電動(dòng)自行車(chē)自充電系統(tǒng)設(shè)計(jì)

趙曉艷，劉 攀

（山西農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院，山西晉中，030800）

電動(dòng)自行車(chē)自充電系統(tǒng)設(shè)計(jì)

趙曉艷，劉 攀

（山西農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院，山西晉中，030800）

電動(dòng)自行車(chē)近十幾年的發(fā)展迅速，但是由于一般的電動(dòng)自行車(chē)的電池都比較笨重，充電費(fèi)時(shí)也使用了大量電能資源。本文通過(guò)電動(dòng)自行車(chē)每一天平均損耗的電量確定所需太陽(yáng)能電池板的功率，從而擬定電池板的面積尺寸，考慮外觀(guān)及行車(chē)安全等諸多問(wèn)題；設(shè)計(jì)了整個(gè)系統(tǒng)并進(jìn)行了性能測(cè)試。

電動(dòng)自行車(chē)；新能源；太陽(yáng)能；自充電系統(tǒng)

0 引言

自行車(chē)的時(shí)代已經(jīng)被電動(dòng)自行車(chē)所漸漸的取代了但是在這個(gè)電動(dòng)自行車(chē)的能源問(wèn)題還有待進(jìn)一步的加強(qiáng)，平常的電能都是由電網(wǎng)所提供的，隨著太陽(yáng)能的開(kāi)發(fā)與研究，太陽(yáng)發(fā)電的效率、性?xún)r(jià)比將得到很大的提高[1]，如果電動(dòng)自行車(chē)采用這種可再生的新能源并且把其普及實(shí)現(xiàn)真正的綠色出行是一件非常有意義的事情。

1 太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)的組成

構(gòu)成這個(gè)太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)的元件有蓄電池、太陽(yáng)能控制器等。一般情況還需要一個(gè)反流器，因?yàn)榇蟛糠值妮敵龅碾娏鞫际墙涣饕话僖皇蛘叨俣妷骸?/p>

1.1 電池板的選取

根據(jù)太陽(yáng)電動(dòng)自行車(chē)參數(shù)[2]甄選出最適合的電池板的功率，測(cè)試的參數(shù)表1所示。

表1 電動(dòng)自行車(chē)參數(shù)

從表1可以推算出電池的總功率為30瓦，平均每個(gè)電池板的數(shù)據(jù)可以參考表2。

表2 太陽(yáng)能電池板參數(shù)

鑒于這種太陽(yáng)電池板每塊的實(shí)際需要的功率是三十瓦，可是它們的額定功率只有八瓦，所以需要4塊這種太陽(yáng)能的電池板。

1.2 控制器的設(shè)計(jì)

充放電的控制器原理圖如圖1。在控制部分里面的的k1、k2是兩個(gè)充電開(kāi)關(guān)一個(gè)負(fù)責(zé)充電的，一個(gè)負(fù)責(zé)放電：開(kāi)關(guān)k1斷開(kāi)的時(shí)候就代表著這個(gè)蓄電池的充電完成了，如果沒(méi)有完成充電k1就是常閉狀態(tài)；當(dāng)這個(gè)k2這個(gè)斷開(kāi)的時(shí)候就表示蓄電池正在進(jìn)行放電，不然這個(gè)開(kāi)關(guān)k2也是一個(gè)常閉的開(kāi)關(guān)。這里面的各種開(kāi)關(guān)元件都是用k1、k2進(jìn)行的表示。

圖1 充電控制電路圖

把這四塊電池板進(jìn)行并聯(lián)是一種能夠大大提升這個(gè)電池組的工作效益，不過(guò)這樣就會(huì)使得這個(gè)電池組的輸出電壓無(wú)法達(dá)到十伏。要想使這個(gè)電池板的電壓變成四十八伏電壓以上對(duì)蓄電池進(jìn)行充能，就要在這個(gè)基礎(chǔ)上加上升壓電路。整個(gè)充電流程如圖2所示。

圖2 改進(jìn)后的充電流程圖

這個(gè)升壓電路主要是用到了反饋開(kāi)關(guān)式的電壓調(diào)節(jié)芯片。首先讓這個(gè)太陽(yáng)能電池板的輸出最大功率測(cè)試然后通過(guò)這個(gè)升壓芯片把這個(gè)電壓升至六十伏。為阻止蓄電池的電流逆流到電池板中所以要在電池的正極端點(diǎn)處安裝反逆流二極管。由于充電的電流太大會(huì)對(duì)蓄電池照成影響所以在這個(gè)蓄電池的前面加一個(gè)兩安培的保險(xiǎn)，已達(dá)到保護(hù)的作用。充電和停止充電能夠進(jìn)行自動(dòng)的跳轉(zhuǎn)需要繼電器和一個(gè)電壓的的比較芯片。

