Cómo funcionan los vehículos eléctricos solares
Cuando la luz del sol incide sobre el conjunto de baterías, se genera una fotocorriente. La energía (corriente) se transmite directamente al controlador del motor a través del rastreador de potencia máxima 2, lo que hace que el motor 5 gire y hace que el vehículo se mueva. La energía restante se almacena en la batería para que pueda accionar el motor cuando el panel solar tiene poca energía o en clima lluvioso. Este proceso está controlado por el controlador. El arranque, la aceleración, la dirección y el frenado del vehículo están controlados por el conductor.
Una célula solar es un dispositivo que responde a la luz y la convierte en electricidad. Hay muchos tipos de materiales que pueden producir efectos fotovoltaicos, como el silicio monocristalino, el silicio policristalino, el silicio amorfo, el arseniuro de galio, el selenio, el indio y el 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 irradia 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 hagan la transición y se conviertan en electrones libres, formando una diferencia de potencial. en ambos lados de la unión P-N Cuando el circuito externo está encendido, bajo la acción de este voltaje, la corriente fluirá a través del circuito externo, generando así una cierta potencia de salida. La esencia de este proceso es: el proceso de convertir la energía de los fotones 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 hechas de sales inorgánicas como compuestos de arseniuro de galio III-V, sulfuro de cadmio, selenio, indio, cobre y otros compuestos multicomponentes. como materiales; células solares hechas de materiales poliméricos funcionales y células solares nanocristalinas, etc. Independientemente del material que se utilice para fabricar la batería, los requisitos generales para los materiales de las células solares son: la banda prohibida del material semiconductor no puede ser demasiado amplia; debe tener una alta eficiencia de conversión fotoeléctrica; el material en sí no causa contaminación al medio ambiente; el material es fácil para la producción industrial y el material tiene un rendimiento estable. Según las consideraciones anteriores, el silicio es el material más ideal para las células solares, lo que también es la razón principal por la que los paneles solares son principalmente materiales 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 suministro de energía solar. Su función es convertir la energía de la radiación solar en energía eléctrica, enviarla a la batería para su almacenamiento o hacer que la carga funcione. 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. Tiene la misma función que el sistema de gestión y control de fuente eléctrica 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 luz, control de tiempo, etc. deberían ser opcionales en el controlador. La función de la batería es almacenar la energía eléctrica proporcionada por el módulo de células solares cuando hay luz, para luego liberarla cuando sea necesario.
Los módulos de células solares se componen de células fotovoltaicas individuales o soportes plegados para formar una matriz. Debido a que el voltaje de una sola celda fotovoltaica (como una celda de silicio) es demasiado bajo, deben conectarse en serie o en paralelo para formar un panel fotovoltaico con valor práctico, que luego se organiza en una unidad de aplicación, de acuerdo con la potencia. requisitos de suministro, múltiples unidades de aplicación están conectadas en serie, conectadas en paralelo para formar 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 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.
La estructura energética de los vehículos eléctricos solares es muy diferente a la de los vehículos de combustible, pero tienen muchas similitudes con las estructuras 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 de energía eléctrica de los vehículos eléctricos solares proviene de dos métodos de carga: células solares fotovoltaicas y suministro de energía, y los vehículos eléctricos puros no necesitan transportar enormes cantidades de energía solar. Paneles de visualización fotovoltaicos. Cuando el panel solar genera energía eléctrica, se conecta al dispositivo de control y al dispositivo de almacenamiento de energía, y luego el otro extremo se conecta a la carga es el motor (dispositivo de conducción) del vehículo eléctrico.
Generalmente, cuando un vehículo eléctrico está en marcha, la energía solar convertida se transporta directamente a la carga a través del dispositivo de control. Cuando el vehículo está parado o cuando hay suficiente sol, la energía eléctrica restante se carga en la batería y se almacena. la luz solar es insuficiente, la energía solar se utiliza para cargar la batería. Las células fotovoltaicas y las baterías suministran energía a la carga al mismo tiempo cuando el automóvil desacelera o frena, también se debe diseñar un "dispositivo de frenado de retroalimentación" para pasar la energía eléctrica; A través del controlador, convierte el motor en un generador e ingresa inversamente a la batería para su almacenamiento. Utilice tecnología complementaria de suministro ininterrumpido de energía para cambiar las deficiencias de la gran dependencia del clima y mejorar el rendimiento de los vehículos eléctricos.
