CN102991441B - 燃油汽车太阳能微混装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供的一种燃油汽车太阳能微混装置，包括：太阳能模块，其输出端与蓄电池E1正极连接，用于将太阳能转化为电能并对蓄电池E1充电；发电机整流模块，其输出端与蓄电池E1的正极连接，用于对汽车的电气设备供电以及对蓄电池E1进行充电；调节器，其输出端与发电机整流模块的励磁线圈L1连接，用于控制流过发电机整流模块的励磁线圈L1的励磁电流；控制单元，其输出端与所述调节器的输入端连接，用于控制调节器的通断，从而实现仅太阳能模块对蓄电池E1充电和太阳能模块与发电机整流模块混合对蓄电池E1充电的转换；点火开关，其输入端与蓄电池E1的正极连接，输出端与所述控制单元输入端连接，用于实现控制单元通断的控制。

Description

燃油汽车太阳能微混装置

技术领域

本发明涉及一种用于汽车的电气装置，尤其涉及一种燃油汽车太阳能微混装置。

背景技术

目前，燃油汽车上的蓄电池充电，通常采用由发动机带动发电机，发电机产生的电流经整流、调节后流向蓄电池，从而完成对蓄电池的充电，这种充电方式存在以下不足：一，当车上用电设备使用较多时，发电机会工作在满负荷（又特别是蓄电池也存在亏电时）甚至超负荷状态，这时既可能引起发电机部分出现故障，又会使车辆行驶需要的动力出现小幅下降；二，使用成本较高，首先由于油转电的效率低，其次由于燃油价格的不断上调，使得使用成本进一步提高；三，汽车在油转电的过程中产生会有尾气排放，不利于环境保护。而太阳的能量是无穷的，是用不完的绿色自然资源。目前，太阳能电池在太阳能发电站使用已十分成熟。但由于欧美的反倾销使该行业陷入困境，产品销售价格从几年前的每瓦上百元下降到目前的每瓦几元，为太阳能在汽车上的局部使用提供了一定的基础。

因此，需要提出一种新的装置，采用太阳能对燃油汽车上的蓄电池充电，降低燃油耗费量，从而降低成本，并且相应减少汽车尾气的排放，利于环境保护。

发明内容

有鉴于此，本发明提供的一种燃油汽车太阳能微混装置，采用太阳能对燃油汽车上的蓄电池充电，降低燃油耗费量，从而降低成本，并且相应减少汽车尾气的排放，利于环境保护。

本发明提供的一种燃油汽车太阳能微混装置，包括：

太阳能模块，其输出端与蓄电池E1正极连接，用于将太阳能转化为电能并对蓄电池E1充电；

发电机整流模块，其输出端与蓄电池E1的正极连接，用于对汽车的电气设备供电以及对蓄电池E1进行充电；

调节器，其输出端与发电机整流模块的励磁线圈L1连接，用于控制流过发电机整流模块的励磁线圈L1的励磁电流；

控制单元，其输出端与所述调节器的输入端连接，用于控制调节器的通断，实现仅太阳能模块对蓄电池E1充电和太阳能模块与发电机整流模块混合对蓄电池E1充电的转换；

点火开关，其输入端与蓄电池E1的正极连接，输出端与所述控制单元输入端连接，用于实现控制单元通断的控制；

进一步，所述控制单元包括：

供电模块，其输入端与点火开关的输出端连接，用于供电；

识别控制模块，其第一输入端A与所述供电模块输出端连接，第二输入端A1与点火开关的输出端连接，用于对蓄电池E1的电压进行识别判断并输出控制信号；

通断模块，其第一输入端B与所述识别控制模块的输出端连接，第二输入端B1与所述点火开关的输出端连接，输出端与所述调节器的输入端连接，用于根据识别控制模块输出的控制信号控制调节器供电电路的通断；

