第3组-太阳能在汽车上的应用.doc

太阳能在汽车上的应用组长：安全151 胡锦波演讲：管理152 单歆词ppt：工商151 苏宇宁论文：物流 153 李亚琼资料收集：工物152 刘栋庭 工物151 叶志龙 材料151 郑镇武 财管152 滕哲 工业152 王亚军太阳能在汽车上的应用摘要 作为一种将太阳能转化电能的装 置,太阳能电池已经在很多行业获得了应用。本文介绍了太阳能汽车的原理、结构、太阳能电池在汽车上的应用情况以及太阳能电池目前不能广泛在汽车上应用的原 因。通过对政策趋势、技术发展以及社会需求的分析,指出了太阳能电池今后将在汽车上获得更加广泛的应用。关键词 太阳能 太阳能电池 太阳能汽车 总体设计1. 引言 太阳是一个主要由氢和氨组成的炽热气体火球，太阳能主要来源于氢聚变为氨的聚变反应。地球只接受太阳总辐射的二十二亿分之一，但太阳每秒钟辐射到地球上的能量相当于燃烧500万吨煤释放的能量。太阳能是可再生资源，可免费使用、无需运输、对环境无任何污染。为了利用太阳能，人们发明了可以吸收太阳能并转化为电能的装置太阳能电池。太阳能电池自发明以来，在航空航天、建筑、照明、游艇、汽车等行业获得了广泛应用。2. 太阳能电池太阳能电池又称为“太阳能芯片”或“光电池”，是一种利用太阳光直接发电的光电半导体薄片。它只要被满足一定照度条件的光照到，瞬间就可输出电压及在有回路的情况下产生电流。在物理学上称为太阳能光伏，简称光伏。太阳能电池是通过光电效应或者光化学效应直接把光能转化成电能的装置。以光电效应工作的薄膜式太阳能电池为主流，而以光化学效应工作的实施太阳能电池则还处于萌芽阶段。太阳能电池工作原理的基础是半导体PN结的光生伏特效应。所谓光生伏特效应就是当物体受到光照时，物体内的电荷分布状态发生变化而产生电动势和电流的一种效应。当太阳光或其他光照射半导体的PN结时，就会在PN结的两边出现电压，叫做光生电压。当光照射到上时，产生电子-空穴对，在半导体内部P-N结附近生成的载流子没有被复合而到达空间电荷pn结区，受内部电场的吸引，电子流入n区，空穴流入p区，结果使n区储存了过剩的电子，p区有过剩的空穴。它们在p-n结附近形成与势垒方向相反的光生电场。光生电场除了部分抵消势垒电场的作用外，还使p区带正电，N区带负电，在N区和P区之间的薄层就产生电动势，这就是光生伏特效应。太阳能电池在汽车上也有广泛的应用，例如太阳能电池最早于1978年应用在汽车上，当时的太阳能汽车时速仅为13千米每小时。之后世界上很多国家对太阳能汽车进行了研究，但主要侧重于赛车领域。2003年在澳大利亚的太阳能汽车比赛上，由荷兰学生制造的太阳能汽车创造了新的最高时速世界记录-170千米每小时，目前，太阳能汽车连续驾驶里程最大为200km。在我国，这种研究也层出不穷。1984年9月，我国首次研制的“太阳号”太阳能汽车在武汉试验成功。1996年，清华大学研制的“追日号”太阳能汽车最高时速达20千米每小时。而2001年上海交通大学研制出的“思源号”，最高时速达50千米每小时。到目前为止，太阳能在汽车上的应用技术主要集中在两个方面：一是作为驱动力；二是用作汽车辅助设备的能源。3. 太阳能汽车 太阳能汽车一种靠太阳能来驱动的汽车。相比传统热机驱动的汽车，太阳能汽车是真正的零排放。正因为其环保的特点，太阳能汽车被诸多国家所提倡，太阳能汽车产业的发展也日益蓬勃。从某种意义上讲，太阳能汽车也是电动汽车的一种，所不同的是电动汽车的蓄电池靠工业电网充电，而太阳能汽车用的是太阳能电池。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%。在太阳能汽车上装有密密麻麻像蜂窝一样的装置，它就是太阳能电池板。