實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能電動(dòng)汽車設(shè)計(jì)的研究

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

圖1　太陽(yáng)能光伏板

首先介紹了太陽(yáng)能電動(dòng)汽車的設(shè)計(jì)環(huán)境。將城市駕駛循環(huán)工況作為設(shè)計(jì)輸入，采用AutoCAD對(duì)車架進(jìn)行設(shè)計(jì)，確定最優(yōu)的車架形狀和汽車的薄弱點(diǎn)。設(shè)計(jì)時(shí)，依據(jù)國(guó)際汽聯(lián)建立的太陽(yáng)能電動(dòng)汽車和替代能源的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)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(lái)安裝太陽(yáng)能電池板，整個(gè)汽車設(shè)計(jì)定義承載人數(shù)為4人。整車設(shè)計(jì)完成之后對(duì)汽車的安全性、功能性、魯棒性和成本進(jìn)行分析。

之后進(jìn)行了電子控制回路的設(shè)計(jì)。電子控制回路的設(shè)計(jì)步驟為：①電壓、功率和設(shè)備使用時(shí)間的識(shí)別；②根據(jù)汽車位置估計(jì)太陽(yáng)能電池板產(chǎn)生的電能；③設(shè)置太陽(yáng)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(méi)有采用傳統(tǒng)電動(dòng)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(duì)新設(shè)計(jì)的太陽(yáng)能電動(dòng)汽車進(jìn)行驗(yàn)證。對(duì)傳統(tǒng)的混合動(dòng)力汽車進(jìn)行改造，將其內(nèi)燃機(jī)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(wú)刷直流電機(jī)，并在車后安裝如圖1所示太陽(yáng)能電池板。結(jié)果顯示：原型太陽(yáng)能電動(dòng)汽車能夠獲得100km/h的速度，且行駛里程達(dá)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