太陽能電動汽車電力系統的設計方法

太陽能電動汽車電力系統的設計方法

由于能源、環境問題的日益增多，使得對電動汽車的研究成為熱門，其中，最為清潔的電動汽車為太陽能電動汽車，但太陽能電動汽車的成本較高且效率較低。因此，本文給出一種太陽能電動汽車電力系統的設計方法，通過該方法設計的太陽能電動汽車具有較高的能量效率且可以降低成本。

太陽能電動汽車電力系統的設計包括對電動汽車電氣元件和機電元件等部件的設計。為了獲得最大的能量效率，還需要設計合適的能源管理模型。設計的主要約束為太陽能電池板發電量、電池容量、太陽能電池板最大電壓、電動汽車的尺寸和質量、電動汽車上可用于安裝太陽能電池板的空間。主要變量為接受的瞬時太陽能，其是光照強度和汽車位置的函數。為了最小化能量傳輸損失應滿足以下兩個條件：①設定太陽能電池板的電壓盡可能高；②電機直接驅動車輪。

首先，進行太陽能收集系統的設計。本文采用4個太陽能電池板，并將其連接到太陽能充電控制器，該控制器用于最大化太陽能電池板的輸出效率。太陽能充電控制器由傳感器（電流和電壓傳感器）、微控制器和升壓降壓轉換電路構成。每個太陽能電池板連接一個獨立的升壓降壓轉換電路。這些轉換電路由一個中央控制微處理器控制，調節太陽能電池板的輸出電壓。

其次，進行電能存儲的設計。太陽能電動汽車電能存儲裝置需要滿足：①儲存白天從太陽能電池板中獲得的能量；②為電機提供直流電流；③平滑太陽能電池板的輸出電流和電壓波動。本文采用了內阻低、成本低、可靠性高的2個12V/100AH（總功率2.4kWh）的鉛酸電池。

最后，進行電機及其控制系統的設計。無刷直流電機因其具有高轉矩、高效率、低轉動慣量、散熱良好、可靠性強和使用壽命長等優點，成為了太陽能電動汽車的首選，并由其直接驅動車輪。對無刷直流電機的控制采用Atmel ATmega32M18位微處理器，其與系統外圍裝置和用戶界面進行通信，提供用于控制無刷直流電機的所有信息。根據文中所采用方法設計的原型車能夠在白天保持20km/h的最大速度行駛，則驗證了該方法設計系統的有效性。

TanmaySarkaretal. 2014IEEEStudents’ConferenceonElectrical，ElectronicsandComputer Science，Bhopal March 01-02，2014.

編譯：王祥