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太阳能电动自行车 个人交通工具明日之花

2008-04-02 11:26
吃瓜天狼
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   我国是自行车保有量最多的国家,同时也逐步成为电动自行车最多的国家。我国的国情决定了我们的交通工具不可能像欧美发达国家那样全面使用小轿车,电动自行车将有可能成为中国人的主要个人交通工具。太阳能电池是为人类提供电能的最理想的方法之一,因此也理所当然地将成为为电动自行车提供电能的最理想的方法。
    
   太阳能电动自行车的优势
    
   电动自行车的特性 电动自行车是近十几年发展起来的,它发展的基础是电动车技术的进步和现代高新技术的成果,业内人士把它称为高技术的结合体。现代电力电子技术和单片电子计算机,使得电动自行车的控制系统设计得非常完美。电动自行车与摩托车相比,具有如下优点:①无有害气体排放,无噪声,如能做好蓄电池的回收工作,几乎对环境没有任何污染。②节能。内燃机的效率远比电动机低,根据测定,汽油的能量为12.8kW/kg,假如摩托车耗油为2L/百公里,能量消耗相当于17.9kWh/百公里,然而电动自行车的实际测定能量消耗为1.25kWh/百公里。尽管电动自行车速度性能和负载能力都比不上摩托车,但如仅就城市交通来说,摩托车的能量消耗是电动自行车的17倍。③价格便宜。无论一次性购置费用或者每年的使用费用,电动自行车都比摩托车便宜很多。
    
   可行性分析 单从太阳能电池的输出特性看,并不适合驱动直流电动机,但电动自行车都配有蓄电池,它可以给直流电动机提供瞬间大电流。所以如果没有蓄电池,太阳能电动自行车要想工作是非常困难的。由直流电动机驱动的太阳能电动自行车的可能性,主要取决于电动自行车和太阳能电池的特性,对于电动自行车来说,最重要的是通常情况下电动自行车的额定转矩以及电动机的功率。
    
   试验表明,无风时,普通自行车在平坦的路面上以20km/h速度行驶时,需要的牵引力为15~20N,车轮直径为610mm时,转矩为4.65~6.2N·m,这时的转速为180r/min,电动机的额定功率为87.6~116W。如果考虑到迎风和道路不平的影响,电动机的额定功率消耗为109.5~145W。实际测试结果是蓄电池电压36V的电动自行车在平坦的路面上以20km/h速度行驶时的平均电流为4~5A。而这些是太阳能电池可以制造电动自行车的基础。
    
   太阳能电动自行车应用方案
    
   固定太阳能充电器式太阳能电动自行车 固定太阳能充电器式太阳能电动自行车的特点:电动自行车的充电能量是由固定式太阳能电站提供的,最理想的方式是用太阳能电池做电动自行车车棚的棚顶。例如在长江中下游地区,普通的电动自行车每公里的行驶大约需要10WH的太阳能电池提供能量支持,对于12Ah/36V的电动自行车蓄电池,它可以支持电动自行车行驶2~3小时,大约40~50公里。如果在长江中下游地区,在晴天里一天的时间将这个蓄电池充满电,大约需要255W的太阳能电池。值得注意的是,在不同光照条件的地区,所需太阳能电池功率是不一样的。
    
   便携太阳能充电器式太阳能电动自行车 这是一种附带太阳能充电器的电动自行车,太阳能充电器可以折叠存放在电动自行车的行李架上,充电时可以取下来,将太阳能电池展开。因为太阳能电池的方向和角度都可以任意随时调整,所以它的充电效率比较高。
    
   太阳能辅助充电器式太阳能电动自行车 太阳能辅助充电器式太阳能电动自行车的太阳能电池组件,一般建议用比较低的电压,这是因为小功率的太阳能电池组件,如果要直接做成给36V以上的蓄电池充电是需要100多片电池串联的,这在工艺上是不合适的。合理的方法是用比较低的电压组件,然后用DC/DC升压的电路将电压提高后给蓄电池充电。
    
   理想中的太阳能电动自行车 理想的太阳能电动自行车,应该是太阳能电池和自行车完全紧密结合在一起的。由于自行车是两个车轮,因此它的稳定性给太阳能电池的安装带来很大的困难。目前太阳能电池的能量转换效率还只有15%~18%,用这种能量转换效率的太阳能电池制造太阳能电动自行车几乎是不可能的,这是因为没有合适的地点来安装太阳能电池。曾经有人制造过将太阳能电池作为自行车顶棚的太阳能电动自行车,但是过高的重心使得这种电动自行车不可能有实际的使用价值。考虑自行车的稳定性,我们尝试将太阳能电池安装在自行车的左右,可以收缩和展开,但是目前这还仅仅是一个概念车。如图3所示的太阳能电动自行车所使用的是6块10W太阳能电池组件,总功率60W,每两块串联,分三组同时给蓄电池充电。由于太阳能电池是水平放置,接收太阳能量的效率比较低,充电电流只可达到600mA,每天可以充电2.1Ah,正常情况下可以行驶10公里。国外某公司的太阳能电动自行车,太阳能电池是安装在车轮上的,这是一个非常好的方法,将来有可能达到实用阶段。
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