趙曉艷，劉 攀

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

電動自行車自充電系統(tǒng)設(shè)計

趙曉艷，劉 攀

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

電動自行車近十幾年的發(fā)展迅速，但是由于一般的電動自行車的電池都比較笨重，充電費(fèi)時也使用了大量電能資源。本文通過電動自行車每一天平均損耗的電量確定所需太陽能電池板的功率，從而擬定電池板的面積尺寸，考慮外觀及行車安全等諸多問題；設(shè)計了整個系統(tǒng)并進(jìn)行了性能測試。

電動自行車；新能源；太陽能；自充電系統(tǒng)

0 引言

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

1 太陽能發(fā)電系統(tǒng)的組成

構(gòu)成這個太陽能發(fā)電系統(tǒng)的元件有蓄電池、太陽能控制器等。一般情況還需要一個反流器，因為大部分的輸出的電流都是交流一百一十伏或者二百二十伏電壓。

1.1 電池板的選取

根據(jù)太陽電動自行車參數(shù)[2]甄選出最適合的電池板的功率，測試的參數(shù)表1所示。

表1 電動自行車參數(shù)

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

表2 太陽能電池板參數(shù)

鑒于這種太陽電池板每塊的實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塊這種太陽能的電池板。

1.2 控制器的設(shè)計

充放電的控制器原理圖如圖1。在控制部分里面的的k1、k2是兩個充電開關(guān)一個負(fù)責(zé)充電的，一個負(fù)責(zé)放電：開關(guān)k1斷開的時候就代表著這個蓄電池的充電完成了，如果沒有完成充電k1就是常閉狀態(tài)；當(dāng)這個k2這個斷開的時候就表示蓄電池正在進(jìn)行放電，不然這個開關(guān)k2也是一個常閉的開關(guān)。這里面的各種開關(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電池組的工作效益，不過這樣就會使得這個電池組的輸出電壓無法達(dá)到十伏。要想使這個電池板的電壓變成四十八伏電壓以上對蓄電池進(jìn)行充能，就要在這個基礎(chǔ)上加上升壓電路。整個充電流程如圖2所示。

圖2 改進(jìn)后的充電流程圖

這個升壓電路主要是用到了反饋開關(guān)式的電壓調(diào)節(jié)芯片。首先讓這個太陽能電池板的輸出最大功率測試然后通過這個升壓芯片把這個電壓升至六十伏。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處安裝反逆流二極管。由于充電的電流太大會對蓄電池照成影響所以在這個蓄電池的前面加一個兩安培的保險，已達(dá)到保護(hù)的作用。充電和停止充電能夠進(jìn)行自動的跳轉(zhuǎn)需要繼電器和一個電壓的的比較芯片。

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完成。

1.3 充電系統(tǒng)測試

為了能直觀的表達(dá)出這個充電系統(tǒng)的效果進(jìn)行實驗觀察，檢測充電系統(tǒng)的性能：整個充電系統(tǒng)是否能夠達(dá)到預(yù)定的標(biāo)準(zhǔn)，整個并聯(lián)的電池是不是能正常工作。

測試內(nèi)容：首先將升壓電路與這個太陽能電池進(jìn)行連接，在上午八點中測量一下這個升壓的電路的輸出電壓；再把這個充電開關(guān)斷開后，對各器件進(jìn)行連接。測試電池端電壓。而后充電開關(guān)打開，從上午八點到下午四點每1小時進(jìn)行一次數(shù)據(jù)記錄。測試記錄見表3。

測試總結(jié)：在這八個小時的所得出的數(shù)據(jù)能看出，電流值比較大且充電正常，這就表明了這個并聯(lián)太陽能電池板的方法是可行的，也證實了在工作的這八個小時充能時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*時間，就能知道這個充電系統(tǒng)在這個八個小時的時間里對蓄電池充電的電量。總電量等于1.43安培小時。

表3 實驗數(shù)據(jù)記錄

要想充電裝置能夠充入更多的電量一個陽光充足[3]。各個車速與實際電流關(guān)系。

表4 自行車行駛實際放電電流

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

太陽能電動自行車的時速以每小時十公里計算，推算出能夠騎行的時間=總電量/平均電流，計算結(jié)果是1.4小時。

行駛路程=時速*可行駛時間，計算結(jié)果為十四公里。這個太陽能電動自行車載不管時速達(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)過多個試驗的數(shù)據(jù)表明了這個太陽能電動自行車的實際應(yīng)用中是可行的。在長期光照強(qiáng)度高的地區(qū)這個自充電系統(tǒng)能夠及時的為這個蓄電池進(jìn)行充能，能夠降低快速充電的次數(shù)，從而延長了這個蓄電池的使用壽命。即保證了電源的供應(yīng)還綠色無污染。

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

[2]呂貝,邱河梅,張宇.太陽能光伏發(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