻R11與第十二電阻R12之間具有第四節(jié)點(diǎn)；第十三電阻R13的一端與控制芯片70的低壓防反充端 相連；第八三極管Q8的基極與第十三電阻R13的另一端相連，第八三極管Q8的發(fā)射極與低壓地GND相連；第九三極管Q9的集電極與第一二極管D1的陰極相連，第十三極管Q10的集電極與第八三極管Q8的發(fā)射極相連，第九三極管Q9的基極與第十三極管Q10的基極相連后與第八三極管Q8的集電極相連，第九三極管Q9的發(fā)射極與第十三極管Q10的發(fā)射極相連后與第四節(jié)點(diǎn)相連；第十四電阻R14并聯(lián)在第九三極管Q9的集電極與基極之間；第十五電阻R15并聯(lián)在第十三極管Q10的集電極與發(fā)射極之間。

具體而言，在太陽能電池板30向啟動電池10充電的過程中，控制芯片70還可判斷太陽能電池板30的電壓是否小于啟動電池10的電壓，如果太陽能電池板30的電壓小于啟動電池10的電壓，控制芯片70的低壓防反充端則輸出防反充信號以防止啟動電池10向太陽能電池反向充電，并通過由第八三極管Q8、第九三極管Q9和第十三極管Q10構(gòu)成的另一個(gè)驅(qū)動電路驅(qū)動第三MOS管M3和第四MOS管M4。例如，當(dāng)太陽能電池板30的電壓小于啟動電池10的電壓時(shí)，低壓防反充端輸出低電平，另一個(gè)驅(qū)動電路輸出低電平至第三MOS管M3的柵極和第四MOS管M4的柵極，第三MOS管M3和第四MOS管M4關(guān)斷，啟動電池10的負(fù)極和太陽能電池的負(fù)極相應(yīng)地?cái)嚅_，避免了啟動電池10反過來給太陽能電池板30充電。

而如果太陽能電池板30的電壓大于或等于啟動電池10的電壓，控制芯片70的低壓防反充端則輸出非防反充信號，由第八三極管Q8、第九三極管Q9和第十三極管Q10構(gòu)成的另一個(gè)驅(qū)動電路驅(qū)動第三MOS管M3和第四MOS管M4同時(shí)打開。這樣，太陽能電池板30可在第一MOS管M1和第二MOS管M2開通時(shí)向啟動電池10充電。

另外，第一充電電路60還可包括第三十電阻R30、第三十一電阻R31、第三十二電阻、穩(wěn)壓二極管ZD1和第三二極管D3，第三十電阻R30、第三十一電阻R31、第三十二電阻、穩(wěn)壓二極管ZD1和第三二極管D3的連接位置如圖5所示，這里不再贅述。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，如圖6所示，動力電池20的正極G-VD與太陽能電池板30的正極相連，動力電池20的負(fù)極接高壓地G-GND，第二充電電路61包括：光電耦合器U1、第十六電阻R16、第十一三極管Q11、第十七電阻R17、第十八電阻R18、第十九電阻R19、第五MOS管M5和第二十電阻R20。

其中，第十六電阻R16的一端與控制芯片70的高壓充電控制端相連；第十一三極管Q11的基極與第十六電阻R16的另一端相連，第十一三極管Q11的發(fā)射極與啟動電池10的負(fù)極相連，第十一三極管Q11的集電極與光電耦合器U1的第一輸入端相連，其中，啟動電池10的負(fù)極接低壓地GND；第十七電阻R17的一端與啟動電池10的正極VD相連，第十七電阻R17的另一端與光電耦合器U1的第二輸入端相連；第十八電阻R18的一端接高壓地G-GND；第十九電阻R19的一端與第十八電阻R18的另一端相連，第十九電阻R19 與第十八電阻R18之間具有第五節(jié)點(diǎn)，第五節(jié)點(diǎn)與光電耦合器U1的第一輸出端相連；第五MOS管M5的柵極與第十九電阻R19的另一端相連，第五MOS管M5的源極與高壓地G-GND相連，第五MOS管M5的漏極與太陽能電池板30的負(fù)極PV-相連；第二十電阻R20的一端與啟動電池10的正極VD相連，第二十電阻R20的另一端與光電耦合器U1的第二輸出端相連。