进一步，所述供电模块包括第一电阻R1、第一电容C1、第二电容C2和稳压器U1；

所述第一电阻R1的一端作为供电模块输入端与所述点火开关的输出端连接，另一端与稳压器U1的输入端连接，所述稳压器U1的输出端为供电模块的输出端，所述稳压器U1的输出端通过第二电容C2接地，所述稳压器U1的接地端接地，所述第一电容C1为极性电容，所述第一电容C1正极与所述稳压器U1的输入端连接，第一电容C1负极接地；

进一步，所述识别控制模块包括第二电阻R2、第三电阻R3、第三电容C3和单片机U2；

所述单片机U2包括端子VCC、端子A\D、端子O1和端子GND，所述端子VCC作为所述识别控制模块的第一输入端A与供电模块的输出端连接，所述端子A\D为单片机U2模拟信号转数字信号输入端，所述端子O1为识别控制模块的输出端，所述端子GND接地，所述第二电阻R2的一端作为识别控制模块的第二输入端A1与所述点火开关的输出连接，另一端与端子A\D连接，所述端子A\D通过第三电阻R3接地，所述第三电容C3为极性电容，所述第三电容C3的正极与端子A\D连接，负极接地；

进一步，所述通断模块包括三极管Q1、固态继电器U3、第四电阻R4和第五电阻R5；

所述第四电阻R4的一端作为通断模块的第一输入端B与所述识别控制模块的输出端连接，另一端与所述三极管Q1的基极连接，所述三极管Q1的基极通过第五电阻R5接地，所述三极管Q1的发射极接地，所述固态继电器U3包括四个引脚，所述固态继电器U3的1脚与三极管Q1的集电极连接，所述固态继电器U3的2脚和3脚连接作为通断模块的第二输入端B1与所述点火开关输出端连接，所述固态继电器U3的4脚作为通断模块的输出端与所述调节器的输入端连接；

进一步，所述太阳能模块包括由太阳能电池片串联而成的太阳能接收组件T、充电器和二极管D1；

所述太阳能接收组件T的正极和负极分别与所述充电器的输入正极和负极对应连接，所述充电器的输出正极与所述二极管D1的正极连接，所述二极管D1的负极与蓄电池E1的正极连接，所述充电器的输出负极接地。

本发明的有益效果：本发明提供的燃油汽车太阳能微混装置具有如下有益效果：

1.有阳光时，蓄电池E1的电量由太阳能模块全天候充电，车辆电气设备使用的电能主要由太阳能提供，大大降低了燃油的消耗，从而降低了车辆的耗油成本，而且有效地降低了车辆的尾气排放，利于环境保护；

2.当太阳能提供的电能不满足使用时，可以不改变原有的使用习惯，车辆仍可以正常发动及行驶，本发明此时将蓄电池电量控制在额定电量的20%-30%之间通断循环，蓄电池未满的电量始终由太阳能来充满，这样能够节省动力，降低耗油量，间接实现微混，减少尾气排放，利于环境保护；

3.点火开关关闭后，不消耗蓄电池E1的任何电量；

4.本发明结构简单，制造方便，成本低廉，易于实现。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述：

图1为本发明的原理示意框图。

图2为本发明的电路原理图。

图3为本发明的太阳能模块原理图。

图4为本发明的使用示意图。

具体实施方式

图1为本发明的原理示意框图；图2为本发明的电路原理图；图3为本发明的太阳能模块原理图；图4为本发明的使用示意图；如图所示，本发明提供的一种燃油汽车太阳能微混装置，包括：

