設(shè)想太陽能在電動(dòng)汽車上的應(yīng)用

設(shè)想太陽能在電動(dòng)汽車上的應(yīng)用《版權(quán)聲明：本文由容源電子網(wǎng)（www_dziuu_com）整理提供，部分內(nèi)容來源于網(wǎng)絡(luò)，如有侵犯到你的權(quán)利請(qǐng)與我們聯(lián)系更正�！�

一 引言《版權(quán)聲明：本文由容源電子網(wǎng)（www_dziuu_com）整理提供，部分內(nèi)容來源于網(wǎng)絡(luò)，如有侵犯到你的權(quán)利請(qǐng)與我們聯(lián)系更正�！�

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，近年來能源短缺與環(huán)境污染已成為一個(gè)不容忽視的問題，而燃油汽車的普及令這一問題更加突出。與日俱增的能源與環(huán)境壓力迫使人們以前所未有的精力開展對(duì)現(xiàn)有燃油車的改造以及對(duì)混合動(dòng)力汽車和純電動(dòng)汽車的研究與開發(fā)。《版權(quán)聲明：本文由容源電子網(wǎng)（www_dziuu_com）整理提供，部分內(nèi)容來源于網(wǎng)絡(luò)，如有侵犯到你的權(quán)利請(qǐng)與我們聯(lián)系更正�！�

太陽能是最為清潔環(huán)保的能源之一，將太陽能應(yīng)用在汽車上將以零污染的形式獲得能量，具有巨大的社會(huì)意義�，F(xiàn)階段鑒于太陽電池的轉(zhuǎn)換效率較低，車載太陽電池板的輸出功率不起過1kW，達(dá)不到動(dòng)力能源的要求，但是卻可以應(yīng)用于燃油汽車的啟動(dòng)型蓄電池充電及行車時(shí)的12V母線供電。太陽電池對(duì)蓄電池的充電可以充分保證車輛不會(huì)長時(shí)間停車而耗干電池，從而避免車輛因蓄電池沒電而出現(xiàn)啟動(dòng)困難的狀況。《版權(quán)聲明：本文由容源電子網(wǎng)（www_dziuu_com）整理提供，部分內(nèi)容來源于網(wǎng)絡(luò)，如有侵犯到你的權(quán)利請(qǐng)與我們聯(lián)系更正�！�

太陽電池參與車身12V母線供電時(shí)，可以減小發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)載，達(dá)到節(jié)油的目的。對(duì)于混合動(dòng)力車輛與純電動(dòng)車輛，車輛的行駛以及車載空調(diào)、影音等設(shè)備的供電依賴于動(dòng)力電池存儲(chǔ)的電能，引入太陽電池后，在行車過程中太陽電池可以參與車身12V蓄電池的充電以及對(duì)12V母線供電，減小動(dòng)力電池的消耗，停車后其現(xiàn)有的輸出功率在電池管理器與開關(guān)板的配合下，可以完成對(duì)汽車動(dòng)力電池的均衡充電，使電池具有較好的一致性，達(dá)到延長電動(dòng)車輛行駛里程與電池壽命的效果，具有巨大的實(shí)用效益。《版權(quán)聲明：本文由容源電子網(wǎng)（www_dziuu_com）整理提供，部分內(nèi)容來源于網(wǎng)絡(luò)，如有侵犯到你的權(quán)利請(qǐng)與我們聯(lián)系更正�！�

二太陽能在燃油車上的應(yīng)用設(shè)計(jì)《版權(quán)聲明：本文由容源電子網(wǎng)（www_dziuu_com）整理提供，部分內(nèi)容來源于網(wǎng)絡(luò)，如有侵犯到你的權(quán)利請(qǐng)與我們聯(lián)系更正�！�

燃油車上安裝太陽電池板的最佳是車頂，可以最大程度地獲得太陽能。燃油車在現(xiàn)有基礎(chǔ)上太陽能板塊較實(shí)施。其的部件主要是一個(gè)太陽電池板與一個(gè)DC/DC變換器。燃油車太陽能系統(tǒng)工作示意圖如圖1。DC/DC模塊由太陽電池板供電，采用開關(guān)電源形式設(shè)計(jì)，具有寬電壓輸入、變換效率高以及輸出穩(wěn)定的特征。太陽電池的輸出電壓不高，可以設(shè)計(jì)成為非隔離式，而DC/DC模塊可以設(shè)計(jì)得很小，效率也較隔離式高。《版權(quán)聲明：本文由容源電子網(wǎng)（www_dziuu_com）整理提供，部分內(nèi)容來源于網(wǎng)絡(luò)，如有侵犯到你的權(quán)利請(qǐng)與我們聯(lián)系更正�！�

