太阳能电动汽车电力系统的设计方法

太阳能电动汽车电力系统的设计方法

由于能源、环境问题的日益增多，使得对电动汽车的研究成为热门，其中，最为清洁的电动汽车为太阳能电动汽车，但太阳能电动汽车的成本较高且效率较低。因此，本文给出一种太阳能电动汽车电力系统的设计方法，通过该方法设计的太阳能电动汽车具有较高的能量效率且可以降低成本。

太阳能电动汽车电力系统的设计包括对电动汽车电气元件和机电元件等部件的设计。为了获得最大的能量效率，还需要设计合适的能源管理模型。设计的主要约束为太阳能电池板发电量、电池容量、太阳能电池板最大电压、电动汽车的尺寸和质量、电动汽车上可用于安装太阳能电池板的空间。主要变量为接受的瞬时太阳能，其是光照强度和汽车位置的函数。为了最小化能量传输损失应满足以下两个条件：①设定太阳能电池板的电压尽可能高；②电机直接驱动车轮。

首先，进行太阳能收集系统的设计。本文采用4个太阳能电池板，并将其连接到太阳能充电控制器，该控制器用于最大化太阳能电池板的输出效率。太阳能充电控制器由传感器（电流和电压传感器）、微控制器和升压降压转换电路构成。每个太阳能电池板连接一个独立的升压降压转换电路。这些转换电路由一个中央控制微处理器控制，调节太阳能电池板的输出电压。

其次，进行电能存储的设计。太阳能电动汽车电能存储装置需要满足：①储存白天从太阳能电池板中获得的能量；②为电机提供直流电流；③平滑太阳能电池板的输出电流和电压波动。本文采用了内阻低、成本低、可靠性高的2个12V/100AH（总功率2.4kWh）的铅酸电池。

最后，进行电机及其控制系统的设计。无刷直流电机因其具有高转矩、高效率、低转动惯量、散热良好、可靠性强和使用寿命长等优点，成为了太阳能电动汽车的首选，并由其直接驱动车轮。对无刷直流电机的控制采用Atmel ATmega32M18位微处理器，其与系统外围装置和用户界面进行通信，提供用于控制无刷直流电机的所有信息。根据文中所采用方法设计的原型车能够在白天保持20km/h的最大速度行驶，则验证了该方法设计系统的有效性。

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

编译：王祥