第五章 電動腳踏車充電與騎乘實驗
6.2 未來展望
太陽能可作為對電動腳踏車充電時之電力來源，台灣與其他國家皆開始設置 電動腳踏車用太陽能充電站，相關設備之建立正位於萌芽階段。隨著材料科技之 進步，太陽能電池之發電效率逐漸提高，新興充電技術之研發則逐步縮短充電時 間，因此將來太陽能充電站亦可對更高輸出功率之電動載具進行快速充電，而藉 由太陽能充電站之設置也與電動載具之使用亦能提升交通便利性，例如在加油不 易之偏遠地區設立太陽能充電站並以電動載具作為交通工具即可提升對外聯絡之 便利性，而太陽能板產生之部分電力亦可供應其他電力設備。
台灣民眾時常以機車作為代步之交通工具，儘管便利卻也產生大量汙染，藉 由太陽能充電站之廣泛設置提高使用電動腳踏車等電動載具之便利性，進而提升 電動載具之普及率，並逐步取代不環保之機車以降低對生態環境之破壞，給後代 更乾淨的未來。
參考文獻
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28
型號 135G6S 205G6S
最大功率電壓(Vpm) 17.54V 25.87V
最大功率電流(Ipm) 7.70A 7.93A
開路電壓(Voc) 22.15V 33.64V
短路電流(Isc) 8.27A 8.32A
短路電流溫度係數(Ki) 0.03456%/K 0.03456%/K 串聯太陽能電池數量 36 片 54 片
太陽能吸收面積 1.31m2 0.88m2
於1000W/m2強度之光源、AM1.5，以及太陽能電池溫度 25℃之標準狀態下量測 表2.1 太陽能模組輸出特性參數
參數符號 設定值
空氣密度() 1.2kg/m3 空氣阻力係數(CD) 0.8
迎風面截面積(Af) 0.6m2 電動腳踏車與騎乘者質量(m) 120kg
滾動阻力係數(μ) 0.02
電池負載電壓(Vbatt.) 36V 表3.1 電動腳踏車行駛相關參數
放電終止電壓(V/cell) 1.75 1.70 1.60 1.30 放電電流(A) (A)<0.2C 0.2C<(A)<0.5C 0.5C<(A)<1.0C 1.0C<(A)
表4.1 鉛酸電池 EVH12150F2 於不同放電電流情況下之建議終止電壓值
元件符號 元件規格
RA 8.2k
RB 2.2k
Rv 5k
R1 10k
R2 15.8k
ZD 1N4748(22V) TR3 2N2222A
表 4.2 穩壓電路各元件之規格
騎乘日期 7 月 7 日 7 月 8 日
騎乘時平均大氣溫度(℃) 32.9 34.4
騎乘前開路電壓(V) 39.12 38.14 37.40 36.68 35.96 35.14 開始騎乘時間 10:30 13:15 15:30 11:00 13:15 15:30 騎乘經歷時間(分) 51.40 34.33 34.43 34.33 34.47 26.13 騎乘距離(km) 15.00 10.00 10.00 10.00 10.00 7.54 平均騎乘速度(km/h) 17.5 17.5 17.4 17.5 17.4 17.3
騎乘後開路電壓(V) 38.14 37.40 36.69 35.96 35.14 34.31
累積騎乘時間(分) 215.10
累積騎乘距離(km) 62.54
表5.1 7 月 7 日與 8 日電動腳踏車騎乘實驗之數據
30 累積吸收太陽能(kJ) 23802.6 6564.5 1485.8 9065.6 3920.0
平均充電效率(%) 6.96 5.64 12.04 9.56 6.28 充電後開路電壓(V) 39.46 39.52 38.78 39.62 39.36
表5.3 連續五天充電之相關數據
圖1.1 日本 KKyocera 公司
圖2
司所設置之
圖2.1
2.2 自由電
之電動腳踏車
二極體之基
電子－電洞
車用太陽能
基本構造
洞對生成之示
能充電站(圖
示意
圖片來源：【【4】)
32
圖2.3 矽基太陽能電池基本構造與發電原理
圖2.4 太陽能電池之等效電路
圖2.5 本研究使用之太陽能發電模組
圖2.6 太陽能電池輸出電流與日照強度之關係
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
0 10 20 30 40 50 60
電流(I)
電壓 (V)
不同日照強度對太陽能電池輸出電流之影響(T=25℃)
S=200W/m^2 S=400W/m^2 S=600W/m^2 S=800W/m^2 S=1000W/m^2
34
S=200W/m^2 S=400W/m^2 S=600W/m^2 S=800W/m^2 S=1000W/m^2
0
T=15℃ T=25℃ T=35℃ T=45℃
T=55℃ T=65℃ T=75℃ T=85℃
圖2.9 太陽能電池輸出功率與溫度之關係
圖3.1 本研究騎乘之電動腳踏車外觀
0 50 100 150 200 250 300
0 10 20 30 40 50 60
功率(W)
電壓 (V)
不同溫度對太陽能電池輸出功率之影響(S=800W/m^2)
T=15℃ T=25℃ T=35℃ T=45℃
T=55℃ T=65℃ T=75℃ T=85℃
