太陽能電動汽車電力系統(tǒng)的設(shè)計方法

由于能源、環(huán)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(tǒng)的設(shè)計方法，通過該方法設(shè)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(tǒng)的設(shè)計包括對電動汽車電氣元件和機電元件等部件的設(shè)計。為了獲得最大的能量效率，還需要設(shè)計合適的能源管理模型。設(shè)計的主要約束為太陽能電池板發(fā)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(zhì)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(shù)。為了最小化能量傳輸損失應(yīng)滿足以下兩個條件：①設(shè)定太陽能電池板的電壓盡可能高；②電機直接驅(qū)動車輪。

首先，進行太陽能收集系統(tǒng)的設(shè)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(zhuǎn)換電路構(gòu)成。每個太陽能電池板連接一個獨立的升壓降壓轉(zhuǎn)換電路。這些轉(zhuǎn)換電路由一個中央控制微處理器控制，調(diào)節(jié)太陽能電池板的輸出電壓。

其次，進行電能存儲的設(shè)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(nèi)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(tǒng)的設(shè)計。無刷直流電機因其具有高轉(zhuǎn)矩、高效率、低轉(zhuǎn)動慣量、散熱良好、可靠性強和使用壽命長等優(yōu)點，成為了太陽能電動汽車的首選，并由其直接驅(qū)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(tǒng)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(jù)文中所采用方法設(shè)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(shè)計系統(tǒng)的有效性。

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

編譯：王祥