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      汽車照明供電系統(tǒng)和包含該系統(tǒng)的汽車電氣系統(tǒng)的制作方法

      文檔序號:7444355閱讀:117來源:國知局
      專利名稱:汽車照明供電系統(tǒng)和包含該系統(tǒng)的汽車電氣系統(tǒng)的制作方法
      技術(shù)領(lǐng)域
      本發(fā)明涉及汽車電子技術(shù),特別涉及一種利用太陽能的汽車照明系統(tǒng)和包含該系統(tǒng)的汽車電氣系統(tǒng)。
      背景技術(shù)
      汽車照明對交通安全起著重要的作用。在各種不同條件下的有效路面照明,目的不僅僅是增加人的視覺,在某些情況下若不借助車輛照明系統(tǒng),想看見東西是完全不可能的事情。高性能的前照燈以及其它前后車燈是實現(xiàn)“看得見和被看見”的汽車照明的基本目標。前照燈的主要功能是照亮道路,讓駕駛者能夠監(jiān)視道路情況,及時看清障礙物并作出反應(yīng)。轉(zhuǎn)向信號燈則提示其他人車輛將改變方向。裝在車尾的燈在惡劣天氣和黑夜打開, 表明車輛位置。制動燈表明車輛是否正在制動。車內(nèi)最重要的照明莫過于各種控制器件和變速器的安全操作以及反映操作情況的相應(yīng)信息流,而首先要求有良好照明的儀表板和各種控制的單獨照明燈,以滿足輕松和安全操作的基本要求。目前的汽車照明系統(tǒng)通常由車載蓄電池供電,為了保證啟動的成功,車載蓄電池必須保持足夠的電量,這限制了汽車照明系統(tǒng)的使用。太陽能作為一種新興的綠色能源,以其永不枯竭、無污染、不受地域資源限制等優(yōu)點,正得到迅速的推廣應(yīng)用。根據(jù)光生伏特效應(yīng)原理,利用太陽電池將太陽光能直接轉(zhuǎn)化為電能的光伏技術(shù)是一項非常重要的技術(shù),能夠?qū)崿F(xiàn)人類向可持續(xù)的全球能源系統(tǒng)轉(zhuǎn)變。但是作為一種能源來源,太陽能在汽車中還未被充分利用,這主要緣于太陽能電池的高昂成本和低驅(qū)動功率等缺點。

      發(fā)明內(nèi)容
      本發(fā)明的一個目的是提供一種汽車照明供電系統(tǒng),其可利用太陽能為汽車照明系統(tǒng)提供充足的電能并且具有較高的能源使用效率。上述目的可以由下述技術(shù)方案實現(xiàn)?!N利用太陽能的汽車照明供電系統(tǒng),包括太陽能電池單元;輔助蓄電池,其專用于向汽車照明系統(tǒng)供電;切換單元,其與所述太陽能電池單元、所述輔助蓄電池和所述汽車照明系統(tǒng)連接; 以及控制單元,其根據(jù)所述太陽能電池單元和所述輔助蓄電池的狀態(tài),通過控制所述切換單元實現(xiàn)對所述汽車照明系統(tǒng)的供電。優(yōu)選地,在上述汽車照明供電系統(tǒng)中,所述太陽能電池單元包括太陽能電池;以及與所述太陽能電池的相連的輸出功率優(yōu)化電路,用于通過調(diào)整所述太陽能電池的工作電壓使得所述太陽能電池的輸出功率最大。
      優(yōu)選地,在上述汽車照明供電系統(tǒng)中,所述太陽能電池單元的狀態(tài)包括所述太陽能電池的最大輸出功率,而所述輔助蓄電池的狀態(tài)包括荷電狀態(tài)。優(yōu)選地,在上述汽車照明供電系統(tǒng)中,所述控制單元按照下列方式實現(xiàn)對所述汽車照明系統(tǒng)的供電當所述輔助蓄電池的荷電狀態(tài)低于預(yù)設(shè)值時,通過切換單元使所述太陽能電池單元向所述輔助蓄電池充電并生成使所述汽車照明供電系統(tǒng)外部的電源向所述汽車照明系統(tǒng)供電的指示;當所述輔助蓄電池的荷電狀態(tài)不低于預(yù)設(shè)值時,如果所述太陽能電池單元的最大輸出功率大于所述汽車照明系統(tǒng)的功率需求,則通過切換單元使所述太陽能電池單元向所述汽車照明系統(tǒng)供電,否則,則通過切換單元使所述太陽能電池單元和所述輔助蓄電池聯(lián)合向所述汽車照明系統(tǒng)供電。