太阳能光伏电动轿车建设可研报告

1、 科技发展计划项目可行性研究报告项目名称：太阳能光伏电动轿车领 域：新能源、环保与节能申报单位：山东方能电动车有限公司协作单位：山东桑乐太阳能有限公司起止时间：2009.1 2010.112009年4月1日立项的背景和意义能源是国民经济发展和人民生活水平提高的重要物质基础。太阳能 是资源最丰富的可再生能源，具有独特的优势和巨大的开发利用潜力， 充分利用太阳能有利于人与自然的和谐相处及能源与环境的协调发展。21世纪以来，世界太阳能光伏发电产业快速发展，市场应用规模迅速扩大。2001年世界光伏并网发电占光伏总应用的51%，标志着光伏发电由边缘地区和特殊应用向城市过渡，由补充能源向替代能源过渡。太阳

2、能发电，就是利用半导体材料的光生伏打效应，将太阳能转化 成电能。光伏发电不消耗常规能源，绿色环保，安全无噪音，稳定长寿 命并可实现无人值守。通过一定的控制技术把其应用到电动汽车上，节 省了大量的常规电动能源，同时电动汽车可以实现边行驶边补充太阳能 电动，改善了电动汽车蓄电池系统工作与充电不能同时进行的致命弱点， 极大地延长了太阳能光伏电动车的行使里程，增长了系统中蓄电池的使 用寿命。太阳能光伏电动车和传统汽车不同，它没有发动机、变速箱等构件， 而是主要由电池板、储电器和电机组成，车的行驶只要控制流入电机的 电流就可以解决，全车主要有 3个技术环节，一是将太阳光转化为电能； 二是将电能储存起来，

3、三是将电能最大程度地发挥到动力上。太阳能汽 车由于其零污染、能源用之不竭，代表了汽车发展的新水平，因此被人 们称为“未来汽车”。在这种背景下，由本公司牵头，山东桑乐太阳能有限公司积极协作， 利用现有的在太阳能光伏利用、电子控制、电子产品生产和加工、销售 等方面的优势，研制符合国内外市场需求的太阳能光伏电动轿车。该产 品研制成功后，将拥有自主知识产权。二、国内外现状和发展趋势如今国外太阳能光伏电动车行业一片欣欣向荣，并有越来越多的国 家及企业加到这一行业中。 太阳能光伏电动车的开发大部分集中在赛车 部分，实用型的太阳能光伏电动车还较少有人开发，而小规模的研制也 仅用于高尔夫球场和主题公园等。 美

4、国和澳大利亚还定期举行大型的国 际太阳能汽车赛事，影响也极大。国内太阳能光伏电动车尚处于萌芽阶段，比较成功的只有台湾南台 科技大学研发的“凤凰”和清华大学研制的“追日号”太阳能赛车，但 其性能也比不上国外同类的太阳能电动车。国内外只对太阳能赛车进行大量的研究，对于工业及民用的太阳能光伏电动车研究还处于刚刚起步 阶段。随着石油资源的日趋枯竭以及中东局势短期无法稳定，石油价格 必将逐渐走高，传统汽车行业也随之会受到冲击，而采用新能源的太阳 能光伏电动车将取而代之，成为一种趋势。太阳能光伏电动轿车的诞生，为广大的消费者提供了一个可以利用 太阳能提供动力取代石油及电动能源进行交通的节能、环保、绿色交通

5、 工具。目前这一领域国内外还没有大的公司和财团介入，这为我们公司 介入这一具有潜在利润前景和巨大市场空间朝阳产业提供了一个良好的 契机。三、现有研究基础、特色和优势本单位联合山东桑乐太阳能有限公司从事太阳能光伏电动车的研究和开发，主要对太阳能充电控制器、蓄电池充放电的控制、不同类型太 阳能电池板的固定等方面进行了一系列的深入研究，并研制出了多款太 阳能光伏电动车产品。太阳能光伏电动车主要有三个技术环节，一是将太阳光转化为电能;二是将电能储存到蓄电池， 三是将蓄电池电能最大程度地发挥到动力上。 三个技术环节的原理与本单位长期从事的产品的开发原理是基本相同 的，本单位完全可以在一年的时间内解决以上

6、技术环节的有关问题。山东方能电动车有限公司专门致力于（公司简介）本单位在工业设计、结构设计、模具制造、单片机应用等方面具有 较大优势，完全有能力将研制的样机产品化，并组织生产、销售。山东桑乐太阳能有限公司自成立以来一直从事太阳能光热、光电产 品方面的应用研究，特别是国内首创将电子电能技术引入到太阳能热利 用中，在太阳能热水器的自动控制技术及辅助热源方面一直处于国内领 先水平。2006年，被首批认定为山东省创新型企业，被认定为省级企业 技术中心，太阳能省级工程技术研究中心。太阳能光电产品方面，公司以太阳能电站、太阳能路灯、庭院灯、 太阳能LEDW明为主要突破点，紧跟国内创建环保节能与和谐社会的大

