太阳能充电电动车

太阳能电动车怎么样

太阳能是可再生、可持续性发展的战略能源。当华尔街风暴席卷全球时，各先进技术国家无不在新能源领域下赌注、投资本，以期获得经济复兴。特别是以汽车产业为经济支柱的国家，尤其在新能源汽车动力上力图有所创新和发展，如在电动汽车、燃料电池汽车领域纷纷投入巨资，而在太阳能汽车领域更是探索不止，力度加大。由于太阳能是各种可再生能源中最重要的基本能源，通过转换装置把太阳辐射能转换成电能利用，属于太阳能光发电技术。光电转换装置通常是利用半导体器件的光伏效应原理进行光电转换的，因此也称太阳能光伏技术，又称太阳能光伏电池。

据报道，太阳能光伏技术不仅在先进技术国家得到快速发展，中国的太阳能产业也以每年20%~30%的速度增长。到2020年，太阳能领域的销售额将增加一倍，届时中国将有1%的能源消耗来自太阳能。今后几年，我国太阳能使用不仅在能源领域会获得飞速发展，在汽车领域的应用也会得到不断的提高。

太阳能电动车车身特点

1、结构具有轻、小、巧、美四大特性。车型轻，能大幅度减轻能源的消耗，降低成本；车身小，可在城市中心地带穿街走巷行驶（不超过两人并排骑自行车占用的道路面积），增加道路流量，改善交通状况；结构设计巧妙、实用、紧凑、坚固、耐用；流线型外观，造型美观大方。

2、以光、电代替油，可节约有限的石油资源。白天，太阳能电池把光能转换为电能自动存储在动力电池中。在晚间或阴雨天，可以利用家用交流电（220V）进行充电，确保车辆照常行驶。

3、节能，本发明的太阳能电动车，耗能少，只需采用3-4平米的太阳能电池组件便可行驶起来。燃油汽车在能量转换过程中要遵守卡诺循环的规律来做功，热效率比较低，约为12%-15%，只有1/3左右的能量用在推动车辆前进上，其余2/3左右的能量损失在发动机和驱动链上；而太阳能电动车的能量转换不受卡诺循环规律的限制，热效率要高得多，可达到34%-40%，90%的能量用于推动车辆前进。

4、高度重视安全问题，将主动安全性列为重要问题考虑，在车身的前部特别设计内保险结构，保障驾驶员的生命安全，每个座位上都设有三点式安全带、座椅头枕。另外，前后保险杠、高位刹车灯、转向灯、前大灯、尾灯、后视镜、安全挡风玻璃、雨刮器等配置一应俱全，而且还可以选装儿童安全座椅等选配装置。

5、作为一种低速车，其设计、生产和安全标准与传统轿车相比毫不逊色。前后均有独立悬挂，四轮鼓式制动，采用创新前桥和传向系统，30km/h速度到停止的刹车距离不超过7.3米。

6、无污染。因为不用燃油，本车不会排放污染大气的有害气体。

7、无噪音。没有内燃机，行驶时不会听到燃油汽车的轰鸣声。

8、使用费用低廉。车上配有充电器和充放电控制器，有两路电源可向动力电池充电。有太阳光时，太阳能电池组件通过充放电控制器向动力电池充电，公里行驶成本为零；无太阳光时，随时随地都能用家用220V电源，通过充电器向动力电池充电，公里行驶成本为3分钱。

9、易驾驶。无需电子点火，只需踩踏加速板便可启动，利用控制器控制车速，勿需换档、踩离合器，简化了驾驶的复杂性，避免了因操作失误而造成的事故隐患，安全性高。特别适合妇女和老年人驾驶。

10、方便。由于车身结构简单，除了定期更换动力电池外，基本不需日常保养，省却了传统汽车必须经常更换机油、添加冷却水等定期养护的烦恼。小巧玲珑的车身，可以轻而易举地将车泊入拥挤不堪的都市停车场。

11、太阳能电动车的最大优势是环保、节能、安全、经济，批量生产的成本将控制在人民币5-6千元左右，其市场目标锁定在普通百姓家庭，将成为中国老百姓买得起、用得起、开得动的物美价廉的交通工具产品。

