太陽(yáng)能汽車都有哪些特點(diǎn)

【專家解說(shuō)】：　　太陽(yáng)能汽車 solar car 　　太陽(yáng)能發(fā)電在汽車上的應(yīng)用,將能夠有效降低全球環(huán)境污染,創(chuàng)造潔凈的生活環(huán)境,隨著全球經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展,太陽(yáng)能汽車作為一個(gè)產(chǎn)業(yè)已經(jīng)不是一個(gè)神話。燃燒汽油的汽車是城市中一個(gè)重要的污染源頭,汽車排放的廢氣包括二氧化硫和氮氧化物都會(huì)引致空氣污染,影響我們的健康?，F(xiàn)在各國(guó)的科學(xué)家正致力開發(fā)產(chǎn)生較少污染的電動(dòng)汽車,希望可以取代燃燒汽油的汽車。但由于現(xiàn)在各大城市的主要電力都是來(lái)自燃燒化石燃料的,使用電動(dòng)汽車會(huì)增加用電的需求,即間接增加發(fā)電廠釋放的污染物。有鑒于此,一些環(huán)保人士就提倡發(fā)展太陽(yáng)能汽車,太陽(yáng)能汽車使用太陽(yáng)能電池把光能轉(zhuǎn)化成電能,電能會(huì)在儲(chǔ)電池中存起備用,用來(lái)推動(dòng)汽車的電動(dòng)機(jī)。由于太陽(yáng)能車不用燃燒化石燃料,所以不會(huì)放出有害物。據(jù)估計(jì),如果由太陽(yáng)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%。 　　[編輯本段]太陽(yáng)能汽車概述 　　汽車用的燃料是汽油和柴油等,它們都是從石油中提煉出來(lái)的。然而,石油這種礦物燃料是不能再生的,用一點(diǎn)就少一點(diǎn),總有一天要用完。據(jù)科學(xué)家們預(yù)計(jì),目前世界上已探明的石油儲(chǔ)量將于2020年左右被采盡。因此,汽車將會(huì)出現(xiàn)挨受“饑餓”的危險(xiǎn),人類將面臨著能源的挑戰(zhàn)。 　　從另一方面來(lái)說(shuō),石油本身就是一種寶貴的化工原料,可以用來(lái)制造塑料、合成橡膠和合成纖維等。把石油作為燃料燒掉了,不但十分可惜,而且還污染了人類賴以生存的環(huán)境。 　　解決這個(gè)難題的唯一可行辦法,就是加緊開發(fā)新能源。而太陽(yáng)能就是這些新開發(fā)能源中的佼佼者。 　　[編輯本段]太陽(yáng)能汽車工作原理 　　金焰四射的太陽(yáng),其表面是一片烈焰翻騰的火海,溫度為6000℃左右。在太陽(yáng)內(nèi)部,溫度高達(dá)兩千萬(wàn)度以上。所以,太陽(yáng)能一刻不停地發(fā)出大量的光和熱,為人類送來(lái)光明和溫暖,它也成了取之不盡、用之不竭的能源聚寶盆。 　　將太陽(yáng)光變成電能,是利用太陽(yáng)能的一條重要途徑。人們?cè)缭诒臼兰o(jì)50年代就制成了第一個(gè)光電池。將光電池裝在汽車上,用它將太陽(yáng)光不斷地變成電能,使汽車開動(dòng)起來(lái)。這種汽車就是新興起的太陽(yáng)能汽車。 　　你看,在太陽(yáng)能汽車上裝有密密麻麻像蜂窩一樣的裝置,它就是太陽(yáng)能電池板。平常我們看到的人造衛(wèi)星上的鐵翅膀,也是一種供衛(wèi)星用電的太陽(yáng)能電池板。 　　太陽(yáng)能電池依據(jù)所用半導(dǎo)體材料不同,通常分為硅電池、硫化鎘電池、砷化鎵電池等,其中最常用的是硅太陽(yáng)能電池。 　　硅太陽(yáng)能電池有圓形的、半圓形的和長(zhǎng)方形的等幾種。在電池上有像紙一樣薄的小硅片。在硅片的一面均勻地?fù)竭M(jìn)一些硼,另一面摻入一些磷,并在硅片的兩面裝上電極,它就能將光能變成電能。 　　