光伏发电技术在汽车上的应用分析

胡茜

西运集团西昌旅游分公司 615000

摘　要：在能源开发过程中污染处理成本日益增加的当下，较为洁净的光伏发电技术成为各领域争相发展的热点。随着光伏发电（Photovoltaics）技术的发展日渐趋向于成熟，其功能在汽车上的应用也成为了重要的分析内容。本论文以光伏发电系统应用于汽车上为分析目标，创新探讨了车载光伏系统的可行性、实用性、安全性，从系统的组成部件、配合汽车安装及车体安全性等方面进行探讨和研究。

关键词：光伏发电系统　运行工况　配合方案　基座建模

2 汽车工况下光伏系统运行条件

2.1水电气三方面基础条件

为完成车载光伏系统能够在使用寿命内可靠运行完成规定的发电任务的目标，需要整个系统和各部件达到规定的性能标准。在光伏系统达到规定性能的前提下，才能更好地提高发电效率以及使用寿命。光伏系统需求的性能标准从密封性、冷却性、电路保护三方面划分，具体标准如下；

2.2密封性条件

光伏电池板由不同材料层粘结而成，其包含了钢化玻璃、EVA层、光伏电池片、合金背板、铝合金保护层压件、硅胶等材料和粘合剂。光伏电池板是严格隔绝空气的密封件。钢化玻璃在整个光伏电池板的最外层作为保护主体，选用透光率95%以上的玻璃并且进行超白钢化处理，最终形成了结实透光的物理性质；EVA是用来粘结大部分材料层的隔离层主体，在制备时应该选用高透明材质；光伏电池片是电池板各层中的发电主体，其选用晶体硅材料或者薄膜复合型材料都可，光伏电池结构如下图5：

图5　光伏电池结构

2.2.2冷却性条件

逆变器应设置专用的冷却风扇，并且安装于靠近交流电负载位置，减少交流电输出电缆受热的情况。监控系统整体安装于汽车上受高温影响较小的位置，各通信电缆在考虑实际安装情况的前提下进行屏蔽处理，温度报警线路的电缆接头处套一层热缩管，温敏传感器最好采用陶瓷材料。功率控制器是控制输出电流与电压的部件，工作时容易产生大量热量，可以考虑从汽车空调的冷却系中接一条冷却水通路过来作为功率控制器的水冷却途径。

3 光伏发电配合车体方案分析

光伏系统的各部件在汽车上的配合安装是光伏发电技术应用于汽车上的一大难题，如何在保证不影响汽车正常运行的前提下，将光伏发电系统可靠性和使用寿命提升至最高，这就需要考虑各部件的功用与工作状况标准，合理布局光伏发电系统配合车体的方案。

图7　燃油汽车结构图

蓄电池前置的一般是燃油驱动车辆，蓄电池容量和体积较小被安置于发动机舱内，光伏系统的安装思路为避开发动机沿汽车中轴线偏左靠近蓄电池位置安装主要部件。以图7车辆结构为例，功率控制器可安装于空气滤清器与蓄电池中间，电能输出线与蓄电池直连，电能输入线由左侧与舱盖的光伏电池方阵连接；逆变器可安装于发动机舱中轴线上靠驾驶舱位置，可由发动机上接一条水管作为逆变器冷却水路，逆变器的直流线绕空气滤清器与蓄电池连接，交流线与驾驶舱负载直连。

3.1电动车型

图8　纯电动汽车结构图

蓄电池下置的一般是电能驱动车辆，蓄电池容量和体积较大，与汽车底盘一体安置于汽车底部，光伏系统的安装思路为避开燃料电池，集中于冷却装置后侧靠近动力电池位置安装主要部件。以图8车辆结构为例，功率控制器可安装于动力电池旁侧，电能输出线与动力电池直连，电能输入线由旁侧与舱盖的光伏电池方阵连接；逆变器可安装于冷却装置左后方不妨碍驱动电机位置，逆变器的直流线绕左侧与动力电池连接，交流线与驾驶舱负载直连。

3.2 车顶与舱盖模型的建立

3.2.1承载基板的选择

目前国产的不锈钢箔材厚度可达到0.05mm，但是受加工工艺和设备的约束，产品的平整度度表现不均匀，表面粗糙度差，难以达到作为光伏电池基板的要求。所以为避免上述问题，基板选用具有小工作辊的多辊轧机制作的冷轧不锈钢薄板，并且采用工艺润滑和大张力同步轧制工艺来制造^[14] 。

3.4.2目标实体3D模型的建立

本模型选取的目标车体实际使用尺寸长5577mm宽1800mm高1630mm，轮廓主要由行李舱盖、ABC柱、车顶、前后挡风玻璃和行李舱盖组成，考虑到舱盖和车顶的稳固程度决定基座的凹槽深度为整体厚度的三分之二^[15] 。最后的成形结果如下图9所示：

图9　车体模型3D设计图

舱盖与车顶的材料主要分为铝合金和不锈钢，由于基板选用的是不锈钢材质所以焊接方式与焊料也有所不同。如果是铝合金与不锈钢焊接建议采用普通锡焊，确认基座与基板缝隙的填充就好了。如果是不锈钢与不锈钢的焊接建议采用氩弧焊，并且使用不锈钢焊条^[16] 。

4 结论

光伏发电技术在汽车上的应用是汽车工业发展的新兴发展方向之一。本文结合光伏发电技术在国内外的最新进展，实际考虑汽车上如何适当地安装于应用此项技术，为汽车增添了一套持续稳定的清洁能源系统。

参　考　文　献

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致 谢

首先感谢各位领导、各位老师在百忙之中参与我的毕业答辩，感谢西昌学院对我这四年的栽培。特别感谢我的论文指导老师谢乙民老师对我论文写作的指导。在前期论文准备的过程中，老师从选题，研究方法，研究思路都提出了详细的指导意见，论文写作过程中针对论文存在的问题仔细分析，并提出宝贵的改进意见。同时对一些困难的问题，老师从改进思路、改进方法方面帮助我解决。论文的完成，离不开指导老师的悉心帮助，再次感谢。

独 撰 声 明

我声明，本论文是由本人在指导教师的指导下独立完成的，在完成论文时所使用的一切资料均已在参考文献中列出。

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