太阳能电动车电池特点

1、适合为48V配置的电动车野外或行驶途中补充电源。

2、太阳能充电器可以实现一边行驶、一边充电，帮助电动车增加行程达50%以上。

3、太阳能充电器，既增强电动车行驶、 爬坡的动力，又减轻电机的负载磨损。

4、太阳能充电器及时对放电状态下的电动车蓄电池补充电量，对于减轻蓄电池极板硫化，延长蓄电池使用寿命效果显著。同时又能长期节省电费开支，是降低电动车的使用成本的好帮手。

5、太阳能充电器安装方便，美观适用，节能环保。

6、本产品使用寿命可达12年左右，应用价值很高。

太阳能电动车的驱动方式

太阳能电动车因具所选择的元件不同，布置方案也有所不同。

主要有3大类：

1、传统型驱动方式

这种布置方式容易实现，操作和控制简单。但能量损耗较高、噪声较大、整车质量较重、行驶速度较低、续驶里程较短。

2、减速驱动方式

这种方式便于布置、较易驱动、质量轻、噪声小。但控制相对复杂，并有一定的能量损耗。

3、独立驱动方式

这种驱动方式动力传动系元件最少、结构最简单、噪声最低、车重最轻、可控性好，但造价高，控制成为关键问题。

太阳能电动车工作原理

阳光照射电池阵列时，产生光生电流。能量（电流）通过峰值功率跟踪器2被直接传送到电机控制器中，驱动电机5旋转，使车辆行驶。剩余电量由蓄电池储存起来，以便太阳电池板电量不足或阴雨天气时驱动电机。这一过程由控制器控制。车辆的启动、加速、转向、制动由驾驶员操纵。

太阳能电池是一种对光有响应并能将光转换成电力的器件装置。能产生光伏效应的材料有许多种，如单晶硅、多晶硅、非晶硅、砷化镓、硒铟铜等，它们的发电原理基本相同。以晶体为例：P型晶体硅经过掺杂磷可得N型硅，形成P-N结。当光线照射太阳能电池阵列板的表面时，一部分光子被硅材料吸收，光子的能量传递给了硅原子，使电子产生了跃迁，成为自由电子，在P-N结两侧集骤形成了电位差，当外部电路接通时，在该电压的作用下，将会有电流流过外部电路，从而产生一定的输出功率。这个过程的实质是：光子能量转换成电能的过程。太阳能阵列电池板是由光敏半导体材料制成的，大多使用硅化合物。

根据所用材料的不同，太阳能电池板可分为：硅太阳能电池；以无机盐如砷化镓III-V化合物、硫化镉、硒铟铜等多元化合物为材料的电池；功能高分子材料制备的太阳能电池；和纳米晶太阳能电池等。不论以何种材料来制作电池，对太阳能电池材料一般的要求有：半导体材料的禁带不能太宽；要有较高的光电转换效率；材料本身对环境不造成污染；材料便于工业化生产且材料性能稳定。基于以上几个方面考虑，硅是最理想的太阳能电池材料，这也是太阳能电池板以硅材料为主的主要原因。

太阳能电池组件是供电系统中的核心部分，也是太阳能供电系统中价值最高的部分。其作用是将太阳的辐射能量转换为电能，或送往蓄电池中存储起来，或推动负载工作。太阳能组件中的质量和成本将直接决定整个系统的质量和成本。太阳能控制器的作用是管理和控制整个系统的工作状态，并对蓄电池起到充电保护、过放电保护的作用，与纯电动汽车的电动源控制管理系统具有相同的作用。在温差较大的地方，合格的控制器还应具备温度补偿的功能。其它附加功能如光控、时控等应当都是控制器的可选项。蓄电池的作用是在有光照时将太阳能电池组件所提供出的电能储存起来，到需要的时候再释放出来。

太阳能电池组件是由单个光伏电池拼接组成，或由折叠式支架拼接组成阵列。因为单个光伏电池（如硅电池）的电压太低，所以都要把它们串、并联构成有实用价值的光伏电池板，阵列成一个应用单元，然后根据供电要求，再由多个应用单元的串、并联组成整个太阳能光伏电池板的供电组件。蓄电池组是太阳能光伏电池的储能装置，在夜间或光照不足及负载消耗超出光伏电池的发电量时，由蓄电池组向负载供电。为了减轻整个系统的重量，应采用高能蓄电池组。