太阳能模块，其输出端与蓄电池E1正极连接，用于将太阳能转化为电能并对蓄电池E1充电；

发电机整流模块，其输出端与蓄电池E1的正极连接，用于对汽车的电气设备供电以及对蓄电池E1进行充电；

调节器，其输出端与发电机整流模块的励磁线圈L1连接，用于控制流过发电机整流模块的励磁线圈L1的励磁电流；

控制单元，其输出端与所述调节器的输入端连接，用于控制调节器的通断，从而实现仅太阳能模块对蓄电池E1充电和太阳能模块与发电机整流模块混合对蓄电池E1充电的转换；

点火开关，其输入端与蓄电池E1的正极连接，输出端与所述控制单元输入端连接，用于实现控制单元通断的控制；所述发电机整流模块及调节器属于现有技术，其电路结构及工作原理不再赘述；所述点火开关在打开后，本发明按照逻辑设置工作，当点火开关关闭后，控制单元各个模块均不能工作用电，因此，发电机整流模块以及调节器不能工作，但是太阳能模块依旧能够工作，不受点火开关的影响；所述点火开关为燃油汽车上钥匙开关的点火档位；本发明提供的燃油汽车太阳能微混装置在有阳光时，控制蓄电池E1的电量由太阳能模块全天候充电，车辆电气设备使用的电能主要由太阳能提供，大大降低了燃油的消耗，从而降低了车辆的耗油成本，而且有效地降低了车辆的尾气排放，利于环境保护；当太阳能提供的电能不满足使用时，可以不改变原有的使用习惯，车辆仍可以正常发动及行驶，本发明此时将蓄电池电量控制在额定电量的20%-30%之间通断循环，蓄电池未满的电量始终由太阳能来充满，这样能够节省动力，降低耗油量，间接实现微混，减少尾气排放，利于环境保护；点火开关关闭后，不消耗蓄电池E1的任何电量；本发明结构简单，制造方便，成本低廉，易于实现。

本实施例中，所述控制单元包括：

供电模块，其输入端与点火开关的输出端连接，用于供电；

识别控制模块，其第一输入端A与所述供电模块输出端连接，第二输入端A1与点火开关的输出端连接，用于对蓄电池E1的电压进行识别判断并输出控制信号；

通断模块，其第一输入端B与所述识别控制模块的输出端连接，第二输入端B1与所述点火开关的输出端连接，输出端与所述调节器的输入端连接，用于根据识别控制模块输出的控制信号控制调节器供电电路的通断。

本实施例中，所述供电模块包括第一电阻R1、第一电容C1、第二电容C2和稳压器U1；

所述第一电阻R1的一端作为供电模块输入端与所述点火开关的输出端连接，另一端与稳压器U1的输入端连接，所述稳压器U1的输出端为供电模块的输出端，所述稳压器U1的输出端通过第二电容C2接地，所述稳压器U1的接地端接地，所述第一电容C1为极性电容，所述第一电容C1正极与所述稳压器U1的输入端连接，第一电容C1负极接地。

本实施例中，所述识别控制模块包括第二电阻R2、第三电阻R3、第三电容C3和单片机U2；

所述单片机U2包括端子VCC、端子A\D、端子O1和端子GND，所述端子VCC作为所述识别控制模块的第一输入端A与供电模块的输出端连接，所述端子A\D为单片机U2模拟信号转数字信号输入端，所述端子O1为识别控制模块的输出端，所述端子GND接地，所述第二电阻R2的一端作为识别控制模块的第二输入端A1与所述点火开关的输出连接，另一端与端子A\D连接，所述端子A\D通过第三电阻R3接地，所述第三电容C3为极性电容，所述第三电容C3的正极与端子A\D连接，负极接地；所述单片机U2的工作用电由供电模块经过端子VCC提供。

本实施例中，所述通断模块包括三极管Q1、固态继电器U3、第四电阻R4和第五电阻R5；

所述第四电阻R4的一端作为通断模块的第一输入端B与所述识别控制模块的输出端连接，另一端与所述三极管Q1的基极连接，所述三极管Q1的基极通过第五电阻R5接地，所述三极管Q1的发射极接地，所述固态继电器U3包括四个引脚，所述固态继电器U3的1脚与三极管Q1的集电极连接，所述固态继电器U3的2脚和3脚连接作为通断模块的第二输入端B1与所述点火开关输出端连接，所述固态继电器U3的4脚作为通断模块的输出端与所述调节器的输入端连接；所述固态继电器U3为现有技术，其中固态继电器U3的1脚为固态继电器内部发光二极管的负极，固态继电器U3的2脚为发光二极管的正极，固态继电器U3的3脚为固态继电器内部场效应管的漏极，固态继电器U3的4脚为场效应管的源极。

