太阳能电动汽车模型优化了光伏阵列可为电动机供电

GETTY IMAGES

This article is part of our exclusive IEEE Journal Watch series in partnership with IEEE Xplore.

印度奥迪沙科技大学（https://www.cet.edu.in/）的研究人员开发了一种由光伏阵列供电的直流电动机模型（https://ieeexplore.ieee.org/document/10199309/）。该系统依靠人工智能来优化太阳能电池阵列的输出，并以88%的效率运行电机；现实世界中的直流电动机具有75%到80%的效率。这种太阳能电机有朝一日或可用于工业机器、家用电器，甚至电动汽车。

该研究的主要作者Bismit Mohanty表示，该模型的重点是提高系统的整体效率，以获得可用太阳能的最高电机输出。效率的提高来自AI算法，该算法优化了太阳能电池阵列的功率输出，以及电机的再生制动系统和可以从太阳能电池阵列和制动系统充电的电池。

太阳能电池有一个最大功率点，这是在给定的照射量下它们将提供的最大电能。最大功率点随温度和阳光而波动，因此太阳能电池并不总是输出最大功率。尽可能接近最大输出的方法是改变太阳能电池的电阻，从而改变提取的电量。

这就是人工智能模型的用武之地。在他们的MATLAB/Simulink模型中，Mohanty和他的同事训练了一个神经网络，根据每天数千次的温度和辐照度测量，计算出能产生最大输出的太阳能电池电阻。该技术利用现有的人工智能技术进行最大功率点跟踪。因为该模型是使用神经网络训练的，所以它可以使用复杂的标准进行预测，但不能传达这些预测的确切标准，更像是一个预测黑匣子。

根据该模型，当阳光明媚时，太阳能电池阵列产生足够的电力来运行电机，将多余的能量储存在电池中。阴天时，电动机会耗尽电池。每当刹车时，电机的再生制动系统都会给电池充电，将动能转化为电能。该团队只创建了一个虚拟模型，但构建一个可工作的物理模型可能是未来的进一步研究。

这种太阳能电机模型可以用于工业环境或家用电器，如冰箱和风扇。Mohanty说，他希望有一天能在电动汽车中使用这样的系统，这将消除将电动汽车接入主电网的需要。

Mohanty说：“现在我们必须在充电站站或家里为电动汽车充电。我想要打造一款无电荷的电动汽车，它的电力直接来自（汽车上的）太阳能电池阵列。”

这一发现于7月在2023 International Conference on Smart Systems for Applications in Electrical Sciences（https://ieeexplore.ieee.org/xpl/conhome/10199115/proceeding）会议上发表。