太陽能充電系統在純電動汽車上的應用及節能化設計的實踐研究

興樹森 王鳳蘊

摘 要：文章通過研究太陽能充電系統為純電動汽車提供電能補充的合理應用，探索太陽能充電板最佳充電角度變化，以提供最高充電效率。針對充電系統的安全性、成本，對純電動汽車車身進行輕量化、節能化設計，以在同等功能區間內探索出最佳節能方案。

關鍵詞：太陽能;充電系統;純電動汽車;節能

中圖分類號：U469.72

文獻標識碼：A

一、國內外新能源汽車發展現狀?

我國的太陽能電動車事業起步較晚，與太陽能汽車相關的專利不多。總體來說，太陽能在汽車上應用一般只涉及汽車的輔助電源系統。太陽能電池所提供的能量只能用于車輛的電器、儀表等，或是對車載蓄電池進行充電。現今有部分量產車在其天窗頂部添加了太陽能電池，經控制器、逆變器驅動車載空調工作。國外主要國家新能源利用技術及普及利用率已經取得了長足進步，但是太陽能技術在新能源汽車上的應用還比較欠缺，發展潛力巨大。

二、探索設計及研究成果

1.光電技術

最早問世的太陽能電池是單晶硅太陽能電池，用硅來制造太陽能電池，原料可謂不缺，但是提煉它卻不容易。所以人們在生產單晶硅太陽能電池的同時，又研究了多晶硅太陽能電池和非晶硅太陽能電池。另外可供制造太陽能電池的半導體材料很多，除硅系列外，還有硫化鎘、砷化鎵、銅銦硒等許多類型的太陽能電池。

2.車體技術

考慮到車體的有效利用率和太陽能提供的電能有限，因此在車體的設計中，減輕車體的重量是主導思想，最好采用市場上最輕的材料做車架（有條件可使用航空材料）;盡量降低車體的風阻系數和輪胎滾動阻力系數來減小車體的整體損耗（有條件可以做風洞實驗）。

3.電力驅動技術

動力傳動裝置是太陽能電動車的心臟，必須根據系統要求匹配動力特性和傳動系統。電驅動系統包括三方面，即電機技術、控制器、功率電子器件。永磁無刷直流電動機功率密度高，轉矩與重量比大，目前它最適合于太陽能電動車系統的運行。

4.儲能電池技術

太陽能電動車的開發已有幾十年的歷史了，但是，至今還沒有達到商業化應用的階段。這主要是因為儲能電池與汽車用的汽油燃料相比，從特性上，使用方便性、可靠性以及價格方面都有相當大的差距。因此，儲能電池的發展是電動車發展的重要環節。

5.能量管理系統

太陽能電動車能量管理系統對其整車整體性能有著重要的意義。對電池及其能量系統的有效管理、合理匹配及正確使用與維護都有很大影響，并將會大大提高太陽能電動車的續駛里程，提高電池的使用壽命并降低成本。但是，由于儲能電池的容量與電壓、電流嚴重非線性，能量管理系統還缺乏準確的數學模型，所以能量管理系統的研究是太陽能電動車研發過程中亟待解決的問題。

三、為后續太陽能電動汽車提供幾點建議

1.選擇太陽能電池類型

硅（silicon）為目前通用的太陽能電池之原料代表，而在市場上又區分為單結晶硅、多結晶硅、非結晶硅。綜合各項性能指標，由于單晶硅太陽能電池板技術成熟，已可成批量生產，且價格相對低廉，使用范圍廣泛，所以適用于太陽能電動車。

基于各元件的種類特性，結合本課題實際情況作以下選擇：太陽能電池，選擇某廠家商用電池（單晶體硅太陽能電池）;蓄電池，采用鉛酸電池;電動機，采用永磁無刷直流電動機。

2.對車身進行節能化設計

太陽能電動車是以太陽能為主要能源的電動車，由于其能量轉化效率及太陽能電池的效率相對較低，而且還要滿足一定的規范要求，所以要使太陽能電動車達到高速，必須保證具有較小的行駛阻力。因此，無論是從國內還是從國外來看，為改善和提高太陽能電動車的性能，太陽能電動車的車身設計都有共同之處。比如，為了增加電池電量，在遵守規范和要求的前提下，盡可能增大車身表面面積以提高能量吸收效率;為了減少空氣阻力的影響，采取的主要措施主要有：車身外形設計成流線型并盡量減少正面投影面積，車身材料選用輕型材料以減輕整車質量。

參考文獻：

[1]陳 達，張 靖，楊 艷.基于博弈論的入網電動汽車最優經濟調度優化[J].貴州電力技術，2016（3）.

[2]馮頂軍，朱玉龍.電動汽車充電網絡[J].電子技術應用，2015（4）.