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摘要：基于光伏充电技术设计了一种分层可调节式太阳能电动三轮车，具有分层式自动折叠太阳能电池板结构；采用双充电、双驱动模式，综合控制器对光伏电池组进行控制，保证电动三轮车全天候行驶。相对于传统太阳能电动三轮车，该太阳能电动三轮车有太阳能电池板可调节、采光面积大、能源利用率高、续航能力强等优点，为太阳能电动车产品的开发提供了参考。
关键词：太阳能；电动三轮车；光伏充电
太阳能是可再生、可持续性发展的战略能源。一年中地球接受太阳光辐射的总量达5.46×1024J，其中0.01%就能满足全世界全年的能源要求[1-3]。中国太阳能资源丰富，太阳能产业以每年20%～30%的速度增长。电动三轮车以其适用性强、机动灵活、维修简单方便、价格低廉等优点被广泛应用。市场上现有电动三轮车，主要依靠市电向蓄电池充电后行驶，存在蓄电池充电方式单一、电瓶储存电量有限、一次充电行程短需经常充电等问题，且有充电时间过长、频次高，续航里程过短，能耗大和污染严重等问题。电动三轮车绝大部分以铅酸电池为主，铅酸电池内的酸液具有高溶解性，隨便排放会污染土地并产生铅蒸气，更严重的是，这种电池接触水后，其污染作用可持续上百年之久[3-5]。如何才能让电动三轮车更"节能、环保"，是电动三轮车创新设计面临的一个重大难题。
1、整车结构设计
1.1 总体结构
太阳能电动三轮车整体结构，车箱与车体焊接为一体，车厢上设有尾架、前支架和座椅。固定式太阳能电池板安装在车厢的两个外侧面上，车厢的下方设有传动系统，活动式太阳能电池板与车箱通过铰链相连接，活动式太阳能电池板的前端通过前调节装置与前支架相连接，活动式太阳能电池板的后端通过后调节装置与尾架相连接。
太阳能电动三轮车的后调节装置，包括锁紧螺母、锁紧螺钉、后连杆。太阳能电动三轮车的前调节装置，包括偏心锁紧手柄、滑块、连杆。偏心锁紧手柄与滑块通过销轴相连接，滑块与前连杆通过销轴相连接；连杆与活动式太阳能电池板通过销轴相连接。使用时先装好太阳能电池板前后调节装置，调节前调节装置，分别把车座椅上滑槽内的两个偏心锁紧手柄打开，左右移动带动连杆使得车厢板旋转，根据太阳光的照射情况调节好车箱体的最佳停放位置，保证太阳能电池板获得最佳的光照面积和光照角度。当电动三轮车无需充电时，可将车厢板放下，使太阳能电池板分层嵌在车厢板槽内。
1.2 主要技术参数
1）最大时速：30km/h；2）连续行程（晴天）：60km；3）电池：24块0.30m×0.50m的单晶硅太阳电池，140W，转换效率18%；4）车净重：185kg；5）长×宽×高：2.80m ×1.20m×1.60m；6）有效受光面积：3.6m2。
1.3综合器的设计采用基于改进的扰动观察法的MPPT技术，来实现光伏电池的最大功率输出；采用升降压式或DC-DC转换器，来适应较宽的光伏电池的输出电压，适应多变的光照环境；采用ADC方式对电压、电流等关键的安全信息采集和保护电路设计；通过对接口电压的分析，自动选择输出电流，优先对电动车电池快速充电；通过LCD液晶显示技术，实现充电电流I、电压U、功率P、充电状态、充电所需剩余时间等信息的实时更新显示。充电控制器的设计采用脉冲式充电技术以提高充电效率，解决铅酸蓄电池的极化问题，提高蓄电池的寿命；通过模糊控制与PID控制的结合，提高了充电系统的响应速度和准确性，实现快速、安全充电。充电器还设置了电池温度监测功能，以保护控制器与电池的安全。
2、电动三轮车制造业发展探析
2.1 市场需求促进电动三轮车制造业发展