具體而言，第二充電電路61以高壓MOS管為主設(shè)計(jì)的開關(guān)電路，并通過光電耦合器U1將高壓部分和低壓部分進(jìn)行隔離。其中，動力電池20的正極G-VD和太陽能電池的正極始終是連接狀態(tài)。在高壓充電方式下，控制芯片70控制其高壓充電控制端輸出高電平，第十一三極管Q11導(dǎo)通，光電耦合器U1輸入端的發(fā)光部發(fā)出光線，光電耦合器U1輸出端的受光部在光線的照射下導(dǎo)通，進(jìn)而第五MOS管M5導(dǎo)通，動力電池20的負(fù)極和太陽能電池板30的負(fù)極PV-接通，這樣太陽能電池板30通過第二充電電路61向動力電池20進(jìn)行高壓充電。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，如圖7所示，第二電壓采集電路51包括：光耦芯片U2、第二十一電阻R21、第一比較器LM1、第二十二電阻R22、第一電容C1、第二比較器LM2、第二十三電阻R23和第二電容C2。

其中，光耦芯片U2包括發(fā)光二極管LED、第一光敏二極管PD1和第二光敏二極管PD2；第二十一電阻R21的一端與動力電池20的正極G-VD相連，第二十一電阻R21的另一端與第一光敏二極管PD1的陰極相連，其中，第一光敏二極管PD1的陽極接高壓地G-GND；第一比較器LM1的負(fù)輸入端與第二十一電阻R21的另一端相連，第一比較器LM1的正輸入端接高壓地G-GND；第二十二電阻R22的一端與第一比較器LM1的輸出端相連，第二十二電阻R22的另一端與發(fā)光二極管LED的陰極相連，其中，發(fā)光二極管LED的陽極與電源電路80相連，即與電源電路80的供電電壓(3.3V)提供端相連；第一電容C1的一端與第一比較器LM1的負(fù)輸入端相連，第一電容C1的另一端與第一比較器LM1的輸出端相連；第二比較器LM2的負(fù)輸入端與第二光敏二極管PD2的陰極相連，第二比較器LM2的正輸入端與第二光敏二極管PD2的陽極相連后與啟動電池10的負(fù)極相連，第二比較器LM2的輸出端與控制芯片70的高壓檢測端相連，其中，啟動電池10的負(fù)極接低壓地GND；第二十三電阻R23的一端與第二比較器LM2的負(fù)輸入端相連，第二十三電阻R23的另一端與第二比較器LM2的輸出端相連；第二電容C2與第二十三電阻R23并聯(lián)。

需要說明的是，光耦芯片U2的型號可為HCNR201，如圖8所示，該光耦芯片U2由一個(gè)高性能的發(fā)光二極管LED和兩個(gè)特性十分相似的光敏二極管組成。

具體而言，第二十一電阻R21的一端接動力電池20的正極G-VD，第二電壓采集電路51采用線性光耦隔離降壓方式實(shí)現(xiàn)動力電池20的電壓采集，即言，第二電壓采集電路51 通過光耦芯片U2將高壓部分和低壓部分隔離，并且將被采集的動力電池20的電壓變換為能夠被控制芯片70采集的3.3V以內(nèi)的電壓，采集到的電壓從第二比較器LM2的輸出端輸出給控制芯片70的高壓檢測端。其中，降壓比例為光耦芯片U2的線性比例。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，如圖9所示，第一電壓采集電路50包括：第十二三極管Q12、第二十四電阻R24、第十三三極管Q13、第二十五電阻R25和第二十六電阻R26。

