新能源发电的利用论文 太阳能电动汽车论文

中国科技论文在线 太阳能电动汽车总体设计与匹配 作者简介：简琳莎，女，长安大学汽车工程学院教授。E-mail：langmh@163 (长安大学汽车工程学院，西安 710064) 摘要：针对能源资源日益减少的今天，太阳能作为有效的电能来源正在得到大力开发。因此，对太阳能电动汽车的总体设计与匹配进行研究，主要确定整车动力系统和传动系统的基本结构及参数，并对动力性能参数进行匹配计算。另外，在matlab平台上对动力性能进行了验证，设计选取的参数均满足设计要求。关键词：太阳能；总体设计；动力系统； 参数匹配 CNKI编码:TK-910 太阳能电动汽车总体设计 简林莎，兰明华，吉根昌，陆继国 (长安大学自动化学院，西安 710064) 15 摘要:本文完成了太阳能电动汽车(SEEV)的总体设计匹配，主要确定了基本结构、传动系统、动力总成参数的匹配计算。通过试验选定设计参数满足设计要求。20 关键词:太阳能;总体设计;动力系统;参数匹配 引言 太阳能是一种清洁能源，绿色环保，取之不尽，用之不竭。

因此太阳能的直接利用创造了人类文明的新高度，有利于人类社会的可持续发展。因此太阳能电动汽车受到人类的高度重视。近年来，电动汽车被世界各汽车厂大力发展，因为清洁环保的汽车是人们一直追求和奋斗的目标。人类进入太阳能汽车领域的历史虽然不长，但发展速度很快，特别是国外太阳能的发展和技术研究给我国带来了很大的压力，因此发展国内太阳能电动汽车对我国汽车工业的发展有着现实意义。太阳能的关键技术主要在于太阳能电动汽车的控制系统，也就是光伏技术，其中光伏电池将太阳能转化为电能；电动汽车的心脏是电源和电池，操作系统基本由电源、电控、控制组成。在关键技术中，最重要的是太阳能电池，它是将光能直接转化为电能的半导体器件。 目前主要以利用光电效应工作的薄膜太阳能电池为主，而利用光化学效应工作的湿式太阳能电池尚处于萌芽阶段[1]。本文主要对太阳能电动汽车的总体设计及匹配计算进行研究设计，主要针对动力系统35和传动系统进行设计，对转向系统、制动系统及车身管路仅作简单介绍。首先确定整车基本结构及布置形式，然后进行整车参数选取。根据各项要求选取电机、蓄电池、太阳能电池，并对汽车动力学参数进行匹配计算。基于matlab平台对汽车动力学性能进行验证，并进一步布置整车总体设计中的主要部件。

太阳能电动汽车总体设计和各项参数符合设计要求。40 太阳能电动汽车的结构与工作原理太阳能电动汽车的主要结构由太阳能电池板、储能装置和电动机系统三大结构组成，其结构原理图如图1所示：太阳能电动汽车结构图45 太阳能电动汽车的工作原理是：光照照射到太阳能电池板上产生电流，通过峰值功率跟踪器、蓄电池充电控制器输送到蓄电池储存器或直接输送给电动机。太阳能汽车在行驶过程中，如果日照条件好或者光照条件差，太阳能汽车就会利用蓄电池储存的电能和太阳能电池发出的电能驱动电动机工作；当太阳能汽车停止时，电能全部用于蓄电池储存器。 50 但为了有效利用太阳能，往往需要配备太阳能最大功率跟踪装置（MPPT），同时控制装置需要对车辆运行时的能量进行合理分配，因此完整的能量流图如下图2所示： 能量流图 55 本文主要考虑如下的工作过程，对再生制动不进行深入研究。当没有阳光照射或太阳能电池驱动装置不能正常工作时，蓄电池单独驱动车辆。 太阳能电动汽车总体设计流程 60 电动汽车总体设计主要包括以下内容：确立车辆总体设计目标、​​车辆参数、底盘三维参数布局设计、车身设计和车辆性能计算。三维底盘参数布局设计包括蓄电池布局设计、电机及控制系统布局设计、转向系统布局设计、传动系统布局设计、车身线型布局设计、制动系统布局设计。

具体流程图如下图3所示：太阳能太阳能电池板电能电池电机充电充电放电太阳能发电（MPPT）控制系统电机车轮电池中国科技论文在线65车辆总体设计流程图本文重点对动力系统参数和传动系统参数的设计和匹配计算进行了介绍。3.1车辆参数设计70在查阅了大量书籍资料后，根据作者前期的计算和设计要求，给出了车辆尺寸的设计。这里提到的设计要求在后面的正文中介绍。 具体参数如表1所示： 表1 车辆参数 项目 参数 类型 前轮驱动 总长mm 3560mm 1600 外型尺寸mm 1670 额定构件数 车辆整备质量kg 930 最大设计总质量kg 1360 空载kg 555 质量参数 前轴质量满载kg 680 确定车辆设计目标 制定车辆参数 车身设计 底盘三维参数布置设计 电池布置设计 传动系统布置设计 制动系统布置设计 电机及制动系统设计 转向系统布置设计 车身线型布置设计 车辆性能计算 中国科技论文在线站 轴距mm 2335 前轮mm 1360 轴距后轮mm 1355mm 645mm 580 3.2 车辆性能要求 75 太阳能电动汽车的动力性能主要取决于动力系统参数匹配(包括动力源、驱动电机、控制器、变速箱等)以及控制策略和各零部件特性。 根据设计要求，预期续驶里程为150km，因此要求轮胎型号为145/70R12。本文设计的太阳能电动汽车的动力性能及其他相关参数及要求如下：最高车速100km/h80母线电压144VDC最大爬坡度（满载）20%车辆整备质量930kg车轮滚动半径0.25m注：车轮型号为145/70R12，其中145为轮胎宽度，70及宽高比为0.7，因85英寸为25.4mm，所以车轮滚动半径为：mm25425123.3主要系统结构选择及参数匹配太阳能电动汽车的主要动力部件有：太阳能电池、蓄电池、电动机以及相关的控制系统。 驱动系统结构示意图如图4所示： 90 太阳电池的选择与匹配计算：蓄电池太阳电池控制器功率合成中国科技论文在线 太阳电池工程应用的主要参数很多，主要涉及开路电压、短路电流、峰值功率、最大功率时电压、最大功率时电流等。

太阳能电池阵列的工程数学模型如公式（1）所示： 95 ocSC 由于采用了太阳能电池阵列最大功率跟踪器，因此太阳能电池阵列应工作在最佳功率点，此时最大功率对应的电流mo、电压mo为 refref mo lg0539 此处β为参考日照强度下的电压温度系数，airOC 100为输入，可得： 则任意条件下的输出为： 表达式为： 105