太陽(yáng)能電動(dòng)汽車(chē)電力系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法

由于能源、環(huán)境問(wèn)題的日益增多，使得對(duì)電動(dòng)汽車(chē)的研究成為熱門(mén)，其中，最為清潔的電動(dòng)汽車(chē)為太陽(yáng)能電動(dòng)汽車(chē)，但太陽(yáng)能電動(dòng)汽車(chē)的成本較高且效率較低。因此，本文給出一種太陽(yáng)能電動(dòng)汽車(chē)電力系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，通過(guò)該方法設(shè)計(jì)的太陽(yáng)能電動(dòng)汽車(chē)具有較高的能量效率且可以降低成本。

太陽(yáng)能電動(dòng)汽車(chē)電力系統(tǒng)的設(shè)計(jì)包括對(duì)電動(dòng)汽車(chē)電氣元件和機(jī)電元件等部件的設(shè)計(jì)。為了獲得最大的能量效率，還需要設(shè)計(jì)合適的能源管理模型。設(shè)計(jì)的主要約束為太陽(yáng)能電池板發(fā)電量、電池容量、太陽(yáng)能電池板最大電壓、電動(dòng)汽車(chē)的尺寸和質(zhì)量、電動(dòng)汽車(chē)上可用于安裝太陽(yáng)能電池板的空間。主要變量為接受的瞬時(shí)太陽(yáng)能，其是光照強(qiáng)度和汽車(chē)位置的函數(shù)。為了最小化能量傳輸損失應(yīng)滿(mǎn)足以下兩個(gè)條件：①設(shè)定太陽(yáng)能電池板的電壓盡可能高；②電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)車(chē)輪。

首先，進(jìn)行太陽(yáng)能收集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。本文采用4個(gè)太陽(yáng)能電池板，并將其連接到太陽(yáng)能充電控制器，該控制器用于最大化太陽(yáng)能電池板的輸出效率。太陽(yáng)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(gè)太陽(yáng)能電池板連接一個(gè)獨(dú)立的升壓降壓轉(zhuǎn)換電路。這些轉(zhuǎn)換電路由一個(gè)中央控制微處理器控制，調(diào)節(jié)太陽(yáng)能電池板的輸出電壓。

其次，進(jìn)行電能存儲(chǔ)的設(shè)計(jì)。太陽(yáng)能電動(dòng)汽車(chē)電能存儲(chǔ)裝置需要滿(mǎn)足：①儲(chǔ)存白天從太陽(yáng)能電池板中獲得的能量；②為電機(jī)提供直流電流；③平滑太陽(yáng)能電池板的輸出電流和電壓波動(dòng)。本文采用了內(nèi)阻低、成本低、可靠性高的2個(gè)12V/100AH（總功率2.4kWh）的鉛酸電池。

最后，進(jìn)行電機(jī)及其控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。無(wú)刷直流電機(jī)因其具有高轉(zhuǎn)矩、高效率、低轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、散熱良好、可靠性強(qiáng)和使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，成為了太陽(yáng)能電動(dòng)汽車(chē)的首選，并由其直接驅(qū)動(dòng)車(chē)輪。對(duì)無(wú)刷直流電機(jī)的控制采用Atmel ATmega32M18位微處理器，其與系統(tǒng)外圍裝置和用戶(hù)界面進(jìn)行通信，提供用于控制無(wú)刷直流電機(jī)的所有信息。根據(jù)文中所采用方法設(shè)計(jì)的原型車(chē)能夠在白天保持20km/h的最大速度行駛，則驗(yàn)證了該方法設(shè)計(jì)系統(tǒng)的有效性。

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

編譯：王祥