其中，第十二三極管Q12的基極與控制芯片70的低壓檢測開關(guān)端相連，第十二三極管Q12的發(fā)射極與啟動電池10的負(fù)極相連，其中，啟動電池10的負(fù)極接低壓地GND；第二十四電阻R24的一端與第十二三極管Q12的集電極相連；第十三三極管Q13的基極與第二十四電阻R24的另一端相連，第十三三極管Q13的發(fā)射極與啟動電池10的正極VD相連；第二十五電阻R25的一端與第十三三極管Q13的集電極相連；第二十六電阻R26的一端與第二十五電阻R25的另一端相連，第二十六電阻R26的另一端接低壓地GND，第二十六電阻R26與第二十五電阻R25之間具有第六節(jié)點(diǎn)，第六節(jié)點(diǎn)與控制芯片70的低壓檢測端相連。

具體而言，第十三三極管Q13的發(fā)射極連接啟動電池10的正極VD，第一電壓采集電路50采用分壓原理，將被采集的啟動電池10的電壓分壓變換為能夠被控制芯片70采集的3.3V以內(nèi)的電壓。

在圖9中，第十二三極管Q12的基極連接控制芯片70的低壓檢測開關(guān)端，該低壓檢測開關(guān)端為I/O輸出引腳，當(dāng)引腳輸出為高電平時(shí)，第十二三極管Q12和第十三三極管Q13導(dǎo)通，第一電壓采集電路50能夠進(jìn)行電壓采集；否則，當(dāng)引腳輸出為低電平時(shí)，第十二三極管Q12和第十三三極管Q13關(guān)斷，第一電壓采集電路50不能進(jìn)行電壓采集。控制芯片70可每隔10秒鐘采集一次啟動電池10的電壓，以減少R25和R26的功耗。

并且，第六節(jié)點(diǎn)連接控制芯片70的低壓檢測端，該低壓檢測端為AD模擬量采集引腳，在第十二三極管Q12和第十三三極管Q13導(dǎo)通的情況下，低壓檢測端實(shí)際采集到的電壓V1＝(VD-0.3)*R26/(R25+R26)，其中，VD為啟動電池10的電壓，0.3V為三極管飽和導(dǎo)通電壓，R25和R26為高精度電阻，以保證電壓采集的準(zhǔn)確性。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，如圖10所示，第三電壓采集電路52包括：第十四三極管Q14、第二十七電阻R27、第十五三極管Q15管、第二十八電阻R28和第二十九電阻R29。

其中，第十四三極管Q14的基極與控制芯片70的太陽能檢測開關(guān)端相連，第十四三極管Q14的發(fā)射極接低壓地GND；第二十七電阻R27的一端與第十四三極管Q14的集電極相連；第十五三極管Q15管的基極與第二十七電阻R27的另一端相連，第十五三極管Q15管的發(fā)射極與太陽能電池板30的正極PV相連；第二十八電阻R28的一端與第十五三極管Q15管的集電極相連；第二十九電阻R29的一端與第二十八電阻R28的另一端相連，第二 十九電阻R29的另一端接太陽能電池板30的負(fù)極PV-，第二十九電阻R29與第二十八電阻R28之間具有第七節(jié)點(diǎn)，第七節(jié)點(diǎn)與控制芯片70的太陽能檢測端相連。

具體而言，第十五三極管Q15管的發(fā)射極連接太陽能電池板30的正極，第三電壓采集電路52采用分壓原理，將被采集的太陽能電池板30的電壓分壓變換為能夠被控制芯片70采集的3.3V以內(nèi)的電壓。

在圖10中，第十四三極管Q14的基極連接控制芯片70的太陽能檢測開關(guān)端，該太陽能檢測開關(guān)端為I/O輸出引腳，當(dāng)引腳輸出為高電平時(shí)，第十四三極管Q14和第十五三極管Q15管導(dǎo)通，第三電壓采集電路52能夠進(jìn)行電壓采集；否則，當(dāng)引腳輸出為低電平時(shí)，第十四三極管Q14和第十五三極管Q15管關(guān)斷，第三電壓采集電路52不能進(jìn)行電壓采集。控制芯片70可每隔10秒鐘采集一次太陽能電池板30的電壓，以減少R28和R29的功耗。

