太陽能電動(dòng)汽車工作系統(tǒng)介紹
動(dòng)力系統(tǒng)
電池板的額定功率太陽能電動(dòng)車在路面上行駛時(shí)，通常要受到空氣阻力、滾動(dòng)阻力、重力、軸承摩擦力等。如需要加速或爬坡時(shí)，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(shù)，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(jù)實(shí)際情況，并綜合太陽電池板的面積和功率對(duì)平均車速進(jìn)行選擇。
管理系統(tǒng)
電動(dòng)汽車的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)如同一個(gè)人的運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)，電動(dòng)源就如同一輛電動(dòng)車的“心臟”，那么電動(dòng)汽車的管理系統(tǒng)就如同汽車的“大腦”。“大腦”的笨拙與智商高低，是使電動(dòng)汽車能否利用有限的電動(dòng)源而增加續(xù)駛能力，提高行駛速度，有效地保養(yǎng)和提高電動(dòng)源使用壽命，這就要看管理系統(tǒng)“大腦”的聰明程度了。
一輛電動(dòng)汽車的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)來自于電動(dòng)源動(dòng)力系統(tǒng)，而管理系統(tǒng)又操控著動(dòng)力源的工作能力，所以一輛太陽能電動(dòng)汽車也不例外，其電動(dòng)源（太陽能光伏電池板組件及蓄電池）、控制系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)都處在能量管理系統(tǒng)的“領(lǐng)導(dǎo)”之下。能量管理系統(tǒng)擔(dān)負(fù)著整個(gè)車輛所有工作系統(tǒng)處于最佳狀態(tài)的任務(wù)，并采集各個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行數(shù)據(jù)，進(jìn)行監(jiān)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(shù)據(jù)和當(dāng)前能量顯示等職責(zé)。
能量管理系統(tǒng)最基本的功能是提供改善行駛里程的最佳駕駛模式；根據(jù)選定的駕駛模式預(yù)測行駛里程；在再生（電能）制動(dòng)時(shí)，合理調(diào)度再生能量；具有對(duì)蓄電池組充放電的保護(hù)和報(bào)警（過壓、欠壓、超溫）功能；對(duì)充電時(shí)與充電器和電池組以及發(fā)電的光伏電池組件之間的數(shù)據(jù)傳輸和有效管理；以及身份識(shí)別和自診斷自修復(fù)功能。
能量管理系統(tǒng)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(nèi)外氣溫傳感器，電機(jī)和電機(jī)控制系統(tǒng)、蓄電池組控制系統(tǒng)、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(tǒng)等。它的主要工作是管理電動(dòng)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(tài)。控制系統(tǒng)是能量管理系統(tǒng)的主要信息部分，而控制單元主要是根據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)所提供的信息，控制各個(gè)執(zhí)行器件，以實(shí)現(xiàn)智能化的能量管理程度。
能量管理系統(tǒng)軟件程序不僅要能夠監(jiān)測和記錄傳感器的輸入，而且還應(yīng)包括有電動(dòng)源組在內(nèi)的電動(dòng)汽車功能模塊。這個(gè)模塊系統(tǒng)以電動(dòng)源組、控制系統(tǒng)和負(fù)載為主要對(duì)象，通過優(yōu)化計(jì)算，可以使電動(dòng)車在任何速度和負(fù)載下都達(dá)到最佳的運(yùn)行效率。
智能化管理系統(tǒng)的另一個(gè)任務(wù)是顯示有關(guān)電動(dòng)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(dòng)執(zhí)行經(jīng)濟(jì)行駛模式，以防止能量的無效使用。如停車時(shí)自動(dòng)熄滅探照燈；根據(jù)外部環(huán)境溫度自動(dòng)調(diào)整空調(diào)，將駕駛模式與司機(jī)采用駕駛方式相比較，自調(diào)整最佳模式，以達(dá)節(jié)能目的；在車輛下坡或剎車時(shí)，能夠?qū)㈦妱?dòng)機(jī)功能轉(zhuǎn)化為發(fā)電機(jī)功能，并儲(chǔ)存到蓄電池里；此外還應(yīng)能記錄蓄電池充電和放電的當(dāng)前和歷史數(shù)據(jù)，以及電動(dòng)源運(yùn)行歷史數(shù)據(jù)傳遞到計(jì)算機(jī)里進(jìn)行軟件處理，以實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)源工作狀態(tài)的監(jiān)控，進(jìn)而發(fā)現(xiàn)電動(dòng)源組件和故障的隱患，為電動(dòng)車的維修服務(wù)提供準(zhǔn)確的診斷。
如果將電動(dòng)車的管理系統(tǒng)比喻為“大腦”，電動(dòng)源系統(tǒng)比喻為“心臟”，那么電動(dòng)車的控制系統(tǒng)就可以比喻為“神經(jīng)”了，神經(jīng)的控制和傳導(dǎo)使電動(dòng)汽車運(yùn)動(dòng)（行駛）起來。決定電動(dòng)汽車“動(dòng)能”的大小取決于電動(dòng)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(dòng)汽車“血液”流暢，所以也能決定電動(dòng)汽車的運(yùn)行能力。
