半透明太阳能车顶能源管理系统开发与测试方法

半透明太阳能车顶能源管理系统开发与测试方法

近年来，太阳能车顶作为电动汽车能量来源被广泛研究。例如，为了降低乘员舱温度，汽车厂商在车顶上配置太阳能电池。研究将半透明太阳能电池安装在曲面车顶玻璃上，并设计出一套太阳能管理系统来有效地整合太阳能车顶的能量和内燃机的能量，提出了一种符合美国环境保护署要求的测试方法。

本研究中的太阳能管理系统通过太阳能车顶供电，不使用其它能量源，可以不消耗汽车主电池的电量而独立工作。本能源管理系统还包含一个最大功率点追踪控制器，该控制器通过控制车顶输出电压使太阳能车顶的输出功率最大化。当太阳光强度较低且外界温度较高时，车顶输出电压下降。如果控制器的电压控制范围较低，那么太阳能车顶的有效输出功率会下降，研究采用了宽电压控制范围（10～80V），而普通的c-Si太阳能电池的控制器工作电压范围是10～20V。此外，本能源管理系统还缩短了追踪控制器追踪输出电压的响应时间。

通常，车内的空调系统座椅加热、娱乐系统都需要发电机进行供电，将太阳能车顶的输出电压控制在12V时就可以减少发电机的使用，降低发动机的功率损耗。此能源管理系统可以根据电器的使用情况迅速转变太阳能控制策略。当车顶输出的功率较高时，会分别驱动电器设备并向电池充电；当电池电量达到95%时，能源管理系统会自动停止充电，以防止过充。

美国环境保护署根据汽车厂商的节能措施给予相应的CO2信用值，可以获得相应的优惠政策，其中，安装太阳能车顶可以获得较多的信用值。若要获得信用值，则需要证明能减少燃油消耗量，验证所提出测试方法有3个重要的过程：①在不同的环境下模拟太阳能系统给电池充电；②通过试验台架验证仿真循环；③证明在驾驶状态下太阳能汽车与传统汽车相比更节能。

Haeyoon Jung etal.SAE 2017-01-0388.

编译：贾春辉