并且，第七節(jié)點(diǎn)連接控制芯片70的太陽能檢測端，該太陽能檢測端為AD模擬量采集引腳，在第十四三極管Q14和第十五三極管Q15管導(dǎo)通的情況下，太陽能檢測端實(shí)際采集到的電壓V2＝(PV-0.3)*R29/(R28+R29)，其中，PV為太陽能電池板30的電壓，0.3V為三極管飽和導(dǎo)通電壓，R28和R29為高精度電阻，以保證電壓采集的準(zhǔn)確性。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，如圖11所示，電源電路80包括開關(guān)型降壓芯片U3，該芯片的效率高達(dá)95％以上。具體而言，該電源電路80為降壓電路，用于將啟動電池10的12V左右電壓，降為能夠供給控制芯片70和其它芯片的3.3V供電電壓。電源電路80的具體電路結(jié)構(gòu)如圖11所示，這里不再贅述，其中，第四二極管D4和第五二極管D5為防反二極管，兩個(gè)二極管并聯(lián)增加了通過電流的能力。

綜上所述，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例提出的混合動力汽車的光伏充電系統(tǒng)，控制芯片根據(jù)啟動電池的電壓和動力電池的電壓控制串并聯(lián)切換電路，并根據(jù)啟動電池的電壓和動力電池的電壓控制第一充電電路以使太陽能電池板通過第一充電電路向啟動電池充電，以及根據(jù)啟動電池的電壓和動力電池的電壓控制第二充電電路以使太陽能電池板通過第二充電電路向動力電池充電。由此，通過光伏充電系統(tǒng)給啟動電池和動力電池進(jìn)行合理充電，不僅降低了汽車油耗，避免了汽車長時(shí)間放置造成的啟動電池虧電，而且減少了采用充電站對動力電池進(jìn)行充電的頻率，從而充分利用了太陽能電池板所發(fā)電量，提高了能源利用率，高效環(huán)保，同時(shí)提升了用戶體驗(yàn)。

本發(fā)明另一方面實(shí)施例還提出了一種混合動力汽車的光伏充電系統(tǒng)的控制方法。

圖12是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的混合動力汽車的光伏充電系統(tǒng)的控制方法的流程圖。光伏充電系統(tǒng)包括啟動電池、動力電池、太陽能電池板、串并聯(lián)切換電路、第一充電電路和第二充電電路，太陽能電池板包括N個(gè)太陽能電池，N為大于1的整數(shù)，串并聯(lián)切換電路用于控制多組太陽能電池以并聯(lián)方式或串聯(lián)方式連接。

如圖12所示，混合動力汽車的光伏充電系統(tǒng)的控制方法包括以下步驟：

S1：采集啟動電池的電壓。

S2：采集動力電池的電壓。

S3：根據(jù)啟動電池的電壓和動力電池的電壓控制串并聯(lián)切換電路，并根據(jù)啟動電池的電壓和動力電池的電壓控制第一充電電路以使太陽能電池板通過第一充電電路向啟動電池充電，以及根據(jù)啟動電池的電壓和動力電池的電壓控制第二充電電路以使太陽能電池板通過第二充電電路向動力電池充電。

