便携式汽车太阳能充电系统的实验研究

1、便携式汽车太阳能充电系统的实验研究燕山大学：郑志勇 党协领（1燕山大学 机械工程学院，河北省秦皇岛市 066004；2燕山大学 材料工程学院，河北省秦皇岛市 066004）指导教师：赵炳利 副教授 郭长虹 讲 师摘 要：为了解决城市汽车尾气污染问题，目前，一些厂家已经推出利用电力和汽油的混合动力型汽车，越来越受到人们的青睐。本项目的目的就是为混合动力型汽车研发便携式太阳能充电系统，该系统利用照射在汽车表面的太阳能为该类汽车提供一定的动力。关键词：汽车；便携；太阳能；充电一 项目背景 随着各国经济的不断发展，能源问题日益凸显，各国鼓励发展循环经济产业。太阳能以其蕴藏丰富、可再生、分布广泛、没有污

2、染等优势而在各国迅速发展。 2008年末全国民用轿车保有量2438万辆，增长24.5%，其中私人轿车1947万辆，增长28.0% 。1汽车 ，在为社会经济、生活水平的提高做出重要贡献的同时，它也成为资源和能源消耗的大户，是大气污染的主要污染源之一。随着汽车产业的迅速发展，汽车数量快速增加所引发的能源、环境问题已经成为制约城市可持续发展的瓶颈之一。2汽车燃油不仅消耗了大量的石油资源，也产生了严重的城市汽车尾气污染问题和温室效应问题。能源问题、城市汽车尾气污染问题及温室效应问题，早已是人类亟待解决的大问题 。3为了解决汽车尾气污染这个问题，目前，一些厂家已经研制出了利用电力和汽油的混合动力汽车，并

3、已投放市场。4但其使用的电力，仍需消耗煤炭等传统能源，产生环境污染，而对于大多数无车库的车主来说，充电的电源也是个大问题。 本项目的目的就是为混合动力型汽车研发便携式太阳能充电系统。该系统利用照射在汽车表面的太阳能，通过太阳能电池板将太阳能转变为电能并储存于电池中，为汽车提供一定的动力，使其在中、短途行驶时，基本上达到汽油的零消耗。该技术得以应用并推广后，对于车主来说节省了很大一部分油费的开支，同时也在很大程度上减缓了城市汽车尾气污染和温室效应，改善了人们的生活环境。其次，从人类发展的长远利益来看，为我们后代节约了大量的不可再生资源，对人类的发展及生存有重大意义。二 研究方法具体的研究过程分以

4、下几个内容： 1、通过对现在的一般私家轿车车主的调查、实地测量采集数据，确定车顶及后部的尺寸为1300mm1800mm和所选太阳能电池板的型号为180mm360mm3mm，确定太阳能电池板在连接时的并联和串联的个数以及太阳能电池板的固定的方法； 2、对现有的太阳能控制器根据需要进行改进并设计部分电路图，使之与太阳能电池板在给蓄电池充电过程中尽可能减少能量的自身损耗，以提高太阳能的利用率； 3、合理排列、连接、组装太阳能电池板并通过制作一种可以方便电池板拆装的框架将太阳能电池板固定在一种具有防水、防晒特点的薄膜上面，再在此薄膜上安装若干空气吸盘以方便随时将此薄膜在车顶的展开和收起。太阳能控制器可

5、以放在（或固定在）汽车后备箱里或其他合适的地方，通过这样就可以做到可折叠、易安装、易保管，便于汽车携带，而又不影响汽车外型美观和行驶；4、与汽车磨合，进行实际操作实验，进一步改进连接与固定的方式。该系统的具体工作图如下图（图1）所示： 太阳能 电池板 太阳能 控制器 蓄电池 汽车图1三 研究结果1.电池板的连接将薄膜太阳能电池板每三块为一个单元，共八个单元（可根据具体车顶部和后部的大小定，这里仅作示例）固定在人造革皮正面上（如图1），每个单元之间留有适当的间隔，以方便折叠，在人造皮革背面均匀固定几个吸盘（如图2），以方便装置的固定。每个单元中的三块薄膜太阳能电池板串联，然后单元之间进行并联，并

6、且与太阳能充电控制器相连，太阳能充电控制器留有给汽车充电的插头。使用时，将汽车停放在太阳光照射好的地方，将固定有太阳能电池板的人造皮革展开，有电池板的一面朝上，平铺在汽车顶部，同时按下吸盘使其固定在车顶，将控制器安放在适当位置（如后备箱里），把控制器上的充电插头插入汽车的充电接口处即可充电。不用时，将汽车顶部的固定有薄膜太阳能电池板的人造皮革小心折叠好收起来即可2.太阳能控制器的设计太阳能控制器的电路图（如图3），工作原理是：LM358负接线端接5v电压，正接线端（如图）分得蓄电池电压，当正接线端所分得的电压小于5V时，LM358输出低电压，使三极管B端为低电压，三极管导通，充电指示红灯亮，此

7、时功率开关G端，获得高电平，使D、S导通，开始充电；当蓄电池两端充至60V时，LM358正接线端获得电压为5V，当高于5V时，输出高电平，三极管截止，充满指示灯变高，其间肖特基二极管防反充，fuse保险。3.输出电压测试利用电动车实验，车载蓄电池额定电压48V，最大充电电流为1.85-3.0A，利用本充电装置在一天中的充电电流范围为1.6-2.0A，充电电压随时间的变化如图4所示。图4如果车载电压不同，可以通过改变电路中K1的阻值来改变充电电压和充电电流，以配合车载蓄电池充电。四 结 论通过利用电动车进行实验，得出利用本系统给混合动力型汽车充电切实可行，可以为混合动力型汽车提供一定的动力。在未来给混合动力型汽车充电时只需相应的改变控制器电路中的K1的阻值即可实现。 参考文献：1.中华人民共和国国家统计局. 2008年国民经济和社会发展统计公报, 20092.庚晋.新能源汽车J.交通与运输,2008,(2)3.冯垛生. 太阳能发电原理与应用M. 人民邮电出版社, 20074.陈汉鸣，梁志峰