太陽(yáng)能光伏電動(dòng)轎車(chē)建設(shè)可研報(bào)告

1、 科技發(fā)展計(jì)劃項(xiàng)目可行性研究報(bào)告項(xiàng)目名稱(chēng)：太陽(yáng)能光伏電動(dòng)轎車(chē)領(lǐng) 域：新能源、環(huán)保與節(jié)能申報(bào)單位：山東方能電動(dòng)車(chē)有限公司協(xié)作單位：山東桑樂(lè)太陽(yáng)能有限公司起止時(shí)間：2009.1 2010.112009年4月1日立項(xiàng)的背景和意義能源是國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民生活水平提高的重要物質(zhì)基礎(chǔ)。太陽(yáng)能 是資源最豐富的可再生能源，具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)和巨大的開(kāi)發(fā)利用潛力， 充分利用太陽(yáng)能有利于人與自然的和諧相處及能源與環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展。21世紀(jì)以來(lái)，世界太陽(yáng)能光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，市場(chǎng)應(yīng)用規(guī)模迅速擴(kuò)大。2001年世界光伏并網(wǎng)發(fā)電占光伏總應(yīng)用的51%，標(biāo)志著光伏發(fā)電由邊緣地區(qū)和特殊應(yīng)用向城市過(guò)渡，由補(bǔ)充能源向替代能源過(guò)渡。太陽(yáng)

2、能發(fā)電，就是利用半導(dǎo)體材料的光生伏打效應(yīng)，將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化 成電能。光伏發(fā)電不消耗常規(guī)能源，綠色環(huán)保，安全無(wú)噪音，穩(wěn)定長(zhǎng)壽 命并可實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守。通過(guò)一定的控制技術(shù)把其應(yīng)用到電動(dòng)汽車(chē)上，節(jié) 省了大量的常規(guī)電動(dòng)能源，同時(shí)電動(dòng)汽車(chē)可以實(shí)現(xiàn)邊行駛邊補(bǔ)充太陽(yáng)能 電動(dòng)，改善了電動(dòng)汽車(chē)蓄電池系統(tǒng)工作與充電不能同時(shí)進(jìn)行的致命弱點(diǎn)， 極大地延長(zhǎng)了太陽(yáng)能光伏電動(dòng)車(chē)的行使里程，增長(zhǎng)了系統(tǒng)中蓄電池的使 用壽命。太陽(yáng)能光伏電動(dòng)車(chē)和傳統(tǒng)汽車(chē)不同，它沒(méi)有發(fā)動(dòng)機(jī)、變速箱等構(gòu)件， 而是主要由電池板、儲(chǔ)電器和電機(jī)組成，車(chē)的行駛只要控制流入電機(jī)的 電流就可以解決，全車(chē)主要有 3個(gè)技術(shù)環(huán)節(jié)，一是將太陽(yáng)光轉(zhuǎn)化為電能； 二是將電能儲(chǔ)存起來(lái)，

3、三是將電能最大程度地發(fā)揮到動(dòng)力上。太陽(yáng)能汽 車(chē)由于其零污染、能源用之不竭，代表了汽車(chē)發(fā)展的新水平，因此被人 們稱(chēng)為“未來(lái)汽車(chē)”。在這種背景下，由本公司牽頭，山東桑樂(lè)太陽(yáng)能有限公司積極協(xié)作， 利用現(xiàn)有的在太陽(yáng)能光伏利用、電子控制、電子產(chǎn)品生產(chǎn)和加工、銷(xiāo)售 等方面的優(yōu)勢(shì)，研制符合國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)需求的太陽(yáng)能光伏電動(dòng)轎車(chē)。該產(chǎn) 品研制成功后，將擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。二、國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)如今國(guó)外太陽(yáng)能光伏電動(dòng)車(chē)行業(yè)一片欣欣向榮，并有越來(lái)越多的國(guó) 家及企業(yè)加到這一行業(yè)中。 太陽(yáng)能光伏電動(dòng)車(chē)的開(kāi)發(fā)大部分集中在賽車(chē) 部分，實(shí)用型的太陽(yáng)能光伏電動(dòng)車(chē)還較少有人開(kāi)發(fā)，而小規(guī)模的研制也 僅用于高爾夫球場(chǎng)和主題公園等。 美

