摘要：与电动两轮车相比，它具有更全面的功能和更广阔的发展前景。电动三轮车以其环保、节能、方便、实用等特点，在乡镇市场发展迅速，发挥着越来越重要的作用。市场上现有的电动三轮车主要依靠市电在行驶前给电池充电。存在单电池充电模式、电池存储容量有限、一次性充电行程短、充电频繁、充电时间长、频率高、里程短、能耗高等问题。随着油价的上涨和农村公路的不断完善，符合国家新能源政策的产业必须有更大的发展空间。 关键词：电动三轮车；太阳能；供电改造；技术方案
随着交通运输工具的不断完善升级,各种各样的车辆进入了我们的生活,电动三轮车也随之进入到我们的视野之中。中国是农业大国,农民人口占中国总人口的一半以上,而这一部分人大多生活在城镇乡村。电动三轮车载重量大,适合各种复杂地形的特点也因此受到了广大农民的喜爱。电力驱动更是使得电动三轮车的使用十分方便,因此,电动三轮车的发展势头十分强劲。由于电动三轮车使用量逐步增大,对电能的需求量也越来越多,因此本文选择对电动三轮车进行太阳能供电改造。
1电动三轮车太阳能供电改造可行性
结合电动三轮车和太阳能的特点，综合考虑电动三轮车的太阳能供电改造。其工作原理是通过光伏组件将太阳能转化为电能，并对电动汽车的电池充电，以补充汽车行驶时消耗的能量，从而延长汽车的行驶里程，而不用担心行驶里程过短。此外，电动三轮车使用的动力电池在普通充电控制器下只能充放电300次左右。主要原因是电池经常处于深度放电状态，影响使用寿命。太阳能电源改造后，由于随时在阳光下充电，汽车上的电池大部分时间处于浮充状态，可以将使用寿命提高到500倍左右。医学成像系统>网络大容量存储空间
现阶段，由于太阳能电池板效率低，环境天气影响大，受耐力和爬坡能力的限制，国内太阳能三轮车行业尚处于起步阶段，尚未形成强大的竞争市场，但这是一个很好的市场发展机遇。
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2电动三轮车太阳能电源改造应考虑的问题
在电动三轮车的太阳能供电改造中，不仅要考虑电气方面，还要综合考虑结构、通用性和实用性，包括以下几个方面：在充分强度的前提下，最大程度地简化机构，从而降低成本和整体质量；车体的设计应预留太阳能光伏组件的安装位置，在流线型、低抗风的同时，满足轻便、牢固、美观的要求；尽量使用标准件和通用件，以降低成本，提高机构的可维
护性；各机构的空间布局应在不干涉的前提下尽可能紧凑对称；电动汽车的设计应符合人机工程学原理，空间布局和操作部件的设计应方便驾驶员和乘客；太阳能汽车电池板的使用寿命为25A，超过了汽车的使用寿命。车体使用寿命结束后可考虑回收，降低成本。
3太阳能供电改造技术方案
3.1电机匹配
电机的主要参数包括功率、扭矩、转速三部分,为满足车辆对于动力的要求,电动三轮车的电机匹配要对于车辆车速、爬坡度等因素进行充足考虑。
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车辆在水平道路上匀速行驶时,既要克服来自于地面的滚动阻力,还要克服来自于空气的空气阻力,因此根据公式计算出车辆在水平路面上全速行驶时对电机功率的需求:
当车辆车速低于最高车速时,驱动力大于行驶阻力,车辆就可以利用剩余的驱动力进行爬坡。因此当车辆行驶中遇到坡道时,一般选用较低档位进行爬坡操作。爬坡时,车辆需克服重力沿
坡道方向的分力,也称作坡度阻力。根据公式计算出车辆爬坡时对电机功率的需求:
由于车辆电机的选取需要同时满足车辆全速行驶和爬坡时所需要的最大功率。综合考虑电动三轮车最高车速和最高爬坡度等因素对电机功率的需求,选取额定功率PN=600W的差速电机。
考虑到空气阻力、滚动阻力以及坡道阻力对电动三轮车行驶所消耗功率的影响,计算出电机的峰值功率:
