太阳能汽车

太阳能汽车 solar energy automobile 就是利用太阳能作为能源行驶的交通工具,具有节能、安全、环保的特点。由于其零污染,能源用之不竭,被人们称为“未来汽车”。

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1 概述
2 历史
3 特点
4 系统构造
  1. 4.1 发动机控制器
  2. 4.2 电力系统
  3. 4.3 驱动轮
  4. 4.4 机械系统
5 优势
6 制约因素
7 相关案例
  1. 7.1 新车亮相
  2. 7.2 另类太阳能汽车

太阳能汽车 - 概述

太阳能汽车太阳能汽车
太阳能汽车是太阳能发电在汽车上的应用,将能够有效降低全球环境污染,创造洁净的生活环境,随着全球经济和科学技术的飞速发展,太阳能汽车作为一个产业已经不是一个神话。燃烧汽油的汽车是城市中一个重要的污染源头,汽车排放的废气包括二氧化硫和氮氧化物都会引致空气污染,影响我们的健康。现在各国的科学家正致力开发产生较少污染的电动汽车,希望可以取代燃烧汽油的汽车。但由于现在各大城市的主要电力都是来自燃烧化石燃料的,使用电动汽车会增加用电的需求,即间接增加发电厂释放的污染物。有鉴于此,一些环保人士就提倡发展太阳能汽车,太阳能汽车使用太阳能电池把光能转化成电能,电能会在储电池中存起备用,用来推动汽车的电动机。由于太阳能车不用燃烧化石燃料,所以不会放出有害物。据估计,如果由太阳能汽车取代燃汽车辆,则完全可以做到零排放

目前比较实用的技术是太阳能车顶技术,以德国奥迪公司和美国的菲斯科公司走在了应用的前端,太阳能电力目前做为电动汽车或混和动力汽车的补充

太阳能汽车 - 历史

太阳能汽车太阳能汽车

早期的太阳能汽车是在墨西哥制成的。这种汽车,外形像一辆三轮摩托车,在车顶上架有一个装太阳能电池的大棚。在阳光照射下,太阳能电池供给汽车电能,使汽车的速度达到每小时40公里,由于这辆汽车每天所获得的电能只能行40分钟,所以它还不能跑远路。

1984年9月,中国首次研制的“太阳号”太阳能汽车试验成功,并开进了北京中南海的勤政殿,向中央领导报喜。这也表明了中国在研制新型汽车方面已达到世界先进水平。

现在世界上很多国家都在研制太阳能汽车,并进行交流和比赛。1987年11月,在澳大利亚举行了一次世界太阳能汽车拉力大赛。有7个国家的25辆太阳能汽车参加了比赛。赛程全长3200公里,几乎纵贯整个澳大利亚国土。

在这次大赛中,美国“圣雷易莎”号太阳能赛车以44小时54分的成绩跑完全程,夺得了冠军。

“圣雷易莎”号太阳能赛车,虽然使用的是普通的硅太阳能电池,但它的设计独特新颖,采用了像飞机一样的外形,可以利用行驶时机翼产生的升力来抵消车身的重量,而且安装了最新研制成功的超导磁性材料制成的电机,因此使这辆赛车在大赛中创造了时速100公里的最高纪录。

太阳能汽车不仅节省能源,消除了燃料废气的污染,而且即使在高速行驶时噪音也很小。因此,太阳能汽车已引起人们的极大兴趣,并将在今后得到迅速的发展。

太阳能汽车 - 特点

太阳能汽车使用太阳能电池把光能转化成电能,电能会在储电池中存起备用,用来推动汽车的电动机。由于太阳能车不用燃烧化石燃料,所以不会放出有害物。据估计,如果由太阳能汽车取代燃汽车辆,每辆汽车的二氧化碳排放量可减少43至54%。

太阳能汽车 - 系统构造

发动机控制器

 

太阳能汽车太阳能汽车

大多数太阳能汽车是单座而且对驾驶员来说也很少有乐趣。少数太阳能汽车也能搭乘一个乘客。驾驶员和乘客能看到前方但是很不舒适,铁夹子位置和高的温度。但是,他们却得到未来太阳能汽车驾驶的荣誉。

太阳能汽车在普通汽车里也有一些标准未来将成立,如转向信号(前方和后方)、刹车灯、加速装置(汽油踏板)、后视镜、空调装置和通用的导航系统……然而,大多数太阳能汽车没有一个茶杯架,仅有的收音机,是驾驶员可以通过一两个公共频道与相关工作人员取得联系。