4、國(guó)和澳大利亞還定期舉行大型的國(guó) 際太陽(yáng)能汽車(chē)賽事，影響也極大。國(guó)內(nèi)太陽(yáng)能光伏電動(dòng)車(chē)尚處于萌芽階段，比較成功的只有臺(tái)灣南臺(tái) 科技大學(xué)研發(fā)的“鳳凰”和清華大學(xué)研制的“追日號(hào)”太陽(yáng)能賽車(chē)，但 其性能也比不上國(guó)外同類(lèi)的太陽(yáng)能電動(dòng)車(chē)。國(guó)內(nèi)外只對(duì)太陽(yáng)能賽車(chē)進(jìn)行大量的研究，對(duì)于工業(yè)及民用的太陽(yáng)能光伏電動(dòng)車(chē)研究還處于剛剛起步 階段。隨著石油資源的日趨枯竭以及中東局勢(shì)短期無(wú)法穩(wěn)定，石油價(jià)格 必將逐漸走高，傳統(tǒng)汽車(chē)行業(yè)也隨之會(huì)受到?jīng)_擊，而采用新能源的太陽(yáng) 能光伏電動(dòng)車(chē)將取而代之，成為一種趨勢(shì)。太陽(yáng)能光伏電動(dòng)轎車(chē)的誕生，為廣大的消費(fèi)者提供了一個(gè)可以利用 太陽(yáng)能提供動(dòng)力取代石油及電動(dòng)能源進(jìn)行交通的節(jié)能、環(huán)保、綠色交通

5、 工具。目前這一領(lǐng)域國(guó)內(nèi)外還沒(méi)有大的公司和財(cái)團(tuán)介入，這為我們公司 介入這一具有潛在利潤(rùn)前景和巨大市場(chǎng)空間朝陽(yáng)產(chǎn)業(yè)提供了一個(gè)良好的 契機(jī)。三、現(xiàn)有研究基礎(chǔ)、特色和優(yōu)勢(shì)本單位聯(lián)合山東桑樂(lè)太陽(yáng)能有限公司從事太陽(yáng)能光伏電動(dòng)車(chē)的研究和開(kāi)發(fā)，主要對(duì)太陽(yáng)能充電控制器、蓄電池充放電的控制、不同類(lèi)型太 陽(yáng)能電池板的固定等方面進(jìn)行了一系列的深入研究，并研制出了多款太 陽(yáng)能光伏電動(dòng)車(chē)產(chǎn)品。太陽(yáng)能光伏電動(dòng)車(chē)主要有三個(gè)技術(shù)環(huán)節(jié)，一是將太陽(yáng)光轉(zhuǎn)化為電能;二是將電能儲(chǔ)存到蓄電池， 三是將蓄電池電能最大程度地發(fā)揮到動(dòng)力上。 三個(gè)技術(shù)環(huán)節(jié)的原理與本單位長(zhǎng)期從事的產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)原理是基本相同 的，本單位完全可以在一年的時(shí)間內(nèi)解決以上

