Cómo funcionan los coches eléctricos solares
Cuando la luz del sol incide sobre el conjunto de células, se genera una fotocorriente. Esta energía (corriente) se transfiere directamente al controlador del motor a través del rastreador de potencia máxima 2, que impulsa el motor 5 para girar y mover el vehículo. La energía restante se almacena en la batería para accionar el motor cuando el panel solar tiene poca energía o en días nublados. Este proceso está controlado por el controlador. El conductor arranca, acelera, dirige y frena el vehículo.
Una célula solar es un dispositivo que reacciona a la luz y la convierte en energía eléctrica. Hay muchos tipos de materiales que pueden producir efectos fotoeléctricos, como el silicio monocristalino, el silicio policristalino, el silicio amorfo, el arseniuro de galio, el seleniuro de indio y cobre, etc. Sus principios de generación de energía son básicamente los mismos. Tomemos como ejemplo los cristales: el silicio cristalino de tipo P se dopa con fósforo para obtener silicio de tipo N, formando una unión P-N. Cuando la luz incide sobre la superficie del panel de células solares, parte de los fotones son absorbidos por el material de silicio y la energía de los fotones se transfiere a los átomos de silicio, lo que hace que los electrones generados hagan la transición y se conviertan en electrones libres, que se acumulan. en ambos lados de la unión PN para formar una diferencia de potencial. Cuando hay voltaje en el circuito externo, la corriente fluirá a través del circuito externo, produciendo así una cierta potencia de salida. La esencia de este proceso es la siguiente: la energía de los fotones se convierte en energía eléctrica. Los paneles solares están hechos de materiales semiconductores sensibles a la luz, y en su mayoría utilizan compuestos de silicio.
Según los materiales utilizados, los paneles solares se pueden dividir en: células solares de silicio; baterías hechas de sales inorgánicas como compuestos de arseniuro de galio III-V, sulfuro de cadmio, seleniuro de indio y cobre y otros compuestos poliméricos; Células solares fabricadas con materiales poliméricos funcionales; Células solares nanocristalinas. Independientemente del material que se utilice para fabricar la batería, los requisitos generales para los materiales de las células solares son: el material semiconductor no puede ser de banda demasiado ancha; debe tener una alta eficiencia de conversión fotoeléctrica; el material en sí no contamina el medio ambiente; Fácil de industrializar la producción y el rendimiento del material es estable. Según las consideraciones anteriores, el silicio es el material ideal para las células solares, que es la razón principal por la que los paneles solares están hechos principalmente de silicio.
Los componentes de las células solares son la parte central del sistema de suministro de energía y la parte más valiosa del sistema de generación de energía solar. Su función es convertir la energía de la radiación solar en energía eléctrica, o transportarla a la batería para su almacenamiento, o impulsar la carga. La calidad y el coste de los módulos solares determinarán directamente la calidad y el coste de todo el sistema. La función del controlador solar es gestionar y controlar el estado de funcionamiento de todo el sistema y proporcionar protección de carga y protección contra sobredescarga de la batería. Su función es la misma que la del sistema de gestión y control de energía de los vehículos eléctricos puros. En lugares con grandes diferencias de temperatura, los controladores calificados también deben tener funciones de compensación de temperatura. Otras funciones adicionales, como control de iluminación, control de tiempo, etc., deberían estar disponibles como opciones para el controlador. La función de la batería es almacenar la energía solar proporcionada por los módulos solares bajo la luz solar y liberarla cuando sea necesario.
Los módulos solares están formados por células fotovoltaicas individuales o marcos plegados en una matriz. Dado que el voltaje de una sola celda fotovoltaica (como una celda de silicio) es demasiado bajo, deben conectarse en serie y en paralelo para formar un panel fotovoltaico con valor práctico, ordenados en una unidad de aplicación y luego en múltiples unidades de aplicación según la potencia. Requisitos de suministro. La conexión en serie y en paralelo constituye el componente de suministro de energía de todo el panel solar fotovoltaico. El paquete de baterías es un dispositivo de almacenamiento de energía para células solares fotovoltaicas. Por la noche o cuando no hay suficiente luz y el consumo de carga excede la capacidad de generación de energía de las células fotovoltaicas, el paquete de baterías suministra energía a la carga. Para reducir el peso de todo el sistema, se deben utilizar paquetes de baterías de alta energía.