太阳能电动汽车与燃油汽车在动力结构上有很大的不同，但与纯电动汽车的结构却有许多相同之处。所不同的是纯电动汽车的充电方式必须依靠电源，而太阳能电动汽车的电能装置来自于太阳能光伏电池和电源两种充电方式，而纯电动车不必背负巨大的太阳能光伏陈列电池板。当太阳能电池板产生电能，与控制装置和储能装置连接后，再由另一端连接负载，负载就是电动汽车的电动机（驱动装置）。一般在电动车运行时，被转换的太阳光能通过控制装置直运送到负载，而在停驶或太阳光足时，剩余部分的电能向蓄电池充电并储存起来，当太阳光不足时，由太阳能光伏电池和蓄电池同时向负载供电；当汽车减速或刹车时，还应设计“回授性制动装置”，将电能量通过控制器，将发动机变成发电机，反向进入蓄电池进行储存。用互补式不间断供电技术，改变严重依赖天气的缺陷，完善电动车的性能。

在设计电动车整个供电系统时应综合考虑以下几个方面：

一是光强与负载。太阳能光伏电池是一种光电转换装置，其输出功率的大小取决于光照的强度，要拼装多大的太阳能光伏电池组件主要取决于能够接受光照的强度及所用负载的大小。

二是蓄电池组的选择。要根据光伏电池组合的发电容量来选择蓄电池组的容量，以便在阴雨天及晚上可以由蓄电池向负载供电，为了减轻系统重要，最好选用高比能量的蓄电池。

三是机械强。考虑到电动汽车的整个供电系统都是在运动和运行中使用，必须考虑系统的机械强度，耐腐蚀性，耐气候变化等各种因素。太阳能光伏电池组阵列应采取高强度钢化玻璃外壳，支架系统应采用高强度材料。使整个供电系统具有便于运行、重量轻、效率高、可靠性好、造价低等优势。

太阳能光伏电池板是将太阳能量转变为电能，是因为光子在日光下产生能量带动电子从一个半运动的金属粒子的一层转移到另一层面，电子的运动产生了通用的电力。太阳能光伏电池板可以由光电转化率、能量比大小来选择。由于许多独立的硅片被组合，形成庞大的太阳能光伏阵列，并产生能够电动汽车驱动的电能，而这种电能量还必须达到高电压、高功率的程度，这就要有一个重要的系统-电力控制系统。

电动汽车的心脏部位就是电源及其蓄电池组，而运行系统基本上是由电源、电控、电机来组成。而在太阳能电动汽车上其控制系统不仅仅控制电动源（电池），还要增加太阳能光伏电池阵列的控制功能。太阳能光伏电池所供应的电压与蓄电池组饱和电压基本相同，可以直接耦合，在太阳能功率充足时，多余的能量进入储能的蓄电池，在太阳能光电功率不足时由蓄电池完成电力驱动的任务。这些，必须由控制系统来完成。控制系统的功能就是对充电和放电的过程进行控制和保护，这样才能保证对整个电动源系统的正常充电、放电及其对电动汽车的驱动。最简单的控制系统也应该起到以下三个方面的作用：

一是按照使用要求给出稳定的电压、电流；

二是蓄电池过充电或过放电时可以报警或自动切断电路；

三是负载发生短路时可以自动切断电源电路。

控制系统是控制太阳能光伏电池阵列板对蓄电池的充电以及蓄电池和太阳能电池对负载的放电过程，实现对太阳能光伏电池和蓄电池的科学管理，指示蓄电池过压、欠压等运行状态，具有两路负载输出的管理，或两路负载可以随意设置为同时工作、分时工作或单独工作等模式，同时具有负载过流、短路保护功能，具有较高的自动化和智能化水平。其硬件结构主要由电压采集电路、负载输出控制与检测电路、指示或显示电路及键盘电路等部分组成。电压采集电路包括太阳能光伏电池板和蓄电池电压采集，用于太阳光线强弱的识别以及蓄电池电压的获取等。