6、技術(shù)環(huán)節(jié)的有關(guān)問(wèn)題。山東方能電動(dòng)車(chē)有限公司專(zhuān)門(mén)致力于（公司簡(jiǎn)介）本單位在工業(yè)設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、模具制造、單片機(jī)應(yīng)用等方面具有 較大優(yōu)勢(shì)，完全有能力將研制的樣機(jī)產(chǎn)品化，并組織生產(chǎn)、銷(xiāo)售。山東桑樂(lè)太陽(yáng)能有限公司自成立以來(lái)一直從事太陽(yáng)能光熱、光電產(chǎn) 品方面的應(yīng)用研究，特別是國(guó)內(nèi)首創(chuàng)將電子電能技術(shù)引入到太陽(yáng)能熱利 用中，在太陽(yáng)能熱水器的自動(dòng)控制技術(shù)及輔助熱源方面一直處于國(guó)內(nèi)領(lǐng) 先水平。2006年，被首批認(rèn)定為山東省創(chuàng)新型企業(yè)，被認(rèn)定為省級(jí)企業(yè) 技術(shù)中心，太陽(yáng)能省級(jí)工程技術(shù)研究中心。太陽(yáng)能光電產(chǎn)品方面，公司以太陽(yáng)能電站、太陽(yáng)能路燈、庭院燈、 太陽(yáng)能LEDW明為主要突破點(diǎn)，緊跟國(guó)內(nèi)創(chuàng)建環(huán)保節(jié)能與和諧社會(huì)的大

7、趨 勢(shì)，突出產(chǎn)品質(zhì)量，以產(chǎn)品質(zhì)量作為市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的法寶，多次參與不同省 市的市政亮化工程建設(shè)項(xiàng)目，使環(huán)保綠色的照明系統(tǒng)深入人心，為太陽(yáng) 能光電產(chǎn)品的進(jìn)一步推廣打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。在太陽(yáng)能光伏利用方面，建立了太陽(yáng)光伏發(fā)電實(shí)驗(yàn)室，可對(duì)太陽(yáng)光 伏發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，組建了光伏科研平臺(tái)，先后承擔(dān) 的項(xiàng)目有5KW太陽(yáng)光伏并網(wǎng)發(fā)電逆變器的研究和開(kāi)發(fā)、新型高效風(fēng)光 互補(bǔ)路燈的研制及示范工程等，其中 5KW太陽(yáng)光伏并網(wǎng)發(fā)電逆變器的 研究和開(kāi)發(fā)列入國(guó)家科技部火炬計(jì)劃。在太陽(yáng)光伏產(chǎn)品的市場(chǎng)推廣方面，承擔(dān)的工程主要有威海某地25KW太陽(yáng)路燈工程、威海某地1.5KW太陽(yáng)能光伏獨(dú)立電站、濟(jì)南泉城公園 13KW 太

8、陽(yáng)能光伏電站項(xiàng)目、沈陽(yáng)市某地 2KV太陽(yáng)能光伏獨(dú)立電站、濟(jì)南環(huán)城公 園118盞太陽(yáng)能燈工程等等，工程運(yùn)行效果良好。四、應(yīng)用或產(chǎn)業(yè)化前景、市場(chǎng)需求新能源汽車(chē)已經(jīng)成為汽車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一大趨勢(shì)，太陽(yáng)能光伏電動(dòng)車(chē) 是當(dāng)今最清潔、最有發(fā)展前景的綠色環(huán)保汽車(chē)，它通過(guò)太陽(yáng)能電池將太 陽(yáng)的光能轉(zhuǎn)化為電能，存儲(chǔ)在高能蓄電池中，用來(lái)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)，從 而帶動(dòng)汽車(chē)行駛。作為一種新型的綠色交通工具，它具有零排放、低噪 聲、能源補(bǔ)充來(lái)源廣等很多優(yōu)點(diǎn)?；谄胀妱?dòng)車(chē)在國(guó)內(nèi)銷(xiāo)售日漸火爆，太陽(yáng)能光伏電動(dòng)轎車(chē)的未來(lái) 銷(xiāo)售形勢(shì)是十分看好的。市場(chǎng)不僅在國(guó)內(nèi)，而且歐美也應(yīng)該是一個(gè)具有 巨大潛力的銷(xiāo)售市場(chǎng)，只要產(chǎn)品的技術(shù)工藝產(chǎn)品性能日臻

