實現(xiàn)太陽能電動汽車設(shè)計的研究

實現(xiàn)太陽能電動汽車設(shè)計的研究

太陽能電動汽車替代傳統(tǒng)汽車能夠解決化石燃料污染和短缺的問題。但太陽能電動汽車的開發(fā)面臨著諸多問題，其中最主要的問題是太陽能電池板的能量傳遞效率較低，不能實時滿足汽車功率需求。為解決該問題，設(shè)計了一種用于汽車電力存儲的電子控制回路，該電子控制回路是一個智能控制系統(tǒng)，其可以自主進行能量存儲與控制，并對必要的數(shù)據(jù)進行記錄。除此之外，設(shè)計的電子控制回路還改善了太陽能電動汽車的能源管理，以保證太陽能電動汽車的總功率平衡。

圖1　太陽能光伏板

首先介紹了太陽能電動汽車的設(shè)計環(huán)境。將城市駕駛循環(huán)工況作為設(shè)計輸入，采用AutoCAD對車架進行設(shè)計，確定最優(yōu)的車架形狀和汽車的薄弱點。設(shè)計時，依據(jù)國際汽聯(lián)建立的太陽能電動汽車和替代能源的設(shè)計標準和技術(shù)法規(guī)，將汽車前部的懸架系統(tǒng)與轉(zhuǎn)向系統(tǒng)耦合，以節(jié)省空間來安裝太陽能電池板，整個汽車設(shè)計定義承載人數(shù)為4人。整車設(shè)計完成之后對汽車的安全性、功能性、魯棒性和成本進行分析。

之后進行了電子控制回路的設(shè)計。電子控制回路的設(shè)計步驟為：①電壓、功率和設(shè)備使用時間的識別；②根據(jù)汽車位置估計太陽能電池板產(chǎn)生的電能；③設(shè)置太陽能光伏組件的工作電壓和總功率；④選擇電池類型并定義電池容量；⑤選擇電池的充電控制器。考慮電池質(zhì)量大小等因素，文中沒有采用傳統(tǒng)電動汽車常用的鉛酸電池，而選擇了能量密度和功率密度較高的質(zhì)子交換膜燃料電池。

最后對新設(shè)計的太陽能電動汽車進行驗證。對傳統(tǒng)的混合動力汽車進行改造，將其內(nèi)燃機和相關(guān)部件拆除，采用效率高、質(zhì)量輕、結(jié)構(gòu)緊湊的無刷直流電機，并在車后安裝如圖1所示太陽能電池板。結(jié)果顯示：原型太陽能電動汽車能夠獲得100km/h的速度，且行駛里程達到60km。

刊名：International Journal of Electronics Communication &Computer Engineering（英）

刊期：2014年第5期

作者：Hemza Saidi

編譯：張振偉