本实施例中，所述太阳能模块包括由太阳能电池片串联而成的太阳能接收组件T、充电器和二极管D1；

所述太阳能接收组件T的正极和负极分别与所述充电器的输入正极和负极对应连接，所述充电器的输出正极与所述二极管D1的正极连接，所述二极管D1的负极与蓄电池E1的正极连接，所述充电器的输出负极接地，所述充电器可以根据蓄电池E1的规格对蓄电池E1进行恒流、恒压的二段式充电，所述二极管D1防止E1对充电器进行供电，不消耗蓄电池E1的电能，使得充电器自身用电由太阳能组件T来提供。

本发明的工作原理：

当点火开关打开后，所述供电模块从燃油汽车点火开关输出端获得电压，经第一电阻R1限流后，由第一电容C1滤波，送入稳压器U1的输入端，经稳压器U1稳压后，从稳压器U1的输出端得到经第二电容C2高频滤波的稳定电压，输出给识别控制模块的第一输入端A，即单片机U1的端子VCC。

所述识别控制模块得到VCC的供电后，所述识别模块的第二输入端A1从点火开关的输出端获得电压，通过第三电阻R3分压，第三电阻R3的分压值正比于蓄电池E1电压，该分压值被送入到单片机U2的模拟转数字信号输入端，即端子A/D，单片机U1根据该分压值与预置的蓄电池E1所对应电量的电压值进行比较，比较结果分为：

a．当分压值大于蓄电池E1的电量为蓄电池E1额定电量的20%所对应的电压值时，所述单片机U1通过输出端（端子O1）输出低电平，端子O1输出的低电平通过第四电阻R4使三极管Q1的基极无电，三极管Q1的集电极处于截止状态，固态继电器U3输入端1脚保持与点火开关输出端相同的高电平，这时固态继电器U3的输入端2脚从点火开关的输出端没有获得电流，使固态继电器U3内部输入端的发光二极管没有发光，使固态继电器U3内部输出端的场效应管保持截止状态，这时固态继电器U3的3脚从点火开关输出端没有获得电流，固态继电器U3的4脚没有流出电流给调节器输入端，调节器无电不工作，调节器输出端没有向发电机整流模块的发电机励磁线圈L1提供励磁电流，这时发动机拖动旋转的发电机转子上没有磁场，发电机定子线圈没有切割磁场而产生电流，不向蓄电池E1充电，此时车辆的用电全部由蓄电池E1提供。尽管此时发动机拖动发电机转子旋转，但由于发电机没有负载，发电机处于空转，相应降低了发动机输出功率，从而降低了耗油量，间接实现了微混，减少了尾气排放，利于了环境保护；

b.当分压值小于蓄电池E1的电量为蓄电池E1额定电量的20%所对应的电压值时，单片机U2通过输出端(端子O1)输出高电平，端子O1输出的高电平通过R4限流使三极管Q1的基极得电，三极管Q1的集电极从截止状态进入饱和状态，由于三极管Q1导通，固态继电器U3的输入端1脚从高电平变为低电平，这时固态继电器U3的输入端2脚从点火开关输出端获得电流，使固态继电器U3内部输入端的发光二极管点亮发光，发光二极管的发光使固态继电器U3内部输出端的场效应管从截止状态进入饱和状态，这时固态继电器U3的3脚从点火开关输出端获得电流，这个电流流经固态继电器U3内部的场效应管从固态继电器U3的4脚流出达到调节器输入端，调节器得电进入工作，调节器通过其输出端向发电机整流模块的发电机励磁线圈L1提供励磁电流，这时发动机拖动旋转的发电机转子上形成了磁场，发电机定子线圈切割磁场而产生电流，该电流经整流后向电器负载供电的同时，又向蓄电池E1充电；此时对蓄电池E1的充电，一直持续到单片机U2的端子A/D得到的分压值大于蓄电池E1的电量为蓄电池E1额定电量的30%所对应的电压值才会停止充电，这样保证了车辆的正常用电不受影响，没有改变原有的使用习惯；

c.无论点火开关是打开的，还是关闭后；无论车辆是行驶的，还是停止的，只要有阳光，太阳能模块就会向蓄电池E1充电（除非蓄电池已充满电量）；点火开关关闭后，不消耗蓄电池E1的任何电量，除太阳能模块外，其余模块全部停止工作。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (4)

