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[摘 要]由于不断增加的燃料问题和与环境相关的问题，车辆正在从单一能源转变为双重或多重能源。尽管混合动力车辆是环境友好的选择，但是它们需要复杂的机械，电气和电子部件和系统。因此，混合动力汽车比基于化石燃料的传统汽车更昂贵。将基于化石燃料的传统汽车转换为混合动力汽车或电动车是一个具有成本效益的选择。这种转换需要安装电动机和复杂的电子控制系统，以实现平稳安全的操作。本文介绍了将传统的基于化石燃料的汽车转换为太阳能电动车的必要细节。将传统汽车改装成电动车可以帮助人们节省燃料成本并保护环境。
[关键词]环境污染；混合动力汽车；太阳能电动车
中图分类号：R61 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2019）06-0173-01
1介绍
能量是我们日常生活中最重要的成分之一。世界目前依赖化石燃料。然而，化石燃料资源是有限的，它们也对我们的环境造成了破坏。交通运输部门是化石燃料的最大用户之一因为车辆中的主推进系统一直是内燃机（ICE）。全球基于ICE的运输工具使用19%的化石燃料，贡献了23%的能源相关CO2排放。预计CO2排放量将随着全球人口增长而增加。因此，寻找新的解决方案来满足能源需求是研究人员和工程师面临的最大挑战。车辆电气化是减少对化石燃料依赖的潜在解决方案之一。关于车辆电气化的工作始于19世纪中叶，第一辆电动汽车（EV）的发明可归功于几位科学家。然而，法国发明家G.Trouv在1881年对使用可充电电池的EV的第一个可行模型进行了测试。现在，市场上出现了几种电动和混合动力电动汽车。EV和混合动力EV之间的主要区别在于EV仅适用于电池，而混合动力EV适用于电池和ICE以及能量回收系统。由于缺少ICE，EV成为本文的研究目标。
2.改进方法
在本文中，提出了一种实用且经济的方法，将传统的汽油或CNG汽车转换为太阳能电动车。太阳能电动车在本质上就是一种电动车，但还包括用于电池部分充电的太阳能系统。通常，电动车辆包括与电动机，电动机控制系统，电池存储器，电池管理系统，太阳能系统以及用于性能指示和分析的必要仪器相结合的车轮驱动系统
2.1驱动系统。[1]
EV的驱动系统执行与由内燃机驱动的传统车辆相同的功能。电动机用于转动EV的车轮。有几种设计可用于此目的。最受欢迎和广泛使用的设计之一包括通过差速器壳体连接到后轴的电动机。
2.2选择电机。
连接到轴的电动马达将电能转换成机械能。可以在EV中使用DC或AC电动机来移动车轮。两种类型的电动机都有其优点和缺点。由于易于控制速度和高启动转矩，DC电动机通常优于AC电动机。在直流电动机系列中，无刷直流（BLDC）电动机正在迅速普及。BLDC电机优于有刷直流电机和交流电机，因为它具有更好的速度与转矩特性，高效率，高动态响应，无噪音运行，长使用寿命和更高的速度范围。此外，与其他可用选项相比，扭矩大小比率更高因此，它在空间和重量是关键因素（如电动汽车）的应用中非常有用。牢记与BLDC电机相关的优势，使用3kWBLDC电机来运行转换汽车的驱动系统。
2.3控制系统。[2]
通过感测转子位置来电子控制电机的旋转。霍尔效应传感器嵌入定子中以感测转子位置。通常，电机具有三个霍尔效应传感器，其嵌入在电机的非驱动端的定子中。当转子磁极通过霍尔效应传感器附近时，它们会发出低或高信号，表明南极或北极正在靠近传感器。基于霍尔效应传感器的输出组合，确定换向的确切顺序。在EV中，此功能通过电子控制器完成。EV控制器是最复杂和最重要的系统，因为它负责控制电动车辆的运行。控制器接收来自驱动器的输入，来自霍尔效应传感器的反馈信号，以及来自EV内其他系统的信号。控制器必须实时运行以控制速度，方向，加速度和其他参数。