在“利比特布利克二號(hào)太陽(yáng)能汽車頂上,有一個(gè)圓弧形的太陽(yáng)能電池板,板上整齊地排列著許多太陽(yáng)能電池。這些太陽(yáng)能電池在陽(yáng)光的照射下,電極之間產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì),然后通過(guò)連接兩個(gè)電極的導(dǎo)線,就會(huì)有電流輸出。 　　通常,硅太陽(yáng)能電池能把10%～15%的太陽(yáng)能轉(zhuǎn)變成電能。它既使用方便,經(jīng)久耐用,又很干凈,不污染環(huán)境,是比較理想的一種電源。只是光電轉(zhuǎn)換的比率小了一些。近年來(lái),美國(guó)已研制成光電轉(zhuǎn)換率達(dá)35%的高性能太陽(yáng)能電池。澳大利亞用激光技術(shù)制成的太陽(yáng)能電池,%,而且成本與柴油發(fā)電相當(dāng)。這些都為光電池在汽車上的應(yīng)用開辟了廣闊的前景。 　　[編輯本段]太陽(yáng)能汽車的歷史 　　早期的太陽(yáng)能汽車是在墨西哥制成的。這種汽車,外形像一輛三輪摩托車,在車頂上架有一個(gè)裝太陽(yáng)能電池的大棚。在陽(yáng)光照射下,太陽(yáng)能電池供給汽車電能,使汽車的速度達(dá)到每小時(shí)40公里,由于這輛汽車每天所獲得的電能只能行40分鐘,所以它還不能跑遠(yuǎn)路。 　　1984年9月,我國(guó)首次研制的“太陽(yáng)號(hào)”太陽(yáng)能汽車試驗(yàn)成功,并開進(jìn)了北京中南海的勤政殿,向中央領(lǐng)導(dǎo)報(bào)喜。這也表明了我國(guó)在研制新型汽車方面已達(dá)到世界先進(jìn)水平。 　　現(xiàn)在世界上很多國(guó)家都在研制太陽(yáng)能汽車,并進(jìn)行交流和比賽。1987年11月,在澳大利亞舉行了一次世界太陽(yáng)能汽車?yán)Υ筚?。?個(gè)國(guó)家的25輛太陽(yáng)能汽車參加了比賽。賽程全長(zhǎng)3200公里,幾乎縱貫整個(gè)澳大利亞國(guó)土。 　　在這次大賽中,美國(guó)“圣雷易莎”號(hào)太陽(yáng)能賽車以44小時(shí)54分的成績(jī)跑完全程,奪得了冠軍。 　　“圣雷易莎”號(hào)太陽(yáng)能賽車,雖然使用的是普通的硅太陽(yáng)能電池,但它的設(shè)計(jì)獨(dú)特新穎,采用了像飛機(jī)一樣的外形,可以利用行駛時(shí)機(jī)翼產(chǎn)生的升力來(lái)抵消車身的重量,而且安裝了最新研制成功的超導(dǎo)磁性材料制成的電機(jī),因此使這輛賽車在大賽中創(chuàng)造了時(shí)速100公里的最高紀(jì)錄。 　　太陽(yáng)能汽車不僅節(jié)省能源,消除了燃料廢氣的污染,而且即使在高速行駛時(shí)噪音也很小。因此,太陽(yáng)能汽車已引起人們的極大興趣,并將在今后得到迅速的發(fā)展。 　　[編輯本段]太陽(yáng)能汽車的設(shè)計(jì)制造 　　太陽(yáng)能發(fā)電在汽車上的應(yīng)用,將能夠有效降低全球環(huán)境污染,創(chuàng)造潔凈的生活環(huán)境,隨著全球經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展,太陽(yáng)能汽車作為一個(gè)產(chǎn)業(yè)已經(jīng)不是一個(gè)神話?，F(xiàn)就我們掌握的相關(guān)技術(shù)信息同有志于太陽(yáng)能汽車研發(fā)和生產(chǎn)的單位或企業(yè)進(jìn)行探討。 　　太陽(yáng)能汽車最具魅力的部分就是車身。光滑而又具有異域風(fēng)情的外觀是吸引眼球的部分,太陽(yáng)能汽車是由若干主體部件組成。由于沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)而使得每一輛太陽(yáng)能汽車各具特色。