優(yōu)選地,在上述汽車照明供電系統(tǒng)中,所述最大輸出功率及與該最大輸出功率對應(yīng)的工作電壓由所述控制單元利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計算得到并提供給所述功率優(yōu)化電路,該神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)包含輸入層、隱含層和輸出層,所述輸入層的神經(jīng)元包括環(huán)境溫度、光照強度、該環(huán)境溫度和光照強度下的所述太陽能電池的工作電壓和工作電流,所述隱含層的神經(jīng)元包括所述太陽能電池單元的開路電壓、短路電流、等效電路的串聯(lián)電阻、并聯(lián)電阻,所述輸出層的神經(jīng)元包括最大輸出功率和與所述最大輸出功率對應(yīng)的工作電壓。優(yōu)選地,在上述汽車照明供電系統(tǒng),其中,所述神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)為反向傳播神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),在學(xué)習(xí)訓(xùn)練過程中按照下列方式調(diào)整各層權(quán)重如果本次權(quán)重調(diào)整后所述神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)總的誤差上升或不變,則減小步長,否則增大步長,這里的步長根據(jù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)總誤差趨向于零的不同趨向程度來確定。優(yōu)選地,在上述汽車照明供電系統(tǒng)中,神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)總誤差與步長之間遵循下列函數(shù)關(guān)系η —已-0^2這里η為步長,E為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)總誤差,α為大于零的常數(shù)。優(yōu)選地,在上述汽車照明供電系統(tǒng)中,所述切換單元包括依次串聯(lián)的第一繼電器、 蓄電池適配電路和第二繼電器,其中,所述第一繼電器包含與所述太陽能電池單元相連的輸入端、與所述控制單元相連的控制端和分別與所述汽車照明系統(tǒng)和所述蓄電池適配電路相連的兩個輸出端,所述第二繼電器包含分別與所述蓄電池適配電路和所述輔助蓄電池相連的兩個輸入端、與所述控制單元相連的控制端和分別與所述汽車照明系統(tǒng)和所述輔助蓄電池相連的兩個輸出端,根據(jù)經(jīng)各自控制端接收的來自所述控制單元的控制信號,所述第一和第二繼電器選擇性地在輸入端和輸出端之間建立導(dǎo)電通道。優(yōu)選地,在上述汽車照明供電系統(tǒng),其中,所述太陽能電池為覆蓋在汽車車窗表面或頂篷表面的薄膜太陽能電池或安裝在汽車車窗表面或頂篷表面的單晶硅或多晶硅太陽能電池。上述目的還可以通過下列技術(shù)方案實現(xiàn)一種利用太陽能的汽車照明供電系統(tǒng),包括太陽能電池單元;
      輔助蓄電池,其專用于向汽車照明系統(tǒng)供電;接口單元,其與所述汽車照明系統(tǒng)連接,用于將輸入的電壓轉(zhuǎn)換為適于所述汽車照明系統(tǒng)的工作電壓;切換單元,其與所述太陽能電池單元、所述輔助蓄電池和所述汽車照明系統(tǒng)連接; 以及控制單元,其根據(jù)所述太陽能電池單元和所述輔助蓄電池的狀態(tài),通過控制所述切換單元實現(xiàn)對所述汽車照明系統(tǒng)的供電。優(yōu)選地,在上述汽車照明供電系統(tǒng)中,所述切換單元包括依次串聯(lián)的第一繼電器、 蓄電池適配電路和第二繼電器,其中,所述第一繼電器包含與所述太陽能電池單元相連的輸入端、與所述控制單元相連的控制端和分別與所述接口單元和所述蓄電池適配電路相連的兩個輸出端,所述第二繼電器包含分別與所述蓄電池適配電路和所述輔助蓄電池相連的兩個輸入端、與所述控制單元相連的控制端和分別與所述接口單元和所述輔助蓄電池相連的兩個輸出端,根據(jù)經(jīng)各自控制端接收的來自所述控制單元的控制信號,所述第一和第二繼電器選擇性地在輸入端和輸出端之間建立導(dǎo)電通道。本發(fā)明的另一個目的是提供一種汽車電氣系統(tǒng),其可利用太陽能為汽車照明系統(tǒng)提供充足的電能并且具有較高的能源使用效率。