9、成熟，隨著光 伏組件生產(chǎn)的規(guī)?；瘮U(kuò)大及其成本的降低，太陽(yáng)能光伏電動(dòng)車(chē)的市場(chǎng)前 景是無(wú)可限量。在世界范圍，太陽(yáng)能光伏電動(dòng)車(chē)依舊處于研發(fā)實(shí)驗(yàn)狀態(tài)，并沒(méi)有進(jìn) 入到產(chǎn)業(yè)化階段，我們國(guó)家同世界列強(qiáng)是處于同一起跑線的。只有加緊 這方面的研究開(kāi)發(fā)，才能在今后的太陽(yáng)能電動(dòng)車(chē)行業(yè)的利潤(rùn)內(nèi)，分享到 一塊遠(yuǎn)比現(xiàn)在大得多的份額。本項(xiàng)目在2010年上半年基本完成研發(fā)，2010年下半年開(kāi)始生產(chǎn)、 銷(xiāo)售，預(yù)計(jì)到2011年底可銷(xiāo)售1000套左右，總產(chǎn)值約 6000萬(wàn)元，可 實(shí)現(xiàn)利稅超過(guò)1500萬(wàn)元。五、研究?jī)?nèi)容與預(yù)期目標(biāo)本項(xiàng)目主要研究?jī)?nèi)容是太陽(yáng)能做為能量供給的無(wú)級(jí)調(diào)速太陽(yáng)能光伏 電動(dòng)轎車(chē)，它主要由太陽(yáng)能光伏電池組件、蓄電池組

10、、電動(dòng)機(jī)和車(chē)體組 成。太陽(yáng)能光伏電池組件安裝在車(chē)的頂部，蓄電池組安裝在車(chē)前排座椅 下方，電動(dòng)機(jī)安裝在車(chē)后橋上方并由傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與后輪軸機(jī)械連接，太陽(yáng) 能光伏電池組件通過(guò)充電控制器與儲(chǔ)能電池電連接，儲(chǔ)能電池通過(guò)一個(gè) 電子式無(wú)級(jí)調(diào)速控制器與電動(dòng)機(jī)連接，充電控制器還設(shè)有交流充電接口， 可以滿(mǎn)足交流電的充電需求，當(dāng)車(chē)開(kāi)動(dòng)時(shí)，儲(chǔ)能電池中的電能通過(guò)無(wú)級(jí) 調(diào)速控制器施加到電動(dòng)機(jī)上帶動(dòng)其旋轉(zhuǎn)從而驅(qū)動(dòng)車(chē)行駛，車(chē)在行駛過(guò)程 中，可進(jìn)行變速行駛。項(xiàng)目完成后，要達(dá)到的目標(biāo)主要有：1、技術(shù)指標(biāo)（按你們的電動(dòng)車(chē)參數(shù)寫(xiě)）電機(jī)功率：2.2KW額定乘員：25人工作電壓：36 V48 V額定載重：500kg最大爬坡度（滿(mǎn)載）：25%

11、外形尺寸：最大 3200X 1400X 1870 mm制動(dòng)距離：w 4米自重：w 320kg連續(xù)行程：100km最大時(shí)速：35km2 、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)每臺(tái)太陽(yáng)能光伏電動(dòng)轎車(chē)的成本約為 4萬(wàn)元，預(yù)定銷(xiāo)售價(jià)為6萬(wàn)元 /套，項(xiàng)目完成后第一年?duì)幦?shí)現(xiàn)銷(xiāo)售 1000套，因此年產(chǎn)值為 6000萬(wàn) 元，利稅將達(dá)到1500萬(wàn)元，每年遞增2540%3、項(xiàng)目產(chǎn)品面向國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)，其主要技術(shù)指標(biāo)要達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，項(xiàng)目完成后將形成專(zhuān)利 2項(xiàng)，新產(chǎn)品1種。六、研究方案、技術(shù)路線1、項(xiàng)目開(kāi)發(fā)的完成過(guò)程本項(xiàng)目已進(jìn)行了將近一年的預(yù)研工作，從2008年4月開(kāi)始研究，2008年11月確定總體設(shè)計(jì)方案，2008年12月設(shè)計(jì)技術(shù)路線，擬