2.4电池选择和管理。
EV可以使用许多不同类型的电池，例如铅酸，镍镉（NiCd），镍氢（NiMH）和锂离子（锂离子）。电池的选择是设计EV的最关键因素之一。几位研究人员讨论并评估了每种电池的不同特性。虽然，为EV选择合适的电池系统，应考虑生命周期，能量密度，环境影响和重量等因素，但为了保持转换车价格尽可能低，四个12V，120Ah本文采用了富液式铅酸蓄电池。铅酸电池使用连续电压源充电。为了控制和监控正在充电和放电的电池的状态，开发了电池管理系统。该系统能够监测车辆消耗的能量，温度，电池组电压和流经系统的电流。同样的系统也被用作太阳能系统的充电控制器。
2.5太阳能系统。[3]
在电动汽车中，电池通常通过公用电网充电。然而，使用太阳能系统为电池充电是一个具有很大经济效益的方法。可以为EV提供充电的太阳能系统的类型和尺寸变化很大。与EV的功率要求相比，典型EV中可用于安装太阳能电池板的面积较小。因此，太阳能系统为EV电池组充电所提供的功率远小于EV的电力需求。然而，无论它多么小，它都有助于减少化石燃料的使用。
3.性能分析
根据承载能力，对单次充电时的距离覆盖率和电池电位降低的速度降低进行分析。由于大多数测试是在晚上的天气条件进行的，因此不包括太阳能电池板的充电。然而，在正常的白天，最大输出电流可以高达4.5A.这相当于本文所用电池系统充电要求的三分之一
3.1承载能力。
通过坐在车内的人数来分析转换车的承载能力。結果发现，随着人数的增加，移动汽车所需的初始扭矩变化不大，这是意料之中的
3.2单次充电的距离覆盖率。
图1显示转换后的汽车在一次充电中所覆盖的最大距离。通过观察曲线，很明显这辆改装后的汽车一次充电可以安全地覆盖60公里的距离。 然而，随着电池电势的降低，观察到速度降低。
3.3速度降级
通过绘制电池电压与汽车速度的关系来分析电池电位降低。图2显示电池电压和速度之间的反比关系。因此，由于该转换的汽车使用电池运行，因此预计速度会随着电池电势的降低而降低。
4成本效益分析
一个公认的事实是，与传统车辆相比，电动车的燃料成本通常较低并且资本投资较高。随着产量的增加，预计电动车的价格将会下降。电动车的初始成本可以通过节省燃料成本来抵消。同样在美国，日本和德国等发达国家，电动汽车购买者可获得税收抵免，国家奖励和其他福利。然而，在转换车辆的情况下，预计资本成本会降低，因为二手车通常用于此目的。二手车的价格远低于新车。
在本文中，燃油节省量是根据转换汽车一次充电所涵盖的最大距离来评估的。如前所述，使用了四个12V，120Ah电池，这种转换后的车辆一次充电可以覆盖60公里。总计5760Wh可以存储在电池组中。根据一般的经验法则，铅酸电池可以排出高达其最大容量的50%。这意味着可用的可用功率为2880Wh。如果可用的可用功率除以车辆的一次充电距离覆盖，则结果为48Wh/km。如果考虑每单位kWh的当前电费为0.5元，则每公里燃料成本约为0.024元。与燃油车相比，这个成本是相当低廉的。
5结束语
电动汽车在世界各地广泛使用。太阳能系统的增加使它们更具吸引力和环境友好性。电动车的推广可以帮助节省化石燃料，改善空气质量。然而由于某些原因，这些车辆目前还并没有被大力推广。随着技术的进步和国家政策的不断扶持，电动车一定会在未来占据重要地位。
参考文献
[1]王晓璨，张朋松，张丽华，解伟.太阳能电动车电源控制系统的研究[J].机械与电子，2009（12）：36-39
[2]柏莉. 一种适用于太阳能电动车的光蓄互补太阳能优先控制器研究[D].西京学院，2015.
