便攜式汽車(chē)太陽(yáng)能充電系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)研究

1、便攜式汽車(chē)太陽(yáng)能充電系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)研究燕山大學(xué)：鄭志勇 黨協(xié)領(lǐng)（1燕山大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院，河北省秦皇島市 066004；2燕山大學(xué) 材料工程學(xué)院，河北省秦皇島市 066004）指導(dǎo)教師：趙炳利 副教授 郭長(zhǎng)虹 講 師摘 要：為了解決城市汽車(chē)尾氣污染問(wèn)題，目前，一些廠(chǎng)家已經(jīng)推出利用電力和汽油的混合動(dòng)力型汽車(chē)，越來(lái)越受到人們的青睞。本項(xiàng)目的目的就是為混合動(dòng)力型汽車(chē)研發(fā)便攜式太陽(yáng)能充電系統(tǒng)，該系統(tǒng)利用照射在汽車(chē)表面的太陽(yáng)能為該類(lèi)汽車(chē)提供一定的動(dòng)力。關(guān)鍵詞：汽車(chē)；便攜；太陽(yáng)能；充電一 項(xiàng)目背景 隨著各國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，能源問(wèn)題日益凸顯，各國(guó)鼓勵(lì)發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)。太陽(yáng)能以其蘊(yùn)藏豐富、可再生、分布廣泛、沒(méi)有污

2、染等優(yōu)勢(shì)而在各國(guó)迅速發(fā)展。 2008年末全國(guó)民用轎車(chē)保有量2438萬(wàn)輛，增長(zhǎng)24.5%，其中私人轎車(chē)1947萬(wàn)輛，增長(zhǎng)28.0% 。1汽車(chē) ，在為社會(huì)經(jīng)濟(jì)、生活水平的提高做出重要貢獻(xiàn)的同時(shí)，它也成為資源和能源消耗的大戶(hù)，是大氣污染的主要污染源之一。隨著汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，汽車(chē)數(shù)量快速增加所引發(fā)的能源、環(huán)境問(wèn)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(chē)燃油不僅消耗了大量的石油資源，也產(chǎn)生了嚴(yán)重的城市汽車(chē)尾氣污染問(wèn)題和溫室效應(yīng)問(wèn)題。能源問(wèn)題、城市汽車(chē)尾氣污染問(wèn)題及溫室效應(yīng)問(wèn)題，早已是人類(lèi)亟待解決的大問(wèn)題 。3為了解決汽車(chē)尾氣污染這個(gè)問(wèn)題，目前，一些廠(chǎng)家已經(jīng)研制出了利用電力和汽油的混合動(dòng)力汽車(chē)，并

3、已投放市場(chǎng)。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(duì)于大多數(shù)無(wú)車(chē)庫(kù)的車(chē)主來(lái)說(shuō)，充電的電源也是個(gè)大問(wèn)題。 本項(xiàng)目的目的就是為混合動(dòng)力型汽車(chē)研發(fā)便攜式太陽(yáng)能充電系統(tǒng)。該系統(tǒng)利用照射在汽車(chē)表面的太陽(yáng)能，通過(guò)太陽(yáng)能電池板將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔懿?chǔ)存于電池中，為汽車(chē)提供一定的動(dòng)力，使其在中、短途行駛時(shí)，基本上達(dá)到汽油的零消耗。該技術(shù)得以應(yīng)用并推廣后，對(duì)于車(chē)主來(lái)說(shuō)節(jié)省了很大一部分油費(fèi)的開(kāi)支，同時(shí)也在很大程度上減緩了城市汽車(chē)尾氣污染和溫室效應(yīng)，改善了人們的生活環(huán)境。其次，從人類(lèi)發(fā)展的長(zhǎng)遠(yuǎn)利益來(lái)看，為我們后代節(jié)約了大量的不可再生資源，對(duì)人類(lèi)的發(fā)展及生存有重大意義。二 研究方法具體的研究過(guò)程分以

4、下幾個(gè)內(nèi)容： 1、通過(guò)對(duì)現(xiàn)在的一般私家轎車(chē)車(chē)主的調(diào)查、實(shí)地測(cè)量采集數(shù)據(jù)，確定車(chē)頂及后部的尺寸為1300mm1800mm和所選太陽(yáng)能電池板的型號(hào)為180mm360mm3mm，確定太陽(yáng)能電池板在連接時(shí)的并聯(lián)和串聯(lián)的個(gè)數(shù)以及太陽(yáng)能電池板的固定的方法； 2、對(duì)現(xiàn)有的太陽(yáng)能控制器根據(jù)需要進(jìn)行改進(jìn)并設(shè)計(jì)部分電路圖，使之與太陽(yáng)能電池板在給蓄電池充電過(guò)程中盡可能減少能量的自身?yè)p耗，以提高太陽(yáng)能的利用率； 3、合理排列、連接、組裝太陽(yáng)能電池板并通過(guò)制作一種可以方便電池板拆裝的框架將太陽(yáng)能電池板固定在一種具有防水、防曬特點(diǎn)的薄膜上面，再在此薄膜上安裝若干空氣吸盤(pán)以方便隨時(shí)將此薄膜在車(chē)頂?shù)恼归_(kāi)和收起。太陽(yáng)能控制器可

5、以放在（或固定在）汽車(chē)后備箱里或其他合適的地方，通過(guò)這樣就可以做到可折疊、易安裝、易保管，便于汽車(chē)攜帶，而又不影響汽車(chē)外型美觀(guān)和行駛；4、與汽車(chē)磨合，進(jìn)行實(shí)際操作實(shí)驗(yàn)，進(jìn)一步改進(jìn)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(yáng)能 電池板 太陽(yáng)能 控制器 蓄電池 汽車(chē)圖1三 研究結(jié)果1.電池板的連接將薄膜太陽(yáng)能電池板每三塊為一個(gè)單元，共八個(gè)單元（可根據(jù)具體車(chē)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(gè)單元之間留有適當(dāng)?shù)拈g隔，以方便折疊，在人造皮革背面均勻固定幾個(gè)吸盤(pán)（如圖2），以方便裝置的固定。每個(gè)單元中的三塊薄膜太陽(yáng)能電池板串聯(lián)，然后單元之間進(jìn)行并聯(lián)，并

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

7、時(shí)功率開(kāi)關(guān)G端，獲得高電平，使D、S導(dǎo)通，開(kāi)始充電；當(dāng)蓄電池兩端充至60V時(shí)，LM358正接線(xiàn)端獲得電壓為5V，當(dāng)高于5V時(shí)，輸出高電平，三極管截止，充滿(mǎn)指示燈變高，其間肖特基二極管防反充，fuse保險(xiǎn)。3.輸出電壓測(cè)試?yán)秒妱?dòng)車(chē)實(shí)驗(yàn)，車(chē)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(shí)間的變化如圖4所示。圖4如果車(chē)載電壓不同，可以通過(guò)改變電路中K1的阻值來(lái)改變充電電壓和充電電流，以配合車(chē)載蓄電池充電。四 結(jié) 論通過(guò)利用電動(dòng)車(chē)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，得出利用本系統(tǒng)給混合動(dòng)力型汽車(chē)充電切實(shí)可行，可以為混合動(dòng)力型汽車(chē)提供一定的動(dòng)力。在未來(lái)給混合動(dòng)力型汽車(chē)充電時(shí)只需相應(yīng)的改變控制器電路中的K1的阻值即可實(shí)現(xiàn)。 參考文獻(xiàn)：1.中華人民共和國(guó)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局. 2008年國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào), 20093.馮垛生. 太陽(yáng)能發(fā)電原理與應(yīng)用M.