来自世界各地的大学团队设计和制造太阳能汽车，参加世界太阳能挑战赛。该竞赛每两年举行一次，旨在促进研究和激发人们对太阳能汽车的兴趣。最近竞争,40个研究生和本科生在新南威尔士大学(新南威尔士大学)太阳能赛车团队设计并建造了夜,球队的第五代太阳能汽车(图1)。我们赢得了荣誉的第一个穿过终点线3000公里比赛从达尔文到阿德莱德。仅仅9个月后，伊芙以107公里/小时(66.5英里/小时)的平均速度一次充电行驶了500公里(311英里)，打破了26年来保持的纪录。
而MATLAB®我们不可能如此积极地追求记录。为了最大限度地利用eVe的锂离子电池(图2)，我们需要确切地知道电池在不同充电状态和不同负载下的表现。一个MATLAB模型使我们能够预测电池性能，并确定eVe应该以多快的速度去最大化电池的使用。我们还使用MATLAB监控eVe在赛道上的表现。
用MATLAB建模eVe电池包
我们需要一个能准确捕捉电池非线性行为的模型。我们的MATLAB电池模型是基于一套广泛使用的电池动力学方程。为了使模型准确，我们必须调整这些方程式中使用的参数，以匹配我们使用的电池的具体特性。我们通过多次实验确定了这些参数值，在实验中，我们在一系列负载下放电电池。在这些实验中，我们使用了Data Acquisition Toolbox™和National Instruments DAQ来测量和记录电压和电流，然后使用MATLAB将方程拟合到测量结果中。
我们选择MATLAB来完成这个任务有几个原因。首先，由于MATLAB在新南威尔士大学的工程课程中被广泛使用，Sunswift团队的大多数学生以前都用过它来解决工程问题。其次，MATLAB是现成的。新南威尔士大学有一个总学术人数许可，使学生很容易访问MATLAB为我们的项目。第三，MATLAB代码易于工程师理解，这意味着团队的新成员可以快速上手。
太阳雨燕参加世界太阳能挑战赛
新南威尔士大学在光伏研究方面处于世界领先地位，在世界太阳能挑战赛(world Solar Challenge)的早期，许多竞争对手在他们的汽车上使用了新南威尔士大学的技术。1996年，新南威尔士大学的一群学生决定利用大学在科技方面的领先地位，自己组建一个团队。他们开发的Sunswift 1在第一次比赛中在46名参赛者中排名第九(图3)。
2013年，该竞赛增加了一个巡洋舰级别，以鼓励开发更实用的太阳能汽车，能够搭载司机和乘客。
太阳雨燕eVe被设计来参加这个班的比赛。“夏娃”可坐两个人，配备了4平方米的硅太阳能电池，可产生800瓦的功率(图4)。太阳能电池阵列驱动汽车后轮内的无刷直流电机，使“夏娃”最高时速达到132km/h。
伊芙在首届巡洋舰级比赛中以38小时35分钟的速度跑完3022公里，创造了最快的成绩。
实时监控性能
通过使用MATLAB来监控eVe在比赛中的表现，我们能够快速地排除问题。例如，对电池放电率的MATLAB分析表明，在使用手刹后制动器开始摩擦。在我们解决问题之前，我们让司机尽量少用手刹车。
我们使用了类似的技术来识别有缺陷的光伏电池。比赛前，我们测量和分析了不同太阳条件下的电池输出，并在MATLAB中建立了基线。通过在比赛中对比eVe的遥测数据，我们能够在几秒钟内确定故障细胞。
准备创造世界纪录
在世界太阳能挑战赛之后，Sunswift团队决定尝试打破一项世界纪录，我们心里有一个特别的记录:最快500公里的电动汽车。我们选择这个记录是因为它符合团队的首要目标之一:切实利用太阳能技术。消费者往往不愿购买电动汽车，因为他们已经拥有了里程焦虑，或者担心车辆没有足够的动力到达目的地。我们相信，如果eVe能以100公里/小时的典型高速公路速度完成500公里的充电，就能减轻这种担忧。
我们面临的挑战是确定eVe在行驶500公里后几乎没有剩余电量的情况下所能行驶的最大速度。(在整个过程中，eVe的太阳能电池板都会被覆盖。)在出发之前，我们使用MATLAB电池模型进行了模拟，看看eVe能跑多快。为了解释位于维多利亚州安格尔西的澳大利亚汽车研究中心赛道上的山丘和倾斜曲线，我们在几次测试运行中收集了GPS数据。我们在MATLAB中处理这些数据，以创建整个轨道的高度剖面，我们可以在模拟中包含电池模型(图5)。
当最初的模拟表明eVe的速度可以超过100公里/小时，并且仍然有足够的能量完成整个旅程时，我们感到非常惊喜。
越过终点线
我们在大部分时间里以超过110公里/小时的速度巡航，平均速度为106.966公里/小时，其中还需要加油。然而，跨越终点线创造世界纪录更像是一个起点，而不是终点。顶尖工程公司的招聘人员对Sunswift团队的成就和它展示出的系统解决挑战性问题的能力印象深刻。我们中的许多人现在已经开始了在这些公司的工程生涯。
eVe将参加2015年世界太阳能挑战赛，该挑战赛将于10月18日在达尔文开始，10月25日在阿德莱德结束。与此同时，目前的Sunswift团队已经开始着手实施其雄心勃勃的项目，以实际应用太阳能技术。他们正在重新设计和改造eVe，使其成为澳大利亚第一辆合法上路的太阳能跑车。他们还继续开展长期的社区外展项目，团队成员访问当地学校，利用eVe让学生对工程和可再生能源感到兴奋，并激励下一代Sunswift工程专业的学生。
