据外媒报道,斯洛文尼亚卢布尔雅那大学(University of Ljubljana)的科学家们开发出车载光伏监控系统,用于评估能源生产对装有太阳能电池板的车辆行驶里程的影响。
图片来源:卢布尔雅那大学
该监测系统被称为光伏测量单元(PVMU),由一个IV曲线扫描仪组成,该扫描仪使用MOSFET作为压控电子负载。此外,该系统还采用18位模数转换器(ADC)和微芯片微控制器(MCU),据悉该ADC能够同时采样8个差分输入通道,采样率高达200 kHz。
车载光伏(VIPV)模块能够以4线配置连接到电子负载。电流端子连接到MOSFET,而电压检测电压通过基于电阻的衰减器调整到ADC的范围。
研究小组解释说:“电流是通过4线开尔文连接中的高精度分流电阻(RSH)来感测的。前两个差分ADC输入获取两个产生的电压。其余6个输入通道用作辐照度传感器的通用电压输入,并与PV模块的IV曲线同时扫描。”
此外,PVMU利用可变增益电压放大器将输入信号范围调整为ADC的输入范围,并使用1线通信总线检测外部数字温度。学者们补充说:“整个设备通过个人计算机的RS485总线进行控制,用于显示、存储和分析。”
该系统在安装在特斯拉Model 3电动汽车顶部的192.4 W晶体光伏模块中进行了测试,该模块使用车顶行李架系统。PVMU的所有数据都实时存储在特定于应用程序的MySQL数据库中,并在不同的环境和天气条件下测试不同的驾驶场景。
图片来源:卢布尔雅那大学
“工作日期间,我们每天正常使用这辆车,从乡下的家到卢布尔雅那大学电气工程学院(Faculty of Electrical Engineering, University of Ljubljana,ULFE)往返,行驶15公里,大部分时间停在ULFE的露天停车场,傍晚时分,我们开车回家,停在有顶棚的停车场,”两位学者表示,并指出他们尽量以正常的日常方式使用这辆车。“偶尔,我们会开得更远一些,部分在高速公路上,停在有顶棚的停车场和车库里,周末还会和家人一起出去玩。”
为期2个月的测试表明,从车辆的各个相关侧面进行辐照度测量至关重要,只有基于快速响应太阳能电池的辐照度传感器才适合进行这些测量。
“1秒的辐照度采样时间足以监测VIPV收集的能量,在任何普通车辆使用中相对误差低于0.1%”,研究人员表示,并指出即使在停车期间,部分遮光也会在1秒的时间内导致MPP发生显著变化。“建议在IV曲线扫描之间使用相同的时间段。”
图片来源:卢布尔雅那大学
该团队表示,测试表明VIPV无法满足日常驾驶所需的能量,尤其是在冬季。“事实证明,特斯拉Model 3本身在驾驶和待机模式下(开启哨兵模式)消耗约200 W的功率,为传感器、摄像头、安全系统、辅助电源和主机供电,”该团队进一步解释道。“这种消耗与普通家庭的基准消耗相当,仅靠VIPV供电就很有挑战性。”