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當(dāng)太陽光線充足時(shí)，DC/DC變換器將參與供電；而太陽光線不足時(shí)，DC/DC變換器由太陽電池板供電，其在太陽電池板輸出不足時(shí)會(huì)自己停止工作，整個(gè)太陽能模塊不會(huì)消耗汽車的電能。《版權(quán)聲明：本文由容源電子網(wǎng)（www_dziuu_com）整理提供，部分內(nèi)容來源于網(wǎng)絡(luò)，如有侵犯到你的權(quán)利請(qǐng)與我們聯(lián)系更正�！�

三太陽能在電動(dòng)汽車上的應(yīng)用設(shè)計(jì)《版權(quán)聲明：本文由容源電子網(wǎng)（www_dziuu_com）整理提供，部分內(nèi)容來源于網(wǎng)絡(luò)，如有侵犯到你的權(quán)利請(qǐng)與我們聯(lián)系更正�！�

純電動(dòng)汽車是未來汽車發(fā)展的一個(gè)主要方向，也是混合動(dòng)力汽車的終極發(fā)展目標(biāo)，，研究太陽能在純電動(dòng)汽車上的應(yīng)用具有前瞻性與實(shí)用價(jià)值，這也是本文研究的主要內(nèi)容。《版權(quán)聲明：本文由容源電子網(wǎng)（www_dziuu_com）整理提供，部分內(nèi)容來源于網(wǎng)絡(luò)，如有侵犯到你的權(quán)利請(qǐng)與我們聯(lián)系更正�！�

1太陽能系統(tǒng)的應(yīng)用前提《版權(quán)聲明：本文由容源電子網(wǎng)（www_dziuu_com）整理提供，部分內(nèi)容來源于網(wǎng)絡(luò)，如有侵犯到你的權(quán)利請(qǐng)與我們聯(lián)系更正�！�

純電動(dòng)汽車使用車載動(dòng)力電池供電，通過電機(jī)控制器獲得合適的電壓和電流，從而驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)使整車獲得合適的動(dòng)力。動(dòng)力電池由多組電池串聯(lián)組成，目前基本上是由鋰電池組成，每個(gè)鋰電池的電壓約為3.7V，整個(gè)動(dòng)力電池組由100節(jié)左右的鋰電池串聯(lián)組成。保證停車后車載防盜報(bào)警器、無線鑰匙感應(yīng)系統(tǒng)等設(shè)備的運(yùn)行，以及行車后整車12V低壓母線的供電，電動(dòng)汽車除了動(dòng)力電池外，與燃油車一樣也配有一個(gè)12V的電池組。動(dòng)力電池是由個(gè)單節(jié)電池組合而成，而且采用的是串聯(lián)的模式，對(duì)電池的一致性提出了很高的要求。《版權(quán)聲明：本文由容源電子網(wǎng)（www_dziuu_com）整理提供，部分內(nèi)容來源于網(wǎng)絡(luò)，如有侵犯到你的權(quán)利請(qǐng)與我們聯(lián)系更正。》

電動(dòng)汽車具有動(dòng)力電池管理器，以便對(duì)動(dòng)力電池的實(shí)施實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，對(duì)每個(gè)電池的電壓、工作電流、剩余容量、是否漏電、是否過溫等信號(hào)實(shí)現(xiàn)監(jiān)控。《版權(quán)聲明：本文由容源電子網(wǎng)（www_dziuu_com）整理提供，部分內(nèi)容來源于網(wǎng)絡(luò)，如有侵犯到你的權(quán)利請(qǐng)與我們聯(lián)系更正�！�

2太陽能系統(tǒng)方案選擇《版權(quán)聲明：本文由容源電子網(wǎng)（www_dziuu_com）整理提供，部分內(nèi)容來源于網(wǎng)絡(luò)，如有侵犯到你的權(quán)利請(qǐng)與我們聯(lián)系更正�！�

