太陽能汽車是太陽能發電在汽車上的應用,將能夠有效降低全球環境污染,創造潔凈的生活環境。太陽能汽車使用太陽能電池把光能轉化成電能,電能會在儲電池中存起備用,用來推動汽車的電動機。由于太陽能車不用燃燒化石燃料,所以不會放出有害物。
據估計,如果由太陽能汽車取代燃汽車輛,每輛汽車的二氧化碳排放量可減少43至54%。
太陽能電動車以光電代油,可節約有限的石油資源。白天,太陽電池把光能轉換為電能自動存儲在動力電池中,在晚間還可以利用低谷電(220V)充電。
無污染,無噪音。因為不用燃油,太陽能電動車不會排放污染大氣的有害氣體。沒有內燃機,太陽能電動車在行駛時聽不到燃油汽車內燃機的轟鳴聲。
與燃油汽車的比較優勢。實用型太陽能動力車除行駛速度遠低于燃油汽車外,與燃油汽車相比,還是有諸多優勢的。首先,太陽能電動車耗能少,只需采用3-4平方米的太陽電池組件便可使太陽能電動車行駛起來。燃油汽車在能量轉換過程中要遵守卡諾循環的規律來作功,熱效率比較低,只有1/3左右的能量消耗在推動車輛前進上,其余2/3左右的能量損失在發動機和驅動鏈上;而太陽能電動車的熱量轉換不受卡諾循環規律的限制,90%的能量用于推動車輛前進。
其次,易于駕駛。無需電子點火,只需踩踏加速踏板便可啟動,利用控制器使車速變化。不需換擋、踩離合器,簡化了駕駛的復雜性,避免了因操作失誤而造成的事故隱患,特別適合婦女和老年人駕駛。另外,太陽能動力車采用創新前橋和轉向系統,前后獨立懸掛,四輪鼓式制動從時速30公里到突然剎車,剎車線不超過7.3米。
由于太陽能電動車結構簡單,除了定期更換蓄電池以外,基本上不需日常保養,省去了傳統汽車必須經常更換機油,添加冷卻水等定期保養的煩惱。小巧的車身,靈便轉向,可以輕而易舉的將車泊入擁擠不堪的都市停車場。
在都市行車,為了等候交通信號燈,必須不斷的停車和啟動,既造成了大量的能源浪費,又加重了空氣污染,使用太陽能電動車,減速停車時,可以不讓電動機空轉,大大提高了能源使用效率和減少了空氣污染。
再次,太陽能電動車沒有內燃機、離合器、變速箱、傳動軸、散熱器、排氣管等零部件,結構簡單,制造難度降低。
電池方陣
太陽能電池方陣是太陽能汽車的能源。方陣是由許多PV光電池板(通常有好幾百個)組成。方陣類型受到太陽能汽車尺寸和部件費用等的制約。目前,主要有兩種類型的光電池板:硅電池和砷化合物電池。環繞地球衛星使用的太陽電池使用的是典型的砷化合物電池,而硅電池則更為普遍的為地面基礎設備所使用。一般等級的太陽能汽車通常使用硅電池板。許多獨立的硅片(接近1000個)被組合,形成太陽電池方陣。依靠光伏電源供電動發動機驅動太陽能汽車。這些方陣的通常工作電壓在50V~200V之間,并能提供1O00W的電力。方陣輸出功率的大小受到太陽、云層的覆蓋度和溫度的影響。超級太陽能汽車也能使用通常類型的太陽能光電板。但更多的是使用太空級光電板。這種板很小,但是比普通的硅片電池板要昂貴得多,然而它們的使用效率非常高。
一般情況下,車子在運動時,被轉換的太陽能光被直接送到發動機控制系統。但有時提供的能量要大于發動機需求的電力,那么多余的能量就會被蓄電池儲存以備后用。當太陽電池方陣不能提供足夠的能量來驅動發動機時,蓄電池內的被儲存的備用能量將會自動補充。當然,當太陽能汽車不運動時,所有能量都將通過太陽能光伏陣列儲存在蓄電池內。也可以利用一些回流的能量來推動汽車。當太陽能汽車開始減速時,換用通用的機械制動,這時發動機將變成了一個發電機,能量通過發動機控制器反向進入蓄電池內進行儲存。回充到蓄電池中的能量是非常少的,但是卻非常實用。
控制系統
在太陽能汽車里最高級的組件部分就是電力系統。它們包括峰值電力監控儀、發動機控制器和數據采集系統。電力系統最基本的功能就是控制和管理整個系統中的電力。峰值電力監控儀條件電力來源于太陽能光伏陣列,光伏陣列把能量傳遞給另外的蓄電池用于儲存或直接傳遞給發動機控制器用于推動發動機。當太陽能光伏陣列正在給蓄電池充電的時候,電池組電力監控儀會保護蓄電池組因過充而被損壞。電池組電力監控儀的號碼數值隨我們的設計而被使用在太陽能汽車里。峰值電力監控儀是由輕質材料構成,發動機的啟動需要配備不同型號的發動機控制器,使用的工作效率一般超過90%。從監控系統獲得的數據常常用來判斷太陽能汽車的狀況,并用來解決太陽能汽車出現的問題。
在太陽能汽車里使用什么類型的發動機沒有限制。大多數太陽能汽車使用的發動機是雙線圈直流無刷電機,這種直流無刷電機是相當輕質的材料機器,在額定的RPM(每秒轉速)達到98%的使用效率。但是它們的價格比普通有刷型交流發動機要貴一些。
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