7、趋 势，突出产品质量，以产品质量作为市场竞争的法宝，多次参与不同省 市的市政亮化工程建设项目，使环保绿色的照明系统深入人心，为太阳 能光电产品的进一步推广打下了坚实的基础。在太阳能光伏利用方面，建立了太阳光伏发电实验室，可对太阳光 伏发电系统的运行参数进行实时监控，组建了光伏科研平台，先后承担 的项目有5KW太阳光伏并网发电逆变器的研究和开发、新型高效风光 互补路灯的研制及示范工程等，其中 5KW太阳光伏并网发电逆变器的 研究和开发列入国家科技部火炬计划。在太阳光伏产品的市场推广方面，承担的工程主要有威海某地25KW太阳路灯工程、威海某地1.5KW太阳能光伏独立电站、济南泉城公园 13KW 太

8、阳能光伏电站项目、沈阳市某地 2KV太阳能光伏独立电站、济南环城公 园118盏太阳能灯工程等等，工程运行效果良好。四、应用或产业化前景、市场需求新能源汽车已经成为汽车产业发展的一大趋势，太阳能光伏电动车 是当今最清洁、最有发展前景的绿色环保汽车，它通过太阳能电池将太 阳的光能转化为电能，存储在高能蓄电池中，用来驱动电动机旋转，从 而带动汽车行驶。作为一种新型的绿色交通工具，它具有零排放、低噪 声、能源补充来源广等很多优点。基于普通电动车在国内销售日渐火爆，太阳能光伏电动轿车的未来 销售形势是十分看好的。市场不仅在国内，而且欧美也应该是一个具有 巨大潜力的销售市场，只要产品的技术工艺产品性能日臻

9、成熟，随着光 伏组件生产的规模化扩大及其成本的降低，太阳能光伏电动车的市场前 景是无可限量。在世界范围，太阳能光伏电动车依旧处于研发实验状态，并没有进 入到产业化阶段，我们国家同世界列强是处于同一起跑线的。只有加紧 这方面的研究开发，才能在今后的太阳能电动车行业的利润内，分享到 一块远比现在大得多的份额。本项目在2010年上半年基本完成研发，2010年下半年开始生产、 销售，预计到2011年底可销售1000套左右，总产值约 6000万元，可 实现利税超过1500万元。五、研究内容与预期目标本项目主要研究内容是太阳能做为能量供给的无级调速太阳能光伏 电动轿车，它主要由太阳能光伏电池组件、蓄电池组

10、、电动机和车体组 成。太阳能光伏电池组件安装在车的顶部，蓄电池组安装在车前排座椅 下方，电动机安装在车后桥上方并由传动机构与后轮轴机械连接，太阳 能光伏电池组件通过充电控制器与储能电池电连接，储能电池通过一个 电子式无级调速控制器与电动机连接，充电控制器还设有交流充电接口， 可以满足交流电的充电需求，当车开动时，储能电池中的电能通过无级 调速控制器施加到电动机上带动其旋转从而驱动车行驶，车在行驶过程 中，可进行变速行驶。项目完成后，要达到的目标主要有：1、技术指标（按你们的电动车参数写）电机功率：2.2KW额定乘员：25人工作电压：36 V48 V额定载重：500kg最大爬坡度（满载）：25%

11、外形尺寸：最大 3200X 1400X 1870 mm制动距离：w 4米自重：w 320kg连续行程：100km最大时速：35km2 、经济指标每台太阳能光伏电动轿车的成本约为 4万元，预定销售价为6万元 /套，项目完成后第一年争取实现销售 1000套，因此年产值为 6000万 元，利税将达到1500万元，每年递增2540%3、项目产品面向国内外市场，其主要技术指标要达到国际先进水平，项目完成后将形成专利 2项，新产品1种。六、研究方案、技术路线1、项目开发的完成过程本项目已进行了将近一年的预研工作，从2008年4月开始研究，2008年11月确定总体设计方案，2008年12月设计技术路线，拟