Los vehículos eléctricos solares son muy diferentes de los vehículos de combustible en términos de estructura de potencia, pero tienen muchas similitudes con la estructura de los vehículos eléctricos puros. La diferencia es que el método de carga de los vehículos eléctricos puros debe depender del suministro de energía, mientras que el dispositivo eléctrico de los vehículos eléctricos solares consta de dos métodos de carga: células solares fotovoltaicas y suministro de energía. Al mismo tiempo, los vehículos eléctricos puros no necesitan hacerlo. Llevan enormes paneles de visualización solares fotovoltaicos. Cuando el panel solar genera energía eléctrica, se conecta al dispositivo de control y al dispositivo de almacenamiento de energía, y luego se conecta a la carga en el otro extremo. Esta carga es el motor (dispositivo de conducción) del vehículo eléctrico. En circunstancias normales, cuando un vehículo eléctrico está en marcha, la energía solar convertida se transmite directamente a la carga a través del dispositivo de control. Cuando deja de circular o el sol es suficiente, la energía eléctrica restante se carga en la batería y se almacena. el sol es insuficiente, las células solares fotovoltaicas y la batería suministran energía a la carga al mismo tiempo. Cuando el automóvil desacelera o frena, también se debe diseñar un "dispositivo de frenado alternativo" cuando el automóvil desacelera o frena, una "retroalimentación". También se debe diseñar un "dispositivo de frenado", que convierte el motor en un generador a través del controlador e invierte la entrada del almacenamiento de la batería.
Como complemento a la tecnología de suministro de energía ininterrumpida, cambia las deficiencias de la gran dependencia del clima y mejora el rendimiento de los vehículos eléctricos.
A la hora de diseñar todo el sistema de suministro de energía de un vehículo eléctrico se deben considerar de forma integral los siguientes aspectos:
En primer lugar, la intensidad de la luz y la carga. Una célula solar fotovoltaica es un dispositivo de conversión fotoeléctrica cuya potencia de salida depende de la intensidad de la luz. El número de módulos de células solares fotovoltaicas que se ensamblan depende principalmente de la intensidad de la luz y del tamaño de la carga utilizada.
El segundo es la elección de la batería. La capacidad del paquete de baterías se selecciona de acuerdo con la capacidad de generación de energía de la combinación de células fotovoltaicas, de modo que la batería pueda suministrar energía a la carga en días y noches de lluvia. Para reducir la importancia del sistema, es mejor. Elija una batería con una energía específica más alta.
En tercer lugar, la resistencia mecánica. Teniendo en cuenta que todo el sistema de suministro de energía de los vehículos eléctricos se utiliza durante el movimiento y la operación, es necesario considerar varios factores como la resistencia mecánica, la resistencia a la corrosión y la resistencia al cambio climático del sistema. El conjunto solar fotovoltaico debe utilizar una carcasa de vidrio templado de alta resistencia y el sistema de soporte debe utilizar materiales de alta resistencia. Todo el sistema de suministro de energía tiene las ventajas de fácil operación, peso ligero, alta eficiencia, buena confiabilidad y bajo costo.
5 Sistema de control de vehículos eléctricos solares
Los paneles solares fotovoltaicos convierten la energía del sol en energía eléctrica. La energía generada por los fotones de la luz solar impulsa a los electrones a moverse desde una capa y media. del metal. Las partículas se transfieren a otra capa y el movimiento de los electrones genera energía eléctrica generalizada. Los paneles solares fotovoltaicos se pueden seleccionar según la tasa de conversión fotoeléctrica y la relación de energía. Dado que muchas obleas de silicio individuales se combinan en enormes conjuntos solares fotovoltaicos y generan la electricidad que puede impulsar vehículos eléctricos, esto también debe hacerse a altos niveles de voltaje y potencia, lo que requiere un sistema importante: un sistema de control de energía.
