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太阳能汽车设计思想与社会意义

2010-07-23 10:50
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        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。现就我们掌握的相关技术信息同有志于太阳能汽车研发和生产的单位或企业进行探讨。

        太阳能汽车最具魅力的部分就是车身。光滑而又具有异域风情的外观是吸引眼球的部分,太阳能汽车是由若干主体部件组成。由于没有统一的标准而使得每一辆太阳能汽车各具特色。除了车子长度的强制性要求限制外。当我们设计太阳能汽车的主体时要让阻力达到最小值。而使太阳能与阳光的接触比达到最大值,重量要尽量小而安全系数尽量达到最高。在这些方面我们得到很多理论作为支撑,如在车子的形状和尺寸上我们花费大量的时间进行试跑测试。进而测出并试图得到最佳的外形效果。一个好的太阳能汽车外形能够节省几百瓦的能量,这也是制造一辆好的太阳能汽车所必须的。

        最初的挑战就是如何制造出一个高效的太阳能汽车底盘,从而使其强度和安全度达到最佳,并且重量最小。每一公斤的重量都需要足够大的能量使得在路面上移动。这就意味着工作组力求使车子的重量减到最小。而这个关键的部位就是汽车的底盘。然而,安全是一个基本的要求,底盘必须具有严格的强度和安全系数要求。通常,有三种类型的底盘使用在太阳能汽车上。

  1、空间框架结构
  2、半单体横造或碳纤维
  3、单体横造

        一个空间框架使用一个焊接或保护管结构用于支撑装载或车体,这种车体重量轻,但不能装载。合成的外壳是可以将分离的底盘组装起来。半单体横造或碳横梁使用合成横梁和空间隔开达到支撑装载的能力,而整合就不能支撑装载并承受一个整体的腹部底盘。在太阳能汽车的顶部每段是经常分割成片状,从而能够附加到腹部盘的上面。一个单体横造的太阳能汽车的底盘使用躯体结构并用来支撑装载。这三种类型的太阳能汽车底盘都能制造出强劲而又轻量型的太阳能汽车出来。许多太阳能汽车使用我们以上提到的三种底盘结构的组合方法。在上面结构中有一个例子就是带有组合空间框架的半单体横造,可以很好的保护驾驶员。

        由于太阳能汽车中复合材料得到广泛的应用,在这里我们需要对合成材料进行定义。这种合成材料是由象三明治夹层一样结构材料构成。碳纤维、KEVLAR和玻璃纤维,是一种普通的合成建筑材料。蜂窝状和泡沫塑料是常用的合成填充材料。这些材料用环氧基树脂保护起来。组合在具有KEVLAR和碳纤维的材料里。能够获得人需要的强度材料(相当于钢的强度),但是是非常轻质的材料。

太阳能阵列

        太阳能阵列是太阳能汽车的一种资源。阵列是由许多PV光电池板(通常有好几百个)组成。这些光电池板是将太阳能能量转变成电能。每一组使用太阳能光电板技术的一种来制造阵列。这些阵列类型需要符合比赛规则,受到太阳能汽车尺寸和部件的费用等的制约。

        太阳能光电池板是通过电线连接。若干个电线串并联在一起,连接光电池片从而达到蓄电池规定的电压。这里有几种方法使得太阳能光电池组合在一起。但是一个最基本的目标就是在有限的空间内能够尽可能的装上多的太阳能光电池板。太阳能光电板很脆弱并且很容易被损坏。这些光电池板保护主要来自于天气和空气压缩而出现裂口。有几种方法可以压缩光电池板,目标是增加最小的重量来保护太阳能光电池板。

        在白天里,电力是通过太阳能光电池阵列依靠天气和太阳的位置而得到能量,通过太阳能阵列自己的转换变成动力。在晴朗阳光普照的正午,一个好的太阳能汽车太阳能阵列能产生超过1000W(1.3HP)的能量。这些能量经过太阳能阵列通过发电机被使用或者被蓄电池储存以备后用。

太阳能光电板

        一个太阳能光电板能将太阳能转变为电能。光子在日光下产生能量带动电子从一个半运动的金属粒子的一层转移到另一个层面,电子的运动产生了通用的电力。

        目前,主要有两种类型的光电板:硅和砷化物。在这里有几个不同的等级并且有不同的效能。环绕地球卫星是典型的使用砷化合物,而硅则更为普遍的为地球(陆地)基础设备的使用。

        一般等级的太阳能汽车通常使用陆地级硅电池板。许多独立的硅片(靠近1000个)被组合,形成太阳能阵列。依靠电动发动机驱动太阳能汽车。这些陈列的通常工作电压在50-200V,并能提供1000W的电力。能量的大小受到太阳、云层的覆盖度和温度的影响阵列的输出。

        超级太阳能汽车通常类型的太阳能光电板也能使用。但更多的是使用太空级光电板。这种板很小,但是比普通的硅片电池板要昂贵的多,然而它们的使用效率非常的高。光电池板具有很强的技术性。它们的发展和使用是随着技术的发展而发展。并有部分是用于太空旅行和卫星输送系统中。

太阳能汽车之旅

        在单一用途的太阳能汽车设计和制造重量轻而能耗低的太阳能机动车----竞赛(或者是“竞技”,依靠太阳的光线)相似于方程式赛车的一种。太阳能汽车没有作为交通运输工具的要求设计。它们的座位有限(通常是一个人,也有时是两个座位),它们有很少的货舱,而且仅仅能在白天行使。我们这样做却能为我们未来技术的发展提供一个很好的机会。为今后的民用化推广奠定基础。注:在作为旅行工具美国的太阳能汽车已经挑战常规,另外太阳能汽车还有许多其他的特性。

        用工作、时间和金钱去开发一个高性能的太阳能汽车是一个伟大的创造,在这种构想后面是一个巨大无比的商机。一辆太阳能汽车的原理是相当简单的,为了使太阳光提供的能量得到最大的吸收利用,工作组使用一个设计工序来开发一个安全、可靠而有性能很高的太阳能机动车。

        用一个由计算机设计出的模型制造一个太阳能汽车。我们可以开发出一个工具,它能帮助我们学习更多关于太阳能汽车如何工作,一个太阳能汽车由哪些部件构成,并且它们有是如何被组合在一起,结果我们发现这些工作是个简单的系统。

分析组件部分由六个基本系统构成:

  1、驾驶控制系统;
  2、电气系统;
  3、驱动器系统;
  4、机械系统;
  5、太阳能阵列系统;
  6、汽车躯体和底盘。

 

 

 

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