《太阳能汽车》ppt课件

1、LOGO 1概概 述述 2太阳能汽车的构造与原理太阳能汽车的构造与原理 3太阳能汽车实例太阳能汽车实例 第九章第九章 太阳能汽车太阳能汽车 LOGO 太阳能电池发电原理太阳能电池发电原理 太阳能电池的发电原理是基于半导体的光生伏特效太阳能电池的发电原理是基于半导体的光生伏特效 应将太阳辐射能直接转换为电能。在晶体中电子的数目总应将太阳辐射能直接转换为电能。在晶体中电子的数目总 是与核电荷数相一致，所以是与核电荷数相一致，所以P型硅和型硅和N型硅是电中性的。型硅是电中性的。 假设将假设将P型硅或型硅或N型硅放在阳光下照射，光的能量经过电型硅放在阳光下照射，光的能量经过电 子从化学键中被释放，由此

2、产生电子空穴对，但在很短的子从化学键中被释放，由此产生电子空穴对，但在很短的 时间内在微秒范围内电子又被捕获，即电子和空穴时间内在微秒范围内电子又被捕获，即电子和空穴 “复合。复合。 概 述 LOGO 太阳能电池发电原理太阳能电池发电原理 对不同资料的太阳能电池，虽然光谱呼应的范围是不对不同资料的太阳能电池，虽然光谱呼应的范围是不 同的，但光电转换的原理是一致的。如下图，在同的，但光电转换的原理是一致的。如下图，在P-N结的结的 内静电场作用下，内静电场作用下，N区的空穴向区的空穴向P区运动，而区运动，而P区的电子向区的电子向 N区运动，最后呵斥在太阳能电池受光面上外表有大区运动，最后呵斥在太

3、阳能电池受光面上外表有大 量负电荷电子积累，而在电池背光面下外表有大量负电荷电子积累，而在电池背光面下外表有大 量正电荷空穴积累。如在电池上、下外表引出金属电量正电荷空穴积累。如在电池上、下外表引出金属电 极，并用导线衔接负载，在负载上就有电流经过。只需太极，并用导线衔接负载，在负载上就有电流经过。只需太 阳光照不断，负载上就不断有电流经过。阳光照不断，负载上就不断有电流经过。 概 述 LOGO 太阳能电池发电原理太阳能电池发电原理 概 述 LOGO 太阳能电池的特点太阳能电池的特点 单晶硅太阳能电池转换效率最高，技术也最为成熟，单晶硅太阳能电池转换效率最高，技术也最为成熟， 转换效率为转换效

4、率为15%17%。 多晶硅薄膜太阳能电池与单晶硅比较，本钱低廉，而多晶硅薄膜太阳能电池与单晶硅比较，本钱低廉，而 效率高于非晶硅薄膜电池，其转换率为效率高于非晶硅薄膜电池，其转换率为12%14%。 硫化镉、碲化镉多晶薄膜电池的效率较非晶硅薄膜太硫化镉、碲化镉多晶薄膜电池的效率较非晶硅薄膜太 阳能电池效率高；本钱较单晶硅电池低，并且也易于大规阳能电池效率高；本钱较单晶硅电池低，并且也易于大规 模消费，但由于镉有剧毒，会对环境呵斥严重的污染。模消费，但由于镉有剧毒，会对环境呵斥严重的污染。 概 述 LOGO LOGO LOGO 太阳能电池的构造太阳能电池的构造 概 述 LOGO 车身和底盘车身和底

5、盘 1车身车身 太阳能汽车最具魅力的部分就是车身，光滑而又具有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人们眼球的重要部分。太阳能汽车异域风情的外观是吸引人们眼球的重要部分。太阳能汽车 是由假设干主体部件组成的，由于没有一致的规范，每一是由假设干主体部件组成的，由于没有一致的规范，每一 辆太阳能汽车都各具特征。除了车子长度强迫性要求的限辆太阳能汽车都各具特征。除了车子长度强迫性要求的限 制外，当我们设计太阳能汽车的主体时要让阻力到达最小制外，当我们设计太阳能汽车的主体时要让阻力到达最小 值，而使太阳能与阳光的接触比到达最大值，且质量要尽值，而使太阳能与阳光的接触比到达

6、最大值，且质量要尽 量小，但平安系数尽量到达最高。量小，但平安系数尽量到达最高。 太阳能汽车的构造与原理太阳能汽车的构造与原理 LOGO 车身和底盘车身和底盘 2底盘底盘 最初的挑战是如何制造出一个高效的太阳能汽车底盘，最初的挑战是如何制造出一个高效的太阳能汽车底盘， 从而使其强度和平安度到达最正确，并且质量最小。每千从而使其强度和平安度到达最正确，并且质量最小。每千 克的质量都需求足够大的能量使其在路面上挪动，这就意克的质量都需求足够大的能量使其在路面上挪动，这就意 味着要力求使车子的质量减到最小，而这个关键部位就是味着要力求使车子的质量减到最小，而这个关键部位就是 汽车的底盘。然而，平安是