12、2009 年8月投模具試制，2010年5月整機(jī)調(diào)試，2010年10月出樣機(jī)1臺(tái)， 測(cè)試送檢。2、技術(shù)方案太陽(yáng)能光伏電動(dòng)轎車(chē)的工作原理如圖1所示。I主主主主主I主主主主主主主主主圖1太陽(yáng)能光伏電動(dòng)轎車(chē)整體結(jié)構(gòu)示意圖1）太陽(yáng)能電池板的選擇及固定圖2太陽(yáng)能光伏電動(dòng)轎車(chē)整體結(jié)構(gòu)示意圖選用的太陽(yáng)能電池板具有發(fā)電效率高、壽命長(zhǎng)、一致性好、質(zhì)量穩(wěn) 定等突出優(yōu)點(diǎn)。太陽(yáng)能電池板通過(guò)流線型結(jié)構(gòu)固定在轎車(chē)頂部，與轎車(chē) 車(chē)身有機(jī)結(jié)合，如圖2太陽(yáng)能光伏電動(dòng)轎車(chē)整體結(jié)構(gòu)示意圖所示。2）蓄電池組的充放電系統(tǒng)對(duì)蓄電池組的充電方式進(jìn)行了改進(jìn)，可以使用太陽(yáng)能進(jìn)行充 電，也可使用市電進(jìn)行充電。為防止市電充電對(duì)太陽(yáng)能控制器的影響，

13、電路中使用了防逆流電路對(duì)太陽(yáng)能控制器進(jìn)行了保護(hù)，其基本原理圖如圖3所示。圖3蓄電池組的充電方式原理圖蓄電池作為整個(gè)系統(tǒng)的蓄能設(shè)備，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的壽命的影響是無(wú)容置疑的，而影響蓄電池壽命的因素主要有深度放電、大電流放電、大電 流充電、過(guò)充電量、環(huán)境溫度等，其中過(guò)放和過(guò)充是影響蓄電池壽命的 主要因素。很顯然，采用合適的充電控制策略和有效的放電控制策略， 是延長(zhǎng)蓄電池的使用壽命的必要選擇。蓄電池充電方式蓄電池充電通常要完成兩個(gè)任務(wù)，首先是盡可能快地使蓄電池恢復(fù) 額定容量，另一個(gè)任務(wù)是用涓流充電補(bǔ)充電池因自放電而損失的電 量，以維持電池的額定容量?？刂破鲗?duì)蓄電池的充電擬采用國(guó)際最 先進(jìn)的四階段充電方式，

14、如圖 4所示。I涓流充電階段（ToTi）在該階段，充電器開(kāi)始工作后，首先檢測(cè)蓄電池的電池電壓，若蓄電池曾經(jīng)過(guò)度放電，充電器將提供一個(gè)很小的充電電流 i TC,激活蓄電池，通常電流大小為蓄電池容量的百分之一，在涓流充電階段，電池電壓開(kāi) 始上升，當(dāng)電池電壓上升到能接受大電流充電的閾值時(shí)，即達(dá)到設(shè)定的 門(mén)檻電壓VChgend，則轉(zhuǎn)入恒流充電階段。對(duì)蓄電池進(jìn)行涓流充電的目的是 為了防止快速充電時(shí)的大電流灌入而損壞蓄電池。圖4 蓄電池四階段充電方式示意圖恒流充電階段（TlT2 ）在蓄電池的電壓超過(guò)設(shè)定的門(mén)檻電壓后，蓄電池進(jìn)入恒流充電環(huán)節(jié)，充電器為蓄電池提供一個(gè)恒定快速充電電流I BULK,該過(guò)程持續(xù)到蓄