在电动源控制系统利用子系统的控制功能对蓄电池进行充电管理时，若太阳能光伏电池正常充电蓄电池时，控制器将关断负载，以保证负载不被损伤，当充电电压高于保护电压时自动关断对蓄电池的充电；此后若电池电压掉至维护电压时，蓄电池进入浮充状态，当蓄电池低于维护电压时，启动的应当是均充状态。当蓄电池荷电电压低于保护电压时，控制系统应当自动关闭负载开关，以保护蓄电池不受损坏。在蓄电池负载关闭后，有两路充电电路可选择使用，在太阳光照较强时自动启动太阳能光伏电池板充电电路，使其发挥更大功效，或使用外充电源进行快速充电。

太阳能电动汽车电动源控制系统的软件设计与硬件电路是相对应的，包括有主程序、定时中断程序、A/D转换子程序、外部转换子程序及键盘处理子程序、充放电管理子程序、负载管理子程序等。作为太阳能电动汽车的“心脏”——电动源的控制系统，不仅仅需要具备基本的电力控制功能，还要能体现现代控制理念，也就是达到“一体化”控制，并实现“智能化”的控制管理能力，在基本电动源电力系统基础上，“智能化”的电动源控制系统是以电子模块为控制中心，增加了以键盘输入、遥控及液晶显示组成的人工界面模块，还增加了以安全报警模块，在内部控制算法还可采取模糊控制或其它智能控制算法实现，此外还可以使用预留可扩展模块.

太阳能电动车充电器介绍

太阳能电动车的蓄电池组，要根据光伏电池组件的发电容量来合理选择蓄电池组的容量，以便在阴雨天及晚上可以由蓄电池组向负载供电。那么具体选择何种蓄电池，不能不做各种蓄电池性能的综合分析。

电动汽车蓄电池的研发经历是从铅酸电池开始的，铅酸动力电池经历了100余年的发展，在人们研发了镍氢动力电池及继而又研发了锂动力电池之后，便被业内猜测该退出历史舞台了。然而，铅酸电池仍然是大量生产的蓄电池系列。铅酸电池作为比较成熟的蓄电池技术虽然比能量、比功率和能量密度都比较低，但是高的性价比及高倍率放电，仍然成为唯一能大批量生产的电动车用电池，其主要应用于大量进入市场的电动自行车。但铅酸电池在电动汽车上的应用尚存在续驶里程短，使用寿命差、及体积大、质量重、不环保等缺点，不仅在电动汽车的应用上受到阻碍，想成为太阳能电动汽车上的储能电池范畴应用其难度是可想而知的。

镍氢蓄电池在锂离子蓄电池出现以前，曾在电动汽车上广泛试用，其比能量达到75~80Wh/kg，比功率达160~230w/kg，循环使用寿命超过600次。由于镍氢蓄电池在安全性方面较有优势，所以在混合动力汽车的应用方面已经达到趋于成熟的境界。应用比较好的汽车厂商如日本丰田、美国通用等公司。但镍氢电池在价格上远高于铅酸蓄电池，以及能量密度低于锂离子蓄电池，所以，难以成为太阳能电动汽车的首选蓄电池。

太阳能电动汽车的蓄电池是通过太阳能光伏电池板给予充电的（在光照不足时也可以通过外接电源充电）。为了最大限度地降低整个电动汽车的重量，方便电动汽车的运行，选择大容量高倍率蓄能的锂离子蓄电池，是太阳能电动汽车的最佳选择。虽然锂离子蓄电池与铅酸蓄电池的成本相比有所增加，但在相同容量的情况下，比采用铅酸电池减轻4倍以上的重量，因为锂离子蓄电池在比能量、循环寿命、自放电率及环保诸多方面都具有优越的性能。它的比能量可达150Wh/kg，是镍氢电池的2倍以上，铅酸蓄电池的4倍以上。由于比能量是铅酸蓄电池的四分之一，从这个角度分析锂离子蓄电池对能量消耗的资源就少。由于锂离子蓄电池所用元素的储量比较多，资源较丰富，因此，铅酸蓄电池和镍氢蓄电池可能会进一步涨价，锂蓄电池成本反而会进一步降低。

