互補式新能源汽車的動力系統(tǒng)設計

1、    互補式新能源汽車的動力系統(tǒng)設計    李帥摘 要：設計了一種基于風光互補發(fā)電的新型新能源汽車動力系統(tǒng)，適用于各種如旅游觀光車、郵政運輸車、城市垃圾車等輕型車輛。配備該系統(tǒng)的新能源汽車可以由車主控制實現(xiàn)自動充電，解決了當下新能源汽車續(xù)航里程較短與汽車充電設施建設緩慢充電樁比例不協(xié)調等問題，同時大大減輕了汽車對化石燃料的依賴，也很大程度上減緩了我國生態(tài)環(huán)境的持續(xù)惡化。在我國提倡清潔能源的背景下此種動力系統(tǒng)的設計對我國新能源汽車的發(fā)展有著重要意義。關鍵詞：風光互補 新能源 自動溫度測量系統(tǒng) 設計原理：tm92 ：a ：1672-3791（2017）01

2、（c）-0031-03溫室氣體的主要來源就是化石燃料燃燒時排放的二氧化碳，占化石燃料使用比例最大的就是能源供應與交通。1全國汽車消耗的石油占到了世界石油消耗總量的80%，而我國汽車工業(yè)的迅速發(fā)展和汽車保有量的不斷增加使得環(huán)境污染問題日益嚴重2。新能源汽車的出現(xiàn)也成為一個新的轉折點，然而由于新能源汽車是近幾年才發(fā)展的新型產(chǎn)業(yè)所以面臨著造價高、充電樁數(shù)量與汽車數(shù)量不成比例、續(xù)航里程較短等問題，使之無法全面代替?zhèn)鹘y(tǒng)汽車成為市場上的主流產(chǎn)品3-4。由于充電樁的建設成本高、利用率低、電池成本高，技術短板明顯而且產(chǎn)能不足，現(xiàn)階段新能源汽車的續(xù)航里程都不能突破300 km，這是直接導致消費者無法接受新能源汽

3、車的原因，在此背景下可以自主充電的新能源汽車便應運而生。1 設計原理風光互補發(fā)電系統(tǒng)主要由發(fā)電系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、整流器、逆變器和儲能系統(tǒng)構成，風電和光伏發(fā)電系統(tǒng)在儲能和逆變器環(huán)節(jié)是通用的，控制系統(tǒng)依照日照強度，風力大小和負載的變化，相應調節(jié)蓄電池的工作狀態(tài)，把多余的電能儲存，日照強度弱的時候釋放，當發(fā)電量不能滿足用電器所需求時控制器直接將蓄電池的電能輸送到用電器，確保了整個系統(tǒng)的連續(xù)工作性同時也大大提高了汽車的續(xù)航里程能力。風光互補聯(lián)合發(fā)電技術的工作原理為利用控制器將太陽能電池方陣和風力發(fā)電機發(fā)出的交流電轉化成為直流電，存儲到蓄電池組中，當用戶需要用電時，逆變器將蓄電池組中儲存的直流電轉化為交流

4、電，通過輸電線路送達用戶負載處。一般來說風能與太陽能在季節(jié)上有較大的互補性，即冬天風大而陽光弱，夏天風小而陽光強。（如圖1）2 系統(tǒng)設計自動溫度測量系統(tǒng)由傳感器、信號調理放大電路、a/d轉換器和8051單片機應用系統(tǒng)組成，測量系統(tǒng)首先通過傳感器將被測溫度信號轉變成與之對應的電阻值，再通過測量電路將其轉換成電壓值，輸入到a/d轉換器轉換成為數(shù)字信號之后再送入單片機處理，單片機按照編排好的程序進行處理，若數(shù)據(jù)超出提前設定好的閾值，單片機將對喇叭輸出高電平，使得喇叭發(fā)出信號，提醒車主打開車窗進行自主供電。該自動溫度測量系統(tǒng)的自動功能的實現(xiàn)完全依賴單片機中的算法來實現(xiàn)，包括實時多任務處理、測量結果的非

5、線性校正，以及標度變換、量程自動轉換和軟件抗干擾等。（如圖2）3 汽車系統(tǒng)實現(xiàn)溫度傳感器放置于新能源汽車的頂窗之下，當日照強度足夠大時候，車頂持續(xù)吸收熱量，傳感器不斷接受物理信號并通過a/d轉換器轉換為數(shù)字信號發(fā)送給單片機，當數(shù)字信號超過初始設置的閾值時，單片機給喇叭發(fā)出高電平使之發(fā)出信號，提醒車主開始自主充電。光伏電池板所吸收熱能轉化為直流電流直接傳送到直流母線上進行傳輸，一部分直接供給蓄電池作為備用；另一部分可以直接供給汽車的直流用電或者通過逆變器轉換成為交流電為車燈等零部件供電。風電機組則是安裝在汽車車門的兩側，在汽車還未行駛之前風電機組是不可以發(fā)電的，而當汽車高速行駛時風向與汽車行駛方