本發(fā)明的上述目的可通過下列技術(shù)方案實現(xiàn)一種汽車電氣系統(tǒng),包含汽車照明系統(tǒng);禾Ij用太陽能的汽車照明供電系統(tǒng),包括太陽能電池單元;輔助蓄電池,其專用于向所述汽車照明系統(tǒng)供電;切換單元,其與所述太陽能電池單元、所述輔助蓄電池和所述汽車照明系統(tǒng)連接; 以及控制單元,其根據(jù)所述太陽能電池單元和所述輔助蓄電池的狀態(tài),通過控制所述切換單元實現(xiàn)對所述汽車照明系統(tǒng)的供電;車載蓄電池;發(fā)電機;與所述控制單元的電源管理單元,用于在所述汽車照明供電系統(tǒng)不向所述汽車照明系統(tǒng)供電時,控制所述車載蓄電池和/或發(fā)電機向所述汽車照明系統(tǒng)供電。優(yōu)選地,在上述汽車電氣系統(tǒng)中,所述太陽能電池單元包括太陽能電池;以及與所述太陽能電池的相連的輸出功率優(yōu)化電路,用于通過調(diào)整所述太陽能電池的工作電壓使得所述太陽能電池的輸出功率最大。優(yōu)選地,在上述汽車電氣系統(tǒng)中,所述太陽能電池單元的狀態(tài)包括所述太陽能電池的最大輸出功率,而所述輔助蓄電池的狀態(tài)包括荷電狀態(tài)。優(yōu)選地,在上述汽車電氣系統(tǒng)中,所述控制單元按照下列方式實現(xiàn)對所述汽車照明系統(tǒng)的供電如果所述輔助蓄電池的荷電狀態(tài)低于預(yù)設(shè)值,則通過切換單元使所述太陽能電池單元向所述輔助蓄電池充電并生成使所述汽車電源管理單元控制所述車載蓄電池和/或發(fā)電機向所述汽車照明系統(tǒng)供電的指示;如果所述太陽能電池單元的最大輸出功率大于所述汽車照明系統(tǒng)的功率需求,則通過切換單元使所述太陽能電池單元向所述汽車照明系統(tǒng)供電,否則,則通過切換單元使所述太陽能電池單元和所述輔助蓄電池聯(lián)合向所述汽車照明系統(tǒng)供電。優(yōu)選地,在上述汽車電氣系統(tǒng)中,所述最大輸出功率及與該最大輸出功率對應(yīng)的工作電壓由所述控制單元利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計算得到并提供給所述功率優(yōu)化電路,該神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)包含輸入層、隱含層和輸出層,所述輸入層的神經(jīng)元包括環(huán)境溫度、光照強度、該環(huán)境溫度和光照強度下的所述太陽能電池的工作電壓和工作電流,所述隱含層的神經(jīng)元包括所述太陽能電池單元的開路電壓、短路電流、等效電路的串聯(lián)電阻、并聯(lián)電阻,所述輸出層的神經(jīng)元包括最大輸出功率和與所述最大輸出功率對應(yīng)的工作電壓。優(yōu)選地,在上述汽車電氣系統(tǒng)中,所述神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)為反向傳播神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),在學(xué)習(xí)訓(xùn)練過程中按照下列方式調(diào)整各層權(quán)重如果本次權(quán)重調(diào)整后所述神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)總的誤差上升或不變,則減小步長,否則增大步長,這里的步長根據(jù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)總誤差趨向于零的不同趨向程度來確定。優(yōu)選地,在上述汽車電氣系統(tǒng)中,神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)總誤差與步長之間遵循下列函數(shù)關(guān)系η - ^oce2這里η為步長,E為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)總誤差,α為大于零的常數(shù)。優(yōu)選地,在上述汽車電氣系統(tǒng)中,所述切換單元包括依次串聯(lián)的第一繼電器、蓄電池適配電路和第二繼電器,其中,所述第一繼電器包含與所述太陽能電池單元相連的輸入端、與所述控制單元相連的控制端和分別與所述汽車照明系統(tǒng)和所述蓄電池適配電路相連的兩個輸出端,所述第二繼電器包含分別與所述蓄電池適配電路和所述輔助蓄電池相連的兩個輸入端、與所述控制單元相連的控制端和分別與所述汽車照明系統(tǒng)和所述輔助蓄電池相連的兩個輸出端,根據(jù)經(jīng)各自控制端接收的來自所述控制單元的控制信號,所述第一和第二繼電器選擇性地在輸入端和輸出端之間建立導(dǎo)電通道。