太陽能電動汽車工作系統介紹

太陽能電動汽車工作系統介紹
動力系統
電池板的額定功率太陽能電動車在路面上行駛時，通常要受到空氣阻力、滾動阻力、重力、軸承摩擦力等。如需要加速或爬坡時，還要受到加速阻力或坡道阻力等。功率是車速三次方的函數，增加很小的車速，就需要很大的功率，也就需要增加太陽電池板的面積和車重量，所以根據實際情況，并綜合太陽電池板的面積和功率對平均車速進行選擇。
管理系統
電動汽車的驅動系統如同一個人的運動系統，電動源就如同一輛電動車的“心臟”，那么電動汽車的管理系統就如同汽車的“大腦”。“大腦”的笨拙與智商高低，是使電動汽車能否利用有限的電動源而增加續駛能力，提高行駛速度，有效地保養和提高電動源使用壽命，這就要看管理系統“大腦”的聰明程度了。
一輛電動汽車的驅動系統來自于電動源動力系統，而管理系統又操控著動力源的工作能力，所以一輛太陽能電動汽車也不例外，其電動源（太陽能光伏電池板組件及蓄電池）、控制系統、驅動系統都處在能量管理系統的“領導”之下。能量管理系統擔負著整個車輛所有工作系統處于最佳狀態的任務，并采集各個系統的運行數據，進行監控、診斷和管理，還需控制充電方式、指示放電工作、提供剩余電量數據和當前能量顯示等職責。
能量管理系統最基本的功能是提供改善行駛里程的最佳駕駛模式；根據選定的駕駛模式預測行駛里程；在再生（電能）制動時，合理調度再生能量；具有對蓄電池組充放電的保護和報警（過壓、欠壓、超溫）功能；對充電時與充電器和電池組以及發電的光伏電池組件之間的數據傳輸和有效管理；以及身份識別和自診斷自修復功能。
能量管理系統是以微處理電子控制單元為核心的。它連接各種傳感器輸入端口，其中包括車內外氣溫傳感器，電機和電機控制系統、蓄電池組控制系統、電流電壓傳感器、速度和加速傳感器，還有光伏電池陳列控制系統等。它的主要工作是管理電動源（包括光伏電池陳列和蓄電池組）的電壓、電流和溫度，指示充放電狀態。控制系統是能量管理系統的主要信息部分，而控制單元主要是根據監控系統所提供的信息，控制各個執行器件，以實現智能化的能量管理程度。
能量管理系統軟件程序不僅要能夠監測和記錄傳感器的輸入，而且還應包括有電動源組在內的電動汽車功能模塊。這個模塊系統以電動源組、控制系統和負載為主要對象，通過優化計算，可以使電動車在任何速度和負載下都達到最佳的運行效率。
智能化管理系統的另一個任務是顯示有關電動汽車行駛的重要信息以及故障診斷。并在不影響車輛行駛及安全的情況下，自動執行經濟行駛模式，以防止能量的無效使用。如停車時自動熄滅探照燈；根據外部環境溫度自動調整空調，將駕駛模式與司機采用駕駛方式相比較，自調整最佳模式，以達節能目的；在車輛下坡或剎車時，能夠將電動機功能轉化為發電機功能，并儲存到蓄電池里；此外還應能記錄蓄電池充電和放電的當前和歷史數據，以及電動源運行歷史數據傳遞到計算機里進行軟件處理，以實現對電動源工作狀態的監控，進而發現電動源組件和故障的隱患，為電動車的維修服務提供準確的診斷。
如果將電動車的管理系統比喻為“大腦”，電動源系統比喻為“心臟”，那么電動車的控制系統就可以比喻為“神經”了，神經的控制和傳導使電動汽車運動（行駛）起來。決定電動汽車“動能”的大小取決于電動源，所以，“心臟”功能猶為重要，只有電力十足才能保持大腦不致于供血不足，也可以使電動汽車“血液”流暢，所以也能決定電動汽車的運行能力。
蓄電池組
太陽能電動車的蓄電池組，要根據光伏電池組件的發電容量來合理選擇蓄電池組的容量，以便在陰雨天及晚上可以由蓄電池組向負載供電。那么具體選擇何種蓄電池，不能不做各種蓄電池性能的綜合分析。