电力系统

太阳能汽车的心脏部位就是电力系统,它由蓄电池和电能组成,电力系统控制器管理全部电力的供应和收集工作。蓄电池组就相当于普通汽车的油箱。一个太阳能汽车使用蓄电池组来储存电能以便在必要时使用,太阳能汽车启动装置控制着蓄电池组,但是当太阳能汽车开动后,是通过太阳能阵列提供能量,从而再充到蓄电池组内。由于重要的原因,大量的蓄电池作为能量被使用是有限的。

在太阳能汽车里最高级的组件部分就是电力系统。它们包括峰值电力监控仪、发动机控制器和数据采集系统。电力系统最基本的功能就是控制和管理整个系统中的电力。绝大部分我们在安装电力组件时去除辅架,虽然我们在安装时也有传统性的组件或者适用我们太阳能汽车的一般性组件。

驱动轮

在太阳能汽车里使用什么类型的发动机没有限制,一般额定的是2-5HP,大多数太阳能汽车使用的发动机是双线圈交流(DC)无刷机,这种交流(DC)无刷机是相当轻质的材料机器,在额定的RPM(每秒转速)达到98%的使用效率。但是它们的价格比普通有刷型交流发动机要昂贵的多。由于在太阳能汽车里多齿轮传送装置使用很少,双线圈性发动机是常用的传送动力装置。在双线圈之间转换改变了发动机的速度频率。低速线圈为太阳能车子的启动和减速提供高的“转力距”,而高速线圈则为太阳能汽车运行提供高效率和最佳的运行效果。

在太阳能汽车里有三个基本类型的传动力方式的变化:1、单减引导式驱动,2、变频履带式驱动,3、轴式驱动。

机械系统

太阳能汽车中机械系统在概念里是很简单的。轻质金属如铝合金和合成金属是常用的,使重量和强度达到最大程度。针对重量和强度的比例从而制造高效率的组件。机械系统包括刹车制动、方向盘和轮胎等。

典型的太阳能汽车一般有3个或4个车轮(ASC规则规定必须至少有三个),一般三个车轮的配置是两个前轮和一个后轮(通常是驱动轮)。四个轮子的太阳能汽车一般跟普通的机动车是一样(其中后面一个轮子是驱动轮)。另外四轮太阳能汽车的两个后轮并排靠近中央位置(类似于普通三轮机动车的配置)。

太阳能汽车中有多档位制动被安装。太阳能车子之间由于在实际中车身与底盘的不同而各异。在太阳能汽车里大部分使用前制动档位闸的比较普遍。而且有两个A手挂档设置,这与普通的机动车很相似。具有代表性的,后退制动档类似于在摩托车的前面使用而此时用在后面。

在整个行驶中太阳能汽车的安全是重中之重,太阳能汽车必须有高效的刹车性能并符合标准,这是每一辆太阳能汽车所必须具备的,一般有两个独立的刹车系统。在太阳能汽车中圆盘刹车是普遍采用的一种。因为它们很适合,并有很好的制动力,有些爱好者使用机械型刹车,利用的是水力学的原理。机械刹车比水力性刹车要小而且轻,但是不需提供如此多的刹车阻力而是需要相互协调。为了达到最好的效果,刹车被设计成通过刹车操作杆自由移动,从而使刹车垫摩擦刹车表面进行刹车。

在太阳能汽车的驾驶系统,像驾驶员制动系统变化是很大的。我们必须制造一个弧型半径,按要求用特殊方式使用。但是设计必须是很自由活泼的。专业设计的理念应是保证驾驶的可靠性和安全高效。驾驶系统必须经过精确的驾驶测试才能设计。因为任何细微的失误都可能导致无法估量的后果,进而造成轮胎爆裂。在过去的比赛中,由于自行车车轮和车胎重量轻而且很小的摩擦力,经常被使用到太阳能汽车上(滚动摩擦力小)。当支撑起整个太阳能汽车时这些车轮和车胎就出现超重情况了。从而影响太阳能汽车的驾驶和安全性能。ASC规则中明确规定不准出现太阳能汽车车轮和车胎出现超载现象。

