展寶生，展茂東

（1.中國石油大學(xué)勝利學(xué)院 教育系，山東 東營257000；2.勝利油田勝利泵業(yè)有限責(zé)任公司 電泵廠，山東 東營257000）

現(xiàn)在開發(fā)生產(chǎn)的純電動(dòng)汽車，雖然已經(jīng)在污染排放方面作出了貢獻(xiàn)，但由于主要電力都是來自發(fā)電廠，間接增加了發(fā)電廠釋放的污染物。因此，推廣和使用太陽能汽車，可大大降低汽車對環(huán)境的間接污染。傳統(tǒng)小轎車的功率一般在幾十千瓦，而太陽輻射功率最多1kW／m2，目前的光電轉(zhuǎn)換效率小于30%，因此全部用太陽能驅(qū)動(dòng)轎車，需要幾十平方米的接收面積，顯然難以達(dá)到。但是把太陽能電池作為汽車、電動(dòng)汽車的輔助充電能源的確是可行的。尤其是在老年電動(dòng)觀光車上應(yīng)用太陽能電池更加實(shí)用、有效［1］。

1 設(shè)計(jì)思路與可行性分析

設(shè)計(jì)思路。太陽能電池＋時(shí)風(fēng)電動(dòng)觀光車＝（時(shí)風(fēng)）太陽能電動(dòng)車。

可行性分析。

（1）時(shí)風(fēng)電動(dòng)觀光車，車中備有型號(hào)為3-EVF-200Ah的蓄電池10塊，串聯(lián)組成60V的電池組對整個(gè)電動(dòng)汽車供電，電池組的額定電壓為60V，總?cè)萘繛? 000Ah。有完善的市電充電系統(tǒng)和電力控制系統(tǒng)，車頂有行李架，時(shí)風(fēng)電動(dòng)觀光車有加裝太陽能電池板的基礎(chǔ)條件。

（2）紹興合田新能源有限公司生產(chǎn)的太陽能電池板，封裝好的電池板：每塊18V、2.2A、38W，長×寬×高為67.5cm×39cm×5cm。購置5塊串聯(lián)后為90V，可以為60V的蓄電池組充電（太陽能電池板給蓄電池充電的電壓一般為蓄電池額定電壓的1.5倍）。

（3）太陽能電池板總面積不超出車頂面積，最大充電功率為190W，最大充電電流為2.2A。

2 太陽能電池板的設(shè)計(jì)與安裝

首先拆掉時(shí)風(fēng)電動(dòng)車車頂?shù)男欣罴埽Ａ艄潭ㄐ欣罴艿?個(gè)螺絲。根據(jù)時(shí)風(fēng)電動(dòng)車的車頂現(xiàn)狀，設(shè)計(jì)一個(gè)能固定5塊太陽能電池板的車頂架子。架子材料可以是鋁合金，也可以是角鐵，然后通過噴漆實(shí)現(xiàn)所需要的顏色。為避開車頂收音機(jī)天線，設(shè)計(jì)方案如下：

（1）太陽能電池板的布局如圖1所示。

圖1 太陽能電池板的布局

（2）車頂架子的設(shè)計(jì)方案見圖2。

圖2 車頂架子設(shè)計(jì)

3 電路設(shè)計(jì)方案

將5塊太陽能電池板串聯(lián)后（90V）與蓄電池組的正負(fù)極連接。為確保蓄電池組的安全，在電路中串接熔斷器（5A左右）兩個(gè)，同時(shí)串接一個(gè)工作電流為10A的空氣開關(guān)（QF）。為防止無光照時(shí)蓄電池組對太陽能電池板反向充電，在太陽能電池板和蓄電池組之間串接一個(gè)10A的二極管，同時(shí)在每塊太陽能電池板的兩個(gè)極間都并聯(lián)一個(gè)10A的二極管。最終電路設(shè)計(jì)如圖3所示。

圖3 電路設(shè)計(jì)示意圖

4 充電數(shù)據(jù)測試

4.1 晴朗天氣

2013年4月29日，中國石油大學(xué)勝利學(xué)院第一教學(xué)樓前，天氣晴朗，無云，氣溫15～23℃。使用數(shù)字萬用表測量太陽能電池組對電動(dòng)車蓄電池組的充電電流，測試數(shù)據(jù)見表1。

表1 2013年4月29日充電電流與時(shí)間的關(guān)系

由數(shù)據(jù)可見，東營地區(qū)4月29日，太陽能電池板對蓄電池組的有效充電時(shí)間為7：00-16：50，中午時(shí)段太陽直射時(shí)充電電流最大。

4.2 中午時(shí)段

2013年5月10日中午時(shí)段，東營天氣晴朗，無云，氣溫32℃，使用數(shù)字萬用表的電流量程測量太陽能電池組對電動(dòng)車蓄電池組的充電電流，測試數(shù)據(jù)見表2。

表2 2013年5月10日充電電流與時(shí)間的關(guān)系

由數(shù)據(jù)可見，中午太陽垂直時(shí)太陽能電池板對蓄電池的充電電流最大。太陽光垂直照射電池板時(shí)，光電轉(zhuǎn)化效率最高。

4.3 陰雨天氣

2013年5月9日星期四上午，東營天氣陰有雷陣雨，氣溫13～20℃。陰雨天氣，太陽能電池板仍能對電動(dòng)車的蓄電池進(jìn)行充電，只是充電電流比較小而已。充電電流測試數(shù)據(jù)見表3。

表3 2013年5月9日陰雨天氣充電電流與時(shí)間的關(guān)系

4.4 充電電壓、電流、電功率和電能的測試

利用直流數(shù)字電能表，可以測量太陽能電池板對電動(dòng)車電池組的充電電壓、充電電流、充電功率和充電電能。2012年5月20日利用蘇州迅鵬儀器儀表有限公司生產(chǎn)的直流數(shù)字電能表對太陽能電池板對蓄電池的充電情況進(jìn)行了檢測，檢測數(shù)據(jù)從早晨7：00開始，每隔半小時(shí)測量一次，持續(xù)到下午18：00，測試數(shù)據(jù)見表4，當(dāng)天天氣晴，氣溫18～27℃。

表4 充電電壓、電流、電功率和電能隨時(shí)間的變化關(guān)系

5 結(jié) 論

（1）5塊18V、38W太陽能電池板安裝在時(shí)風(fēng)電動(dòng)汽車上串聯(lián)使用，在晴朗天氣每天能為電動(dòng)車提供0.9kW·h的電能。晴好天氣，太陽能電池組每天能為電動(dòng)汽車增加16km續(xù)航能力，從節(jié)能環(huán)保的角度值得提倡。

（2）由于車頂面積太小，太陽能電池板的面積不可能做的很大，因此目前設(shè)計(jì)所提供的充電電功率太小，還不能直接推動(dòng)電動(dòng)機(jī)工作，因此太陽能電池組只能作為電動(dòng)汽車的補(bǔ)充充電系統(tǒng)使用。如果能把太陽能電池做成像人造革一樣的柔軟板材，能夠貼在汽車的所有表面，同時(shí)光電轉(zhuǎn)換率又能提高到30%以上，那么太陽能電池板在電動(dòng)汽車上的應(yīng)用將更有價(jià)值。

［1］陳杰.太陽能汽車 名副其實(shí)的零污染高效動(dòng)力［EB／OL］.［2013-05-01］.http：／／auto.qq.com／a／20120528／000297.htm.