一种带组串式MPPT的太阳能混合驱动式微型电动汽车制造技术

本发明专利技术公开了一种带组串式MPPT的太阳能混合驱动式微型电动汽车，包括供电控制系统，供电控制系统包括太阳能电池组、蓄电池、组串式MPPT控制器、储能系统、辅助电源、电动机控制器、控制器电源和电动机，太阳能电池组和蓄电池与MPPT控制器电连接，MPPT控制器通过储能系统和辅助电源与电动机控制器相连，控制器电源与电动机控制器相连，电动机控制器与电动机相连。本发明专利技术可以很好地弥补纯电动汽车的续航力程短，充电不方便的缺点，还可减少电动汽车充电桩和天气的依赖程度，既可满足人们日常出行需求，也可以满足人们中远途出行的需求。

【技术实现步骤摘要】
一种带组串式MPPT的太阳能混合驱动式微型电动汽车
本专利技术涉及新能源汽车领域，特别涉及到一种带组串式MPPT的太阳能混合驱动式微型电动汽车。
技术介绍
目前太阳能发电技术逐渐成熟，太阳能电池板的技术也有很大的提高，非晶硅/微晶硅叠层结构的太阳能电池板，可大幅度提高转换效率太阳能，MPPT技术更好的提高了太阳能电池组的输出特性。但是在汽车上的应用很少，一般只涉及汽车的辅助电源系统，太阳能电池所提供的能量大都用于车辆的电器、仪表等，或是对车的蓄电池进行充电。现今有一些量产车在其天窗顶部添加太阳能电池，经控制器和逆变器驱动车载空调工作，有太阳能发电驱动汽车的例子非常少，并且太阳能所能提供的能量只能占到所需驱动能量的30％以下，并且对天气依赖性高。太阳能充电时间慢，输出特性不稳定，对天气依赖程度高，电池续航能力弱，行驶里程短。而目前纯电动汽车电池的续航能力较弱，且行驶里程短，对充电桩的依赖性高，但在许多公共场所并没有充电桩或者数量很少，给正常的使用带来了很大的不便。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术中的不足，提供一种带组串式MPPT的太阳能混合驱动式微型电动汽车，以解决上述问题。本专利技术所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：一种带组串式MPPT的太阳能混合驱动式微型电动汽车，包括供电控制系统，供电控制系统包括太阳能电池组、蓄电池、组串式MPPT控制器、储能系统、辅助电源、电动机控制器、控制器电源和电动机，太阳能电池组和蓄电池与MPPT控制器电连接，MPPT控制器通过储能系统和辅助电源与电动机控制器相连，控制器电源与电动机控制器相连，电动机控制器与电动机相连。进一步的，所述MPPT控制器包括四种工作模式，分别为旁路模式(STB)、直通模式(PM)、升压模式(Boost)和降压模式(Buck)，在初始化阶段，首先进入STB模式，在此模式下等待一段时间tTSB后尝试进入工作模式，开始追踪MPP，追踪稳定后检测输出功率值Pmmp，判断是否超过所设定的功率门槛值Pstartmin，若不符合条件，则重新进入STB模式；从初始状态开始工作时，首先进行STB模式向Buck模式的切换，每个太阳能电池组件分别与一个微型DC/DC功率变流器相连，通过控制微型DC/DC功率变流器，使输入侧电压Vin从开路电压值开始逐步减小，输入侧功率随之增大，系统的工作点向MPP靠拢；随着输入侧电压Vin降低、输出侧电压Vout逐步升高，如果输入测电压Vin与输出侧电压Vout相等时，系统仍未达到MPP点，则进行由Buck模式向Boost模式的切换，进一步降低输入电压同时增大输入功率，直至达到MPP点；当系统达到MPP点时，若输入电压Vmpp与输出电压Vout满足|Vout-Vmpp|＜0.02Vmpp的关系时，系统将主动转入PM模式。进一步的，当系统稳定工作时，如果出现两种情况之一，将重新启动MPPT过程：(1)系统已稳定工作的时间或处于PM模式工作的时间超过了设定的时间；(2)系统的输出功率变化△P超过了设定值△Pset。进一步的，所述MPPT控制器的主电路包括第一开关管Q1、第二开关管Q2、第三开关管Q3、第四开关管Q4、第五开关管Q5、第六开关管Q6和电感L，第一开关管Q1的漏极与输入端的正极相连，第一开关管Q1的源极分别与第二开关管Q2的漏极以及电感L的一端相连，第二开关管Q2的源极与输入端的负极相连，第三开关管Q3的漏极与输出端的正极相连，第三开关管Q3的源极与第四开关管Q4的漏极以及电感L的另一端相连，第四开关管Q4的源极与输出端的负极相连；第五开关管Q5的源极与第六开关管Q6的漏极相连，第五开关管Q5的漏极与输入端的正极相连，第六开关管Q6的源极与输出端的正极相连。与现有技术相比，本专利技术的有益效果如下：太阳能发电是一种无污染的发电方式，带组串式MPPT的太阳能混合驱动式微型电动汽车比一般太阳能汽车的对光能的转化效率更高，比纯电动汽车的续航能力更强，充电方式多样，减少了对天气的依赖性，而且体积小，在节省耗能的情况下进一步缓解了城市交通拥堵的情况。本专利技术可以很好地弥补纯电动汽车的续航力程短，充电不方便的缺点，还可减少电动汽车充电桩和天气的依赖程度，既可满足人们日常出行需求，也可以满足人们中远途出行的需求。微型汽车数量的增加可以相对缓解交通拥堵的状况。附图说明图1为本专利技术所述的供电控制系统的结构示意图。图2为本专利技术所述的驱动控制系统的结构示意图。图3为本专利技术所述的MPPT控制器的控制流程图。图4为本专利技术所述的MPPT控制器的主电路的电路图。图5为本专利技术所述的MPPT模块串联模型的结构示意图。具体实施方式为使本专利技术实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本专利技术。参见图1～图5，本专利技术所述的一种带组串式MPPT的太阳能混合驱动式微型电动汽车，包括供电控制系统。供电控制系统包括太阳能双模电源(太阳能电池组及蓄电池)、组串式MPPT控制器、储能系统、辅助电源、电动机控制器、控制器电源和电动机。太阳能电池组和蓄电池与MPPT控制器电连接，MPPT控制器通过储能系统和辅助电源与电动机控制器相连。控制器电源与电动机控制器相连，电动机控制器与电动机相连。太阳能光电池阵列是整个系统中的能量转换部件，它根据光强和温度等条件，以一定的输出特性对外输出功率，提供能量的来源。同时，MPPT控制器也能对储能系统进行充电控制，限制其充电电流和电压。电动机控制器用于驱动电动机以及控制电动机转速转矩等，同时起到对储能系统放电进行控制的作用。采用组串式MPPT控制器可以在输入端实时追踪太阳能电池组的最大工作点，在输出端控制器根据外部电路情况通过升降压变换，使多模块之间实现工作点匹配，从而实现太阳电池阵功率的最大程度输出，再将这种复合的单元进行串、并连接，就可以组成一个高效率的光伏发电阵列。其中在采用组串式MPPT控制器之外，还为每个太阳能电池组件都配备一个微型DC/DC功率变流器，以改变输出特性，使其始终工作在最大功率点上。这种太阳能汽车比一般太阳能汽车的对光能的转化效率更高，输出特性稳定，续航能力更强，充电方式多样，减少了对天气的依赖性，而且体积小，在节省耗能的情况下进一步缓解了城市交通拥堵的情况。MPPT控制器包括四种工作模式，分别为旁路模式(STB)、直通模式(PM)、升压模式(Boost)和降压模式(Buck)。在初始化阶段，首先进入STB模式，太阳电池组件相当于开路状态，在此模式下等待一段时间tTSB后尝试进入工作模式。开始追踪MPP，追踪稳定后检测输出功率值Pmmp，判断是否超过所设定的功率门槛值Pstartmin，若不符合条件，则表示光照太弱或者组件工作失效，则重新进入STB模式。从初始状态开始工作时，首先进行STB模式向Buck模式的切换。每个太阳能电池组件分别与一个微型DC/DC功率变流器相连，通过控制微型DC/DC功率变流器，使输入侧电压Vin从开路电压值开始逐步减小，输入侧功率随之增大，系统的工作点向MPP靠拢。随着输入侧电压Vin降低、输出侧电压Vout逐步升高，如果输入测电压Vin与输出侧电压Vout相等时，系统仍未达到MPP点，则进行由Buck模式向Boost模式的切换，进一步本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种带组串式MPPT的太阳能混合驱动式微型电动汽车，其特征在于：包括供电控制系统，供电控制系统包括太阳能电池组、蓄电池、组串式MPPT控制器、储能系统、辅助电源、电动机控制器、控制器电源和电动机，太阳能电池组和蓄电池与MPPT控制器电连接，MPPT控制器通过储能系统和辅助电源与电动机控制器相连，控制器电源与电动机控制器相连，电动机控制器与电动机相连。

