1、1电动扫地车太阳能供电系统的应用研究摘要：本文是在该厂新开发的电动扫地车的基础上研究太阳能供电系统，采用在车顶棚安装太阳能面板的形式给蓄电池充电，增加了新的充电来源。阳光照射到车顶太阳能电池阵列面板上，就产生电流。电流经过 MPPT 和控制系统进入蓄电池或者直接驱动电动机，以二者结合的方式运行。太阳能转化为电能的关键部件有太阳能面板、高效太阳能电池、电力控制系统三大方面。这些技术和产品国内均已有成熟的生产厂家，结合成本需求，最后选择合适的方案。 关键词：电动扫地车 太阳能 供电系统 太阳能电池 控制系统 0 引言 面对日益严峻的能源短缺、燃油汽车环境污染等问题，促进了包括太阳能利用在内的新能源
2、机车的应用。发展新能源机车、实现交通能源转型，将有效减少全球对不可再生能源的依赖，有效降低全球环境污染，成为实现汽车行业可持续发展的重要途径。发展新能源机车已经成为很多发达国家的能源战略。 我国太阳能汽车事业起步较晚，多数太阳能汽车的研制工作主要由各院校和科研所进行。目前太阳能只是应用于汽车或者是摩托车上，至今尚无太阳能应用于电动车的专利、相关报道和产品，因此针对于太阳能电动车，目前尚属空白。1 20112020 年我国汽车与新能源汽车产业发展规划明确提出，2到 2020 年，中国新能源汽车市场规模要达到世界第一，新能源车保有量达到 500 万量，节能型混合动力汽车销量要达到世界第一。规划明确
3、提出将以纯电动车作为“主要战略取向” ，优先发展电动车，推进纯电动车和混合动力车的产业发展。降低传统不可再生燃油消耗是我们改造汽车产业的主要目的之一，但是减少对不可再生资源的开掘和依赖、降低二氧化碳的排放，才是我们发展新能源产业的终极目标。电动车固然不再烧油，但还得充电，电从何来？在中国这个电力仍然 90%得依靠烧煤来获得的国度，我们提供给充电站的每一度电仍然来自火电发电厂，单火电厂为一辆纯电动车跑 100 公里生产电力时产生的二氧化碳就可能已经等同甚至超过跑同样路程汽油车的排放。 1 太阳能扫地车的基本原理 太阳能电动车以光电代化石油料能源，可节约有限的石油资源。白天，太阳能电池把光能转换为
4、电能自动存储在动力电池中，在晚间还可以利用低谷电（220V）充电。太阳能电动车不会排放污染大气的有害气体，也没有内燃机产生的轰鸣噪音。燃油机车在等候交通信号灯，内燃机不能停止运转，既造成了能源浪费，又加重了空气污染，而使用太阳能电动车，减速停车时，可以不让电动机空转，大大提高了能源使用效率和减少了空气污染。因此电动机车与燃油机车相比有十分突出的节能减排优势。2 本文所述的太阳能电动扫地机是在该公司目前的电动扫地车产品基础上进行二次开发，关键是解决如何提高太阳能转化为电能的效率，并对蓄电池进行合理智能管理两大问题。图 1 是电动扫地车上太阳能电池3阵列面板安装示意图。 太阳能扫地机基本原理示意图
5、如图 2。阳光照射到车顶太阳能电池阵列面板上，就产生电流。电流经过 MPPT 和控制系统进入蓄电池或者直接驱动电动机，也可以二者结合的方式进行。当车辆停止行驶时，电能将直接进入蓄电池。具体过程如下：当车辆运动并有充足的阳光照射时，且车处于停车状态，此时产生的电能通过反馈系统反馈给控制系统，控制系统就会将这部分电能分配给蓄电池储存起来，以供以后使用；当太阳能汽车在行驶过程中由于太阳能电池板提供的电能不足以驱动其行驶，控制系统将从蓄电池中的电能提取出来，与太阳能电池板提供的电能一并供电机使用；当为阴天或者晚上，蓄电池储能不够时，也可以将蓄电池与 220V 的交流电连接，进行充电。 2 供电系统 2
6、.1 太阳能电池的选用 太阳能电池组件（也叫太阳能电池板）是太阳能发电系统中的核心部分，也是太阳能发电系统中最重要的部分，其作用是将太阳能转化为电能，或送往蓄电池中存储起来，或推动负载工作。3 目前，太阳能电池主要分为晶体硅太阳能电池和薄膜太阳能电池两种类型，而应用较多的是晶体硅太阳能电池。晶体硅太阳能电池包括单晶硅太阳能电池和多晶硅太阳能电池。我国大规模生产的单晶硅太阳能电池的光电转换效率平均达到 16.5%，这是所有种类的太阳能电池中光电转换效率最高的，但制作成本高，导致它还不能被普遍的使用。多晶硅太阳能电池的光电转换效率比单晶硅太阳能电池要低，工业规模生产的4光电转换效率约 14%左右。
7、但是多晶硅太阳能电池制造成本低，生产周期短，因此得到大量发展。非晶硅太阳电池是 1976 年出现的新型薄膜式太阳电池，它与单晶硅和多晶硅太阳电池的制作方法完全不一样，工艺过程简化，硅材料消耗的也比较少，电耗更低，它的优点就是在弱光条件下也能发电。但非晶硅太阳电池的光电转换效率偏低，国际先进水平可以达到 10%左右，而且不够稳定，随着时间的延长，其转换效率衰减。4 综上所述，考虑成本问题，多晶硅太阳能电池的性价比较好，故选用多晶硅太阳能电池。 2.2 储能设备 储能技术是为了解决电力供需不平衡的的问题。由于光照的不稳定性和不确定性造成了光伏发电的不连续性，为了保证电能供应的连续性，需要把光伏发电
8、系统所产生的电储存起来进行再分配。 目前，将电能储存起来的能量转换方式有很多种，而太阳能电动车选用的是蓄电池储能。电动汽车蓄电池的研发经历是从铅酸电池开始的，铅酸蓄电池是法国人 G.Plante 于 1859 年发明的。经过近 150 年的发展，在人们研发了镍氢动力电池和锂动力电池之后，便被业内猜测要退出历史舞台了。然而，铅酸蓄电池的种类及品质、电气性能都比较成熟，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。但铅酸电池在电动汽车上也有缺陷，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。太阳能电动车的蓄电池组要根据太阳能电池组件的发电容量来合理选择蓄电池组的容量。具体选择何种蓄电池，需要考虑蓄电池的电5器性能、尺寸、质量、大小、成本、安全、再利用性和可维护性等等。在此基础上进行选择，铅酸蓄电池将会是比较理想的选择。