12、2009 年8月投模具试制，2010年5月整机调试，2010年10月出样机1台， 测试送检。2、技术方案太阳能光伏电动轿车的工作原理如图1所示。I主主主主主I主主主主主主主主主图1太阳能光伏电动轿车整体结构示意图1）太阳能电池板的选择及固定图2太阳能光伏电动轿车整体结构示意图选用的太阳能电池板具有发电效率高、寿命长、一致性好、质量稳 定等突出优点。太阳能电池板通过流线型结构固定在轿车顶部，与轿车 车身有机结合，如图2太阳能光伏电动轿车整体结构示意图所示。2）蓄电池组的充放电系统对蓄电池组的充电方式进行了改进，可以使用太阳能进行充 电，也可使用市电进行充电。为防止市电充电对太阳能控制器的影响，

13、电路中使用了防逆流电路对太阳能控制器进行了保护，其基本原理图如图3所示。图3蓄电池组的充电方式原理图蓄电池作为整个系统的蓄能设备，对整个系统的寿命的影响是无容置疑的，而影响蓄电池寿命的因素主要有深度放电、大电流放电、大电 流充电、过充电量、环境温度等，其中过放和过充是影响蓄电池寿命的 主要因素。很显然，采用合适的充电控制策略和有效的放电控制策略， 是延长蓄电池的使用寿命的必要选择。蓄电池充电方式蓄电池充电通常要完成两个任务，首先是尽可能快地使蓄电池恢复 额定容量，另一个任务是用涓流充电补充电池因自放电而损失的电 量，以维持电池的额定容量。控制器对蓄电池的充电拟采用国际最 先进的四阶段充电方式，

14、如图 4所示。I涓流充电阶段（ToTi）在该阶段，充电器开始工作后，首先检测蓄电池的电池电压，若蓄电池曾经过度放电，充电器将提供一个很小的充电电流 i TC,激活蓄电池，通常电流大小为蓄电池容量的百分之一，在涓流充电阶段，电池电压开 始上升，当电池电压上升到能接受大电流充电的阈值时，即达到设定的 门槛电压VChgend，则转入恒流充电阶段。对蓄电池进行涓流充电的目的是 为了防止快速充电时的大电流灌入而损坏蓄电池。图4 蓄电池四阶段充电方式示意图恒流充电阶段（TlT2 ）在蓄电池的电压超过设定的门槛电压后，蓄电池进入恒流充电环节，充电器为蓄电池提供一个恒定快速充电电流I BULK,该过程持续到蓄

15、电池的电压上升到恒压充电电压VOc的95%。m恒压充电阶段（T2T3）恒压充电阶段，充电器提供一个略高于蓄电池额定电压的恒定电压VOc给蓄电池，该阶段充电电流不断下降，当充电电流下降到恒流阶段下 ii充电电流的1/10时，蓄电池能量将达到饱和，此时应终止恒压充电IV 浮充充电阶段（T3T4）浮充充电阶段主要用来补充蓄电池自放电所消耗的能量，以维持蓄电池处于饱和状态。具体过程：当充电电流下降到预设值i0CT时，表明蓄电池已被充满，此后由充电器提供浮充电流给蓄电池，标志着充电过 程结束。如果蓄电池由于使用而使电压下降到 Voc的90% ,那么充电器自 动进入涓流或恒流充电阶段。3）太阳能光伏控制器

16、太阳能光伏控制器负责监视电池的充电状态，管理充电过程包括负载的开与关，使电池能量充分利用，并延长使用寿命。控制器可实现如下几个功能：A电池组：限制充电电压防止过充；B电池板：电池板倒转、断路和短路情况下自动保护。C LED指示灯显示工作过程中的所有重要情况。D系统使用胶体（AGM）蓄电池或者铅酸（VRLA）蓄电池控制器均可 工作正常。E根据蓄电池的电压，对蓄电池进行四阶段充电。七、创新点本课题的创新点主要有以下几点：1）太阳能电池组件与家用轿车的有机结合：太阳能电池板通过流 线型结构固定在轿车顶部，行驶阻力小，造型美观。2）高效充电器的研制：针对蓄电池的充电特性，采用国际最先进的四阶段充电方式

17、对蓄电池充电，可有效提高蓄电池的实际使用寿命， 从而大大提高整车的实际寿命。(加一些你们电动车的创新点)八、年度计划内容1 )2009年1月至2009年8月根据太阳能电池板的性质设计太阳能电池板的固定方式，开模并进行固定实验，测试其抗震、抗风性 能；资金落实65万;2009年9月至2010年1月池的充电电路；资金落实 40万；2009年2月至2010年5月资金落实50万；2010年6月至2010年10月设计太阳能充电控制器、蓄电 整机测试、产品优化设计；完成正式产品1台，同时进5)2010 年 11 月项目进入鉴定和验收阶段。行产品细节的优化设计。开始小批量生产，实现销售收入;九、主要研究人员和单位简况及具备的条件王冬梅，山东桑乐太阳能有