本發(fā)明的上述目的還可通過下列技術(shù)方案實現(xiàn)一種汽車電氣系統(tǒng),包含汽車照明系統(tǒng);利用太陽能的汽車照明供電系統(tǒng),其特征在于,包括太陽能電池單元;輔助蓄電池,其專用于向汽車照明系統(tǒng)供電;接口單元,其與所述汽車照明系統(tǒng)連接,用于將輸入的電壓轉(zhuǎn)換為適于所述汽車照明系統(tǒng)的工作電壓;切換單元,其與所述太陽能電池單元、所述輔助蓄電池和所述汽車照明系統(tǒng)連接; 以及控制單元,其根據(jù)所述太陽能電池單元和所述輔助蓄電池的狀態(tài),通過控制所述切換單元實現(xiàn)對所述汽車照明系統(tǒng)的供電;
      車載蓄電池;發(fā)電機;與所述控制單元的電源管理單元,用于在所述汽車照明供電系統(tǒng)不向所述汽車照明系統(tǒng)供電時,控制所述車載蓄電池和/或發(fā)電機向所述汽車照明系統(tǒng)供電。按照本發(fā)明的實施例,在光線充足的時候(例如陽光明媚的天氣)汽車照明系統(tǒng)由太陽能電池供電。另一方面,在太陽能電池供電不足時(例如黑夜或陰天),可以啟用輔助蓄電池來供電,從而提高了可靠性。此外,超出汽車照明系統(tǒng)功耗需求的太陽能被存儲在輔助蓄電池中,這進一步提高了太陽能電池的利用效率。從結(jié)合附圖的以下詳細說明中,將會使本發(fā)明的上述和其它目的及優(yōu)點更加完全清楚。


      圖1為按照本發(fā)明第一實施例的汽車電氣系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。圖加為按照本發(fā)明第二實施例的汽車照明供電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。圖2b為按照本發(fā)明第三實施例的汽車照明供電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。圖3a和北分別為圖加和2b所示汽車照明供電系統(tǒng)中的太陽能電池單元和切換單元的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖。圖4示出了太陽能電池的輸出功率P與工作電壓U和工作電流I的關(guān)系。圖5為一種典型的最大輸出功率以及相應(yīng)的工作電壓的確定過程的示意圖。圖6為用于計算太陽能電池最大輸出功率以及相應(yīng)的工作電壓的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的示意圖。圖7為太陽能電池的簡化模型示意圖。圖8為圖6所示的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的學(xué)習(xí)訓(xùn)練過程的流程圖。圖9描述基于各種策略的電能分配過程的流程圖。
      具體實施例方式下面將根據(jù)表示本發(fā)明實施方式的附圖具體說明本發(fā)明。在本說明書中,“連接”一詞應(yīng)當理解為在兩個單元之間直接傳送能量或信號,或者經(jīng)一個或多個第三單元間接傳送能量或信號,而且這里所稱的信號包括但不限于以電、 光和磁的形式存在的信號。圖1為按照本發(fā)明第一實施例的汽車電氣系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。在圖1中,帶箭頭的粗實線表示電能流動的傳輸路徑,帶箭頭的細實線表示控制信號的傳輸路徑。參見圖1,按照本實施例的汽車電氣系統(tǒng)1包括汽車照明供電系統(tǒng)10、汽車照明系統(tǒng)20、車載蓄電池30、 發(fā)電機40和汽車電源管理單元50。在本實施例中,如果汽車照明供電系統(tǒng)10由于某些原因(例如供電不足或需要優(yōu)先儲備電能等)而無法向汽車照明系統(tǒng)20供電時,汽車電源管理單元50將控制車載蓄電池30和發(fā)電機40向汽車照明系統(tǒng)20供電。也就是說,汽車照明系統(tǒng)20的電能可來源于專用于向其供電的汽車照明供電系統(tǒng)10,或者來源于作為汽車電氣系統(tǒng)1標準配置的車載蓄電池30和發(fā)電機40。以下描述上述汽車電氣系統(tǒng)中的汽車照明供電系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。
