半透明太陽能車頂能源管理系統(tǒng)開發(fā)與測試方法

近年來，太陽能車頂作為電動(dòng)汽車能量來源被廣泛研究。例如，為了降低乘員艙溫度，汽車廠商在車頂上配置太陽能電池。研究將半透明太陽能電池安裝在曲面車頂玻璃上，并設(shè)計(jì)出一套太陽能管理系統(tǒng)來有效地整合太陽能車頂?shù)哪芰亢蛢?nèi)燃機(jī)的能量，提出了一種符合美國環(huán)境保護(hù)署要求的測試方法。

本研究中的太陽能管理系統(tǒng)通過太陽能車頂供電，不使用其它能量源，可以不消耗汽車主電池的電量而獨(dú)立工作。本能源管理系統(tǒng)還包含一個(gè)最大功率點(diǎn)追蹤控制器，該控制器通過控制車頂輸出電壓使太陽能車頂?shù)妮敵龉β首畲蠡?。?dāng)太陽光強(qiáng)度較低且外界溫度較高時(shí)，車頂輸出電壓下降。如果控制器的電壓控制范圍較低，那么太陽能車頂?shù)挠行л敵龉β蕰?huì)下降，研究采用了寬電壓控制范圍（10～80V），而普通的c-Si太陽能電池的控制器工作電壓范圍是10～20V。此外，本能源管理系統(tǒng)還縮短了追蹤控制器追蹤輸出電壓的響應(yīng)時(shí)間。

通常，車內(nèi)的空調(diào)系統(tǒng)座椅加熱、娛樂系統(tǒng)都需要發(fā)電機(jī)進(jìn)行供電，將太陽能車頂?shù)妮敵鲭妷嚎刂圃?2V時(shí)就可以減少發(fā)電機(jī)的使用，降低發(fā)動(dòng)機(jī)的功率損耗。此能源管理系統(tǒng)可以根據(jù)電器的使用情況迅速轉(zhuǎn)變太陽能控制策略。當(dāng)車頂輸出的功率較高時(shí)，會(huì)分別驅(qū)動(dòng)電器設(shè)備并向電池充電；當(dāng)電池電量達(dá)到95%時(shí)，能源管理系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)停止充電，以防止過充。

美國環(huán)境保護(hù)署根據(jù)汽車廠商的節(jié)能措施給予相應(yīng)的CO2信用值，可以獲得相應(yīng)的優(yōu)惠政策，其中，安裝太陽能車頂可以獲得較多的信用值。若要獲得信用值，則需要證明能減少燃油消耗量，驗(yàn)證所提出測試方法有3個(gè)重要的過程：①在不同的環(huán)境下模擬太陽能系統(tǒng)給電池充電；②通過試驗(yàn)臺架驗(yàn)證仿真循環(huán)；③證明在駕駛狀態(tài)下太陽能汽車與傳統(tǒng)汽車相比更節(jié)能。

Haeyoon Jung etal.SAE 2017-01-0388.

編譯：賈春輝