电动自行车自充电系统设计

赵晓艳，刘 攀

（山西农业大学信息学院，山西晋中，030800）

电动自行车自充电系统设计

赵晓艳，刘 攀

（山西农业大学信息学院，山西晋中，030800）

电动自行车近十几年的发展迅速，但是由于一般的电动自行车的电池都比较笨重，充电费时也使用了大量电能资源。本文通过电动自行车每一天平均损耗的电量确定所需太阳能电池板的功率，从而拟定电池板的面积尺寸，考虑外观及行车安全等诸多问题；设计了整个系统并进行了性能测试。

电动自行车；新能源；太阳能；自充电系统

0 引言

自行车的时代已经被电动自行车所渐渐的取代了但是在这个电动自行车的能源问题还有待进一步的加强，平常的电能都是由电网所提供的，随着太阳能的开发与研究，太阳发电的效率、性价比将得到很大的提高[1]，如果电动自行车采用这种可再生的新能源并且把其普及实现真正的绿色出行是一件非常有意义的事情。

1 太阳能发电系统的组成

构成这个太阳能发电系统的元件有蓄电池、太阳能控制器等。一般情况还需要一个反流器，因为大部分的输出的电流都是交流一百一十伏或者二百二十伏电压。

1.1 电池板的选取

根据太阳电动自行车参数[2]甄选出最适合的电池板的功率，测试的参数表1所示。

表1 电动自行车参数

从表1可以推算出电池的总功率为30瓦，平均每个电池板的数据可以参考表2。

表2 太阳能电池板参数

鉴于这种太阳电池板每块的实际需要的功率是三十瓦，可是它们的额定功率只有八瓦，所以需要4块这种太阳能的电池板。

1.2 控制器的设计

充放电的控制器原理图如图1。在控制部分里面的的k1、k2是两个充电开关一个负责充电的，一个负责放电：开关k1断开的时候就代表着这个蓄电池的充电完成了，如果没有完成充电k1就是常闭状态；当这个k2这个断开的时候就表示蓄电池正在进行放电，不然这个开关k2也是一个常闭的开关。这里面的各种开关元件都是用k1、k2进行的表示。

图1 充电控制电路图

把这四块电池板进行并联是一种能够大大提升这个电池组的工作效益，不过这样就会使得这个电池组的输出电压无法达到十伏。要想使这个电池板的电压变成四十八伏电压以上对蓄电池进行充能，就要在这个基础上加上升压电路。整个充电流程如图2所示。

图2 改进后的充电流程图

这个升压电路主要是用到了反馈开关式的电压调节芯片。首先让这个太阳能电池板的输出最大功率测试然后通过这个升压芯片把这个电压升至六十伏。为阻止蓄电池的电流逆流到电池板中所以要在电池的正极端点处安装反逆流二极管。由于充电的电流太大会对蓄电池照成影响所以在这个蓄电池的前面加一个两安培的保险，已达到保护的作用。充电和停止充电能够进行自动的跳转需要继电器和一个电压的的比较芯片。

充电中、可进行充电、充电停止指示灯功能，加入三种颜色的灯来完成。

1.3 充电系统测试

为了能直观的表达出这个充电系统的效果进行实验观察，检测充电系统的性能：整个充电系统是否能够达到预定的标准，整个并联的电池是不是能正常工作。

测试内容：首先将升压电路与这个太阳能电池进行连接，在上午八点中测量一下这个升压的电路的输出电压；再把这个充电开关断开后，对各器件进行连接。测试电池端电压。而后充电开关打开，从上午八点到下午四点每1小时进行一次数据记录。测试记录见表3。

测试总结：在这八个小时的所得出的数据能看出，电流值比较大且充电正常，这就表明了这个并联太阳能电池板的方法是可行的，也证实了在工作的这八个小时充能时间里升压电路还有控制电路都能够正常充电。

1.4 充电系统运行效果分析

根据总电量=电流*时间，就能知道这个充电系统在这个八个小时的时间里对蓄电池充电的电量。总电量等于1.43安培小时。

表3 实验数据记录

要想充电装置能够充入更多的电量一个阳光充足[3]。各个车速与实际电流关系。

表4 自行车行驶实际放电电流

从这个平均电流的数据就能够推算出这个充电系统给蓄电池充满电的总电量能够让这辆自行车行驶路程。

太阳能电动自行车的时速以每小时十公里计算，推算出能够骑行的时间=总电量/平均电流，计算结果是1.4小时。

行驶路程=时速*可行驶时间，计算结果为十四公里。这个太阳能电动自行车载不管时速达到多少都能达到九公里以上，方案是可行的。

2 小结

经过多个试验的数据表明了这个太阳能电动自行车的实际应用中是可行的。在长期光照强度高的地区这个自充电系统能够及时的为这个蓄电池进行充能，能够降低快速充电的次数，从而延长了这个蓄电池的使用寿命。即保证了电源的供应还绿色无污染。

[1]崔容强,喜文华,魏一康等.太阳能光伏发电[J].太阳能 ,2014(4):72～76.

[2]吕贝,邱河梅,张宇.太阳能光伏发电产业现状及发展[J].华电技术,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