      圖加為按照本發(fā)明第二實施例的汽車照明供電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。參見圖2a,按照本實施例的汽車照明供電系統(tǒng)10包括太陽能電池110、輔助蓄電池120、接口單元130、切換單元140和控制單元150。在圖加中,帶箭頭的粗實線表示電能流動的傳輸路徑,帶箭頭的細實線表示控制信號的傳輸路徑。如圖加所示,切換單元140與太陽能電池單元110、輔助蓄電池120、接口單元130 和控制單元150連接,其在控制單元150的控制下,根據(jù)太陽能電池單元110和輔助蓄電池120的狀態(tài),在輔助蓄電池120和系統(tǒng)外部的汽車照明系統(tǒng)20之間分配太陽能電池單元 110輸出的電能。至于具體的電能分配策略將在下面的描述中給出。值得注意的是,切換單元140與輔助蓄電池120之間具有雙向的電能傳輸路徑,因此輔助蓄電池120既可以存儲太陽能電池單元110產(chǎn)生的電能,也可以向汽車照明系統(tǒng)20供電。接口單元130連接在切換單元130和汽車照明系統(tǒng)20之間,用于將切換單元130提供的電壓轉(zhuǎn)換為適于汽車照明系統(tǒng)20的工作電壓。在本實施例中,輔助蓄電池120被專門用于向汽車照明系統(tǒng)供電,也就是說,其是獨立于用于其它用途的車載蓄電池(例如啟動型蓄電池、負責向除汽車照明系統(tǒng)以外的汽車電器供電的驅(qū)動型蓄電池)的儲能設(shè)備。太陽能電池單元110和輔助蓄電池120的狀態(tài)指的是可以表征這兩個單元的電能供給能力的參數(shù),例如包括但不限于包含在太陽能電池單元中的太陽能電池的最大輸出功率和輔助蓄電池的荷電狀態(tài)(SOC)??刂茊卧?50是按照本實施例的汽車照明供電系統(tǒng)10的核心,其除了與切換單元 140連接之外,還與太陽能電池單元110和系統(tǒng)外部的汽車電源管理單元50連接。在本實施例中,控制單元150根據(jù)傳感器測得的信號計算出太陽能電池單元110中的太陽能電池的最大輸出功率以及該功率下的工作電壓并將計算結(jié)果提供給太陽能電池單元110,從而使太陽能電池單元以最大的輸出能力工作。有關(guān)最大輸出功率的計算方法將在下面的描述中給出??刂茊卧?50與汽車電源管理單元50連接(例如通過CAN總線),因此當汽車照明供電系統(tǒng)10的供電能力不足時,控制單元150可以通知汽車電源管理單元50,接著,在后者的控制下,車載蓄電池30和/或發(fā)電機40將向汽車照明系統(tǒng)20供電以避免或減緩汽車照明系統(tǒng)20供電不足的窘境。需要指出的是,在圖加所示的實施例中,接口單元130是可選的,也即在有些情況下是可以省略的,例如當汽車照明供電系統(tǒng)10外部或者汽車照明系統(tǒng)20內(nèi)部已經(jīng)配備這樣的接口電路時。圖2b示出了按照本發(fā)明第二實施例的汽車照明供電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。與圖加所示的實施例相比,這里省略了接口電路,這樣,切換單元140與汽車照明系統(tǒng)20連接。圖3a和北分別為圖加和2b所示汽車照明供電系統(tǒng)中的太陽能電池單元和切換單元的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖。如圖3a和北所示,太陽能電池單元110包括太陽能電池IlOa和與太陽能電池的輸出端相連的輸出功率優(yōu)化電路110b。在本實施例中,太陽能電池IlOa可以采用覆蓋在汽車車窗表面或頂篷表面的薄膜太陽能電池,或安裝在汽車車窗表面或頂篷表面的單晶硅或多晶硅太陽能電池。另外,在本實施例中,輸出功率優(yōu)化電路IlOb的輸出功率將被送往切換電路130的第一繼電器130a。