太阳能汽车 - 优势

能源车能源车
能源车能源车

太阳能电动车以光电代油,可节约有限的石油资源。白天,太阳电池把光能转换为电能自动存储在动力电池中,在晚间还可以利用低谷电(220V)充电。   

无污染,无噪音。因为不用燃油,太阳能电动车不会排放污染大气的有害气体。没有内燃机,太阳能电动车在行驶时听不到燃油汽车内燃机的轰鸣声。   

与燃油汽车的比较优势。实用型太阳能动力车除行驶速度远低于燃油汽车外,与燃油汽车相比,还是有诸多优势的。首先,太阳能电动车耗能少,只需采用3-4平方米的太阳电池组件便可使太阳能电动车行驶起来。燃油汽车在能量转换过程中要遵守卡诺循环的规律来作功,热效率比较低,只有1/3左右的能量消耗在推动车辆前进上,其余2/3左右的能量损失在发动机和驱动链上;而太阳能电动车的热量转换不受卡诺循环规律的限制,90%的能量用于推动车辆前进。   

其次,易于驾驶。无需电子点火,只需踩踏加速踏板便可启动,利用控制器使车速变化。不需换挡、踩离合器,简化了驾驶的复杂性,避免了因操作失误而造成的事故隐患,特别适合妇女和老年人驾驶。另外,太阳能动力车采用创新前桥和转向系统,前后独立悬挂,四轮鼓式制动从时速30公里到突然刹车,刹车线不超过7.3米。   

由于太阳能电动车结构简单,除了定期更换蓄电池以外,基本上不需日常保养,省去了传统汽车必须经常更换机油,添加冷却水等定期保养的烦恼。小巧的车身,灵便转向,可以轻而易举的将车泊入拥挤不堪的都市停车场。   

在都市行车,为了等候交通信号灯,必须不断的停车和启动,既造成了大量的能源浪费,又加重了空气污染,使用太阳能电动车,减速停车时,可以不让电动机空转,大大提高了能源使用效率和减少了空气污染。   

再次,太阳能电动车没有内燃机、离合器、变速箱、传动轴、散热器、排气管等零部件,结构简单,制造难度降低。

太阳能汽车 - 制约因素

一是太阳能电池板的造价依然太高;二是太阳能电池板的能效还是较低。[1]

太阳能汽车 - 相关案例


新车亮相


最近,加拿大男子马塞洛开着他研制的新型太阳能汽车从加拿大来到了美国洛杉矶,向人们展示他的杰作。
安装在汽车表面的这些小型太阳能电池板可以为这辆车提供所需的能量。在阳光充足的日子里,这辆车每天可以跑成百上千公里。而且它只要6秒钟就可以将时速从0提高到50公里,而最高车速可以达到每小时112公里。
马塞洛说,他用10年时间,花了50万美元才完成了这款太阳能汽车。

另类太阳能汽车


委内瑞拉西蒙·玻利瓦尔大学的学生与 TI 合作,使用MSP430微控制器等大约30 个 TI 的器件构建出一部太阳能汽车。这部采用 TI 技术的汽车与其他 13 部由南美大学开发的太阳能汽车共同参加穿越智利沙漠的“阿塔卡玛太阳能挑战赛”,并取得了第5名。
新浪环球地理讯 北京时间12月28日消息,据美国国家地

理报道,长期以来人们一直在努力探索将太阳能转化为动能的先进技术,尤其是如何利用太阳能驱动汽车的技术。于是,有工程师想到了在汽车上安装宽大平滑的光电板用于接收和转化太阳能从而为汽车提供动力的方案,这其实就是太阳能汽车的雏形。今年秋季,来自5个国家的11个参赛队齐聚智利阿塔卡马沙漠,带来了由他们设计的各种奇形怪状的轮式太阳能汽车,参加一项独特的赛车项目--“阿塔卡马太阳能挑战赛”,该项赛事要求只能用两种最古老的力量,即人力或太阳能量来驱动汽车。
“阿塔卡马太阳能挑战赛”是拉丁美洲首次举办的国际太阳能赛车大赛。赛车场地位于世界上最干旱的阿塔卡马沙漠,赛程长约1060公里,比赛分三天三个阶段进行。赛道起点位于亨伯斯通镇,途经海岸城市安托法加斯塔和内陆城市卡拉马,最后返回到亨伯斯通镇附近的波索-阿尔蒙特市。这项比赛是根据平均时速和独立(无其他外力驱动)行驶的距离来决定胜负。参加本次“阿塔卡马太阳能挑战赛”的11支车队分别来自厄瓜多尔、阿根廷、波多黎各、智利等国,其中两支车队参加“纯太阳能”组比赛,其余的车队均参加混合动力组的比赛。混合动力特指既采用太阳能又采用脚踏驱动。

相关文献

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参考资料:
[1]^引用日期:2009-11-27

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