便携式电动车太阳能充电装置的设计与实现

　　1 引言

　　由于电动车使用轻快便捷，绿色环保，因此很多人选择它作为交通工具。但目前电动车的一些缺点也给广大使用者带来了不便，如电动车蓄电池寿命不长，功率有限，行驶里程短;在一些小区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，取之不尽用之不竭，目前其应用技术非常成熟，且成本不断降低。在这种背景下，将太阳能发电与电动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。这里针对电动车使用中的一些不足设计了一个给电动车及时、方便充电的太阳能充电装置。

　　2 实现方案

　　此处太阳能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1所示。太阳能电池板的输出，经DC/DC Boost变换后直接对电动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车的后座上，在行驶和停靠时，可不间断地给电动车充电。目前已商品化的电动车大多使用密封式铅酸蓄电池，针对48 V和36 V电动车，固定输出电压为56 V或42 V，恒压充电。

　　3 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威廉希尔官方网站 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。开关管的工作频率为几十到几百千赫兹，在Ton期间导通，Toff期间关断，工作周期T=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。

　　4 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500 kHz，其最大优点是外接元件极少，外威廉希尔官方网站 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、锯齿波振荡威廉希尔官方网站 组成，有8管脚和14管脚两种封装。其内部结构图如图3所示。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RT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设有欠压锁定威廉希尔官方网站 ，其开启电压为8.4 V，关闭阈值为7.6 V，UC2843的电源可以直接由输入电压Ui提供，0.8 V的启动关闭的差值电压可有效防止威廉希尔官方网站 在阈值电压附近工作时出现振荡。在UC2843的输入端设有一个34 V齐纳管，保证其内部威廉希尔官方网站 绝对在34 V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+200 mA，最大峰值电流可达±1 A，输出低电平电压为1.5 V，输出高电平电压为13.5 V，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。

　　5 样机威廉希尔官方网站 设计

　　图4为UC2843控制的Boost威廉希尔官方网站 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，控制主威廉希尔官方网站 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Uo按比例反馈到COMP端。调节R6可实现Uo连续可调。

　　6 性能指标及经济技术指标

　　此处充电器样机中太阳能电池板选用30 W的多晶硅单板。针对36 V电动车，充电装置的开路输出电压调节为42 V。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400 mA，在阴雨天时，充电电流也约有30 mA。该装置性能指标如下：Ui为10～32 V;Uo为调节电位器，输出35～60 V连续可调的电压;最大输出电流为5 A;最大输入电流为16 A;最大输出功率为120 W;DC/DC模块转换效率为80%。

　　目前电动车使用非常普遍，一般蓄电池的设计寿命为8年，但电动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，用螺丝固定在电动车后铁架上;②可以适用于36 V，48 V的电动车充电;③在电动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。

　　7 结论

　　电动车太阳能充电是一个应用前景广阔、市场潜力较大的项目。这里设计的充电装置中，基于UC2843的升压控制威廉希尔官方网站 简单可靠，成本低，整个充电装置简易实用，实验效果良好。后续将进一步增加太阳能最大功率点跟踪、充电监视等更多功能，并改进太阳能板的外形，提升安装后整体美观性，使该装置更加完善。