6、向相反，速度卻相同，當達到風機的啟動風速時機組開始工作，從而產(chǎn)生交流電流，電流通過整流器轉化成直流電流送入直流母線進行傳輸，一部分直接供給蓄電池作為備用；另一部分可以直接供給汽車的直流用電或者通過逆變器轉換成為交流電為車燈等零部件供電。（如圖3）4 系統(tǒng)的優(yōu)勢與發(fā)展前景新能源一般具有不利于系統(tǒng)平衡的缺點，比如：隨機性、波動性，并網(wǎng)給系統(tǒng)帶來的不利影響，因此，消除新能源隨機性等問題是新能源推廣應用急需要解決的問題?；パa發(fā)電系統(tǒng)技術是利用多種新能源的不同特性組成的一種新發(fā)電系統(tǒng)，可以大幅度提高系統(tǒng)的可靠性，減小新能源給電網(wǎng)帶來不利影響，提高新能源的競爭優(yōu)勢。充電樁建設的速度一直是制約新能源汽車發(fā)展

7、的條件，消費者不想去買新能源汽車的原因，因為充電設施的不齊全，充電樁安放需要固定車位。至2015年年底建成沖換電站3 600座，4.9萬個充電樁。車樁比例大約91，而標準的配置比例應該的11。與傳統(tǒng)新能源汽車最大的不同在于裝配該系統(tǒng)的新能源汽車完全自主充電，完全拋棄了充電樁和充電站的制約，即使在陰雨天也可以由蓄電池帶動汽車行駛，使用戶的出行更加自由旅途更加長遠。汽車每天排出的尾氣嚴重污染大氣，危害人體健康，對氣候和人類的生存構成了嚴重威脅，然而裝配此發(fā)電系統(tǒng)的純電動新能源汽車與老式純電動新能源汽車相比，其電能均來源于太陽和汽車行駛時產(chǎn)生的風能，不需要添加任何清潔燃料，在實現(xiàn)真正零排放的同時也不

8、會對汽車本身的零件損耗，使得汽車使用壽命大大提升。目前新能源汽車的高速增長很大程度上還是靠著政府的影響，購車補貼、免搖號、不限行，限購之下的剛需被導流到新能源汽車。隨著補貼政策逐漸退位，以補貼為中心的非市場化產(chǎn)業(yè)活動會逐漸減少，回歸市場理性。補貼過高帶來的問題：一是企業(yè)研發(fā)不夠；二是行業(yè)產(chǎn)能過剩；三是產(chǎn)品粗制濫造。自主品牌車企在新能源車型研發(fā)上的投入普遍偏低，而且缺乏原創(chuàng)性等基礎研究和應用研究。政府與其在車價上給予自主品牌車企高額補貼，不如轉變?yōu)樵谘邪l(fā)技術上支持，這樣更有利于自主品牌車企持續(xù)健康發(fā)展。電池價格較高是當前市場大規(guī)模發(fā)展的最大阻礙，但是鋰電池的價格將在未來3年下降超過40%，也就是

9、說與此同時新能源汽車的造價也會隨著電池價格的降低而降低。在能源危機，公共環(huán)保訴求提升的大環(huán)境下，新能源汽車的未來無比燦爛，仍然寄希望于充電技術、電池容量密度兩者。5 結語多種可再生能源聯(lián)合發(fā)電是一種有效的可再生能源利用方式。目前我國對于多種可再生能源聯(lián)合互補發(fā)電的研究尚處于起步研究階段，為了響應中國制造2025“節(jié)能與新能源汽車”作為重點發(fā)展領域，提出汽車低碳化、電動化、智能化的發(fā)展目標，此次設計將風光互補發(fā)電技術與新能源汽車相結合，構造出一種可以完全自主供電的新型新能源汽車，解決了汽車充電困難、續(xù)航里程短等問題。在未來幾年中，鋰電池的大幅度降價將使得此種汽車模型變?yōu)榭赡?，實現(xiàn)汽車純電動化、零排放的時代將會來臨，此種綠色、環(huán)保的新能源發(fā)電系統(tǒng)也必然會得到大面積的應用。參考文獻1 張子皿，馮賓春.風光互補新能源發(fā)電系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)j.風能，2015（9）：60-64.2 黃來，李勁柏，劉武林.風光互補新能源并網(wǎng)發(fā)電試驗系統(tǒng)的研制與