太阳能电动车的蓄电池组应根据光伏电池组件的发电能力合理选择,确保蓄电池组在阴雨天、夜晚也能为负载供电。
因此需要对各类蓄电池的性能进行综合分析,确定具体的蓄电池选择。
电动车电池的研发始于铅酸电池,经过一百多年的发展,在人们研发出镍氢动力电池、锂动力电池之后,业界推测铅酸动力电池将退出历史舞台。
但铅酸电池至今仍是一个量产的电池系列。
作为技术相对成熟的电池,虽然铅酸电池的比能量、比功率、能量密度都比较低,但凭借高性价比、高倍率放电等优势,至今仍是电动车唯一能够量产的电池,主要应用于大批量进入市场的电动自行车。
但铅酸电池在电动车上的应用,仍存在续驶里程短、使用寿命差、体积大、重量重、不环保等缺点,不仅在电动车上的应用受到阻碍,在太阳能电动车上作为储能电池也难以应用。
在锂离子电池出现之前,电动汽车上广泛应用的是镍氢电池,其比能量达到75~80Wh/kg,比功率达到160~230w/kg,循环寿命超过600次。
由于镍氢电池在安全性上具有优势,在混合动力汽车的应用中已经达到成熟状态,应用较好的汽车厂商有日本丰田、美国通用等。
但镍氢电池价格比铅酸电池贵很多,能量密度也低于锂离子电池,因此难以成为太阳能电动汽车的首选电池。
太阳能电动车太阳能电动车的电池是通过太阳能光伏板充电的(光照不足时,也可以通过外接电源充电)。
为了尽量减轻整个电动车的重量,方便电动车的运行,容量大、储能率高的锂离子电池是太阳能电动车的最佳选择。
虽然锂离子电池的成本相对于铅酸电池有所增加,但在同等容量的情况下,锂离子电池比铅酸电池轻4倍以上,这是因为锂离子电池在比能量、循环寿命、自放电率、环保等方面都有着优越的性能。
它的比能量可达150Wh/kg,是镍氢电池的2倍以上,是铅酸电池的4倍以上。
由于比能量是铅酸电池的四分之一,从这个角度来看,锂离子电池消耗的能源资源较少。
由于锂离子电池所用元素储量较大,资源相对丰富,铅酸电池、镍氢电池的价格可能进一步上涨,锂电池的成本将进一步下降。
太阳能电动汽车的电力源系统采用锂离子电池,重要的是减轻重量,提高整个系统的轻量化性能。
另外,它的单位体积能量非常大,可达400Wh/L,同容量体积是铅酸电池的三分之一到四分之一,为轻量化、灵活的设计要求提供了更广阔的设计空间。
另外,锂离子电池的反复充电寿命长,单块电池的循环次数可达1500次以上。
作为电池组,如果有良好的监测管理系统,在充放电均衡的情况下,仍可达1000次以上。
由于太阳能电池在使用过程中经常会出现浮充或浅放电的情况,因此其电池组的寿命不会像纯电动汽车那样短。
锂离子电池的另一大优势是自放电率低,这对于连续阴天和夜晚的蓄电大有裨益,可以提高电动汽车的性能。
锂离子电池在保持60%~80%的荷电容量时,使用寿命应不低于3~5年,约为铅酸电池的3倍。
由于锂离子电池不含铅、镉等重金属,被业界称为绿色环保电池。
随着我国锂离子动力电池技术的不断提升,特别是锂离子动力电池使用、管控技术的突破,电池的使用寿命将越来越长,性价比越来越有优势,锂离子动力电池在电动汽车上的应用将越来越广泛。
锂离子动力电池不仅在太阳能电动汽车、纯电动汽车、燃料电池汽车上得到广泛应用,而且在航空、航海等领域也得到广泛应用。
代表国际先进技术水平的铁锂、锰锂两大动力电池分别由中信国安盟固利和深圳雷天公司生产,并成功应用于大型客车。
2008年奥运会上,这种技术先进的客车作为比赛场馆接送运动员的现代化大巴,展现了中国科技奥运的风采。
7 太阳能电动汽车驱动系统汽车的功能就是行驶,太阳能电动汽车的目的当然是这样的,任何电动汽车的目的当然是这样的,不管采用什么样的电机负载,它的设计和使用目标都是满足电动汽车行驶的需要。
由于直流电机具有良好的调节性能,早期发展的电动汽车大多采用直流电机。
随着现代电子技术和控制技术的发展,交流感应电机、永磁无刷电机、开关电阻电机的应用范围逐渐扩大,性能也日趋完善,电动汽车上采用的直流电机也逐渐被这些电机所取代,总的趋势是交流电机将取代直流电机。
大部分太阳能电动车采用双线圈交流无刷电机,这种电机采用轻质材料,非常适合太阳能电动车对“轻”的要求,在额定转速(RPM,每秒转数)下,效率可达99%。
这比以前的直导式驱动传输动力装置更先进,这种动力传输装置也叫机械驱动,这种机械驱动系统也利用了传统汽车的变速器、传动轴、后桥、半轴、通过链条和履带将电机与车轮连接的导向装置,比机械驱动装置先进了一步。
有的也采用变频履带驱动,将动力传输给车轮驱动,但这种变频履带电机需要精密的安装和有效精细的配置。
2013年,太阳能电动车的多档位传动装置已被淘汰,双线圈电机成为电动车的常用传动装置。
在双线圈之间切换,电机的转速就改变了。
低速线圈可以为太阳能汽车的启动和减速提供高扭矩,而高速线圈则为汽车的运行提供高效率和最佳运行。
特别是在轴驱动设计中,轴电机省去了许多额外的传动装置,大大提高了驱动汽车的效率,减少了驱动车轮所需的能量。
轴传动系统结构更加紧凑,安装拆卸更加方便,不占用车身空间,有利于电池的布置。
电动汽车机电驱动系统由左右两个双电机组成,分别驱动两个车轮,双电机之间装有电控差速器,控制车辆直线行驶时双电机同步转动,汽车转弯时差速转动。
机电驱动系统只用两个半轴驱动车轮,使电动汽车的驱动方式形成独特的驱动系统,使结构更加紧凑,是电动汽车的主要驱动方式。
轮边电机驱动系统是将电机直接安装在电动汽车的车轮内,直接驱动电动汽车的驱动轮。
这种驱动方式不仅提高了传动效率,不占用电动汽车本身及底盘的空间,还减轻了车辆的悬架重量。
截止2013年,所有电动汽车主要采用该驱动设计方案。
轮毂电机驱动系统可以是两轮驱动,也可以是四轮驱动,这应该是太阳能电动车设计中最佳的驱动方案。