当前我国的城镇化规模不断扩大，城镇居民和工矿企业总量持续增长。巨大的市场需求促使电动三轮车制造业不断发展壮大。相较于普通电动车而言，电动三轮车制造起步较晚，其市场处于高速发展时期。在当前的电动三轮车制造业内企业生产能力和设计水平还不能很好的满足巨大的市场需求。电动三轮车制造业需要加强自身生产能力和设计水平的提升，不断加大新产品的研发投入，增强企业的市场调查能力和生产能力，以高标准、高质量、高产能的特点进行电动三轮车的设计和生产，使电动三轮车在当前我国的社会发展中发挥更为重要的作用，满足当前市场对电动三轮车的强烈需求。
2.2 良好政策促进电动三轮车制造业的发展
电动三轮车的动力来源为电力，其具有绿色环保的特点。当前我国不断给予绿色能源制造业以更好的政策支持，地方政府也不断加大对电动三轮车的资金投入和政策支持。良好的政策保证和促进了电动三轮车制造业的发展。电动三轮车制造企业需要加大新产品的研发力度，不断增强自身的设计和研发能力，通过对产品的改良和创新，生产出资源利用率更高、污染更小、使用生命周期更长的产品，通过科学的利用当前政策和法规为电动三轮车制造业提供进一步发展的动力，以市场满意度高的产品回馈市场客户，以良好的信誉进行电动三轮车制造企业的品牌宣传和塑造，不断拓展电动三轮车的市场，使电动三轮车的市场占有率达到其相应的比例，满足社会发展对电动三轮车的需求。
2.3 科技发展促使电动三轮车制造业不断发展
当前科学技术发展可谓是日新月异，新材料、新工艺、新器件不断研发出来并在生产制造中得到应用。电动三轮车制造企业需要关注科学技术的最新发展动向，不断利用新科技进行电动三轮车产品的研发和制造，提高电动三轮车自身的科技含量。通过利用新材料、新器件、新工艺使生产制造成本下降，生产效率不断得到提高，并利用当前最新的信息科学和智能控制系统将电动三轮车的能耗降低较低的水平，使产品的使用生命周期提升，对环境的污染度降至最低的水平，不断优化电动三轮车机械框架设计，使电动三轮车的环境适应能力和应用范围不断扩大。通过上述的优化和改良能够有效提高电动三轮车的质量和品质，增加客户的美誉度和忠诚度，达到扩大市场占有率的目的，最终将有效的促进电动三轮车制造业的良性、快速的发展。
2.4 产业链的成熟将促进电动三轮车制造业的发展
当前我国的电动三轮车制造企业数目不断增加，越来越多的企业加入到电动三轮车产业链相关的研发、设计、生产之中。电动三轮车制造业形成的了完善的产业链。在电动三轮车的产业链中各个企业分工明确，上下游企业中形成良好的合作氛围，电动三轮车制造企业的数目和规模亦不断增加。当前有数十家企业年销售规模已达到数十万量之多，生产规模也不断增加。完善的产业链和巨大的市场需求促使电动三轮车制造业进入快速的发展时期。越来越多的资金投入到电动三轮车相关产业的研究和生产之中，都为电动三轮车制造业的繁荣发挥了巨大的作用。
3、结论
本文基于光伏充电技术设计的太阳能电动三轮车，相对传统的太阳能电动三轮车在结构与控制系统上进行了创新设计。
（1）分层式自动折叠太阳能电池板结构：分层式自动折叠太阳能电池板可保证太阳能电动三轮车在使用时，可随着行车姿态和太阳日照角的变化来调整活动太阳能电池板的展开位置，以获得最佳光照角度和光照面积，保证无光照死角，高效利用太阳光资源。
（2）双充电、双驱动工作模式：设计的太阳能电池充电装置及控制系统可保证太阳能电动三轮车的双充电、双驱动模式的正确和快速切换，保证及时充电和全天候行驶，解决了传统电动车存在的单一驱动和单一充电的难题。
（3）太阳能电池板的嵌入式设计：设计能嵌入安装太阳能电池板的车箱体，为太阳能电池板设计了减振垫、高透光率的保护罩和起支撑，能保证太阳能电池板的采光、安全。
参考文献：
[1]董德善.丰县地区电动三轮车制造业发展浅探[J].考试周刊，2013（4）