7、一项根本的要求，底盘必需具汽车的底盘。然而，平安是一项根本的要求，底盘必需具 有严厉的强度和平安系数要求。有严厉的强度和平安系数要求。 太阳能汽车的构造与原理太阳能汽车的构造与原理 LOGO 车身和底盘车身和底盘 2底盘底盘 太阳能汽车的底盘通常有太阳能汽车的底盘通常有3种类型：空间框架构造、种类型：空间框架构造、 半单体横造或碳纤维和单体横造。半单体横造或碳纤维和单体横造。 1空间框架太阳能汽车的底盘，运用一个焊接或空间框架太阳能汽车的底盘，运用一个焊接或 维护管构造用于支撑装载或车体。这种车体质量小，但不维护管构造用于支撑装载或车体。这种车体质量小，但不 能装载，合成的外壳可以将分别的底盘

8、组装起来。能装载，合成的外壳可以将分别的底盘组装起来。 太阳能汽车的构造与原理太阳能汽车的构造与原理 LOGO 车身和底盘车身和底盘 2底盘底盘 2半单体横造或碳纤维太阳能汽车的底盘，运用半单体横造或碳纤维太阳能汽车的底盘，运用 合成横梁和空间隔开到达支撑装载的才干，而整合就不能合成横梁和空间隔开到达支撑装载的才干，而整合就不能 支撑装载并接受一个整体的腹部底盘。支撑装载并接受一个整体的腹部底盘。 3单体横造太阳能汽车的底盘，运用躯体构造并单体横造太阳能汽车的底盘，运用躯体构造并 用来支撑装载。用来支撑装载。 太阳能汽车的构造与原理太阳能汽车的构造与原理 LOGO 车身和底盘车身和底盘 3所用

9、资料所用资料 太阳能汽车中的复合资料得到广泛的运用。这种复合太阳能汽车中的复合资料得到广泛的运用。这种复合 资料是由像三明治夹层一样的构造资料构成。碳纤维、凯资料是由像三明治夹层一样的构造资料构成。碳纤维、凯 夫拉夫拉(KEVLAR) 纤维和玻璃是普通的合成建筑资料，蜂窝纤维和玻璃是普通的合成建筑资料，蜂窝 状和泡沫塑料是常用的合成填充资料，这些资料用环氧基状和泡沫塑料是常用的合成填充资料，这些资料用环氧基 树脂维护起来，组合在具有树脂维护起来，组合在具有KEVLAR和碳纤维的资料里，和碳纤维的资料里， 可以获得人们需求的强度资料相当于钢的强度，且是可以获得人们需求的强度资料相当于钢的强度，且

10、是 非常轻质的资料。非常轻质的资料。 太阳能汽车的构造与原理太阳能汽车的构造与原理 LOGO 驾驶控制系统驾驶控制系统 1发动机控制器发动机控制器 发动机控制器控制发动机的启动，而发动机启动信号发动机控制器控制发动机的启动，而发动机启动信号 来自驾驶员的加速安装。对发动机控制器的电力管理是经来自驾驶员的加速安装。对发动机控制器的电力管理是经 过程序来完成的。发动机的启动需求配备不同型号的发动过程序来完成的。发动机的启动需求配备不同型号的发动 机控制器。很多太阳能汽车运用准确数据检测系统来管理机控制器。很多太阳能汽车运用准确数据检测系统来管理 整个太阳能汽车的电力系统，其中包括太阳能光伏阵列、整

11、个太阳能汽车的电力系统，其中包括太阳能光伏阵列、 蓄电池组、发动机控制器和发动机。蓄电池组、发动机控制器和发动机。 太阳能汽车的构造与原理太阳能汽车的构造与原理 LOGO 驾驶控制系统驾驶控制系统 2其他控制其他控制 大多数太阳能汽车是单座，这对驾驶员来说没有多少大多数太阳能汽车是单座，这对驾驶员来说没有多少 乐趣可言，但有的太阳能汽车也可搭乘一位乘客。驾驶员乐趣可言，但有的太阳能汽车也可搭乘一位乘客。驾驶员 和乘客必需有平安配备，主要有护腕和头盔。另外，驾驶和乘客必需有平安配备，主要有护腕和头盔。另外，驾驶 汽车时，驾驶员更为重要的职责是留意汽车的系统平安和汽车时，驾驶员更为重要的职责是留意