太阳能电动汽车的电动源系统采用锂离子蓄电池重要的是减轻重量，提高整个系统的轻便性能。另外它的单位体积能量很大，高达400Wh/L，相同容量的体积是铅酸电池的三分之一到四分之一，为进行轻巧、灵活的设计要求提供了更为广阔的设计空间。另外锂离子蓄电池的反复充电寿命长，单体电池的循环次数可达1500次以上。作为电池组如果有好的监控管理系统，在充放电时达到均衡程度，仍然可达1000次以上。因为太阳能蓄电池在使用时常常可以浮充或浅放，其电池组寿命不会像纯电动汽车那样短。锂离子蓄电池的另一个优点是自放电率低，这在连续阴天和在夜间蓄存电能都有相当大的好处，可以提高电动车的性能。在锂离子蓄电池的荷电容量保持60%~80%计算，使用年限应不低于3~5年，寿命相当于铅酸电池的三倍左右。由于锂离子蓄电池不含铅和镉等重金属，被业内称为绿色环保电池。随着我国锂离子动力型蓄电池技术的不断提高，特别在锂离子动力电池使用、管理、控制技术的突破并会不断提高水平，其电池的使用寿命也会越来越长，性价比也会越来越有优势，在电动汽车上的使用也会越来越广泛。锂离子动力型蓄电池不仅在太阳能电动汽车上、纯电动汽车上，和燃料电池汽车得到广泛的应用，还会在航空、航海等领域得到广泛的应用。

太阳能电动汽车驱动系统

汽车的功能所在就是驱动。太阳能电动汽车的目的当然也在于此。无论采用何种电动汽车的目的当然也在于此。无论采用何种电动机负载，其设计和使用目标都是为满足电动汽车的行驶需要。由于直流电机有良好的调整性能，早期开发的电动汽车大多采用了直流电机。近代电子技术和控制技术的发展，交流感应电机、永磁无刷电机、开关阻磁电机的应用范围逐步扩大、性能越来越完善，电动汽车所用的直流电机也由这些电机所取代。总的趋势是交流电机将取代直流电机。

大多数太阳能电动汽车使用的电动机是双线圈交流无刷电机，这种交流无刷电机是轻质材料制造，非常适合于太阳能电动汽车“轻”的要求，在额定的RPM（每秒转速）达到99%的使用效率。这比以前使用直接引导式驱动传送动力装置要先进。这种传送动力的装置也称其为机械驱动。这种机械驱动系统还有选用传统汽车的变速器、传动轴、后桥和半轴等部件的。而电动机通过链条和履带同一个单一的齿轮传动装置，与车轮链接的引导式装置要比机械驱动装置先进了一步。有的还使用变频履带式驱动传送动力给车轮驱动，但这种变频履带式电动机需要精确地安装和有效的精细的配置。2013年，太阳能电动汽车多齿轮传送装置已经被淘汰，双线圈电动机成为电动车常用的传动装置。在双线圈之间转换改变了电动机的速度，低速线圈能为太阳能汽车的启动和减速提供高的转力矩，而高速线圈则为汽车运行提供高效率和最佳的运行效果。特别在轴式驱动设计中，一个轴式电动机去除了许多外加的传送设备，这大大提高了驾驶车辆的效率，缩减了用于驱动车轮而需要的能量。

轴式驱动系统结构更加紧凑，安装和拆卸也更加方便，不占据车体空间，有利于布置蓄电池。而电动车机电一体化驱动系统是由左右两个双联式电动机组成，分别驱动两个车轮。在双联式电机之间装有电子控制的差速器，用来控制双联电动机在车辆直线行驶时同步转动和汽车转弯时的差速转动。机电一体化驱动系统仅采用两根半轴来驱动车轮，使电动车的驱动模式形成独特的驱动系统，使结构更加紧凑，是电动汽车的主要驱动模式。而轮式电机驱动系统，是将电动机直接装在电动汽车的车轮里，用来直接驱动电动汽车的驱动轮。这种驱动式不但提高了传动效率，不占电动汽车的本身和底盘空间，而且减少了车辆的悬挂重量，截止2013年，所有电动汽车主要采取的驱动设计方案。轮式电机驱动系统可以两轮驱动，也可以设计四轮驱动。在太阳能电动汽车的设计中应该是最佳驱动方案。