7.4太阳能汽车（课件）- 《汽车文化》同步教学（北京邮电版·2023）

太阳能汽车 7.4 1 1.太阳能汽车的基本结构 太阳能汽车一般由太阳能电池板、电力系统、电能控制系统、电动机、机械系统等组成。 1)太阳能电池板 太阳能电池板是太阳能汽车的能源产生装置,有阵列形式和薄膜形式。阵列是由许多光电池板(通常有数百个,多者有几千个)组成的。阵列的类型受到太阳能汽车车身的尺寸和制造费用等的限制。太阳能汽车通常使用硅电池板,它具有价格适中、转换率高的特点(最高转换率可达20%)。 7.4.1太阳能汽车的基本结构与工作原理 2 1.太阳能汽车的基本结构 2)电力系统 电力系统是整个太阳能汽车的核心部件。电力系统控制器管理全部电力的供应和收集工作。蓄电池组就相当于普通汽车的油箱,太阳能汽车使用蓄电池组来储存电能,以便在必要时使用。蓄电池的电能可以通过太阳能电池板来充电,也可以通过其他的外部电源充电。 目前在太阳能汽车上所用的蓄电池主要包括铅酸蓄电池、镍镉蓄电池、锂电池、锂聚合物电池等,各种电池都有自己的优点和不足。电池组是由几个独立的模块连接起来的,以提供系统所需的电压。比较有代表性的系统电压一般为84~108V。 7.4.1太阳能汽车的基本结构与工作原理 3 1.太阳能汽车的基本结构 3)电能控制系统 电能控制系统是整个太阳能汽车的“大脑”,主要用于整车电能的分配、电压电量控制等。电能控制系统包括峰值电能监控仪、电动机控制器和数据采集系统。电能控制系统最基本的功能是控制和管理整个系统中的电能。峰值电能监控仪电力来源于太阳能光伏阵列,光伏阵列把能量传递给另外的蓄电池用于储存或直接传递给电动机控制器,以便起动电动机。 7.4.1太阳能汽车的基本结构与工作原理 4 1.太阳能汽车的基本结构 4)电动机 太阳能汽车中的电动机相当于普通汽车中的发动机。现在的车用驱动电动机中有很多类型,在电动车中都可以应用。类型的选择主要根据设计者的要求来定。太阳能汽车使用的电动机多数是双线圈无刷直流电动机。太阳能汽车一般不采用齿轮机构进行调速。对于双线圈无刷直流电动机,可以通过电动机的两个线圈(低速线圈和高速线圈)来实现调速。起动时,低速线圈工作,为太阳能汽车提供低转速、大转矩;高速行驶时,高速线圈工作,为太阳能汽车提供高转速和最佳的运行效果。 7.4.1太阳能汽车的基本结构与工作原理 5 1.太阳能汽车的基本结构 5)机械系统 机械系统主要包括车身系统、底盘系统和操纵系统等。太阳能汽车的机械系统与普通汽车基本相同,但又有自身的特点。在满足汽车的安全和外形尺寸要求的前提下,太阳能汽车外形设计方面则没有其他限制。一般来说,太阳能汽车的外形设计要使行驶过程中的风阻尽量小,同时要使太阳能电池板的面积尽量大。太阳能汽车要求底盘的强度和安全度达到最大,而且质量尽量轻。 7.4.1太阳能汽车的基本结构与工作原理 6 2.太阳能汽车的基本工作原理 太阳能电池板在太阳光的照射下产生电能,电能通过峰值功率跟踪仪及蓄电池的充电控制器输送至驱动电动机或者输送到蓄电池进行储存。在太阳能汽车行驶过程中,如果日照充足,电能将直接输送给驱动电动机,多余的能量通过蓄电池控制器输送到蓄电池进行储存;如果日照条件不好,太阳能电池板产生的能量不能支持太阳能汽车的行驶需要,这时蓄电池的能量也会用于驱动电动机。在太阳能汽车停止行驶时,太阳能电池板所产生的能量全部储存到蓄电池中。 7.4.1太阳能汽车的基本结构与工作原理 7 7.4.2太阳能汽车的特点 太阳能汽车的能源来自太阳,是真正的绿色能源汽车。根据太阳能汽车设计的要求,它的结构与普通汽车又有很大的不同。太阳能汽车有如下几个特点: (1)节约能源。太阳能汽车的主要能量来源于太阳,而太阳的能量是取之不尽、用之不竭的,所以太阳能汽车是一种非常节能的汽车。 (2)能源利用率高。太阳能汽车很少通过齿轮机构传递能量,可以减少能量损耗。同时,驱动电动机的能量利用率非常高(可以达到98%),这一点是内燃机汽车所不能比拟的(内燃机汽车能量利用率最高为30%)。 (3)减少环境污染。太阳能汽车消耗的能量是电能,不产生废气,这样就减少了大气中的一氧化碳、碳氢化合物的含量,也大大减少了二氧化碳的含量。 (4)灵活,操控性好。由于太阳能汽车中很多部件都是电子部件,所以可以保证很好的操作性。在电子部件损坏时,可以通过信号诊断检测出故障点。 8 7.4.3太阳能汽车的发展趋势 太阳能汽车是一种靠太阳能来驱动的汽车,是随着太阳能电池技术的发展而产生的。相比传统内燃机驱动的汽车,太阳能汽车真正实现了零排放。正因为其环保的特点,太阳能汽车产业的发展日益蓬勃。 太阳能电池依据所用半导体材料的不同,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。在阳光照射下,太阳能电池板采集阳光,并产生电能。这种能量被蓄电池储存,或者直接提供给电