1.一种燃油汽车太阳能微混装置，其特征是：包括：

太阳能模块，其输出端与蓄电池E1正极连接，用于将太阳能转化为电能并对蓄电池E1充电；

发电机整流模块，其输出端与蓄电池E1的正极连接，用于对汽车的电气设备供电以及对蓄电池E1进行充电；

调节器，其输出端与发电机整流模块的励磁线圈L1连接，用于控制流过发电机整流模块的励磁线圈L1的励磁电流；

控制单元，其输出端与所述调节器的输入端连接，用于控制调节器的通断，实现太阳能模块对蓄电池E1充电和太阳能模块与发电机整流模块混合对蓄电池E1充电的转换；

点火开关，其输入端与蓄电池E1的正极连接，输出端与所述控制单元输入端连接，用于实现控制单元通断的控制；

供电模块，其输入端与点火开关的输出端连接，用于供电；

识别控制模块，其第一输入端A与所述供电模块输出端连接，第二输入端A1与点火开关的输出端连接，用于对蓄电池E1的电压进行识别判断并输出控制信号；

通断模块，其第一输入端B与所述识别控制模块的输出端连接，第二输入端B1与所述点火开关的输出端连接，输出端与所述调节器的输入端连接，用于根据识别控制模块输出的控制信号控制调节器供电电路的通断；

所述识别控制模块包括第二电阻R2、第三电阻R3、第三电容C3和单片机U2；

所述单片机U2包括端子VCC、端子A\D、端子O1和端子GND，所述端子VCC作为所述识别控制模块的第一输入端A与供电模块的输出端连接，所述端子A\D为单片机U2模拟信号转数字信号输入端，所述端子O1为识别控制模块的输出端，所述端子GND接地，所述第二电阻R2的一端作为识别控制模块的第二输入端A1与所述点火开关的输出端连接，另一端与端子A\D连接，所述端子A\D通过第三电阻R3接地，所述第三电容C3为极性电容，所述第三电容C3的正极与端子A\D连接，负极接地。

2.根据权利要求1所述燃油汽车太阳能微混装置，其特征是：所述供电模块包括第一电阻R1、第一电容C1、第二电容C2和稳压器U1；

所述第一电阻R1的一端作为供电模块输入端与所述点火开关的输出端连接，另一端与稳压器U1的输入端连接，所述稳压器U1的输出端为供电模块的输出端，所述稳压器U1的输出端通过第二电容C2接地，所述稳压器U1的接地端接地，所述第一电容C1为极性电容，所述第一电容C1正极与所述稳压器U1的输入端连接，第一电容C1负极接地。

3.根据权利要求2所述燃油汽车太阳能微混装置，其特征是：所述通断模块包括三极管Q1、固态继电器U3、第四电阻R4和第五电阻R5；

所述第四电阻R4的一端作为通断模块的第一输入端B与所述识别控制模块的输出端连接，另一端与所述三极管Q1的基极连接，所述三极管Q1的基极通过第五电阻R5接地，所述三极管Q1的发射极接地，所述固态继电器U3包括四个引脚，所述固态继电器U3的1脚与三极管Q1的集电极连接，所述固态继电器U3的2脚和3脚作为通断模块的第二输入端B1与所述点火开关输出端连接，所述固态继电器U3的4脚作为通断模块的输出端与所述调节器的输入端连接。

4.根据权利要求3所述燃油汽车太阳能微混装置，其特征是：所述太阳能模块包括由太阳能电池片串联而成的太阳能接收组件T、充电器和二极管D1；

所述太阳能接收组件T的正极和负极分别与所述充电器的输入正极和输入负极对应连接，所述充电器的输出正极与所述二极管D1的正极连接，所述二极管D1的负极与蓄电池E1的正极连接，所述充电器的输出负极接地。