36
圖3.2 馬達基本結構
圖3.3 PWM 控制基本原理
圖3.4 平地行駛之電動腳踏車速度與蓄電池輸出電流之關係
圖4.1 鉛酸電池之基本構造
0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20
電流(A)
速度 (km/h)
電動腳踏車行進速度與蓄電池輸出電流關係
38
圖4.2 本研究測試之 EVH12150F2 電動腳踏車鉛酸電池（圖片來源：【10】）
圖4.3 不同放電電流狀態下放電時間與終止電壓之關係（圖片來源：【10】）
圖4.4 定電流充電之電壓與電流變化
圖4.5 定電壓充電之電壓與電流變化
圖4.6 定電壓定電流充電之電壓與電流變化
40
圖4.7 脈衝充電之電壓與電流變化
圖4.8 串聯穩壓電路之結構
圖4.9 串聯穩壓電路各元件之功能
圖4.10 Darlington 電路之結構
42
圖4.11 完成之串聯穩壓電路
圖5.1 鉛酸電池剩餘電量與開路電壓之關係（圖片來源：【10】）
圖5.2 分流器
圖5.3 指針式電流表
44
圖5.4 日照計
圖5.5 HR1300 紀錄器
圖5.6 充電電路之連結(正視)
圖5.7 充電電路之連結(側視)
46
圖5.8 大氣溫度計
圖5.9 7 月 6 日充電過程之日照量變化
0 100 200 300 400 500 600 700 800
08:30 09:30 10:30 11:30 12:30 13:30 14:30 15:30 16:30
日照量(W/m^2)
時間
日照量
圖5.10 7 月 6 日充電過程之大氣溫度變化
08:30 09:30 10:30 11:30 12:30 13:30 14:30 15:30 16:30
溫度(℃)
08:30 09:30 10:30 11:30 12:30 13:30 14:30 15:30 16:30
電壓(V)
時間
充電電壓
48
圖5.12 7 月 6 日充電過程之充電電流變化
圖5.13 自行車碼表
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5
08:30 09:30 10:30 11:30 12:30 13:30 14:30 15:30 16:30
電流(A)
時間
充電電流
圖5.14 騎乘電動腳踏車當日之大氣溫度變化
10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00
溫度(℃)
開路電壓(V)
圖5.18 7 月 11 日充電過程之日照量變化
10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00
日照量(W/m^2)
10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00
溫度(℃)
時間
大氣溫度
52
10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00
電壓(V)
10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00
電流(A)
時間
充電電流
圖5.22 7 月 12 日充電過程之日照量變化
10:30 11:00 11:30 12:00 12:30 13:00
日照量(W/m^2)
10:30 11:00 11:30 12:00 12:30 13:00 13:30
溫度(℃)
時間
大氣溫度
54
10:30 11:00 11:30 12:00 12:30 13:00
電壓(V)
10:30 11:00 11:30 12:00 12:30 13:00
電流(A)
時間
充電電流
圖5.26 7 月 13 日充電過程之日照量變化
11:00 11:30 12:00 12:30 13:00
日照量W/m^2)
11:00 11:30 12:00 12:30 13:00
溫度(℃)
時間
大氣溫度
56
11:00 11:30 12:00 12:30 13:00
電壓(V)
11:00 11:30 12:00 12:30 13:00
電流(A)
時間
充電電流
圖5.30 7 月 14 日充電過程之日照量變化
10:30 11:30 12:30 13:30 14:30 15:30
日照量(W/m^2)
10:30 11:30 12:30 13:30 14:30 15:30
溫度(℃)
時間
大氣溫度
58
10:30 11:30 12:30 13:30 14:30 15:30
電壓(V)
10:30 11:30 12:30 13:30 14:30 15:30
電流(A)
時間
充電電流
圖5.34 7 月 15 日充電過程之日照量變化
11:30 12:00 12:30 13:00 13:30
日照量(W/m^2)
11:30 12:00 12:30 13:00 13:30
溫度(℃)
時間
大氣溫度
60
11:30 12:00 12:30 13:00 13:30
電壓(V)
11:30 12:00 12:30 13:00 13:30
電流(A)
時間