15、電池的電壓上升到恒壓充電電壓VOc的95%。m恒壓充電階段（T2T3）恒壓充電階段，充電器提供一個(gè)略高于蓄電池額定電壓的恒定電壓VOc給蓄電池，該階段充電電流不斷下降，當(dāng)充電電流下降到恒流階段下 ii充電電流的1/10時(shí)，蓄電池能量將達(dá)到飽和，此時(shí)應(yīng)終止恒壓充電IV 浮充充電階段（T3T4）浮充充電階段主要用來(lái)補(bǔ)充蓄電池自放電所消耗的能量，以維持蓄電池處于飽和狀態(tài)。具體過(guò)程：當(dāng)充電電流下降到預(yù)設(shè)值i0CT時(shí)，表明蓄電池已被充滿(mǎn)，此后由充電器提供浮充電流給蓄電池，標(biāo)志著充電過(guò) 程結(jié)束。如果蓄電池由于使用而使電壓下降到 Voc的90% ,那么充電器自 動(dòng)進(jìn)入涓流或恒流充電階段。3）太陽(yáng)能光伏控制器

16、太陽(yáng)能光伏控制器負(fù)責(zé)監(jiān)視電池的充電狀態(tài)，管理充電過(guò)程包括負(fù)載的開(kāi)與關(guān)，使電池能量充分利用，并延長(zhǎng)使用壽命。控制器可實(shí)現(xiàn)如下幾個(gè)功能：A電池組：限制充電電壓防止過(guò)充；B電池板：電池板倒轉(zhuǎn)、斷路和短路情況下自動(dòng)保護(hù)。C LED指示燈顯示工作過(guò)程中的所有重要情況。D系統(tǒng)使用膠體（AGM）蓄電池或者鉛酸（VRLA）蓄電池控制器均可 工作正常。E根據(jù)蓄電池的電壓，對(duì)蓄電池進(jìn)行四階段充電。七、創(chuàng)新點(diǎn)本課題的創(chuàng)新點(diǎn)主要有以下幾點(diǎn)：1）太陽(yáng)能電池組件與家用轎車(chē)的有機(jī)結(jié)合：太陽(yáng)能電池板通過(guò)流 線型結(jié)構(gòu)固定在轎車(chē)頂部，行駛阻力小，造型美觀。2）高效充電器的研制：針對(duì)蓄電池的充電特性，采用國(guó)際最先進(jìn)的四階段充電方式

17、對(duì)蓄電池充電，可有效提高蓄電池的實(shí)際使用壽命， 從而大大提高整車(chē)的實(shí)際壽命。(加一些你們電動(dòng)車(chē)的創(chuàng)新點(diǎn))八、年度計(jì)劃內(nèi)容1 )2009年1月至2009年8月根據(jù)太陽(yáng)能電池板的性質(zhì)設(shè)計(jì)太陽(yáng)能電池板的固定方式，開(kāi)模并進(jìn)行固定實(shí)驗(yàn)，測(cè)試其抗震、抗風(fēng)性 能；資金落實(shí)65萬(wàn);2009年9月至2010年1月池的充電電路；資金落實(shí) 40萬(wàn)；2009年2月至2010年5月資金落實(shí)50萬(wàn)；2010年6月至2010年10月設(shè)計(jì)太陽(yáng)能充電控制器、蓄電 整機(jī)測(cè)試、產(chǎn)品優(yōu)化設(shè)計(jì)；完成正式產(chǎn)品1臺(tái)，同時(shí)進(jìn)5)2010 年 11 月項(xiàng)目進(jìn)入鑒定和驗(yàn)收階段。行產(chǎn)品細(xì)節(jié)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。開(kāi)始小批量生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)銷(xiāo)售收入;九、主要研究人員和單位簡(jiǎn)況及具備的條件王冬梅，山東桑樂(lè)太陽(yáng)能有