電動(dòng)汽車的動(dòng)力由電動(dòng)機(jī)提供，在行駛過程中，電動(dòng)機(jī)的輸出功率時(shí)刻在變化，而且還伴隨著剎車與下坡時(shí)的能量回饋等因素，必然會(huì)造成動(dòng)力電池組的電壓波動(dòng)，而且電動(dòng)機(jī)是感性元器件，電壓的波動(dòng)較大。根據(jù)此特征，太陽能模塊的輸出有兩種方案可供選擇。《版權(quán)聲明：本文由容源電子網(wǎng)（www_dziuu_com）整理提供，部分內(nèi)容來源于網(wǎng)絡(luò)，如有侵犯到你的權(quán)利請(qǐng)與我們聯(lián)系更正�！�

第一種方案：采用升壓DC/DC，將太陽電池板輸出的電壓經(jīng)DC/DC變成330V的高壓直流，直接給整個(gè)動(dòng)力電池組充電。《版權(quán)聲明：本文由容源電子網(wǎng)（www_dziuu_com）整理提供，部分內(nèi)容來源于網(wǎng)絡(luò)，如有侵犯到你的權(quán)利請(qǐng)與我們聯(lián)系更正。》

第二種方案：采用降壓型DC/DC，將太陽電池板輸出的電壓變成12V的低壓，通過使用電池管理器監(jiān)控電池的，控制開關(guān)板的開關(guān)，完成對(duì)某些電壓、剩余電量較低的電池的充電，以達(dá)到續(xù)航里程的目的。系統(tǒng)中開關(guān)板使用集成光電開關(guān)（光MOS管），成本較低，原理如圖2。在開關(guān)板內(nèi)有12V轉(zhuǎn)4.2V的小模塊，以提供合適的電壓給單節(jié)電池充電。《版權(quán)聲明：本文由容源電子網(wǎng)（www_dziuu_com）整理提供，部分內(nèi)容來源于網(wǎng)絡(luò)，如有侵犯到你的權(quán)利請(qǐng)與我們聯(lián)系更正。》

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第一種方案采用升壓，而且是330V的高壓，DC/DC的設(shè)計(jì)考慮到安全性的問題，應(yīng)采用隔離式設(shè)計(jì)。第二種方案使用的是低壓，DC/DC可以采用非隔離的形式。相比第一種，非隔離式具有更高的效率，而且省卻了隔離變壓器，制作成本更低。第一種方案是對(duì)整個(gè)電池組充電，基本上不能提高電池特性的一致性；第二種方案采用開關(guān)板對(duì)單個(gè)電池進(jìn)行單獨(dú)充電，可以較好地提高電池的一致性。《版權(quán)聲明：本文由容源電子網(wǎng)（www_dziuu_com）整理提供，部分內(nèi)容來源于網(wǎng)絡(luò)，如有侵犯到你的權(quán)利請(qǐng)與我們聯(lián)系更正。》

綜合各優(yōu)劣比較，設(shè)計(jì)的整個(gè)系統(tǒng)采用第二種方案。盡管相比第一種方案了一個(gè)開關(guān)板，但是工作更加安全可靠，效率更高，而且DC/DC的設(shè)計(jì)更加簡單經(jīng)濟(jì)，相比之下，其效果無論是從經(jīng)濟(jì)上還是從實(shí)用上都要大大優(yōu)于第一種方案。《版權(quán)聲明：本文由容源電子網(wǎng)（www_dziuu_com）整理提供，部分內(nèi)容來源于網(wǎng)絡(luò)，如有侵犯到你的權(quán)利請(qǐng)與我們聯(lián)系更正�！�

3太陽能系統(tǒng)工作《版權(quán)聲明：本文由容源電子網(wǎng)（www_dziuu_com）整理提供，部分內(nèi)容來源于網(wǎng)絡(luò)，如有侵犯到你的權(quán)利請(qǐng)與我們聯(lián)系更正�！�

鑒于電動(dòng)汽車在行駛與停止時(shí)電池組的電壓變化并不，，太陽電池在電動(dòng)汽車中的工作也分為兩種：停車與行車。《版權(quán)聲明：本文由容源電子網(wǎng)（www_dziuu_com）整理提供，部分內(nèi)容來源于網(wǎng)絡(luò)，如有侵犯到你的權(quán)利請(qǐng)與我們聯(lián)系更正。》

