半透明太陽能車頂能源管理系統開發與測試方法

半透明太陽能車頂能源管理系統開發與測試方法

近年來，太陽能車頂作為電動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，并設計出一套太陽能管理系統來有效地整合太陽能車頂的能量和內燃機的能量，提出了一種符合美國環境保護署要求的測試方法。

本研究中的太陽能管理系統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立工作。本能源管理系統還包含一個最大功率點追蹤控制器，該控制器通過控制車頂輸出電壓使太陽能車頂的輸出功率最大化。當太陽光強度較低且外界溫度較高時，車頂輸出電壓下降。如果控制器的電壓控制范圍較低，那么太陽能車頂的有效輸出功率會下降，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，本能源管理系統還縮短了追蹤控制器追蹤輸出電壓的響應時間。

通常，車內的空調系統座椅加熱、娛樂系統都需要發電機進行供電，將太陽能車頂的輸出電壓控制在12V時就可以減少發電機的使用，降低發動機的功率損耗。此能源管理系統可以根據電器的使用情況迅速轉變太陽能控制策略。當車頂輸出的功率較高時，會分別驅動電器設備并向電池充電；當電池電量達到95%時，能源管理系統會自動停止充電，以防止過充。

美國環境保護署根據汽車廠商的節能措施給予相應的CO2信用值，可以獲得相應的優惠政策，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，驗證所提出測試方法有3個重要的過程：①在不同的環境下模擬太陽能系統給電池充電；②通過試驗臺架驗證仿真循環；③證明在駕駛狀態下太陽能汽車與傳統汽車相比更節能。

Haeyoon Jung etal.SAE 2017-01-0388.

編譯：賈春輝