太阳能电动车关键技术及发展趋势

电动汽车是用车载蓄电池作为动力源的汽车。 太阳能电动车是当今最清洁、 最有发展前景的绿色环保汽车， 它通过太阳能电池将太阳的光能转化为电能，存储在高能蓄电池中，用来驱动永磁电动机旋转， 从而带动汽车行驶。 作为一种新型的绿色交通工具， 它具有零排放、 低噪声、 能源补充来源广等很多优点。目前， 由于太阳能电池的转换效率还不能尽如人意， 因此太阳能电动车只能用于短距离运输或者行驶速度较低的场合。一、 太阳能电动车的关键技术太阳能电动车的应用技术涉及光电、 电机、 电子、 控制、 汽车工程、 机械、 化学等各个方面。作为电动车密不可分的一部分， 其应用技术可以归纳为五个主要方面： 光电技术、 车体技术、 电力驱动技术、 储能电池技术和能量管理系统技术。１． 光电技术太阳能电动车的主要能量转换装置是太阳能电池，它是一种将太阳的光能直接转换成电能的半导体器件，目前使用的以光电效应工作的薄膜太阳能电池为主，以光化学效应工作的湿式太阳能电池还处于萌芽阶段。太阳能电池可以从其性能指标、产量、 价格等方面来评价， 太阳能电池的性能指标有开路电压、 短路电流、 填充因子、 光电转换效率等多个项目， 其中最主要的指标是光电转换率。最早问世的太阳能电池是单晶硅太阳能电池。 用硅来制造太阳能电池， 原料可谓不缺乏， 但要提炼它却不是很容易。所以， 人们在生产单晶硅太阳能电池的同时， 又研究了多晶硅太阳能电池和非晶硅太阳能电池。事实上， 可供制造太阳能电池的半导体材料有很多， 因此除硅系列太阳能电池外， 还有硫化镉、 砷化镓、 铜铟硒等多种类型的太阳能电池。２． 车体技术考虑到车体的有效利用率， 以及太阳能电池提供的电能是有限的， 在进行车体设计时， 一方面应以减轻车体的质量为主导思想， 采用最轻质的材料来制造车架， 有条件时甚至可以使用航空材料； 另一方面， 应尽量降低车体的风阻系数和轮胎的滚动阻力，以此来减小车体的整体损耗， 必要时需进行风洞试验。３． 电力驱动技术动力传动装置是太阳能电动车的心脏， 必须根据系统要求匹配其动力特性和传动系统。 电力驱动系统包括三个方面， 即： 电动机技术、 控制器和功率电子器件。无刷永磁直流电动机除了具有有刷直流电动机优越的起动性能和调速性能外， 其最大的特点就是没有换向器和由电刷组成的接触结构， 因而具有寿命长、 噪音低、 运行可靠、 维护简便等一系列优点， 而且控制技术成熟。更重要的是， 无刷永磁直流电动机具有功率密度高、 转矩质量比大等优异特性。因此， 目前它最适合于太阳能电动车系统的运行。早在 １９１７ 年， Ｂｏｌｉｇｅｒ 就提出用整流管来代替有刷直流电动机的机械电刷， 从而诞生了无刷直流电动机的基本思想。 １９５５ 年，美国的 Ｄ．Ｈａｒｒｉｓｏｎ 等人首次申请了用晶体管换向电路代替有刷直流电动机的机械电刷的专利， 标志着现代无刷直流电动机的诞生。无刷直流电动机系统按其反电势波形和绕组电流的波形可分为方波无刷直流电动机系统和正弦无刷直流电动机系统。在上世纪 ６０ 年代末至 ７０ 年代初， 受功率开关器件、 永磁材料和驱动控制技术发展水平的制约， 当时的无刷直流电动机系统并未进入实用阶段。到了上世纪 ７０ 年代末 ８０ 年代初， 由于高性能、 低成本的第三代永磁材料的出现，以及大功率全控型ＡＵＴＯＭＯＢＩＬＥ ＭＡＩＮＴＥＮＡＮＣＥ 新 视 野５汽车维修 ２００７．３太阳能电动车关键技术及发展趋势□ 吉林 ／ 梁天也 唐明祥功率器件的发展，使得无刷直流电动机系统得到了迅猛发展。但由于位置传感器技术水平的限制，正弦波驱动电机仍受到限制。 １９８６ 年， Ｈ．Ｒ．Ｂｏｌｔｏｎ 对方波无刷直流电动机系统进行了全面的总结，标志着方波无刷直流电动机系统在理论上、 驱动控制方法上的基本成熟。随着测角技术的发展，正弦波无刷直流电动机系统也得以发展，它的研究主要集中于电动机的新型结构形式，气隙磁场的设计、 计算， 绕组电流的控制等。４． 