A la hora de diseñar todo el sistema de alimentación de un vehículo eléctrico se deben tener en cuenta los siguientes aspectos:
En primer lugar, la intensidad lumínica y la carga. Las células solares fotovoltaicas son un tipo de dispositivo de conversión fotoeléctrica y su potencia de salida depende de la intensidad de la luz. El tamaño de los componentes de las células solares fotovoltaicas que se ensamblan depende principalmente de la intensidad de la luz que se puede recibir y del tamaño de la carga. usado.
El segundo es la elección de la batería. La capacidad del paquete de baterías debe seleccionarse en función de 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 lluviosos y por la noche. Para reducir el estrés del sistema, es mejor utilizarlo. Baterías con alta energía específica.
La tercera es 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, se deben considerar varios factores como la resistencia mecánica, la resistencia a la corrosión y la resistencia al cambio climático del sistema. El conjunto de células solares fotovoltaicas debe adoptar 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 solar en energía eléctrica porque los fotones generan energía en la luz solar y conducen electrones a partir de una partícula metálica semimóvil. transferido a otro, y el movimiento de los electrones crea electricidad universal. Los paneles solares fotovoltaicos se pueden seleccionar según la tasa de conversión fotoeléctrica y la relación de energía. Dado que muchas obleas de silicio independientes se combinan para formar una enorme matriz solar fotovoltaica y generar energía eléctrica que puede impulsar vehículos eléctricos, y esta energía eléctrica también debe alcanzar alto voltaje y alta potencia, esto requiere un sistema importante: el sistema de control de energía.
El corazón de un vehículo eléctrico es la fuente de alimentación y su paquete de baterías, y 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 eléctrica (batería), sino que también agrega la función de control del conjunto de células solares fotovoltaicas. El voltaje suministrado 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 ingresa a la batería de almacenamiento de energía. la batería completa la tarea de propulsión 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, a fin de garantizar la carga y descarga normal de todo el sistema de fuente de energía eléctrica y la conducción de vehículos eléctricos. El sistema de control más simple también debe desempeñar las siguientes tres funciones:
Primero, proporcionar voltaje y corriente estables de acuerdo con los requisitos de uso;
En segundo lugar, si la batería está sobrecargada o sobrecargada, puede alarma o corta automáticamente el circuito cuando se descarga;
En tercer lugar, puede 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. En estado de funcionamiento, tiene la gestión de dos salidas de carga, o se pueden configurar las dos cargas para que funcionen al mismo tiempo, en tiempo compartido o solas, etc. También tiene sobreintensidad de carga y cortocircuito. Funciones de protección, y tiene un alto nivel 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 adquisición de voltaje incluye paneles solares fotovoltaicos y adquisición de voltaje de batería, que se utiliza para identificar la intensidad de la luz solar y obtener el voltaje de la batería.
Cuando el sistema de control de la fuente de energía eléctrica utiliza la función de control del subsistema para cargar la batería, si la batería solar fotovoltaica está cargando la batería normalmente, el controlador apagará la carga para garantizar que la carga esté no está dañado cuando el voltaje es superior al voltaje de protección, la carga de la batería se apaga automáticamente; después de eso, si el voltaje de la batería cae al voltaje de mantenimiento, la batería entra en el estado de carga flotante; el voltaje de mantenimiento, se debe iniciar el estado de carga de ecualización. 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 se pueden usar opcionalmente. Cuando la luz solar es fuerte, el circuito de carga del panel solar fotovoltaico se iniciará automáticamente para hacerlo más efectivo, o se puede usar una fuente de carga externa. carga rápida.
El diseño del software del sistema de control de fuente eléctrica 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, carga y subrutina de gestión de descargas, subrutina de gestión de cargas, etc. Como "corazón" de los vehículos eléctricos solares, el sistema de control de la fuente eléctrica no solo necesita tener funciones básicas de control de potencia, sino que también refleja conceptos de control modernos, es decir, lograr un control "integrado" y realizar un control y control "inteligente". capacidades de gestión, basado en el sistema de energía eléctrica básico, el sistema de control de energía eléctrica "inteligente" toma el módulo electrónico como centro de control, agrega un módulo de interfaz manual compuesto por entrada de teclado, control remoto y pantalla de cristal líquido, y también agrega el interno El algoritmo de control del módulo de alarma de seguridad también se puede implementar mediante control difuso u otros algoritmos de control inteligentes. Además, también se pueden utilizar módulos ampliables reservados.