电动汽车报告资料

辽宁工程技术大学

智能用电报告二

设计题目太阳能电动汽车

指导教师刘健辰

院（系、部）电气与控制工程学院专业班级智能电网信息工程学号1305080116

姓名苏小平

日期2016/10/24

目录

0引言 (1)

1 充、放电结构和工作原理 (2)

2 太阳能发电数学建模 (3)

2.1 光伏发电等效电路 (3)

2.2 光伏发电输出V

I 方程 (4)

3 太阳能电动汽车并网 (4)

3.1 电动汽车并网容量计算 (4)

3.2电动汽车并网对电网的影响 (5)

3.3 电动汽车并网系统（V2G）结构 (6)

4 结论 (7)

参考文献 (7)

太阳能电动汽车

摘要：随着社会不断进步，汽车总数不断攀升，因此，所造成的环境污染也日益严重。传统的火力发电已经不能满足人类生活水准的需要了，为解决这一难题，必须充分利用新能源来服务于人类社会。本文提出了清洁无污染的太阳能电动汽车这一设计概念，即利用太阳能电池板发电作为汽车的动力源。未来新能源发电将成为发电行业的主流大军，本文讲述了太阳能电动汽车的提出背景，并通过数学建模的方法研究了光伏发电的电路模型，叙述了电动汽车充、放电原理和太阳能电池板最大功率追踪装置（MPPT）最后，阐述了太阳能电动汽车充、放电即太阳能电动汽车并网对电网造成的影响。这一设计的目标即为充分发挥电动汽车的优势，提高电网运行的稳定性，解决环境污染和资源短缺问题。

关键词：电动汽车；太阳能供电；最大功率追踪装置；电动汽车并网

0引言

随着中国汽车工业的飞速发展，人们对汽车的需求量日益壮大，截至2013年末，我国汽车保有量超1.37亿辆，但目前中国的石油资源自给率不到一半，每年进口几千万吨石油，经济的不断发展，中国汽车持有量还将持续增加，石油进口就成为大问题．而近些年来我国大部分地方受雾霾影响，空气的污染已不能忽视，燃油汽车排放是主要污染源之一，我国已有16个城市被列入全球大气污染最严重的20个城市之中．发展汽车工业与环境污染的矛盾日趋明显，采用新能源技术可减少汽车排放污染，改善空气质量，保护生态环境，因此电动汽车发展已应运而生，电动汽车以电能做驱动能源，运行中不产生像汽车尾气这样的污染。从2008年北京奥运会到2010年上海世博会，都可看见电动汽车作为新能源汽车代替燃油汽车的身影。目前的美国特斯拉电动汽车更是拥有引领全世界新能源汽车产业的技术和理念[1]。

电动汽车的发展在现阶段，大部分是油电混合动力汽车，无论是混合动力还是纯电动车都是需要电力能源来驱动。太阳能充电站的建设也是没太多约束，只要有充足的光源，比如把太阳能硅晶板安装在停车场的顶棚上，或是装在宽广的马路边，太阳能电池板就能持续地吸收太阳的辐射能量，之后光转为电力通过电

线传输并被储存在埋在地下的高功率电容中，最后通过电容给充电桩提供电力。所以当电容中有蓄电，也可以满足夜晚来为电动车充电的使用者，因此太阳能电动汽车充电站并不会局限在白天使用[2]。如若有连续阴雨天出现，太阳能电池板供电不足，此时可以连接电网，由公共电网提供低谷电为其充电，减少常规电能

的输出，可长期连续使用，绿色环保，安全可靠，为国家节约大量的电力、燃油

1 充、放电结构和工作原理

太阳能电动汽车的主体构造是由太阳能电池板、储能装置和电机系统三大结构组成。其太阳能电动汽车充、放电结构原理如图1所示。

图1 太阳能电动汽车充、放电结构

太阳能电动汽车的工作原理如下：光照射在电池板上产生电流，通过峰值功率跟踪仪以及蓄电池的充电控制器输送至蓄电池存储或直接送给电动机工作。为了有效地利用太阳能，常常需要有太阳能最大功率跟踪装置（MPPT 即太阳能电池板的输出V/A 特性为非线性，需要实时调整光伏发电的端电压值使之始终工作在最大功率点附近）。同时，也能对储能系统进行控制，限制其充电电流和电压。而且在车辆工作中需要控制装置进行合理的能量分配。

结构图中电能与电网的交互链接，体现了电动汽车并网这一特点，表现在两个方面：一是当电网中出现用电高峰情况，可以将电动汽车中所储存的部分电能直接并网，提供电网所缺少的电量。而是，当太阳能电池板不能自主完成电动汽车充电要求的情况下，可以调用电网中的电量供其充电。通过二者双向连接，实现互利互助的能量交换。

太阳能电池板发电后，其中的电能流向如图2所示。

图2 能量流向

太阳能电池板利用光能将其转化为电能，在这一过程中受到最大功率追踪装置的控制，下一步，通过控制系统分配电能，电能流向方向分别为电网、储能装置和电动机。最终控制电机旋转。

2 太阳能发电数学建模

单体太阳能电池是光电转换的最小单元,一般不能单独作为工程电源使用。将单体太阳能电池进行串并联并封装后就成为太阳能电池组件。太阳能电池组件的I-V特性强烈地随日射强度S和较强烈地随电池温度T而变化,即I=f(V,S,T)。太阳能电池组件生产厂家通常仅为用户提供产品在标准测试条件(STC)下测出的

短路电流Isc、开路电压V oc、峰值电流Im、峰值电压Vm

、标称功率Pm值,如

何根据这些仅有的工厂测试数据在工程精度下复现组件及由相应组件构成之阵列在不同日射、不同温度下的I-V特性,对光伏系统技术人员来说显得特别需要,它是众多光伏系统研究及工程设计人员共同关心的课题。

2.1 光伏发电等效电路

太阳能光伏发电是利用太阳电池的光伏效应原理，直接把太阳辐射能转变为电能的发电方式。典型太阳电池是一个p-n 结半导体二极管。详见图3。

I

L

R

图3 光伏发电等效电路

太阳能电池光照后产生一定的光电流，在等效电路图中用恒流源

L

I来表示,