12、汽车的系统平安和 察看仪表能否出现异常问题。察看仪表能否出现异常问题。 太阳能汽车的构造与原理太阳能汽车的构造与原理 LOGO 电力、驱动及机械系统电力、驱动及机械系统 1电力系统电力系统 太阳能汽车的心脏部位是电力系统，它由蓄电池和太太阳能汽车的心脏部位是电力系统，它由蓄电池和太 阳电能组成。电力系统控制器管理全部电力的供应和搜集阳电能组成。电力系统控制器管理全部电力的供应和搜集 任务。任务。 在太阳能汽车里最高级的组件部分就是电力系统，它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。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

13、系统最根本的功能是控制和管理整个系统中的电力。电力系统最根本的功能是控制和管理整个系统中的电力。 太阳能汽车的构造与原理太阳能汽车的构造与原理 LOGO 电力、驱动及机械系统电力、驱动及机械系统 1电力系统电力系统 1蓄电池。蓄电池是一种最轻便的电力资源，蓄电蓄电池。蓄电池是一种最轻便的电力资源，蓄电 池组就相当于普通汽车的油箱。一个太阳能汽车运用蓄电池组就相当于普通汽车的油箱。一个太阳能汽车运用蓄电 池组来储存电能，以便在必要时运用。太阳能汽车启动安池组来储存电能，以便在必要时运用。太阳能汽车启动安 装控制着蓄电池组，但是当太阳能汽车开动后，是经过太装控制着蓄电池组，但是当太阳能汽车开动后，

14、是经过太 阳能阵列提供能量，再充到蓄电池组内的。由于各种缘由，阳能阵列提供能量，再充到蓄电池组内的。由于各种缘由， 大量的蓄电池作为能量被运用是有限的。大量的蓄电池作为能量被运用是有限的。 太阳能汽车的构造与原理太阳能汽车的构造与原理 LOGO 电力、驱动及机械系统电力、驱动及机械系统 1电力系统电力系统 2太阳电能。人们生活中对电力的需求是有限的，太阳电能。人们生活中对电力的需求是有限的， 但电力却是生活的必需品。太阳能汽车经过太阳能光伏组但电力却是生活的必需品。太阳能汽车经过太阳能光伏组 件给蓄电池充电。高效的电力经太阳能汽车阵列，经过蓄件给蓄电池充电。高效的电力经太阳能汽车阵列，经过蓄

15、电池的储存，可获得最大的能量。由一个及多个太阳能光电池的储存，可获得最大的能量。由一个及多个太阳能光 伏电板串联起来，即可将电能转变成化学能储存电力，按伏电板串联起来，即可将电能转变成化学能储存电力，按 照同样的方式可将一切光伏电池板连起来。照同样的方式可将一切光伏电池板连起来。 太阳能汽车的构造与原理太阳能汽车的构造与原理 LOGO 电力、驱动及机械系统电力、驱动及机械系统 1电力系统电力系统 2太阳电能。太阳电能。 1太阳能光电板。一个太阳能光电板能将太阳能转太阳能光电板。一个太阳能光电板能将太阳能转 变为电能。光子在目光下产生能量带动电子从一个半运动变为电能。光子在目光下产生能量带动电子

16、从一个半运动 金属粒子的一层转移到另一个层面，电子的运动产生了通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。用的电力。 太阳能汽车的构造与原理太阳能汽车的构造与原理 LOGO 电力、驱动及机械系统电力、驱动及机械系统 1电力系统电力系统 2太阳电能。太阳电能。 2太阳能阵列。太阳能阵列是太阳能汽车的一种资太阳能阵列。太阳能阵列是太阳能汽车的一种资 源，阵列由许多源，阵列由许多PV光电池板通常有好几百个组成。光电池板通常有好几百个组成。 太阳能光电池板经过电线衔接，由假设干个电线串、并联太阳能光电池板经过电线衔接，由假设干个电线串、并联 在一同，衔接光电池片，从而到达蓄电池规定

17、的电压。在一同，衔接光电池片，从而到达蓄电池规定的电压。 太阳能汽车的构造与原理太阳能汽车的构造与原理 LOGO 电力、驱动及机械系统电力、驱动及机械系统 2驱动器系统驱动器系统 在太阳能汽车里运用什么类型的发动机没有限制，普在太阳能汽车里运用什么类型的发动机没有限制，普 通额定的是通额定的是25HP 1HP=0.75kW。大多数太阳能汽。大多数太阳能汽 车运用的发动机是双线圈交流无刷机，这种交流无刷机是车运用的发动机是双线圈交流无刷机，这种交流无刷机是 相当轻质资料的机器，在额定转速相当轻质资料的机器，在额定转速r/min下到达下到达98% 的运用效率。太阳能汽车有的运用效率。太阳能汽车有3