充電中、可進(jìn)行充電、充電停止指示燈功能，加入三種顏色的燈來(lái)完成。

1.3 充電系統(tǒng)測(cè)試

為了能直觀(guān)的表達(dá)出這個(gè)充電系統(tǒng)的效果進(jìn)行實(shí)驗(yàn)觀(guān)察，檢測(cè)充電系統(tǒng)的性能：整個(gè)充電系統(tǒng)是否能夠達(dá)到預(yù)定的標(biāo)準(zhǔn)，整個(gè)并聯(lián)的電池是不是能正常工作。

測(cè)試內(nèi)容：首先將升壓電路與這個(gè)太陽(yáng)能電池進(jìn)行連接，在上午八點(diǎn)中測(cè)量一下這個(gè)升壓的電路的輸出電壓；再把這個(gè)充電開(kāi)關(guān)斷開(kāi)后，對(duì)各器件進(jìn)行連接。測(cè)試電池端電壓。而后充電開(kāi)關(guān)打開(kāi)，從上午八點(diǎn)到下午四點(diǎn)每1小時(shí)進(jìn)行一次數(shù)據(jù)記錄。測(cè)試記錄見(jiàn)表3。

測(cè)試總結(jié)：在這八個(gè)小時(shí)的所得出的數(shù)據(jù)能看出，電流值比較大且充電正常，這就表明了這個(gè)并聯(lián)太陽(yáng)能電池板的方法是可行的，也證實(shí)了在工作的這八個(gè)小時(shí)充能時(shí)間里升壓電路還有控制電路都能夠正常充電。

1.4 充電系統(tǒng)運(yùn)行效果分析

根據(jù)總電量=電流*時(shí)間，就能知道這個(gè)充電系統(tǒng)在這個(gè)八個(gè)小時(shí)的時(shí)間里對(duì)蓄電池充電的電量?？傠娏康扔?.43安培小時(shí)。

表3 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄

要想充電裝置能夠充入更多的電量一個(gè)陽(yáng)光充足[3]。各個(gè)車(chē)速與實(shí)際電流關(guān)系。

表4 自行車(chē)行駛實(shí)際放電電流

從這個(gè)平均電流的數(shù)據(jù)就能夠推算出這個(gè)充電系統(tǒng)給蓄電池充滿(mǎn)電的總電量能夠讓這輛自行車(chē)行駛路程。

太陽(yáng)能電動(dòng)自行車(chē)的時(shí)速以每小時(shí)十公里計(jì)算，推算出能夠騎行的時(shí)間=總電量/平均電流，計(jì)算結(jié)果是1.4小時(shí)。

行駛路程=時(shí)速*可行駛時(shí)間，計(jì)算結(jié)果為十四公里。這個(gè)太陽(yáng)能電動(dòng)自行車(chē)載不管時(shí)速達(dá)到多少都能達(dá)到九公里以上，方案是可行的。

2 小結(jié)

經(jīng)過(guò)多個(gè)試驗(yàn)的數(shù)據(jù)表明了這個(gè)太陽(yáng)能電動(dòng)自行車(chē)的實(shí)際應(yīng)用中是可行的。在長(zhǎng)期光照強(qiáng)度高的地區(qū)這個(gè)自充電系統(tǒng)能夠及時(shí)的為這個(gè)蓄電池進(jìn)行充能，能夠降低快速充電的次數(shù)，從而延長(zhǎng)了這個(gè)蓄電池的使用壽命。即保證了電源的供應(yīng)還綠色無(wú)污染。

[1]崔容強(qiáng),喜文華,魏一康等.太陽(yáng)能光伏發(fā)電[J].太陽(yáng)能 ,2014(4):72～76.

[2]呂貝,邱河梅,張宇.太陽(yáng)能光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展[J].華電技術(shù),2010.1～3.

Design of electric bicycle self-charging system

Zhao Xiaoyan, Liu Pan
(information institute of shanxi agricultural university, Jinzhong Shanxi,030800)

Electric bicycle has been developing rapidly in recent decades, but since the average electric bicycle has a heavy battery, it also USES a large amount of power resources. Based on the electric bikes every day the average power loss of power to determine the required solar panels, so as to draw up the area of the panel size, consider the appearance and safety, and many other issues; The whole system was designed and the performance test was carried out.

electric bicycle; New energy sources; Solar energy; Self charging system