蓄電池組
太陽能電動(dòng)車的蓄電池組，要根據(jù)光伏電池組件的發(fā)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(fù)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(dòng)汽車蓄電池的研發(fā)經(jīng)歷是從鉛酸電池開始的，鉛酸動(dòng)力電池經(jīng)歷了100余年的發(fā)展，在人們研發(fā)了鎳氫動(dòng)力電池及繼而又研發(fā)了鋰動(dòng)力電池之后，便被業(yè)內(nèi)猜測該退出歷史舞臺(tái)了。然而，鉛酸電池仍然是大量生產(chǎn)的蓄電池系列。鉛酸電池作為比較成熟的蓄電池技術(shù)雖然比能量、比功率和能量密度都比較低，但是高的性價(jià)比及高倍率放電，仍然成為唯一能大批量生產(chǎn)的電動(dòng)車用電池，其主要應(yīng)用于大量進(jìn)入市場的電動(dòng)自行車。但鉛酸電池在電動(dòng)汽車上的應(yīng)用尚存在續(xù)駛里程短，使用壽命差、及體積大、質(zhì)量重、不環(huán)保等缺點(diǎn)，不僅在電動(dòng)汽車的應(yīng)用上受到阻礙，想成為太陽能電動(dòng)汽車上的儲(chǔ)能電池范疇?wèi)?yīng)用其難度是可想而知的。
鎳氫蓄電池在鋰離子蓄電池出現(xiàn)以前，曾在電動(dòng)汽車上廣泛試用，其比能量達(dá)到75~80Wh/kg，比功率達(dá)160~230w/kg，循環(huán)使用壽命超過600次。由于鎳氫蓄電池在安全性方面較有優(yōu)勢，所以在混合動(dòng)力汽車的應(yīng)用方面已經(jīng)達(dá)到趨于成熟的境界。應(yīng)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(jià)格上遠(yuǎn)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(dòng)汽車的首選蓄電池。
太陽能電動(dòng)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(shí)也可以通過外接電源充電）。為了最大限度地降低整個(gè)電動(dòng)汽車的重量，方便電動(dòng)汽車的運(yùn)行，選擇大容量高倍率蓄能的鋰離子蓄電池，是太陽能電動(dòng)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?yàn)殇囯x子蓄電池在比能量、循環(huán)壽命、自放電率及環(huán)保諸多方面都具有優(yōu)越的性能。它的比能量可達(dá)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(gè)角度分析鋰離子蓄電池對(duì)能量消耗的資源就少。由于鋰離子蓄電池所用元素的儲(chǔ)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(huì)進(jìn)一步漲價(jià)，鋰蓄電池成本反而會(huì)進(jìn)一步降低。太陽能電動(dòng)汽車的電動(dòng)源系統(tǒng)采用鋰離子蓄電池重要的是減輕重量，提高整個(gè)系統(tǒng)的輕便性能。另外它的單位體積能量很大，高達(dá)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(jìn)行輕巧、靈活的設(shè)計(jì)要求提供了更為廣闊的設(shè)計(jì)空間。另外鋰離子蓄電池的反復(fù)充電壽命長，單體電池的循環(huán)次數(shù)可達(dá)1500次以上。作為電池組如果有好的監(jiān)控管理系統(tǒng)，在充放電時(shí)達(dá)到均衡程度，仍然可達(dá)1000次以上。因?yàn)樘柲苄铍姵卦谑褂脮r(shí)常?？梢愿〕浠驕\放，其電池組壽命不會(huì)像純電動(dòng)汽車那樣短。鋰離子蓄電池的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是自放電率低，這在連續(xù)陰天和在夜間蓄存電能都有相當(dāng)大的好處，可以提高電動(dòng)車的性能。在鋰離子蓄電池的荷電容量保持60%~80%計(jì)算，使用年限應(yīng)不低于3~5年，壽命相當(dāng)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(yè)內(nèi)稱為綠色環(huán)保電池。隨著我國鋰離子動(dòng)力型蓄電池技術(shù)的不斷提高，特別在鋰離子動(dòng)力電池使用、管理、控制技術(shù)的突破并會(huì)不斷提高水平，其電池的使用壽命也會(huì)越來越長，性價(jià)比也會(huì)越來越有優(yōu)勢，在電動(dòng)汽車上的使用也會(huì)越來越廣泛。鋰離子動(dòng)力型蓄電池不僅在太陽能電動(dòng)汽車上、純電動(dòng)汽車上，和燃料電池汽車得到廣泛的應(yīng)用，還會(huì)在航空、航海等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用?，F(xiàn)代表國際先進(jìn)技術(shù)水平的鋰鐵、鋰錳二大動(dòng)力型蓄電池，分別由中信國安盟固利和深圳雷天公司生產(chǎn)，并成功地運(yùn)用在大型載人客車上，2008年奧運(yùn)會(huì)上，這種先進(jìn)技術(shù)的大客車做為場館應(yīng)專用接送運(yùn)動(dòng)員的現(xiàn)代客車，盡顯了中國科技奧運(yùn)的風(fēng)采。