進(jìn)一步地，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，混合動力汽車的光伏充電系統(tǒng)的控制方法還包括：采集太陽能電池板中任一個(gè)太陽能電池的電壓；根據(jù)采集的任一個(gè)太陽能電池的電壓控制光伏充電系統(tǒng)休眠或喚醒。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例，根據(jù)啟動電池的電壓和動力電池的電壓控制串并聯(lián)切換電路，并根據(jù)啟動電池的電壓和動力電池的電壓控制第一充電電路以使太陽能電池板通過第一充電電路向啟動電池充電，以及根據(jù)啟動電池的電壓和動力電池的電壓控制第二充電電路以使太陽能電池板通過第二充電電路向動力電池充電，即步驟S3具體包括：在光伏充電系統(tǒng)被喚醒之后，判斷啟動電池的電壓是否小于第一預(yù)設(shè)電壓；如果啟動電池的電壓小于第一預(yù)設(shè)電壓，則控制串并聯(lián)切換電路以使N個(gè)太陽能電池以并聯(lián)方式連接，并控制第一充電電路持續(xù)開通以使太陽能電池板以恒流充電方式向啟動電池充電，同時(shí)控制第二充電電路關(guān)閉；如果啟動電池的電壓大于或等于第一預(yù)設(shè)電壓，則控制串并聯(lián)切換電路以使N個(gè)太陽能電池以串聯(lián)方式連接，并控制第二充電電路開通以使太陽能電池板向動力電池充電，同時(shí)控制第一充電電路關(guān)閉。

進(jìn)一步地，在太陽能電池板向動力電池充電的過程中，如果動力電池的電壓大于第三預(yù)設(shè)電壓，則控制串并聯(lián)切換電路以使N個(gè)太陽能電池以并聯(lián)方式連接，并控制第一充電電路間歇開通以使太陽能電池板以PWM充電方式向啟動電池充電，同時(shí)控制第二充電電路關(guān)閉。

更進(jìn)一步地，在太陽能電池板向動力電池充電以及太陽能電池板以PWM充電方式向啟動電池充電的過程中，如果啟動電池的電壓小于第二預(yù)設(shè)電壓，則控制串并聯(lián)切換電路以使N個(gè)太陽能電池以并聯(lián)方式連接，并控制第一充電電路持續(xù)開通以使太陽能電池板以恒流充電方式向啟動電池充電，同時(shí)控制第二充電電路關(guān)閉。

綜上所述，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例提出的混合動力汽車的光伏充電系統(tǒng)的控制方法，根據(jù)啟動電池的電壓和動力電池的電壓控制串并聯(lián)切換電路，并根據(jù)啟動電池的電壓和動力電池的電壓控制第一充電電路以使太陽能電池板通過第一充電電路向啟動電池充電，以及根據(jù)啟動電池的電壓和動力電池的電壓控制第二充電電路以使太陽能電池板通過第二充電電 路向動力電池充電。由此，通過光伏充電系統(tǒng)給啟動電池和動力電池進(jìn)行合理充電，不僅降低了汽車油耗，避免了汽車長時(shí)間放置造成的啟動電池虧電，而且減少了采用充電站對動力電池進(jìn)行充電的頻率，從而充分利用了太陽能電池板所發(fā)電量，提高了能源利用率，高效環(huán)保，同時(shí)提升了用戶體驗(yàn)。

在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括至少一個(gè)該特征。在本發(fā)明的描述中，“多個(gè)”的含義是至少兩個(gè)，例如兩個(gè)，三個(gè)等，除非另有明確具體的限定。

在本發(fā)明中，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”、“固定”等術(shù)語應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或成一體；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通或兩個(gè)元件的相互作用關(guān)系，除非另有明確的限定。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語在本發(fā)明中的具體含義。

在本發(fā)明中，除非另有明確的規(guī)定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接觸，或第一和第二特征通過中間媒介間接接觸。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或僅僅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或僅僅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本說明書的描述中，參考術(shù)語“一個(gè)實(shí)施例”、“一些實(shí)施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實(shí)施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)包含于本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例或示例中。在本說明書中，對上述術(shù)語的示意性表述不必須針對的是相同的實(shí)施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)可以在任一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例或示例中以合適的方式結(jié)合。此外，在不相互矛盾的情況下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以將本說明書中描述的不同實(shí)施例或示例以及不同實(shí)施例或示例的特征進(jìn)行結(jié)合和組合。

盡管上面已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，可以理解的是，上述實(shí)施例是示例性的，不能理解為對本發(fā)明的限制，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以對上述實(shí)施例進(jìn)行變化、修改、替換和變型。