      眾所周知,在確定的外部條件下,隨著負載的變化,太陽能電池的輸出功率將隨之變化,但是存在一個最大功率點或峰值功率,也就是說,在某個工作電壓或工作電流下,太陽能電池的輸出功率最大。圖4示出了太陽能電池的輸出功率P與工作電壓U和工作電流 I的關(guān)系,在圖4中,粗線為輸出功率P與工作電壓U的關(guān)系曲線,而虛線為工作電壓U與工作電流I的關(guān)系曲線。在本實施例中,輸出功率優(yōu)化電路IlOb通過調(diào)整太陽能電池IlOa的工作電壓,使得輸出功率最大。輸出功率優(yōu)化電路IlOb例如可以采用采用Buck直流-直流變換器的形式,在這種實現(xiàn)方式下,控制單元150確定與太陽能電池IlOa的最大輸出功率對應(yīng)的工作電壓Umax,并且通過脈沖寬度調(diào)制(PWM)的方式來控制直流-直流轉(zhuǎn)換電路的導(dǎo)通-關(guān)斷時間之比或其上的電壓降,從而將太陽能電池IlOa的工作電壓調(diào)整為Umax。以下描述控制單元150確定最大輸出功率的方法。圖5為一種典型的最大輸出功率及其相應(yīng)的工作電壓的確定過程的示意圖。在圖5中,橫軸代表太陽能電池IlOa的輸出電壓U,縱軸代表太陽能電池IlOa的輸出功率P。 如圖5所示,通過持續(xù)地向太陽能電池IlOa的輸出電壓施加擾動(圖5中以向上和向下的箭頭標示)并比較當前太陽能電池輸出功率與前一周期的輸出功率的大小(在圖5中也即 A-E點中成對的相鄰點(A,B)、(B, C)、(C,D)和(D,E)),對太陽能電池IlOa的工作點進行實時控制調(diào)整,由此可實現(xiàn)對最大功率點的跟蹤(在圖5所示的情形下,最大功率點為C,其對應(yīng)的功率和電壓分別為Rn和to)。與上述方法不同,本發(fā)明的發(fā)明人提出了一種采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型來計算最大輸出功率和相應(yīng)的工作電壓的方法。圖6為用于計算太陽能電池最大輸出功率以及相應(yīng)的工作電壓的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的示意圖。如圖6所示,該模型采用三層反向傳播神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),即一層輸入層、一層隱含層和一層輸出層。本發(fā)明的發(fā)明人經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn),太陽能電池的最大輸出功率以及相應(yīng)的工作電壓雖然與眾多因素有關(guān),但是環(huán)境溫度和光照強度是比較重要的因素;此外,太陽能電池的性能和特性將隨著使用時間的流逝而變化,這種變化可以由同樣環(huán)境溫度和光照強度下的工作電壓-工作電流的關(guān)系曲線的變化來表征。基于上述考慮,在圖6所示的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型中,輸入層的神經(jīng)元包括環(huán)境溫度、光照強度、該環(huán)境溫度和光照強度下的太陽能電池的工作電壓和工作電流。為了減少計算強度,這里的隱含層僅有一層,該層的神經(jīng)元包括太陽能電池單元的開路電壓、短路電流、等效電路的串聯(lián)電阻、并聯(lián)電阻。圖7為太陽能電池的簡化模型示意圖。隱含層的神經(jīng)元變量在圖7所示的模型中都有明確的物理含義,這有利于利用簡化模型對圖6所示的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進行驗證和修改。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸出層的神經(jīng)元包括最大輸出功率和與所述最大輸出功率對應(yīng)的工作電壓。對于圖6所示的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),隱含層的第j個神經(jīng)元的輸入Uj和y」分別為
      權(quán)利要求
      1.一種利用太陽能的汽車照明供電系統(tǒng),其特征在于,包括太陽能電池單元;輔助蓄電池,其專用于向汽車照明系統(tǒng)供電;切換單元,其與所述太陽能電池單元、所述輔助蓄電池和所述汽車照明系統(tǒng)連接;以及控制單元,其根據(jù)所述太陽能電池單元和所述輔助蓄電池的狀態(tài),通過控制所述切換單元實現(xiàn)對所述汽車照明系統(tǒng)的供電。