在阳光下，太阳能光伏电池板采集阳光，并产生人们通用的电流，通过峰值功率跟踪仪以及蓄电池的充电控制器输送至蓄电池或直接送给电动机工作。这种能量被蓄电池储存并为以后旅行提供动力。或者直接提供给发动机也可以边开边蓄电。能量通过发动机控制器带动车轮运动，推动太阳能汽车前进。而且没有内燃机，太阳能电动车在行驶时听不到燃油汽车内燃机的轰鸣声。但同时还存在很多问题，太阳光由于受到天气、季节、时间早晚等不可抗因素影响，导致太阳能具有地域性、季节性和时域性等特点。同时太阳光的不稳定性、分散性以及太阳能电池能量密度小、转化效率低、成本高等因素，导致太阳能电池在汽车上还不能广泛应用。而且，太阳能电池价格比较高，所以太阳能汽车的价格也比较高，超出了普通民众的接受范围。太阳能汽车功率普遍较小、续航里程短、承重能力低、乘坐的舒适性与普通汽车相比还是有很大差距。随着环境污染、全球变暖以及化石能源的逐渐枯竭，各国政府都通过立法或规划等手段提出了新能源刺激发展方案或新能源补贴方案。而作为清洁完全无污染的太阳能，将会引起更多企业的研发和重视。技术发展趋势主要表现在以下三个方面：一是提高汽车设计技术。汽车行业的整体趋势是向更安全、更高效、更节能的方向发展。随着材料技术、工艺技术、设计理念、设计方法的进步，有关汽车车身、地盘、机械系统、驱动系统、蓄电池、控制系统等将得到进一步的提高，届时汽车的重量将变轻、性能更优，从而减少对电能的需求。二是提高太阳能电池的转换效率。目前，太阳能电池的最大光电转换效率已经有了比较大的提升。如澳大利亚企业用激光技术制成的太阳能电池，其光电转换率达24.2%，日本企业已研制出光电转换率达30%的太阳能电池 ，美国已研制成功光电转换率达35%的高性能太阳能电池。三是提高太阳光照的利用效率。为获得更高效率的太阳能，目前，美国、日本、欧洲及一些国际组织已经开展了空间太阳能电站的研究工作。所谓太阳能电站是指在空间通过太阳能电池将太阳能转换成电能，再通过无线方式传输到地面的系统。目前已经实现了在短距离、小功率的电能传输。一旦空间太阳能电站成功发电，将直接推动太阳能汽车及其其他利用太阳能产品的普及，同时也将对世界的能源结构及能源传输带来革命性的影响。4. 总体设计 太阳能汽车是由若干主体部件组成，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。 太阳能汽车除了车子长度的强制性要求限制外，没有统一的标准，从而使得每一辆太阳能汽车都各具特色。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。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。电动汽车整体设计主要包括以下方面：确立整车设计目标、整车参数、底盘三维参数布置设计、车身设计和整车性能计算。其中底盘三维参数布置设计包括蓄电池布置设计、电机及控制系统设计、转向系布置设计、传动系布置设计、车身线路布置设计、制动系布置设计。5. 社会需求 太阳能汽车虽然在一定时间内还将集中在赛车部分，但小规模的应用已经出现，比如高尔夫球场和主题公园等。随着政策引导及人们环保意识的加强，太阳能汽车的发展已成为一种社会共识，从最初的的太阳能赛车到现在的太阳呢电瓶车，再到现在普通汽车上大批量安装使用的太阳能空调、太阳能风扇、太阳能天窗、太阳能辅助蓄电池等，太阳能电池在汽车上的应用已越来越广泛。6. 总结 太阳能电池自诞生以来，已经在航空航天、建筑、照明、游艇等行业获得广泛应用。从太阳能汽车的发展历程可以看到，太阳能电池在汽车行业的应用主要还停留在太阳能赛车和太阳能电瓶车上。虽然太阳能电池在汽车上做为辅助能源或辅助动力应经获得应用，但由于太阳能电池存在能量密度小、转化效率低、成本高以及纯太阳能汽车无法办理注册登记等因素，很大