便攜式汽車太陽能充電系統(tǒng)的實驗研究

1、便攜式汽車太陽能充電系統(tǒng)的實驗研究燕山大學：鄭志勇 黨協(xié)領（1燕山大學 機械工程學院，河北省秦皇島市 066004；2燕山大學 材料工程學院，河北省秦皇島市 066004）指導教師：趙炳利 副教授 郭長虹 講 師摘 要：為了解決城市汽車尾氣污染問題，目前，一些廠家已經(jīng)推出利用電力和汽油的混合動力型汽車，越來越受到人們的青睞。本項目的目的就是為混合動力型汽車研發(fā)便攜式太陽能充電系統(tǒng)，該系統(tǒng)利用照射在汽車表面的太陽能為該類汽車提供一定的動力。關(guān)鍵詞：汽車；便攜；太陽能；充電一 項目背景 隨著各國經(jīng)濟的不斷發(fā)展，能源問題日益凸顯，各國鼓勵發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)。太陽能以其蘊藏豐富、可再生、分布廣泛、沒有污

2、染等優(yōu)勢而在各國迅速發(fā)展。 2008年末全國民用轎車保有量2438萬輛，增長24.5%，其中私人轎車1947萬輛，增長28.0% 。1汽車 ，在為社會經(jīng)濟、生活水平的提高做出重要貢獻的同時，它也成為資源和能源消耗的大戶，是大氣污染的主要污染源之一。隨著汽車產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，汽車數(shù)量快速增加所引發(fā)的能源、環(huán)境問題已經(jīng)成為制約城市可持續(xù)發(fā)展的瓶頸之一。2汽車燃油不僅消耗了大量的石油資源，也產(chǎn)生了嚴重的城市汽車尾氣污染問題和溫室效應問題。能源問題、城市汽車尾氣污染問題及溫室效應問題，早已是人類亟待解決的大問題 。3為了解決汽車尾氣污染這個問題，目前，一些廠家已經(jīng)研制出了利用電力和汽油的混合動力汽車，并

3、已投放市場。4但其使用的電力，仍需消耗煤炭等傳統(tǒng)能源，產(chǎn)生環(huán)境污染，而對于大多數(shù)無車庫的車主來說，充電的電源也是個大問題。 本項目的目的就是為混合動力型汽車研發(fā)便攜式太陽能充電系統(tǒng)。該系統(tǒng)利用照射在汽車表面的太陽能，通過太陽能電池板將太陽能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔懿Υ嬗陔姵刂?，為汽車提供一定的動力，使其在中、短途行駛時，基本上達到汽油的零消耗。該技術(shù)得以應用并推廣后，對于車主來說節(jié)省了很大一部分油費的開支，同時也在很大程度上減緩了城市汽車尾氣污染和溫室效應，改善了人們的生活環(huán)境。其次，從人類發(fā)展的長遠利益來看，為我們后代節(jié)約了大量的不可再生資源，對人類的發(fā)展及生存有重大意義。二 研究方法具體的研究過程分以

4、下幾個內(nèi)容： 1、通過對現(xiàn)在的一般私家轎車車主的調(diào)查、實地測量采集數(shù)據(jù)，確定車頂及后部的尺寸為1300mm1800mm和所選太陽能電池板的型號為180mm360mm3mm，確定太陽能電池板在連接時的并聯(lián)和串聯(lián)的個數(shù)以及太陽能電池板的固定的方法； 2、對現(xiàn)有的太陽能控制器根據(jù)需要進行改進并設計部分電路圖，使之與太陽能電池板在給蓄電池充電過程中盡可能減少能量的自身損耗，以提高太陽能的利用率； 3、合理排列、連接、組裝太陽能電池板并通過制作一種可以方便電池板拆裝的框架將太陽能電池板固定在一種具有防水、防曬特點的薄膜上面，再在此薄膜上安裝若干空氣吸盤以方便隨時將此薄膜在車頂?shù)恼归_和收起。太陽能控制器可

5、以放在（或固定在）汽車后備箱里或其他合適的地方，通過這樣就可以做到可折疊、易安裝、易保管，便于汽車攜帶，而又不影響汽車外型美觀和行駛；4、與汽車磨合，進行實際操作實驗，進一步改進連接與固定的方式。該系統(tǒng)的具體工作圖如下圖（圖1）所示： 太陽能 電池板 太陽能 控制器 蓄電池 汽車圖1三 研究結(jié)果1.電池板的連接將薄膜太陽能電池板每三塊為一個單元，共八個單元（可根據(jù)具體車頂部和后部的大小定，這里僅作示例）固定在人造革皮正面上（如圖1），每個單元之間留有適當?shù)拈g隔，以方便折疊，在人造皮革背面均勻固定幾個吸盤（如圖2），以方便裝置的固定。每個單元中的三塊薄膜太陽能電池板串聯(lián)，然后單元之間進行并聯(lián)，并

6、且與太陽能充電控制器相連，太陽能充電控制器留有給汽車充電的插頭。使用時，將汽車停放在太陽光照射好的地方，將固定有太陽能電池板的人造皮革展開，有電池板的一面朝上，平鋪在汽車頂部，同時按下吸盤使其固定在車頂，將控制器安放在適當位置（如后備箱里），把控制器上的充電插頭插入汽車的充電接口處即可充電。不用時，將汽車頂部的固定有薄膜太陽能電池板的人造皮革小心折疊好收起來即可2.太陽能控制器的設計太陽能控制器的電路圖（如圖3），工作原理是：LM358負接線端接5v電壓，正接線端（如圖）分得蓄電池電壓，當正接線端所分得的電壓小于5V時，LM358輸出低電壓，使三極管B端為低電壓，三極管導通，充電指示紅燈亮，此

7、時功率開關(guān)G端，獲得高電平，使D、S導通，開始充電；當蓄電池兩端充至60V時，LM358正接線端獲得電壓為5V，當高于5V時，輸出高電平，三極管截止，充滿指示燈變高，其間肖特基二極管防反充，fuse保險。3.輸出電壓測試利用電動車實驗，車載蓄電池額定電壓48V，最大充電電流為1.85-3.0A，利用本充電裝置在一天中的充電電流范圍為1.6-2.0A，充電電壓隨時間的變化如圖4所示。圖4如果車載電壓不同，可以通過改變電路中K1的阻值來改變充電電壓和充電電流，以配合車載蓄電池充電。四 結(jié) 論通過利用電動車進行實驗，得出利用本系統(tǒng)給混合動力型汽車充電切實可行，可以為混合動力型汽車提供一定的動力。在未來給混合動力型汽車充電時只需相應的改變控制器電路中的K1的阻值即可實現(xiàn)。 參考文獻：1.中華人民共和國國家統(tǒng)計局. 2008年國民經(jīng)濟和社會發(fā)展統(tǒng)計公報, 20093.馮垛生. 太陽能發(fā)電原理與應用M.