太阳能汽车都有哪些特点

【专家解说】：　　太阳能汽车 solar car 　　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,每辆汽车的二氧化碳排放量可减少43至54%。 　　[编辑本段]太阳能汽车概述 　　汽车用的燃料是汽油和柴油等,它们都是从石油中提炼出来的。然而,石油这种矿物燃料是不能再生的,用一点就少一点,总有一天要用完。据科学家们预计,目前世界上已探明的石油储量将于2020年左右被采尽。因此,汽车将会出现挨受“饥饿”的危险,人类将面临着能源的挑战。 　　从另一方面来说,石油本身就是一种宝贵的化工原料,可以用来制造塑料、合成橡胶和合成纤维等。把石油作为燃料烧掉了,不但十分可惜,而且还污染了人类赖以生存的环境。 　　解决这个难题的唯一可行办法,就是加紧开发新能源。而太阳能就是这些新开发能源中的佼佼者。 　　[编辑本段]太阳能汽车工作原理 　　金焰四射的太阳,其表面是一片烈焰翻腾的火海,温度为6000℃左右。在太阳内部,温度高达两千万度以上。所以,太阳能一刻不停地发出大量的光和热,为人类送来光明和温暖,它也成了取之不尽、用之不竭的能源聚宝盆。 　　将太阳光变成电能,是利用太阳能的一条重要途径。人们早在本世纪50年代就制成了第一个光电池。将光电池装在汽车上,用它将太阳光不断地变成电能,使汽车开动起来。这种汽车就是新兴起的太阳能汽车。 　　你看,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。平常我们看到的人造卫星上的铁翅膀,也是一种供卫星用电的太阳能电池板。 　　太阳能电池依据所用半导体材料不同,通常分为硅电池、硫化镉电池、砷化镓电池等,其中最常用的是硅太阳能电池。 　　硅太阳能电池有圆形的、半圆形的和长方形的等几种。在电池上有像纸一样薄的小硅片。在硅片的一面均匀地掺进一些硼,另一面掺入一些磷,并在硅片的两面装上电极,它就能将光能变成电能。 　　在“利比特布利克二号太阳能汽车顶上,有一个圆弧形的太阳能电池板,板上整齐地排列着许多太阳能电池。这些太阳能电池在阳光的照射下,电极之间产生电动势,然后通过连接两个电极的导线,就会有电流输出。 　　通常,硅太阳能电池能把10%～15%的太阳能转变成电能。它既使用方便,经久耐用,又很干净,不污染环境,是比较理想的一种电源。只是光电转换的比率小了一些。近年来,美国已研制成光电转换率达35%的高性能太阳能电池。澳大利亚用激光技术制成的太阳能电池,%,而且成本与柴油发电相当。这些都为光电池在汽车上的应用开辟了广阔的前景。 　　[编辑本段]太阳能汽车的历史 　　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,我国首次研制的“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。这也表明了我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。 　　[编辑本段]太阳能汽车的设计制造 　　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()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,这在后面“能量流图表”中有相关的阐述。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。我们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 　　[编辑本段]太阳能汽车的系统构造 　　设计并制造一辆太阳能汽车可能需要花费两年以上的时间,这是一个非常庞大的项目工程。为了能够成功的投入使用,每一工作组队员都必须列一个工作计划。这个计划将随着项目的发展而不断变化。但是,它能够提供一个稳定的路线,那就是最终保持项目的顺利前进并达到最终的目标。计划开始是一个时间图表,它被用来制订项目的轮廓,从而决定花费的时间、资金以及各个阶段设计的步骤和设计流程。 　　有一个很奇怪的现象,从一开始到结束有一个共同的地方就是一个计划是对整个项目的成功是非常重要的。这里包括调整目标和客观情况。实施项目之前小组开始设计,我们必须能知道我们想在什么地方什么时间进行。图纸被用到最终的太阳能汽车上面会受到目标和项目客观因素的影响。使用“头脑风暴”法能够引发很多点子。若干个最初的设计可以被考虑,在命令设计相关系统之前首先共同的目标就是汽车的形状。初始的设计会随着汽车底盘设计、机械系统设计、电气系统设计、驱动器系统设计和太阳能光伏阵列设计而发展。设计图稿通过展示决定对未来的调查,以至于最后的图案被确定时才能去除。这里需要考虑如下方面的影响因素。如：1、成本,2、效能,3、制造的可能性,4、顺应规则,5、系统的适应性,6、时间的紧迫性,7、重量负荷。 　　这是从事这个项目,小组必须考虑到工厂和其他的重要因素。 　　难得有一个设计能适应所有的区域。如,用一个车轴发动机设计比一个简单的减少传递要高