      2.如權(quán)利要求1所述的汽車照明供電系統(tǒng),其中,所述太陽能電池單元包括太陽能電池;以及與所述太陽能電池的相連的輸出功率優(yōu)化電路,用于通過調(diào)整所述太陽能電池的工作電壓使得所述太陽能電池的輸出功率最大。
      3.如權(quán)利要求2所述的汽車照明供電系統(tǒng),其中,所述太陽能電池單元的狀態(tài)包括所述太陽能電池的最大輸出功率,而所述輔助蓄電池的狀態(tài)包括荷電狀態(tài)。
      4.如權(quán)利要求3所述的汽車照明供電系統(tǒng),其中,所述控制單元按照下列方式實現(xiàn)對所述汽車照明系統(tǒng)的供電當所述輔助蓄電池的荷電狀態(tài)低于預(yù)設(shè)值時,通過切換單元使所述太陽能電池單元向所述輔助蓄電池充電并生成使所述汽車照明供電系統(tǒng)外部的電源向所述汽車照明系統(tǒng)供電的指示;當所述輔助蓄電池的荷電狀態(tài)不低于預(yù)設(shè)值時,如果所述太陽能電池單元的最大輸出功率大于所述汽車照明系統(tǒng)的功率需求,則通過切換單元使所述太陽能電池單元向所述汽車照明系統(tǒng)供電,否則,則通過切換單元使所述太陽能電池單元和所述輔助蓄電池聯(lián)合向所述汽車照明系統(tǒng)供電。
      5.如權(quán)利要求3所述的汽車照明供電系統(tǒng),其中,所述最大輸出功率及與該最大輸出功率對應(yīng)的工作電壓由所述控制單元利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計算得到并提供給所述功率優(yōu)化電路, 該神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)包含輸入層、隱含層和輸出層,所述輸入層的神經(jīng)元包括環(huán)境溫度、光照強度、 該環(huán)境溫度和光照強度下的所述太陽能電池的工作電壓和工作電流,所述隱含層的神經(jīng)元包括所述太陽能電池單元的開路電壓、短路電流、等效電路的串聯(lián)電阻、并聯(lián)電阻,所述輸出層的神經(jīng)元包括最大輸出功率和與所述最大輸出功率對應(yīng)的工作電壓。
      6.如權(quán)利要求5所述的汽車照明供電系統(tǒng),其中,所述神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)為反向傳播神經(jīng)網(wǎng)絡(luò), 在學(xué)習(xí)訓(xùn)練過程中按照下列方式調(diào)整各層權(quán)重如果本次權(quán)重調(diào)整后所述神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)總的誤差上升或不變,則減小步長,否則增大步長, 這里的步長根據(jù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)總誤差趨向于零的不同趨向程度來確定。
      7.如權(quán)利要求6所述的汽車照明供電系統(tǒng),其中,神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)總誤差與步長之間遵循下列函數(shù)關(guān)系 這里η為步長,E為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)總誤差,α為大于零的常數(shù)。
      8.如權(quán)利要求1所述的汽車照明供電系統(tǒng),其中,所述切換單元包括依次串聯(lián)的第一繼電器、蓄電池適配電路和第二繼電器,其中,所述第一繼電器包含與所述太陽能電池單元相連的輸入端、與所述控制單元相連的控制端和分別與所述汽車照明系統(tǒng)和所述蓄電池適配電路相連的兩個輸出端,所述第二繼電器包含分別與所述蓄電池適配電路和所述輔助蓄電池相連的兩個輸入端、與所述控制單元相連的控制端和分別與所述汽車照明系統(tǒng)和所述輔助蓄電池相連的兩個輸出端,根據(jù)經(jīng)各自控制端接收的來自所述控制單元的控制信號, 所述第一和第二繼電器選擇性地在輸入端和輸出端之間建立導(dǎo)電通道。
      9.如權(quán)利要求2所述的汽車照明供電系統(tǒng),其中,所述太陽能電池為覆蓋在汽車車窗表面或頂篷表面的薄膜太陽能電池或安裝在汽車車窗表面或頂篷表面的單晶硅或多晶硅太陽能電池。