[2]王秉刚.消费者是决定电动汽车成败的上帝[J].汽车与运动，2012（5）
[3]葆新.台湾电动车辆发展动态[J].电动自行车，2004（1）
[3]滨川圭弘.太阳能光伏电池及其应用[J]科学出版社.2008（12）
关键词：太阳能；电动三轮车；光伏充电
太阳能是可再生、可持续性发展的战略能源。一年中地球接受太阳光辐射的总量达5.46×1024J，其中0.01%就能满足全世界全年的能源要求[1-3]。中国太阳能资源丰富，太阳能产业以每年20%～30%的速度增长。电动三轮车以其适用性强、机动灵活、维修简单方便、价格低廉等优点被广泛应用。市场上现有电动三轮车，主要依靠市电向蓄电池充电后行驶，存在蓄电池充电方式单一、电瓶储存电量有限、一次充电行程短需经常充电等问题，且有充电时间过长、频次高，续航里程过短，能耗大和污染严重等问题。电动三轮车绝大部分以铅酸电池为主，铅酸电池内的酸液具有高溶解性，隨便排放会污染土地并产生铅蒸气，更严重的是，这种电池接触水后，其污染作用可持续上百年之久[3-5]。如何才能让电动三轮车更"节能、环保"，是电动三轮车创新设计面临的一个重大难题。
1、整车结构设计
1.1 总体结构
太阳能电动三轮车整体结构，车箱与车体焊接为一体，车厢上设有尾架、前支架和座椅。固定式太阳能电池板安装在车厢的两个外侧面上，车厢的下方设有传动系统，活动式太阳能电池板与车箱通过铰链相连接，活动式太阳能电池板的前端通过前调节装置与前支架相连接，活动式太阳能电池板的后端通过后调节装置与尾架相连接。
太阳能电动三轮车的后调节装置，包括锁紧螺母、锁紧螺钉、后连杆。太阳能电动三轮车的前调节装置，包括偏心锁紧手柄、滑块、连杆。偏心锁紧手柄与滑块通过销轴相连接，滑块与前连杆通过销轴相连接；连杆与活动式太阳能电池板通过销轴相连接。使用时先装好太阳能电池板前后调节装置，调节前调节装置，分别把车座椅上滑槽内的两个偏心锁紧手柄打开，左右移动带动连杆使得车厢板旋转，根据太阳光的照射情况调节好车箱体的最佳停放位置，保证太阳能电池板获得最佳的光照面积和光照角度。当电动三轮车无需充电时，可将车厢板放下，使太阳能电池板分层嵌在车厢板槽内。
1.2 主要技术参数
1）最大时速：30km/h；2）连续行程（晴天）：60km；3）电池：24块0.30m×0.50m的单晶硅太阳电池，140W，转换效率18%；4）车净重：185kg；5）长×宽×高：2.80m ×1.20m×1.60m；6）有效受光面积：3.6m2。
1.3综合器的设计采用基于改进的扰动观察法的MPPT技术，来实现光伏电池的最大功率输出；采用升降压式或DC-DC转换器，来适应较宽的光伏电池的输出电压，适应多变的光照环境；采用ADC方式对电压、电流等关键的安全信息采集和保护电路设计；通过对接口电压的分析，自动选择输出电流，优先对电动车电池快速充电；通过LCD液晶显示技术，实现充电电流I、电压U、功率P、充电状态、充电所需剩余时间等信息的实时更新显示。充电控制器的设计采用脉冲式充电技术以提高充电效率，解决铅酸蓄电池的极化问题，提高蓄电池的寿命；通过模糊控制与PID控制的结合，提高了充电系统的响应速度和准确性，实现快速、安全充电。充电器还设置了电池温度监测功能，以保护控制器与电池的安全。
2、电动三轮车制造业发展探析
2.1 市场需求促进电动三轮车制造业发展
当前我国的城镇化规模不断扩大，城镇居民和工矿企业总量持续增长。巨大的市场需求促使电动三轮车制造业不断发展壮大。相较于普通电动车而言，电动三轮车制造起步较晚，其市场处于高速发展时期。在当前的电动三轮车制造业内企业生产能力和设计水平还不能很好的满足巨大的市场需求。电动三轮车制造业需要加强自身生产能力和设计水平的提升，不断加大新产品的研发投入，增强企业的市场调查能力和生产能力，以高标准、高质量、高产能的特点进行电动三轮车的设计和生产，使电动三轮车在当前我国的社会发展中发挥更为重要的作用，满足当前市场对电动三轮车的强烈需求。
