摘要：太阳能是可再生能源，具有充分的清洁性、绝对的[]安全性、相对的广泛性、长寿命和免维护性及潜在的经济性等优点，应用范围十分广泛。光伏发电是一种将太阳能转化为电能的新型能源利用技术，在社会中得到了广泛的应用，例如建设了大型的光伏电站和屋顶上的微型电站。电动汽车是未来汽车发展的趋势，但是受困于续航能力不足和充电时间过长的限制。本文研究把光伏发电应用到电动汽车上，利用光伏发电给电动车电池充电，以达到增加电动车续航能力的目的。通过对玩具电动车的试验，改装后的电动汽车续航能力有明显提高，利用光伏电池板对电动汽车的改装取得成功！
关键词：光伏发电 自动控制 遥控
0 概述
太阳能是人类取之不尽用之不竭的可再生能源，具有充分的清洁性、绝对的安全性、相对的广泛性、确实的长寿命和免维护性、资源的充足性及潜在的经济性等优点，在长期的能源战略中具有重要地位。
太阳能发电就是把太阳能转化为电能并网使用，不但是清洁能源还可以为取暖供热。在国家大力推广清洁能源的背景下，国家要淘汰高耗能、高污染的行业，提倡清洁能源，在电力发电上逐渐减少火力发电的比例，增加新能源，如太阳能发电、风力发电、地热发电、核电的比例。特别是京津冀地区，这几年空气污染严重，特别是雾霾，到了冬季几乎见不到几天太阳，今年河北农村取暖都煤改气和煤改电了，国家对环境的治理力度加大，而且非常重视。
光伏发电是目前太阳能发电的主要技术之一。太阳能光伏发电的优点主要体现在：无枯竭危险；安全可靠，无噪声，无污染排放外，绝对干净（无公害）；不受资源分布地域的限制，可利用建筑屋面的优势，例如，无电地区，以及地形复杂地区；无需消耗燃料和架设输电线路即可就地发电供电；能源质量高；建设周期短，获取能源花费的时间短。
在当今人们的生活中电动汽车已经被大量的使用和普及，电动汽车的市场和发展空间巨大，但是电动汽车的发展有瓶颈，主要有两点，一是电池容量不够，电动汽车一次充电行驶的里程比较短，二是充电的时间比较长。如果把光伏发电应用到电动汽车上，依靠太阳能来增加电动汽车的续航历程，缩短充电时间，是未来电动汽车发展的一个重要方向。本文根据该思路，依据现有试验条件，用电动玩具汽车来模拟实际电动汽车，进行改进，研究太阳能光伏电池板与电动汽车相结合的可行性与实际效果。
1准备阶段
电动玩具汽车是一种用微型电动机驱动的机动玩具。其中大多以电池作为能源动力，又称电池玩具。遥控器通过27MHz频率的电磁波发送命令来控制电动汽车前后左右运动，虽然仅是个玩具，确实个机电产品，集成了电机控制技术和通讯技术 。本文主要研究把光伏发电应用到电动玩具汽车上。电动玩具车如图1：
2光伏发电原理知识
光伏发电的主要原理是半导体的光电效应。光子照射到金属上时，它的能量可以被金属中某个电子全部吸收，电子吸收的能量足够大，能克服金属内部引力做功，离开金属表面逃逸出来，成为光电子。硅原子有4个外层电子，如果在纯硅中掺入有5个外层电子的原子如磷原子，就成为N型半导体；若在纯硅中掺入有3个外层电子的原子如硼原子，形成P型半导体。当P型和N型结合在一起时，接触面就会形成电势差，成为太阳能电池。当太阳光照射到P－N结后，空穴由P极区往N极区移动，电子由N极区向P极区移动，形成电流。
光电效应就是光照使不均匀半导体或半导体与金属结合的不同部位之间产生电位差的现象。它首先是由光子(光波)转化为电子、光能量转化为电能量的过程；其次，是形成电压过程。