      10.一種利用太陽能的汽車照明供電系統(tǒng),其特征在于,包括 太陽能電池單元;輔助蓄電池,其專用于向汽車照明系統(tǒng)供電;接口單元,其與所述汽車照明系統(tǒng)連接,用于將輸入的電壓轉(zhuǎn)換為適于所述汽車照明系統(tǒng)的工作電壓;切換單元,其與所述太陽能電池單元、所述輔助蓄電池和所述汽車照明系統(tǒng)連接;以及控制單元,其根據(jù)所述太陽能電池單元和所述輔助蓄電池的狀態(tài),通過控制所述切換單元實現(xiàn)對所述汽車照明系統(tǒng)的供電。
      11.如權(quán)利要求10所述的汽車照明供電系統(tǒng),其中,所述切換單元包括依次串聯(lián)的第一繼電器、蓄電池適配電路和第二繼電器,其中,所述第一繼電器包含與所述太陽能電池單元相連的輸入端、與所述控制單元相連的控制端和分別與所述接口單元和所述蓄電池適配電路相連的兩個輸出端,所述第二繼電器包含分別與所述蓄電池適配電路和所述輔助蓄電池相連的兩個輸入端、與所述控制單元相連的控制端和分別與所述接口單元和所述輔助蓄電池相連的兩個輸出端,根據(jù)經(jīng)各自控制端接收的來自所述控制單元的控制信號,所述第一和第二繼電器選擇性地在輸入端和輸出端之間建立導(dǎo)電通道。
      12.—種汽車電氣系統(tǒng),包含 汽車照明系統(tǒng);利用太陽能的汽車照明供電系統(tǒng),其特征在于,包括 太陽能電池單元;輔助蓄電池,其專用于向所述汽車照明系統(tǒng)供電;切換單元,其與所述太陽能電池單元、所述輔助蓄電池和所述汽車照明系統(tǒng)連接;以及控制單元,其根據(jù)所述太陽能電池單元和所述輔助蓄電池的狀態(tài),通過控制所述切換單元實現(xiàn)對所述汽車照明系統(tǒng)的供電; 車載蓄電池; 發(fā)電機;與所述控制單元的電源管理單元,用于在所述汽車照明供電系統(tǒng)不向所述汽車照明系統(tǒng)供電時,控制所述車載蓄電池和/或發(fā)電機向所述汽車照明系統(tǒng)供電。
      13.一種汽車電氣系統(tǒng),包含 汽車照明系統(tǒng);利用太陽能的汽車照明供電系統(tǒng),其特征在于,包括 太陽能電池單元;輔助蓄電池,其專用于向汽車照明系統(tǒng)供電;接口單元,其與所述汽車照明系統(tǒng)連接,用于將輸入的電壓轉(zhuǎn)換為適于所述汽車照明系統(tǒng)的工作電壓;切換單元,其與所述太陽能電池單元、所述輔助蓄電池和所述汽車照明系統(tǒng)連接;以及控制單元,其根據(jù)所述太陽能電池單元和所述輔助蓄電池的狀態(tài),通過控制所述切換單元實現(xiàn)對所述汽車照明系統(tǒng)的供電; 車載蓄電池; 發(fā)電機;與所述控制單元的電源管理單元,用于在所述汽車照明供電系統(tǒng)不向所述汽車照明系統(tǒng)供電時,控制所述車載蓄電池和/或發(fā)電機向所述汽車照明系統(tǒng)供電。
      全文摘要
      本發(fā)明涉及汽車電子技術(shù),特別涉及一種利用太陽能的汽車照明系統(tǒng)和包含該系統(tǒng)的汽車電氣系統(tǒng)。按照本發(fā)明,利用太陽能的汽車照明供電系統(tǒng)包括太陽能電池單元;輔助蓄電池,其專用于向汽車照明系統(tǒng)供電;切換單元,其與所述太陽能電池單元、所述輔助蓄電池和所述汽車照明系統(tǒng)連接;以及控制單元,其根據(jù)所述太陽能電池單元和所述輔助蓄電池的狀態(tài),通過控制所述切換單元實現(xiàn)對所述汽車照明系統(tǒng)的供電。按照本發(fā)明的實施例,在光線充足的時候汽車照明系統(tǒng)由太陽能電池供電。另一方面,在太陽能電池供電不足時,可以啟用輔助蓄電池來供電,從而提高了可靠性。此外,超出汽車照明系統(tǒng)功耗需求的太陽能被存儲在輔助蓄電池中,這進一步提高了太陽能電池的利用效率。
      文檔編號H02J9/02GK102570577SQ20101062017
      公開日2012年7月11日 申請日期2010年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月29日
      發(fā)明者張崇生, 鄧恒, 郝飛, 錢龍 申請人:上海汽車集團股份有限公司
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