储能电池技术太阳能电动车的开发已有几十年的历史了， 但至今仍没有达到商业化应用的阶段， 这一方面是由于太阳能电池的因素， 另一方面， 储能电池与普通汽车用的汽油燃料相比， 其特性、 使用方便性、 可靠性以及价格方面都有相当大的差距。因此， 储能电池的发展是电动车发展的重要因素。现在， 电动车使用的大部分储能电池是化学电池， 如铅酸电池、 镍氢电池、镍镉电池、 锂电池、 锂聚合物电池等。５． 能量管理系统太阳能电动车的能量管理系统对于整车的整体性能有着重要的意义，对电池及其能量系统的有效管理、 合理匹配及正确使用与维护都有很大影响， 并将会大大提高太阳能电动车的续驶里程， 提高电池的使用寿命并降低成本。但是， 由于储能电池的容量与电压、 电流的严重非线性关系， 使得能量管理系统还缺乏准确的数学模型。所以， 能量管理系统的研究是太阳能电动车研发过程中亟待解决的重要问题。二、 太阳能电动车技术的发展趋势１ ） 目前， 太阳能电动车的开发大部分集中在赛车部分， 实用型的太阳能电动车还较少有人开发， 而小规模的研制也仅用于高尔夫球场和主题公园等， 且在我国还很少见， 因而其发展前景可观。２ ） 太阳能电动车 的开发技术还不成熟， 没有系统的理论基础， 相应零部件的开发还处于空白阶段。３ ） 应用于太阳能电动车的先进技术， 如光电技术、 轻质车身技术、 控制技术等， 仍有待进一步提高。４ ） 目前， 开发太阳能电动车的费用仍比较高， 很多科研单位的研发费用高达上千万元。所以， 降低太阳能电动车各部件，如太阳能电池板、蓄电池等的成本， 将成为未来研究的主要方向。□““““““““““““““““““““““““““““““““““““““““““““““““““ＡＵＴＯＭＯＢＩＬＥ ＭＡＩＮＴＥＮＡＮＣＥ汽车诊所６ 汽车维修 ２００７．３别克赛欧轿车选用的电子防盗中 控 门 锁 系 统 是 由 萨 基 姆（ ＳＡＧＥＭ ） 公司开发和制造的最新一代全电子中央控制门锁系统， 其主要控制功能有：①在左前门、右前门及后行李厢门均可使用钥匙打开或锁止全车门锁 （ 包括行李厢门锁） ；②在车内拉拔左前门饰板保险杆可打开或锁住全车门锁 （ 包括行李厢门锁） ；③在车内拉拔右前门饰板保险杆可打开或锁住 （ 仅 １ 次） 全车门锁 （ 包括行李厢门锁） ；④左前门机械防盗锁死；⑤ 其 余 各 门 电 子 控 制 防 盗 锁死；⑥行李厢门独立锁死。一旦中控门锁系统进入防盗锁死状态，整个系统将不能由右前门执行开锁操作。即使整个中控系统处于防盗锁死状态，后行李厢门仍可以用钥匙打开，此时 ４ 个车门仍在防盗锁死状态，打开行李厢门后必须再将其上锁。后行李厢门的另一 保 护 方 式 是 将 锁 眼 转 到 垂 直 位置，然后再取下钥匙。在这种状态下， 后行李厢门处于独立锁死状态，开锁不受车门锁联动控制。当车辆在行驶状态下受到意外撞击或者车祸， 只要点火开关处于打开位置，系统会在中央控制模块的指令下自动开锁 （ 保护功能） ， 此项功能能使乘客在车辆发生事故后可以逃生。当中控系统执行了以上功能之后，程序设计使得整个系统停止动作约 ２５ｓ ， 然后系统功能恢复正常。因为中控模块内置的振动传感器灵敏度非常高，有时路面的颠簸可 能 会 触 发 中 控 系 统 自 动 开 锁 功能。 如果频繁地开锁、 上锁 （ 在 ２ｍｉｎ内操作次数超过 １５ 次） ，为了保护中控模块内置的驱动继电器不至于过热，系统也会按照设计要求停止动作约 ２５ｓ ，然后系统恢复正常工作。中控门锁系统控制模块安装在汽车右前 Ａ 柱下发动机控制模块的背后，用螺栓牢牢地紧固在整体式承载车身上，以防止由于松动造成的 振 动 误 触 发 模 块 的 安 全 保 护 功能。一、 系统元件组成及分布别克赛欧轿车全电子中央控制门锁系统的主要元件有：①中央控制门锁电脑控制模块总成；②两前门和两后门的电控门锁保险杆执行器总成 （ 执行器内部包别克赛欧轿车防盗中控门锁系统原理与维修□ 安徽 ／ 杨月海 李建厅