電動汽車蓄電池的研發經歷是從鉛酸電池開始的，鉛酸動力電池經歷了100余年的發展，在人們研發了鎳氫動力電池及繼而又研發了鋰動力電池之后，便被業內猜測該退出歷史舞臺了。然而，鉛酸電池仍然是大量生產的蓄電池系列。鉛酸電池作為比較成熟的蓄電池技術雖然比能量、比功率和能量密度都比較低，但是高的性價比及高倍率放電，仍然成為唯一能大批量生產的電動車用電池，其主要應用于大量進入市場的電動自行車。但鉛酸電池在電動汽車上的應用尚存在續駛里程短，使用壽命差、及體積大、質量重、不環保等缺點，不僅在電動汽車的應用上受到阻礙，想成為太陽能電動汽車上的儲能電池范疇應用其難度是可想而知的。
鎳氫蓄電池在鋰離子蓄電池出現以前，曾在電動汽車上廣泛試用，其比能量達到75~80Wh/kg，比功率達160~230w/kg，循環使用壽命超過600次。由于鎳氫蓄電池在安全性方面較有優勢，所以在混合動力汽車的應用方面已經達到趨于成熟的境界。應用比較好的汽車廠商如日本豐田、美國通用等公司。但鎳氫電池在價格上遠高于鉛酸蓄電池，以及能量密度低于鋰離子蓄電池，所以，難以成為太陽能電動汽車的首選蓄電池。
太陽能電動汽車的蓄電池是通過太陽能光伏電池板給予充電的（在光照不足時也可以通過外接電源充電）。為了最大限度地降低整個電動汽車的重量，方便電動汽車的運行，選擇大容量高倍率蓄能的鋰離子蓄電池，是太陽能電動汽車的最佳選擇。雖然鋰離子蓄電池與鉛酸蓄電池的成本相比有所增加，但在相同容量的情況下，比采用鉛酸電池減輕4倍以上的重量，因為鋰離子蓄電池在比能量、循環壽命、自放電率及環保諸多方面都具有優越的性能。它的比能量可達150Wh/kg，是鎳氫電池的2倍以上，鉛酸蓄電池的4倍以上。由于比能量是鉛酸蓄電池的四分之一，從這個角度分析鋰離子蓄電池對能量消耗的資源就少。由于鋰離子蓄電池所用元素的儲量比較多，資源較豐富，因此，鉛酸蓄電池和鎳氫蓄電池可能會進一步漲價，鋰蓄電池成本反而會進一步降低。太陽能電動汽車的電動源系統采用鋰離子蓄電池重要的是減輕重量，提高整個系統的輕便性能。另外它的單位體積能量很大，高達400Wh/L，相同容量的體積是鉛酸電池的三分之一到四分之一，為進行輕巧、靈活的設計要求提供了更為廣闊的設計空間。另外鋰離子蓄電池的反復充電壽命長，單體電池的循環次數可達1500次以上。作為電池組如果有好的監控管理系統，在充放電時達到均衡程度，仍然可達1000次以上。因為太陽能蓄電池在使用時常常可以浮充或淺放，其電池組壽命不會像純電動汽車那樣短。鋰離子蓄電池的另一個優點是自放電率低，這在連續陰天和在夜間蓄存電能都有相當大的好處，可以提高電動車的性能。在鋰離子蓄電池的荷電容量保持60%~80%計算，使用年限應不低于3~5年，壽命相當于鉛酸電池的三倍左右。由于鋰離子蓄電池不含鉛和鎘等重金屬，被業內稱為綠色環保電池。隨著我國鋰離子動力型蓄電池技術的不斷提高，特別在鋰離子動力電池使用、管理、控制技術的突破并會不斷提高水平，其電池的使用壽命也會越來越長，性價比也會越來越有優勢，在電動汽車上的使用也會越來越廣泛。鋰離子動力型蓄電池不僅在太陽能電動汽車上、純電動汽車上，和燃料電池汽車得到廣泛的應用，還會在航空、航海等領域得到廣泛的應用。現代表國際先進技術水平的鋰鐵、鋰錳二大動力型蓄電池，分別由中信國安盟固利和深圳雷天公司生產，并成功地運用在大型載人客車上，2008年奧運會上，這種先進技術的大客車做為場館應專用接送運動員的現代客車，盡顯了中國科技奧運的風采。