[3]赵玉东. 太阳能电动车动力系统参数匹配及仿真研究[D].吉林大学，2007.
[关键词]环境污染；混合动力汽车；太阳能电动车
中图分类号：R61 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2019）06-0173-01
1介绍
能量是我们日常生活中最重要的成分之一。世界目前依赖化石燃料。然而，化石燃料资源是有限的，它们也对我们的环境造成了破坏。交通运输部门是化石燃料的最大用户之一因为车辆中的主推进系统一直是内燃机（ICE）。全球基于ICE的运输工具使用19%的化石燃料，贡献了23%的能源相关CO2排放。预计CO2排放量将随着全球人口增长而增加。因此，寻找新的解决方案来满足能源需求是研究人员和工程师面临的最大挑战。车辆电气化是减少对化石燃料依赖的潜在解决方案之一。关于车辆电气化的工作始于19世纪中叶，第一辆电动汽车（EV）的发明可归功于几位科学家。然而，法国发明家G.Trouv在1881年对使用可充电电池的EV的第一个可行模型进行了测试。现在，市场上出现了几种电动和混合动力电动汽车。EV和混合动力EV之间的主要区别在于EV仅适用于电池，而混合动力EV适用于电池和ICE以及能量回收系统。由于缺少ICE，EV成为本文的研究目标。
2.改进方法
在本文中，提出了一种实用且经济的方法，将传统的汽油或CNG汽车转换为太阳能电动车。太阳能电动车在本质上就是一种电动车，但还包括用于电池部分充电的太阳能系统。通常，电动车辆包括与电动机，电动机控制系统，电池存储器，电池管理系统，太阳能系统以及用于性能指示和分析的必要仪器相结合的车轮驱动系统
2.1驱动系统。[1]
EV的驱动系统执行与由内燃机驱动的传统车辆相同的功能。电动机用于转动EV的车轮。有几种设计可用于此目的。最受欢迎和广泛使用的设计之一包括通过差速器壳体连接到后轴的电动机。
2.2选择电机。
连接到轴的电动马达将电能转换成机械能。可以在EV中使用DC或AC电动机来移动车轮。两种类型的电动机都有其优点和缺点。由于易于控制速度和高启动转矩，DC电动机通常优于AC电动机。在直流电动机系列中，无刷直流（BLDC）电动机正在迅速普及。BLDC电机优于有刷直流电机和交流电机，因为它具有更好的速度与转矩特性，高效率，高动态响应，无噪音运行，长使用寿命和更高的速度范围。此外，与其他可用选项相比，扭矩大小比率更高因此，它在空间和重量是关键因素（如电动汽车）的应用中非常有用。牢记与BLDC电机相关的优势，使用3kWBLDC电机来运行转换汽车的驱动系统。
2.3控制系统。[2]
通过感测转子位置来电子控制电机的旋转。霍尔效应传感器嵌入定子中以感测转子位置。通常，电机具有三个霍尔效应传感器，其嵌入在电机的非驱动端的定子中。当转子磁极通过霍尔效应传感器附近时，它们会发出低或高信号，表明南极或北极正在靠近传感器。基于霍尔效应传感器的输出组合，确定换向的确切顺序。在EV中，此功能通过电子控制器完成。EV控制器是最复杂和最重要的系统，因为它负责控制电动车辆的运行。控制器接收来自驱动器的输入，来自霍尔效应传感器的反馈信号，以及来自EV内其他系统的信号。控制器必须实时运行以控制速度，方向，加速度和其他参数。
2.4电池选择和管理。
