万方数据太阳能车电力系统的智能集成化设计irlm-m-mⅢrsystemdesignIntegratedandintelligentizedofsolarpower余南华1。王岳人2。杨毅2PWMcar；MPPT；PWM太阳能车不同于一般的机动汽车．它的能量来自太阳能。由于太阳照射强度弱，而且现有的太阳能吸收技术并不高，因而所能提供的动力能源是有限的【lH3]。设计一个优良的太阳能车，不仅需要合理安排车身结构和造型，尽量减轻车体重量。也要求太阳能车的控制系统实用、简便、重量轻、性能稳定、智能化和一体化等。为保证太阳能车的优良性能，本设计从以下3个方面着手。第一．保证太阳能车基本的电力供应和控制的需要．合理选择太阳能电池板、蓄电池及其匹配，考虑重量限制以及电机控制的基本要求等；第二，在基本电力及控制系统的基础上，优化系统，提高效率，包括最大功率跟踪器(MPPT)和直流电机的调速控制系统的选择；第三，在已有技术的基础上[2]--／51，通过引入先进的控制方法，达到智能化、一体化控制，包括以单片机为核心的控制系统、液晶显示、数字传感器和遥控技术[61。电力系统设计及提高效率方法(1)太阳能电池板与蓄电池组根据光电转化率和能量比的大小来选择太阳能车电池板。选择效率高的光伏材料对于提高太阳能电池的功率是十分明显的。目前国内光伏材料的光电转化率较低，一般在14％以下，而日本的光伏材料最高可以达到22％。能量比也是个很重要的因素，能量比越大，电池板的整体重量相对越轻，有利于提高车体的运行速度。太阳能电池板与蓄电池组的合理配置．是太阳能车电力系统的关键。太阳能车的电力系统配置如下。太阳能电池板的型号为JDG—M50WP，光电转化效率为14％，钢化玻璃封装，铝合金框架，重量很轻，符合太阳能车的设计要求。6个太阳能电池板飞(1．上海交通大学动力与机械工程教育部重点实验室，上海200030；2．沈阳建筑大学市政与环境工程学院，要：将太阳能车电力系统的特点和单片机控制的强大功能相结合，设计出一套切实可行的集成度高的太阳能车电力控制系统。设计涵盖了最大功率点跟踪控制系统、蓄电池充放电控制系统、电机可调速控制以及信息监测与显示系统等．所有电力电子装置元件由单片机实现实时的检测控制，实现了一体化、智能化的智能集成特征。关键词：太阳能车；最大功率点跟踪；PWM直流调速系统；单片机文献标识码：AcarNan—hual，WANGJiaoTongJianzhuKey引言辽宁沈阳110168)摘中图分类号：TK511．3文章编号：1671—5292(2006)02—0007—03YUYue—Fen2，YANGYi2(1．Collegeenergy，ShanghaiUniversity，Shanghai200030，China；2．epartmentCivilEnvironmentalEngineering，ShenyangUniversity，Shenyang110168，China)Abstract：Combinecharacterfunctionsinglechip，designadvancedperformanceincludingMPPT，systemSOC，systemtheattachments，whichallbasedheartsinglechip．words：solarsystem；singlechip12收稿日期：2005—07—07作者简介：余南华(1976一)。男，江西修水人，博士研究生，研究方向为热力动力系统仿真与控制。areon万方数据电机通常有直流电动机、交流诱导电动机和永磁同电动机作为太阳能车电力系统设计的首选。8种：①分立式电子元件组成PWM信号发生器；②单片机端口通过算法输出PWM方波；③采用专用集成电路(如SGl525)；④单片机与集成电路配串联为一组，3组并联，峰值功率为】kW左右。蓄电池型号QNFZl0，84个蓄电池串联为一组，4组并联．共336个蓄电池。单个电池的额定电压1．2V．总电压101V；单个蓄电池的容量为10Ah，总功率为4W；总重量60．5奴。(2)电机的选择电动汽车的电机有很多类型．目前太阳能车用步电动机3种。交流诱导电动机存在效率滑落的缺点，永磁电机的价格过高，而直流电动机启动速度快，控制简单。很适合太阳能车的需要，因此把直流该设计的电机额定功率为2kW，额定电压为(3)基本电力系统太阳能车的电力系统由太阳能电池板、电机控制器、直流电动机和蓄电池组构成，如图1所示。太阳能电池板的供应电压与蓄电池组的饱和电压基本相同，可以直接耦合；当太阳能电池功率充裕时，多余的能量给蓄电池充电：当太阳能电池功率不足时，由蓄电池放电。充放电控制系统对充、放电过程进行保护，这样可以保证蓄电池正常充电、放电，另外还要对