车辆想要在各种道路上正常行驶,就要具有一定的爬坡能力,所谓爬坡能力是指车辆在良好路面上克服滚动阻力和空气阻力后的余力全部用来克服坡度阻力时所能爬上的坡度。一方面考虑到作用于驱动轮上的转矩是由发动机产生转矩经传动系统传至驱动轮,另一方面由于车辆对于爬坡能力的需求,因此计算出电机峰值扭矩TM:
3.2太阳能供电改造新技术
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太阳能虽然取之不尽,但如何利用却是难点。此外对于电动三轮车来说,为了减轻车身重量,材料选用至关重要,轻巧结实是第一考虑要素。本文提出的改造技术包括以下两方面:a)在车顶安装电池板,采用无框无玻璃轻型高效单晶硅组件。与传统玻璃封装太阳能电池组件制作工艺不同的是,无框无玻璃组件在加工时通过特殊工艺把连接各光伏电池单元的银线隐藏到电池板背面,电池片表面无电极,增加了电池片有效发电面积,使同样安装面积下无框无玻璃组件的功率比玻璃封装组件的功率超出3%。此外无框无玻璃组件的重量是玻璃封装组件的1/4,并且转化效率达到22%,轻盈而且高效,大大减轻了车身的重量;b)采用对蓄电池的分组高效全波充电技术。在传统的半波充电系统中,光伏阵列发出的直流电有近50%没有充入蓄电池。而在优化后的全波充电系统中,太阳能电池板在控制器输出PWM波形的正半周对一路电池充电,下半周期对另一路电池充电,使太阳能电池板一直处于直充状态,没有浪费太阳能。与传统半波充电系统相比,大大提高了充电效率。
3.3电池选择
结合电动三轮车的价格以及普遍情况,选取铅酸电池作为主要研究对象。由于电动三轮车常
行驶在乡镇和村庄,多用于载货,因此要考虑到坡度阻力与滚动阻力、空气阻力的影响,而加速阻力仅在一定条件下存在,此处不予考虑。根据公式计算出电动三轮车正常行驶所需平均功率为:
选择额定电压为48V铅酸蓄电池,根据电机功率计算出电池工作电流:
钢管在线已知电动三轮车的续航里程为40km,代入公式计算出电动三轮车所需电池容量为:
4改造成本及使用费用对比
4.1改造成本分析
对电动三轮车的改造是在原车动力总成、控制系统总成和主要车体不变的情况下进行的供电源改造,以安装450Wp高效无框单晶硅组件为例,改造总成本3930元。
4.2与普通电动三轮车的使用费用对比
4.2.1用电费用分析
以蓄电池容量80Ah/48V为例进行计算,考虑到交流充电器效率(70%)、蓄电池自身充电效率(85%)、线损与铜损(95%),电动车每次充满电需耗电6.8kW·h。按照每2d充一次电、1kW·h电1元计算,1a电费1241元。而太阳能车以450Wp电池板容量进行计算,并以沈阳地区光照资源参考,每年可发电755kW·h,不足的电量从市电补充,每年只需要电费486元。
4.2.2蓄电池更换费用
动力蓄电池在普通充电控制器下充放电次数只能达到300次左右,主要原因是蓄电池经常处于深度放电状态,影响使用寿命。而太阳能车由于随时在阳光下充电,车上的蓄电池往往处于浮充状态,可以将寿命提高至500次左右。所以普通电动车蓄电池寿命3a左右,而太阳能车内的蓄电池使用寿命可以达到5a。以蓄电池容量80Ah/48V为例进行计算,平均后纯电动三轮
车每年蓄电池支出费用800元,太阳能供电三轮车每年蓄电池支出费用480元。
5经济效益计算
市面上每平方米太阳能板的价格约为330元,改装电动三轮车所需各种设备需要经费750元。按照每度电平均0.8元计算,若年平均每天光照时间4小时以上,那么经计算可得,日节约电费0.72元,预计938天可以收回改造成本。已知太阳能板的使用寿命一般为15年,成本收回后,平均每年可以产生经济效益为263元。
