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太阳能电动自行车的供电方式与性能

李娟;李孝禄;王东平

【摘要】以PIC16F877A单片机为微控制器制作了太阳能电动自行车检测系统,

用来实时检测环境温度、太阳辐射强度、太阳能电池板的输出电压及输出电流、蓄

电池的电压及电流和电动车的速度等参数.研究了蓄电池单独供电、太阳能电池板

单独供电、蓄电池与太阳能电池板联合供电等3种情况下的性能.试验表明,约2

m2的太阳能电池板单独供电时,最大车速可以达到蓄电池供电时最大速度的85％,

输出功率可以达到蓄电池最大输出功率的80％,基本能满足骑行的要求.

【期刊名称】《可再生能源》

【年(卷),期】2014(032)001

【总页数】5页(P19-23)

【关键词】太阳能光伏电池;太阳能电动自行车;检测系统

【作者】李娟;李孝禄;王东平

【作者单位】中国计量学院机电工程学院,浙江杭州310018;中国计量学院机电工

程学院,浙江杭州310018;中国计量学院机电工程学院,浙江杭州310018

【正文语种】中文

【中图分类】TK519

0引言

电动自行车以其轻便、快捷、便宜、环保等优点受到了众多消费者的青睐，近年来

使用电动自行车的人数大增。当前，电动自行车在我国已成为应用十分普遍的代步

工具。

电动自行车在中国的发展经历了早期试验性生产、初步生产规模化、超速发展3

个阶段。第一阶段(1995～1999年)，主要对电动自行车四大件（电机、电池、充

电器和控制器）的关键技术进行摸索研究[1]；第二阶段(2000～2004年)，行业的

发展进入了规模化；第三阶段(2005年至今)被行业称为“井喷阶段”，通过数年

的发展各项技术日臻成熟，企业之间的激烈竞争大大地刺激了技术进步和新技术扩

散，全行业的技术水平有了大幅度提高。

新能源的发展给电动自行车电源的发展带来了新的发展方向。太阳能光伏供电作为

绿色新能源供电方式得到了越来越多的应用。将太阳能光伏电池应用于交通工具上

的尝试正在进行。

太阳能电动自行车将太阳能光伏发电技术与电动自行车相结合，可以在阳光下随时

为蓄电池充电或直接驱动电机，可以有效克服现有电动自行车充电时间长、频次高、

续行里程短等不足，也可以在一定程度上缓解用电压力，减轻环境污染，使电动自

行车更加节能环保。

1太阳能电动自行车

1.1太阳能电池

太阳能光伏电池的输出功率随电池表面温度和光照强度的变化而变化，具有明显的

非线性[2]。环境的变化(如树荫遮挡、多云天气和道路路况等)导致太阳能光伏电池

单独供电时无法保证负载持续稳定的运行。为了保证负载能够持续稳定地工作，一

般以蓄电池作为辅助电源。太阳能电池可以随时随地地在阳光下为蓄电池充电，将

太阳能转化的电能储存起来备用，弥补了太阳能电池不能储存电能的缺陷。

目前，安装在电动自行车上给蓄电池充电的太阳能电池板是小功率的（15～60

W），不直接驱动电机。本文的研究旨在研制一款以太阳能电池板为主电源，蓄

电池为辅助电源的太阳能电动自行车。

试验用太阳能电池板的参数如表1所示。

表1太阳能电池组件特性参数Table1Parameterofsolarmodule电池特性参

数数值最大输出功率Pm/W300最大工作电压Um/V37.6最大工作电流Im/A

7.98开路电压Uoc/V44.62短路电流Isc/A8.56电池光电转换效率/%17.4组件

光电转化效率/%15.5模块尺寸/mm1956×992×45重量/kg26

太阳能电池特性参数是在标准测试条件下（太阳光照强度1000W/m2，电池板

温度25℃，AM1.5）测得的，其最大输出功率为300W，最大工作电压为37.6

V，最大工作电流为7.98A，组件的光电转换效率为15.5%。

太阳能电池输出特性随环境温度和太阳辐照度的变化规律如图1所示。由图1（a）

可以看出，光伏电池的开路电压Uoc受温度的影响较大，且随着温度的增加而明

显下降；短路电流Isc受温度条件的影响较小，随着温度的升高而略微增加；输出

功率随温度升高而减小。由图1（b）可以看出，光伏电池的开路电压Uoc受光照

强度的影响较小；短路电流Isc受光照强度的影响较大，且随着光照强度增大而明

显增大；输出功率随光照强度的增大显著增大。

图1太阳能电池输出特性曲线Fig.1Outputcharacteristiccurveofsola