EV可以使用许多不同类型的电池，例如铅酸，镍镉（NiCd），镍氢（NiMH）和锂离子（锂离子）。电池的选择是设计EV的最关键因素之一。几位研究人员讨论并评估了每种电池的不同特性。虽然，为EV选择合适的电池系统，应考虑生命周期，能量密度，环境影响和重量等因素，但为了保持转换车价格尽可能低，四个12V，120Ah本文采用了富液式铅酸蓄电池。铅酸电池使用连续电压源充电。为了控制和监控正在充电和放电的电池的状态，开发了电池管理系统。该系统能够监测车辆消耗的能量，温度，电池组电压和流经系统的电流。同样的系统也被用作太阳能系统的充电控制器。
2.5太阳能系统。[3]
在电动汽车中，电池通常通过公用电网充电。然而，使用太阳能系统为电池充电是一个具有很大经济效益的方法。可以为EV提供充电的太阳能系统的类型和尺寸变化很大。与EV的功率要求相比，典型EV中可用于安装太阳能电池板的面积较小。因此，太阳能系统为EV电池组充电所提供的功率远小于EV的电力需求。然而，无论它多么小，它都有助于减少化石燃料的使用。
3.性能分析
根据承载能力，对单次充电时的距离覆盖率和电池电位降低的速度降低进行分析。由于大多数测试是在晚上的天气条件进行的，因此不包括太阳能电池板的充电。然而，在正常的白天，最大输出电流可以高达4.5A.这相当于本文所用电池系统充电要求的三分之一
3.1承载能力。
通过坐在车内的人数来分析转换车的承载能力。結果发现，随着人数的增加，移动汽车所需的初始扭矩变化不大，这是意料之中的
3.2单次充电的距离覆盖率。
图1显示转换后的汽车在一次充电中所覆盖的最大距离。通过观察曲线，很明显这辆改装后的汽车一次充电可以安全地覆盖60公里的距离。 然而，随着电池电势的降低，观察到速度降低。
3.3速度降级
通过绘制电池电压与汽车速度的关系来分析电池电位降低。图2显示电池电压和速度之间的反比关系。因此，由于该转换的汽车使用电池运行，因此预计速度会随着电池电势的降低而降低。
4成本效益分析
一个公认的事实是，与传统车辆相比，电动车的燃料成本通常较低并且资本投资较高。随着产量的增加，预计电动车的价格将会下降。电动车的初始成本可以通过节省燃料成本来抵消。同样在美国，日本和德国等发达国家，电动汽车购买者可获得税收抵免，国家奖励和其他福利。然而，在转换车辆的情况下，预计资本成本会降低，因为二手车通常用于此目的。二手车的价格远低于新车。
在本文中，燃油节省量是根据转换汽车一次充电所涵盖的最大距离来评估的。如前所述，使用了四个12V，120Ah电池，这种转换后的车辆一次充电可以覆盖60公里。总计5760Wh可以存储在电池组中。根据一般的经验法则，铅酸电池可以排出高达其最大容量的50%。这意味着可用的可用功率为2880Wh。如果可用的可用功率除以车辆的一次充电距离覆盖，则结果为48Wh/km。如果考虑每单位kWh的当前电费为0.5元，则每公里燃料成本约为0.024元。与燃油车相比，这个成本是相当低廉的。
5结束语
电动汽车在世界各地广泛使用。太阳能系统的增加使它们更具吸引力和环境友好性。电动车的推广可以帮助节省化石燃料，改善空气质量。然而由于某些原因，这些车辆目前还并没有被大力推广。随着技术的进步和国家政策的不断扶持，电动车一定会在未来占据重要地位。
参考文献
[1]王晓璨，张朋松，张丽华，解伟.太阳能电动车电源控制系统的研究[J].机械与电子，2009（12）：36-39
[2]柏莉. 一种适用于太阳能电动车的光蓄互补太阳能优先控制器研究[D].西京学院，2015.
[3]赵玉东. 太阳能电动车动力系统参数匹配及仿真研究[D].吉林大学，2007.