2.2 良好政策促进电动三轮车制造业的发展
电动三轮车的动力来源为电力，其具有绿色环保的特点。当前我国不断给予绿色能源制造业以更好的政策支持，地方政府也不断加大对电动三轮车的资金投入和政策支持。良好的政策保证和促进了电动三轮车制造业的发展。电动三轮车制造企业需要加大新产品的研发力度，不断增强自身的设计和研发能力，通过对产品的改良和创新，生产出资源利用率更高、污染更小、使用生命周期更长的产品，通过科学的利用当前政策和法规为电动三轮车制造业提供进一步发展的动力，以市场满意度高的产品回馈市场客户，以良好的信誉进行电动三轮车制造企业的品牌宣传和塑造，不断拓展电动三轮车的市场，使电动三轮车的市场占有率达到其相应的比例，满足社会发展对电动三轮车的需求。
2.3 科技发展促使电动三轮车制造业不断发展
当前科学技术发展可谓是日新月异，新材料、新工艺、新器件不断研发出来并在生产制造中得到应用。电动三轮车制造企业需要关注科学技术的最新发展动向，不断利用新科技进行电动三轮车产品的研发和制造，提高电动三轮车自身的科技含量。通过利用新材料、新器件、新工艺使生产制造成本下降，生产效率不断得到提高，并利用当前最新的信息科学和智能控制系统将电动三轮车的能耗降低较低的水平，使产品的使用生命周期提升，对环境的污染度降至最低的水平，不断优化电动三轮车机械框架设计，使电动三轮车的环境适应能力和应用范围不断扩大。通过上述的优化和改良能够有效提高电动三轮车的质量和品质，增加客户的美誉度和忠诚度，达到扩大市场占有率的目的，最终将有效的促进电动三轮车制造业的良性、快速的发展。
2.4 产业链的成熟将促进电动三轮车制造业的发展
当前我国的电动三轮车制造企业数目不断增加，越来越多的企业加入到电动三轮车产业链相关的研发、设计、生产之中。电动三轮车制造业形成的了完善的产业链。在电动三轮车的产业链中各个企业分工明确，上下游企业中形成良好的合作氛围，电动三轮车制造企业的数目和规模亦不断增加。当前有数十家企业年销售规模已达到数十万量之多，生产规模也不断增加。完善的产业链和巨大的市场需求促使电动三轮车制造业进入快速的发展时期。越来越多的资金投入到电动三轮车相关产业的研究和生产之中，都为电动三轮车制造业的繁荣发挥了巨大的作用。
3、结论
本文基于光伏充电技术设计的太阳能电动三轮车，相对传统的太阳能电动三轮车在结构与控制系统上进行了创新设计。
（1）分层式自动折叠太阳能电池板结构：分层式自动折叠太阳能电池板可保证太阳能电动三轮车在使用时，可随着行车姿态和太阳日照角的变化来调整活动太阳能电池板的展开位置，以获得最佳光照角度和光照面积，保证无光照死角，高效利用太阳光资源。
（2）双充电、双驱动工作模式：设计的太阳能电池充电装置及控制系统可保证太阳能电动三轮车的双充电、双驱动模式的正确和快速切换，保证及时充电和全天候行驶，解决了传统电动车存在的单一驱动和单一充电的难题。
（3）太阳能电池板的嵌入式设计：设计能嵌入安装太阳能电池板的车箱体，为太阳能电池板设计了减振垫、高透光率的保护罩和起支撑，能保证太阳能电池板的采光、安全。
参考文献：
[1]董德善.丰县地区电动三轮车制造业发展浅探[J].考试周刊，2013（4）
[2]王秉刚.消费者是决定电动汽车成败的上帝[J].汽车与运动，2012（5）
[3]葆新.台湾电动车辆发展动态[J].电动自行车，2004（1）
[3]滨川圭弘.太阳能光伏电池及其应用[J]科学出版社.2008（12）