El núcleo de un vehículo eléctrico es la fuente de alimentación y su batería. El sistema operativo está compuesto básicamente por fuente de alimentación, control electrónico y motor. En los vehículos eléctricos solares, el sistema de control no solo controla la fuente de energía (batería), sino que también agrega la función de control del conjunto solar fotovoltaico. El voltaje proporcionado por la célula solar fotovoltaica es básicamente el mismo que el voltaje de saturación del paquete de baterías y se puede acoplar directamente. Cuando la energía solar es suficiente, el exceso de energía se ingresa a la batería. la batería completa la tarea de conducción eléctrica. Estos deben ser completados por el sistema de control. La función del sistema de control es controlar y proteger el proceso de carga y descarga, asegurando así la carga y descarga normal de todo el sistema de suministro de energía y su conducción de vehículos eléctricos. El sistema de control más simple debe desempeñar las siguientes tres funciones:
Primero, proporcionar voltaje y corriente estables de acuerdo con los requisitos de uso.
En segundo lugar, cuando la batería está sobrecargada o sobredescargada, alarma o automáticamente; cortar el circuito;
El tercero es cortar automáticamente el circuito de alimentación cuando la carga sufre un cortocircuito.
El sistema de control controla la carga de la batería mediante el panel solar fotovoltaico y el proceso de descarga de la batería y la batería solar a la carga, realiza la gestión científica de las células y baterías solares fotovoltaicas e indica la batería. sobretensión, subtensión, etc. Estado de funcionamiento, tiene gestión de salida de carga bidireccional y también puede configurar la carga bidireccional para que funcione al mismo tiempo, tiempo compartido o modo de trabajo separado, y también tiene sobrecorriente de carga, cortocircuito y otras funciones. Al mismo tiempo, también cuenta con funciones de protección contra sobrecorriente y cortocircuito de carga, con un alto grado de automatización e inteligencia. Su estructura de hardware consta principalmente de un circuito de adquisición de voltaje, un circuito de detección y control de salida de carga, un circuito de indicación o visualización y un circuito de teclado. El circuito de recolección de voltaje incluye paneles solares fotovoltaicos y recolección de voltaje de la batería, que se utiliza para identificar la intensidad de la luz solar y recolectar el voltaje de la batería.
Cuando el sistema de control de energía eléctrica utiliza la función de control del subsistema para gestionar la carga de la batería, si la batería solar fotovoltaica carga la batería normalmente, el controlador apagará la carga para garantizar que la carga no se dañe. Cuando el voltaje de carga es alto Cuando el voltaje de la batería es inferior al voltaje de protección, la carga de la batería se apagará automáticamente; si el voltaje de la batería cae al voltaje de mantenimiento, la batería entrará en el estado de carga flotante; la batería es inferior al voltaje de mantenimiento, la batería entrará en el estado de carga flotante cuando la batería sea inferior al voltaje de mantenimiento, la batería arrancará. Debe estar en el mismo estado de carga. Cuando el voltaje de carga de la batería es inferior al voltaje de protección, el sistema de control debe apagar automáticamente el interruptor de carga para proteger la batería contra daños. Después de apagar la carga de la batería, hay dos circuitos de carga que puede elegir usar. Cuando la luz solar es fuerte, el circuito de carga del panel solar fotovoltaico se inicia automáticamente para hacerlo más efectivo, o se usa una fuente de carga externa para una carga rápida.
El diseño del software del sistema de control de energía del vehículo eléctrico solar corresponde al circuito de hardware, incluido el programa principal, el programa de interrupción temporizada, la subrutina de conversión A/D, la subrutina de conversión externa y la subrutina de procesamiento del teclado, y la subrutina de carga y Subrutinas de gestión de descargas, subrutinas de gestión de cargas, etc. Como "corazón" de los vehículos eléctricos solares, el sistema de control de energía eléctrica no solo necesita tener funciones básicas de control de energía eléctrica, sino que también incorpora conceptos de control modernos, es decir, lograr un control "integrado" y realizar un control y gestión "inteligentes". Capacidad, basado en la fuente de energía del sistema de energía básico, el sistema de control de fuente de energía "inteligente" utiliza el módulo electrónico como centro de control y agrega una interfaz manual compuesta por entrada de teclado, control remoto y pantalla LCD. El módulo también agrega un módulo de alarma de seguridad. El algoritmo de control interno también se puede implementar mediante control difuso u otros algoritmos de control inteligente. Además, el uso de módulos expandibles también está reservado.