小型太陽能新能源汽車的初步研究

摘要：小型新能源汽車?yán)锰柲茈姵匕迥軌驅(qū)⒐饽苻D(zhuǎn)化成電能的特性，將電池板產(chǎn)生的電能作為能源，從而使小車前進(jìn)。太陽能電池板放在小車頂部，以獲得充足的太陽光，從而保證小車的動(dòng)力性能;電機(jī)與太陽能電池板構(gòu)成一個(gè)回路，電池板對(duì)電機(jī)提供電流，從而使電機(jī)旋轉(zhuǎn)以帶動(dòng)小車前進(jìn);兩節(jié)蓄電池，在光照不充足的時(shí)候提供動(dòng)力，和太陽能電池板組成的回路為并聯(lián)回路。

關(guān)鍵詞：太陽能電池板;蓄電池

0 ?引言

隨著汽車保有量的猛增，環(huán)境的不斷惡化，傳統(tǒng)能源的不斷消耗，研發(fā)新能源汽車對(duì)于保護(hù)環(huán)境和解決能源危機(jī)具有重要意義。氫氣這種新能源雖然生成物只有水，十分環(huán)保，但是制造成本較高，制氫技術(shù)不完善;核能能量非常強(qiáng)大，一旦利用不好，帶來的后果不堪想象;太陽能作為一種低碳清潔、分布廣泛、取之不盡的全球性能源，與其他能源相比，既可以減少汽車有害物的排放，大大緩解環(huán)境壓力，又能夠緩解能源危機(jī)，太陽能是一種用之不盡的全球性資源，如果能成功利用太陽能這種資源，帶來的經(jīng)濟(jì)效益，環(huán)境效益都不可估量，并且符合了全球可持續(xù)發(fā)展的理念。

1 ?小型太陽能新能源汽車的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1.1 小型太陽能新能源汽車的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

本文中的太陽能新能源汽車由太陽板，蓄電池，車架，輪胎，傳動(dòng)系統(tǒng)，電機(jī)，開關(guān)等組成。在動(dòng)力驅(qū)動(dòng)方面，有太陽能電池板和蓄電池兩種驅(qū)動(dòng)方式。在傳動(dòng)系統(tǒng)方面，采用二級(jí)減速器的形式，通過兩對(duì)齒輪傳動(dòng)，起到增矩減速的作用。在車架方面，采用兩根簡易梁與兩長兩短支撐軸構(gòu)成汽車的車架，起支撐汽車以及太陽能電池板等物體的作用。在控制方面，由于本文中的太陽能汽車中有兩個(gè)回路，因此采用兩個(gè)開關(guān)對(duì)這兩個(gè)回路分別進(jìn)行控制，以便我們能夠控制小車的啟停。

1.2 小型太陽能新能源汽車的動(dòng)力源

太陽能電池板和蓄電池作為太陽能汽車的動(dòng)力來源，是太陽能小車中最為關(guān)鍵的部分。圖1所示為太陽能電池板，在制作過程中采用的是電池容量為100mA、電壓為5.5V的太陽能電池板，為了保證太陽能電池板獲得充足的太陽光、較高的光電轉(zhuǎn)換效率，將太陽能電池板放置在小車的頂部。

在太陽能小車的蓄電池-電機(jī)回路中，采用的是三節(jié)7號(hào)電池，如圖2，三節(jié)蓄電池在電路中的連接方式為串聯(lián)聯(lián)接，由公式（1）得，三節(jié)7號(hào)電池的電壓便為4.5V，可以帶動(dòng)小電機(jī)的旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)小車前行。

U=U+U+U（1）

1.3 小型太陽能新能源汽車的車架、傳動(dòng)部分

如圖3所示為太陽能新能源汽車的車架及車輪部分，車架是由兩根帶孔梁以及兩長兩短四根支撐軸制作而成，兩根短軸與梁之間均為過盈配合，軸與車輪、軸與齒輪之間采用過盈配合，在電機(jī)帶動(dòng)齒輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，軸便能與齒輪一起旋轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)車輪旋轉(zhuǎn)。圖4為太陽能新能源汽車的傳動(dòng)系統(tǒng)，此傳動(dòng)系統(tǒng)是由兩對(duì)齒輪組成的，構(gòu)成二級(jí)減速器，起增矩減速的作用。其中，電機(jī)上的齒輪與中間軸上的大齒輪呈90°，改變傳動(dòng)方向。

2 ?小型太陽能新能源汽車的組裝

如圖5所示為組裝后的太陽能新能源汽車?？梢钥闯?，太陽能電池板固定在車架最頂端，以獲得最大的光電轉(zhuǎn)換效率;在太陽能電池板-電機(jī)回路中，需要安裝有一個(gè)開關(guān)來控制電路的通斷，選用的是兩腳自鎖開關(guān)，將兩腳自鎖開關(guān)安裝固定在在車架上，將出現(xiàn)的所有電線統(tǒng)一用熱熔膠粘在車架的一側(cè)，既美觀又絕緣。

3 ?小型太陽能新能源汽車的行駛模式

3.1 光照充足時(shí)——太陽能電池板驅(qū)動(dòng)小車

在太陽光比較強(qiáng)烈的時(shí)候，小型太陽能新能源汽車的太陽能電池板具有較高的光電轉(zhuǎn)換效率，可以直接利用太陽能電池板對(duì)太陽能小車進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。通過太陽能電池板的光伏效應(yīng)，太陽能電池板將太陽能轉(zhuǎn)換成為電能，帶動(dòng)電機(jī)旋轉(zhuǎn)，然后再將電能轉(zhuǎn)換成為機(jī)械能，從而推動(dòng)汽車前進(jìn)。

3.2 小型太陽能新能源汽車蓄電池驅(qū)動(dòng)

在下雨天或者陰天等陽光不充足的條件下，太陽能電池板轉(zhuǎn)換效率低下，提供的動(dòng)力不足以使小車進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。在這種情況下，可以采用蓄電池來驅(qū)動(dòng)汽車前行。即使沒有太陽光，太陽能小車也可以前行。

因此，太陽能小車的太陽能-電機(jī)和蓄電池-電機(jī)兩種模式，使小車在有太陽的時(shí)候既可以利用太陽能電池板進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，讓小車前行，又可以利用蓄電池對(duì)太陽能小車進(jìn)行驅(qū)動(dòng);當(dāng)沒有太陽的時(shí)候，太陽能電池板無法起作用，太陽能小車只能依靠蓄電池提供動(dòng)力，此時(shí)小車依然可以正常行駛。

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作者簡介：李玉麗（1995-），女，山東濰坊人，非全日制研究生在讀。