电动助力车小型光伏充电装置的改良

摘要：根据电动助力车在实际使用中存在的问题，本文对研究了一种小型电动助力车光伏充电装置。实验表明，该充电装置简单实用，可有效延长电动助力车行驶里程，增加电动助力车蓄电池的使用寿命，今后具有一定应用前景。

关键词：充电装置 光伏 电动助力车

一、引言

由于电动助力车使用便捷、环保，因此很多人选择电动助力车作为交通工具【1】。但目前电动助力车的一些缺点也给广大用户带来了诸多不便。如电动助力车蓄电池寿命不长【2】，功率有限，续航里程短；部分高层住户充电不方便；在野外没有市电的地方，其缺点更为突出。在环境污染和能源形势日趋严峻的情况下.太阳能作为一种清洁能源，取之不尽用不竭。目前其应用技术已逐渐成熟.成本也在不断降低【3】。在这种背景下.将太阳能发电与电动助力车的巨大市场相联系必定有非常广阔的应用前景，但目前国内此类相关产品极少，基于此设计了一款给电动助力车及时、方便充电的太阳能充电装置。

二、实现方案

本文光伏充电装置的充电控制模块为一个基于UC2843电流型PWM控制芯片的大功率Boost变换器，充电实现方案如图l所示。太阳能电池板的输出.经DC/DC Boost变换后直接对电动助力车的蓄电池组进行充电。同时辅助对电动机负载供电。将太阳能电池板和充电控制模块固定在电动助力车的后座上，在行驶和停靠时，可不间断地给电动助力车充电。目前已商品化的电动助力车大多使用密封式铅酸蓄电池，针对48V和36v电动助力车。固定输出电压为56V或42V，恒压充电。

三、Boost变换器原理

Boost变换器原理上又称为并联型开关变换器，Boost电路拓扑结构如图2所示。由开关管VT、续流二极管VD、储能电感L以及滤波电容c组成【4】。开关管的工作频率为几十到几兆赫兹，在Ton期间导通，Toff期间关断，工作周期=Ton+Toff。当vT导通时。L储能，VD反偏截止，C向负载供能；当VT截止时，由于L上电流不能突变，L中的感应电势使VD导通向电容充电，同时向负载提供能量。通过控制开关频率和开通占空比，可得到不同的输出电压【5】。

四、UC2843控制器简介

UC2843是一种高性能的单端输出式电流型PWM控制芯片。工作温度为-25～+85℃，最大工作频率可达500kHz，其最大优点是外接元件极少.外电路装配非常简单。电流控制环由PWM锁存器、电流检测比较器、误差放大器、锯齿波振荡电路组成。有8管脚和14管脚两种封装。该芯片能产生频率固定而脉冲宽度可调的驱动信号，用外部元件R，和cT可设定振荡频率，并精确地控制占空比。可通过控制开关管的通断状态来调节输出电压的高低，达到稳压的目的。

UC2843设有欠压锁定电路，其开启电压为8.4V，关闭阀值为7.6V，UC2843的电源可以直接由输入电压“提供，O.8V的启动关闭的差值电压可有效防止电路在阈值电压附近工作时出现振荡。在UC2843的输入端设有一个34V齐纳管.保证其内部电路绝对在34V以下工作，防止因高压带来的损坏。UC2843的OUTPUT端口为图腾柱式输出，输出给开关管的平均电流为±200mA，最大峰值电流可达±1A，输出低电平电压为1.5V，输出高电平电压为13.5V。故适合驱动晶体管或MOSFET管。UC2843内设置有PWM锁存器，可保证输出端在每一振荡周期内仅出现一个单控制脉冲，防止噪声干扰和功率管的超功耗。

五、样机电路设计

图3为UC2843控制的Boost电路原理图，Ui既作为升压变换的输入，又给UC2843供电。R2和C6为RC振荡器，控制主电路的工作频率和最大输出占空比；R1，C1，R6为输出电压反馈调节器，将输出电压反馈信号，即输出电压以按比例反馈到COMP端。调节R6可实现以连续可调.

六、性能指标及经济技术指标

此处充电器样机中太阳能电池组件选用30W的多晶硅单板。针对36V电动助力车，充电装置的开路输出电压调节为42v。经实测，在各种日照情况下.输出电压波动不超过1%。在太阳光照强烈的情况下.充电电流峰值约为400mA，在阴雨天时.充电电流也约有30mA。该装置性能指标如下：以为10-32v；以为调节电位器，输出35—60V连续可调的电压；最大输出电流为5A；最大输入电流为16A；最大输出功率为120W；DC/DC模块转换效率为80%。目前电动助力车使用非常普遍，一般蓄电池的设计寿命为8年。但电动助力车蓄电池的使用寿命仅有2.3年.其主要原因是充电不合理。蓄电池若长期充电不足或过放电。则会使内部硫酸铅结晶，极板硫化。造成蓄电池“饿死”现象。使用太阳能充电装置.只要是白天，就能随时随地为电动助力车充电.防止电池极板硫化，极大延长电池使用寿命。此外.在一些小区高层住户和广大的农村地区.用太阳能为电动助力车充电会带来极大的方便，可以不间断增加行驶里程。在一些特殊情况下，还可以应急充电。电动助力车太阳能充电装置的经济技术指标如下：①安装简便，用螺丝固定在电动助力车后铁架上；②可以适用于36v，48V的电动助力车充电；③在电动助力车行驶过程中能够给蓄电池充电，同时也能够向电动机输出功率。共同驱动电机，增加了行驶里程；④由于其能连续不断地给蓄电池充电，可以防止和清除电池极板硫化，恢复电池容量，有效延长电池使用寿命。

参考文献：

[1]陈清泉。詹宜巨.21世纪的绿色交通工具.电动助力车【M】.Boost变换器的设计田.大庆石油学院学报，2008，36（6）：京：清华大学出版杜，2000.71—73.

[2]董权.影响铅酸蓄电池寿命的几个因素及对策【J】.【9】王新运，康龙云.太阳能电动助力车最大功率跟踪器的研究