汽车利用光伏发电降低油耗的技术

随着能源的日渐紧张和国家对低碳减排、环境保护的迫切需要，节能降耗工作已经全方位深入开展。汽车作为一种便捷的交通工具越来越普及，尤其对于我国，汽车市场蕴含着巨大的空间，随之汽车的油耗占全国能耗的比例将会越来越大，汽车尾气的排放量越来越大，非常不利于低碳节能环保社会的建设，如何有效地利用和节约资源，保护环境，使之更好地适应国民经济持续、快速、健康发展的需要，已成为我国一项重要的战略问题。

1  技术理念

由于世界范围内石油资源的短缺，节约使用石油产品已成为人们的共识。目前，节油技术在汽车设计、制造以及使用方面已得到了广泛的应用，并朝着多元化的趋势发展。汽车节能降耗更多的应该体现在产品研发理念上，也就是说坚持什么样的研发理念，研发什么样的汽车产品事关整个交通运输业的节能大计。采用光伏发电技术降低汽车油耗是一种全新理念的提出，在充分利用新型绿色可再生能源的同时降低汽车的油耗，减少尾气排放，保护环境，达到双赢目的。

汽车发动机不仅要让汽车在路上行驶，还要为整个汽车系统提供动力。现在人们对汽车的娱乐性、舒适性及安全性的要求越来越高。通过深入分析发现，对于一辆普通的汽车，每升汽油所产生的能量最终用在车轮行驶上的不到15%，而大部分的能量都以其他能量形式浪费掉了。为了提高汽车运行转换效率，让发动机在道路行驶上多做功，就要采取和其他方法相结合的方式为汽车系统提供动力，将光伏发电技术应用在汽车上正好缓解这一难题。一般中小排量的汽车发动机按照年平均正常工作时间计算，其发动机因为带动发电机工作所消耗的功率占发动机平均输出功率的15%-22%之间。利用太阳能发电给汽车提供电力能源，通过尽量减少汽车发电机的工作时间，最大效率地利用汽车发动机的输出功率进行正常行驶，减少其在发电机上的做功，以降低发电机对发动机附属牵制来达到汽车节省燃油的目的，是太阳能光伏发电技术在汽车上的最佳运用。

2  结构和工作原理

2.1工作原理

太阳能发电无噪声、无污染、无排放物，是现代大力倡导和发展较快的一种新型绿色能源的利用。光伏发电技术的应用在不改变汽车原有结构、负载、安全等性能的前提下为汽车最大限度的提供电能，当有阳光时汽车以车顶光伏发电为汽车电器系统供电并将多余电能存储在加大容量的蓄电池里，无有效光线照射时，控制系统自动转换到汽车发电机供电，有效合理的利用太阳能，利用光伏发电技术为汽车实现节能降耗的目的。

    2.2主要架构

    光伏绿色能源在汽车上的应用技术主要由三部分结构组成：双曲面光伏电池组件、电路控制系统和多功能智能充放电控制器或光伏电磁离合器，通过这三部分的配套使用使汽车达到节能降耗低排放的目的，对于缓解能源紧缺和污染严重性有着举足轻重的作用。

    一、双曲面光伏电池组件。该技术将异型光伏电池组件安装于汽车车顶或作为太阳能天窗使用，不受空间、阳光角度、物体遮挡影响，可随时随地接受太阳光将其转换为电能，为汽车提供能源。异型光伏组件不会影响车辆安全性和可靠性，它采用安全标准超出普通汽车风挡玻璃若干倍的强化钢化玻璃和吸音材料，同时该产品已经在国家汽车安全产品技术检测中心经过振动试验、复合环境试验、机械冲击试验、温湿度试验等各种试验检测，其结果均符合国家机动车使用材料的相关安全标准。该异型光伏电池组件突破了原始组件的制作、封装工艺，采用新技术、新工艺方法制作而成的双曲面组件，可以满足原有车顶或天窗外形形状、尺寸，不改变车体整体效果，适用于各种车型。另外，该组件还可根据车内驾驶环境不同做成不透光或半透光结构。该组件既可作为用电设备动力能源使用，降低发动机发电负载及其油耗，节约燃油资源，减少汽车尾气排放量，降低环境污染程度，同时还与蓄电池相连接，作为动力能源的补充装置。在汽车停止状态下只要满足光照条件，同样能发出电能并存入蓄电池备用，进一步节省了发动机带动汽车发电机部分的油耗。

    二、电路控制系统。光伏节能环保汽车上的光伏电池组件设有电力系统连接装置，该电力连接装置包括车载光伏电池引线、全车接地线、动力输出线等部分，全部采用特殊材料制作，降低线路损耗。发电机智能控制器设计有控制单元、检测单元等，最大限度的利用光伏发电量，最好的实现节能降耗的效果。

 三、多功能智能充放电控制器或光伏电磁离合器。当环境阳光满足充电要求时，多功能智能充放电控制系统自动切断发电机励磁回路，全部由太阳能为蓄电池充电和全车供电，从而最大限度的节省了发动机带动发电机产生的耗油量。当太阳能发电不足（即蓄电池电压到达过放点电压）时自动切换到发电机为负载供电，同时向蓄电池充电，具有极高的供电保障率，见图1。智能充放电控制器不仅控制太阳能电池和发电机自动切换，还能保护蓄电池，避免蓄电池因过度充、放电造成寿命的下降甚至损坏。电磁离合器是一种发电机和传动皮带之间的‘电磁离合器“结构，就是在有阳光状态下光伏电池工作时，一部分光伏发电的电力提供给电磁离合器，使离合器吸合，传动部分和发电机分离，只是传动皮带轮旋转发电机不工作，没有光伏发电时，传动轮和发电机结合，传动轮带动发电机转入正常工作，见图2。