【技术特征摘要】
1.一种带组串式MPPT的太阳能混合驱动式微型电动汽车，其特征在于：包括供电控制系统，供电控制系统包括太阳能电池组、蓄电池、组串式MPPT控制器、储能系统、辅助电源、电动机控制器、控制器电源和电动机，太阳能电池组和蓄电池与MPPT控制器电连接，MPPT控制器通过储能系统和辅助电源与电动机控制器相连，控制器电源与电动机控制器相连，电动机控制器与电动机相连。2.根据权利要求1所述的带组串式MPPT的太阳能混合驱动式微型电动汽车，其特征在于：所述MPPT控制器包括四种工作模式，分别为旁路模式(STB)、直通模式(PM)、升压模式(Boost)和降压模式(Buck)，在初始化阶段，首先进入STB模式，在此模式下等待一段时间tTSB后尝试进入工作模式，开始追踪MPP，追踪稳定后检测输出功率值Pmmp，判断是否超过所设定的功率门槛值Pstartmin，若不符合条件，则重新进入STB模式；从初始状态开始工作时，首先进行STB模式向Buck模式的切换，每个太阳能电池组件分别与一个微型DC/DC功率变流器相连，通过控制微型DC/DC功率变流器，使输入侧电压Vin从开路电压值开始逐步减小，输入侧功率随之增大，系统的工作点向MPP靠拢；随着输入侧电压Vin降低、输出侧电压Vout逐步升高，如果输入测电压Vin与输出侧电压Vout相等时，系统仍未达到MP...

【专利技术属性】
技术研发人员：褚鑫，高桂革，曾宪文，吴凯，黄文，盛仕杰，孙志伟，
申请(专利权)人：上海电机学院，
类型：发明
国别省市：上海,31