在行車時(shí)，動(dòng)力電池兩端的電壓變化較大，無法準(zhǔn)確判斷電池的特性，也就無法確定為哪一節(jié)電池充電，整車的12V母線電壓是穩(wěn)定的，，在行車中電動(dòng)車的太陽能模塊的工作模式與燃油車類似，其能量主要是提供給整車12V母線。但是在電機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，動(dòng)力電池的電壓變化很小，，太陽能模塊的輸出主要是給動(dòng)力電池組中容量較低、特性較差的電池充電。太陽能模塊在電動(dòng)車中的工作示意圖如圖3。《版權(quán)聲明：本文由容源電子網(wǎng)（www_dziuu_com）整理提供，部分內(nèi)容來源于網(wǎng)絡(luò)，如有侵犯到你的權(quán)利請(qǐng)與我們聯(lián)系更正�！�

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值得注意的是，電池管理器在行車時(shí)是從整車12V母線獲得電能而工作，從而確保行車的安全。而在停車下，保證充電的有效性，電池管理器的電能由太陽能模塊提供，當(dāng)太陽能模塊提供的能量不足時(shí)，會(huì)自動(dòng)停止工作，使用12V蓄電池供電，會(huì)造成蓄電池電能的浪費(fèi)，甚至?xí)�耗干蓄電池的電量而�?dǎo)致故障出現(xiàn)，如無法啟動(dòng)等（電動(dòng)車在啟動(dòng)前，如電機(jī)控制器里面的IC提前有電能供應(yīng)）。《版權(quán)聲明：本文由容源電子網(wǎng)（www_dziuu_com）整理提供，部分內(nèi)容來源于網(wǎng)絡(luò)，如有侵犯到你的權(quán)利請(qǐng)與我們聯(lián)系更正。》

在電動(dòng)汽車的設(shè)備中，不管是否使用太陽能模塊，電池管理器都是不可或缺的部件之一，，加裝太陽能模塊后，使電池管理器與太陽能模塊協(xié)同工作，僅對(duì)電池管理器的軟件做，基本上沒有硬件成本的。對(duì)于開關(guān)板，工作在低壓范圍，并且只在停車下才會(huì)使用太陽能模塊對(duì)電池進(jìn)行充電，不會(huì)有很高的電壓尖峰出現(xiàn)，對(duì)于開關(guān)板的集成光電開關(guān)IC的選型要求并不是很高，成本也不高。《版權(quán)聲明：本文由容源電子網(wǎng)（www_dziuu_com）整理提供，部分內(nèi)容來源于網(wǎng)絡(luò)，如有侵犯到你的權(quán)利請(qǐng)與我們聯(lián)系更正。》

在電動(dòng)車上太陽能模塊，并以開關(guān)板類似于選通的工作方式來均衡電池的特性，具有非常實(shí)用的價(jià)值。對(duì)于電池的特性，工藝問題不做到一致，電池的一致性將直接影響到整車的使用年限與續(xù)航路程。使用太陽電池對(duì)少數(shù)一致性不好的電池進(jìn)行單獨(dú)充電維護(hù)，不僅實(shí)施起來簡單，而且具有不錯(cuò)的效果。《版權(quán)聲明：本文由容源電子網(wǎng)（www_dziuu_com）整理提供，部分內(nèi)容來源于網(wǎng)絡(luò)，如有侵犯到你的權(quán)利請(qǐng)與我們聯(lián)系更正�！�

四 結(jié)論《版權(quán)聲明：本文由容源電子網(wǎng)（www_dziuu_com）整理提供，部分內(nèi)容來源于網(wǎng)絡(luò)，如有侵犯到你的權(quán)利請(qǐng)與我們聯(lián)系更正。》

本文設(shè)計(jì)的太陽電池模塊的應(yīng)用涉及到電力電子中的開關(guān)電源技術(shù)、汽車控制技術(shù)、單片機(jī)技術(shù)和鋰電池充放電特性等多個(gè)，重點(diǎn)對(duì)太陽能模塊在電動(dòng)汽車上的應(yīng)用相應(yīng)的控制策略做了研究，對(duì)于將來太陽能在汽車上的應(yīng)用具有的理論和工程參考價(jià)值。
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