18、种根本驱动类型：单减引导种根本驱动类型：单减引导 式驱动、变频履带式驱动、轴式驱动。式驱动、变频履带式驱动、轴式驱动。 太阳能汽车的构造与原理太阳能汽车的构造与原理 LOGO 电力、驱动及机械系统电力、驱动及机械系统 3机械系统机械系统 机械系统在太阳能汽车概念里是很简单的，但是我们机械系统在太阳能汽车概念里是很简单的，但是我们 在设计中，应尽量减少摩擦力和质量，根据不同的路况来在设计中，应尽量减少摩擦力和质量，根据不同的路况来 设计需求的强度。轻质金属如铝合金和合成金属是最常用设计需求的强度。轻质金属如铝合金和合成金属是最常用 的，可使质量和强度到达最优。普通针对质量和强度的比的，可使质量和

19、强度到达最优。普通针对质量和强度的比 例制造高效率的组件。机械系统包括制动、转向盘和轮胎例制造高效率的组件。机械系统包括制动、转向盘和轮胎 等。等。 太阳能汽车的构造与原理太阳能汽车的构造与原理 LOGO 太阳能汽车实例太阳能汽车实例 LOGO 太阳能汽车的典型构造太阳能汽车的典型构造 在太阳能汽车上，太阳能电池组搜集太阳能，并经过在太阳能汽车上，太阳能电池组搜集太阳能，并经过 光电转换器把它转换成电能。功率跟踪器监视太阳能采集光电转换器把它转换成电能。功率跟踪器监视太阳能采集 格板和负荷之间的阻抗，使得在不同的天气或不同的负荷格板和负荷之间的阻抗，使得在不同的天气或不同的负荷 等各种情况下，

20、汽车的驱动系一致直能任务在最正确效率。等各种情况下，汽车的驱动系一致直能任务在最正确效率。 能量从功率跟踪器输入电动机，电动机经过直接减速驱动能量从功率跟踪器输入电动机，电动机经过直接减速驱动 后轮，把那些剩余的能量存储于蓄电池中。后轮，把那些剩余的能量存储于蓄电池中。 太阳能汽车实例太阳能汽车实例 LOGO 太阳能汽车的典型构造太阳能汽车的典型构造 太阳能汽车实例太阳能汽车实例 LOGO 太阳能汽车的典型构造太阳能汽车的典型构造 太阳能汽车实例太阳能汽车实例 LOGO 太阳能汽车的关键技术太阳能汽车的关键技术 1.太阳能采集格板太阳能采集格板 多项选择用热塑料制成的太阳能采集格板，外形如下多

21、项选择用热塑料制成的太阳能采集格板，外形如下 图，太阳能电池就布置在格子中。目前在太阳能汽车上运图，太阳能电池就布置在格子中。目前在太阳能汽车上运 用的太阳能电池普通有非晶态电池、地面硅电池、太空级用的太阳能电池普通有非晶态电池、地面硅电池、太空级 硅电池和砷化锡电池等。由于太阳能汽车对能量的采集是硅电池和砷化锡电池等。由于太阳能汽车对能量的采集是 有限的，必需严厉控制能量的损失，所以在选择太阳能电有限的，必需严厉控制能量的损失，所以在选择太阳能电 池时应该思索的是效率最大的那种。池时应该思索的是效率最大的那种。 太阳能汽车实例太阳能汽车实例 LOGO 太阳能汽车的关键技术太阳能汽车的关键技术

22、 1.太阳能采集格板太阳能采集格板 太阳能汽车实例太阳能汽车实例 LOGO 太阳能汽车的关键技术太阳能汽车的关键技术 2.蓄电池蓄电池 由俄罗斯里姆施塔特高等技术学校研制的太阳能汽由俄罗斯里姆施塔特高等技术学校研制的太阳能汽 车，蓄电池组采用车，蓄电池组采用10个串联的个串联的12V铅酸蓄电池，容量为铅酸蓄电池，容量为 40Ah，能量贮藏为，能量贮藏为4.8kWh，质量为，质量为125kg。由于比能。由于比能 量大的电池即使是隔热措施再好，也会释放出较多的热量量大的电池即使是隔热措施再好，也会释放出较多的热量 ，所以普通在太阳能汽车上不予采用。，所以普通在太阳能汽车上不予采用。 太阳能汽车实例太阳能汽车实例 LO