多晶硅经过铸锭、破锭、切片等程序后，制作成待加工的硅片。在硅片上掺杂和扩散微量的硼、磷等，就形成P－N结。然后采用丝网印刷，将精配好的银浆印在硅片上做成栅线，经过烧结，同时制成背电极，并在有栅线的面涂一层防反射涂层，电池片就至此制成。电池片排列组合成电池组件，就组成了大的电路板。有了电池组件和其他辅助设备，就可以组成发电系统。为了将直流电转化交流电，需要安装电流转换器。发电后可用蓄电池存储，也可输入公共电网。
3方案的制定
电动汽车的电池为直流4.8V可充电电池电池容量为700mAh，用万用表测量得电动车在工作时电流为300mA，启动时候为350mA；电动车的车顶横梁尺寸为110mmX80mm，只能选择尺寸相近的光伏板，太大或小不利于安装，在网上查得112mmX84mm外形尺寸，6V1.1W（最大电流183mA）输出的光伏。用光伏直接供电不可行，光伏只能作为充电电源，同时由于光伏的电源输出不稳定必须经过滤波和稳压器输出，输出连接电池，原理图如下：
说明：DY-太阳能板 R1-电阻 L1-发光二极管 C1滤波电容 U1稳压模块 D1二极管 DC电动车电池（4.8V）
3.1太阳板的选择
功能：光伏发电；外形尺寸：112mmX84mm，输出电压6V功率1.1W（最大电流183mA）输出的光伏板。
3.2稳压器的选择
功能：把不同电压稳压输出5V；输入电压：DC5-20V，输出DC5V 最大工作电流2A。
3.3二极管的选择
功能：防止电动车电池电源逆流；选择1N5822 正向导通最大电流3A。
3.4指示灯电路
功能：当太阳照射光伏板时，正常发电输出时，指示灯亮；选择发光二极管和2000欧姆的限流电阻
3.5滤波电路
功能：滤去光伏发电输出杂波；选择0.1uF电容器。
5试验结果
（1）通过本次试验，在室外光照充足的条件下，用万用表电流档测量光伏板充电电流为180mA，用光伏板给电动车电池充电，充满需要4个小时。
（2）用万用表电流档测量得电动车工作电流300mA，电动车在室外运动正常时间为2个小时。
（3）打开光伏充电电路，电动车在充电模式下运动，能够行驶3个小时以上，续航能力增加1个小时。光伏发电的作用十分显著，达到预期效果。
6总结
（1）我学会了对相关科技资料的检索和查询，一切科学研究都是建立在前人研究的基础之上的。随着计算机的普及以及网络技术的发展，对于技术文献的检索已经从图书馆的纸质资料转移到网络平台下的电子文档。通过本次科技制作，我学习并掌握了计算机网络检索与使用。
（2）科学研究中的创新是建立在对基本概念与基本理论的熟练掌握的基础之上的。我的科技制作是建立在我对电气控制、光伏发电等充分了解的基础之上的。通过这次科技制作强化了对高中物理知识（特别是电学）所学知识的认识和理解，巩固了我的知识结构，为今后的进一步学习打下了基础。
（3）通过这次科技小制作，使我初步的掌握了科学研究的步骤与方法，巩固了我的所学知识，练习了我的实际操作能力，锻炼了我分析解决问题的能力，为今后的工作学习打下了坚实的基础。
（4）通过本次科学小制作，让我知道了平时以为很神秘的科研工作，就在我的身边，不再神秘。这次的成功，让我了解了科学，增强了信心，提高了兴趣。让我下定决心，科学研究，将是陪伴我一生的事业！
论文作者:王嘉乐
论文发表刊物:《科技中国》2017年11期
论文发表时间:2018/5/2
标签：光伏论文; 电动汽车论文; 电动车论文; 电流论文; 电池论文; 太阳能论文; 半导体论文; 《科技中国》2017年11期论文;