除了車子長(zhǎng)度的強(qiáng)制性要求限制外。當(dāng)我們?cè)O(shè)計(jì)太陽(yáng)能汽車的主體時(shí)要讓阻力達(dá)到最小值。而使太陽(yáng)能與陽(yáng)光的接觸比達(dá)到最大值,重量要盡量小而安全系數(shù)盡量達(dá)到最高。在這些方面我們得到很多理論作為支撐,如在車子的形狀和尺寸上我們花費(fèi)大量的時(shí)間進(jìn)行試跑測(cè)試。進(jìn)而測(cè)出并試圖得到最佳的外形效果。一個(gè)好的太陽(yáng)能汽車外形能夠節(jié)省幾百瓦的能量,這也是制造一輛好的太陽(yáng)能汽車所必須的。 　　最初的挑戰(zhàn)就是如何制造出一個(gè)高效的太陽(yáng)能汽車底盤,從而使其強(qiáng)度和安全度達(dá)到最佳,并且重量最小。每一公斤的重量都需要足夠大的能量使得在路面上移動(dòng)。這就意味著工作組力求使車子的重量減到最小。而這個(gè)關(guān)鍵的部位就是汽車的底盤。然而,安全是一個(gè)基本的要求,底盤必須具有嚴(yán)格的強(qiáng)度和安全系數(shù)要求。通常,有三種類型的底盤使用在太陽(yáng)能汽車上。 　　1、空間框架結(jié)構(gòu) 　　2、半單體橫造或碳纖維 　　3、單體橫造 　　一個(gè)空間框架使用一個(gè)焊接或保護(hù)管結(jié)構(gòu)用于支撐裝載或車體,這種車體重量輕,但不能裝載。合成的外殼是可以將分離的底盤組裝起來(lái)。半單體橫造或碳橫梁使用合成橫梁和空間隔開達(dá)到支撐裝載的能力,而整合就不能支撐裝載并承受一個(gè)整體的腹部底盤。在太陽(yáng)能汽車的頂部每段是經(jīng)常分割成片狀,從而能夠附加到腹部盤的上面。一個(gè)單體橫造的太陽(yáng)能汽車的底盤使用軀體結(jié)構(gòu)并用來(lái)支撐裝載。這三種類型的太陽(yáng)能汽車底盤都能制造出強(qiáng)勁而又輕量型的太陽(yáng)能汽車出來(lái)。許多太陽(yáng)能汽車使用我們以上提到的三種底盤結(jié)構(gòu)的組合方法。在上面結(jié)構(gòu)中有一個(gè)例子就是帶有組合空間框架的半單體橫造,可以很好的保護(hù)駕駛員。 　　由于太陽(yáng)能汽車中復(fù)合材料得到廣泛的應(yīng)用,在這里我們需要對(duì)合成材料進(jìn)行定義。這種合成材料是由象三明治夾層一樣結(jié)構(gòu)材料構(gòu)成。碳纖維、KEVLAR和玻璃纖維,是一種普通的合成建筑材料。蜂窩狀和泡沫塑料是常用的合成填充材料。這些材料用環(huán)氧基樹脂保護(hù)起來(lái)。組合在具有KEVLAR和碳纖維的材料里。能夠獲得人需要的強(qiáng)度材料(相當(dāng)于鋼的強(qiáng)度),但是是非常輕質(zhì)的材料。 　　太陽(yáng)能陣列 　　太陽(yáng)能陣列是太陽(yáng)能汽車的一種資源。陣列是由許多PV光電池板(通常有好幾百個(gè))組成。這些光電池板是將太陽(yáng)能能量轉(zhuǎn)變成電能。每一組使用太陽(yáng)能光電板技術(shù)的一種來(lái)制造陣列。這些陣列類型需要符合比賽規(guī)則,受到太陽(yáng)能汽車尺寸和部件的費(fèi)用等的制約。 　　太陽(yáng)能光電池板是通過(guò)電線連接。若干個(gè)電線串并聯(lián)在一起,連接光電池片從而達(dá)到蓄電池規(guī)定的電壓。這里有幾種方法使得太陽(yáng)能光電池組合在一起。但是一個(gè)最基本的目標(biāo)就是在有限的空間內(nèi)能夠盡可能的裝上多的太陽(yáng)能光電池板。太陽(yáng)能光電板很脆弱并且很容易被損壞。這些光電池板保護(hù)主要來(lái)自于天氣和空氣壓縮而出現(xiàn)裂口。有幾種方法可以壓縮光電池板,目標(biāo)是增加最小的重量來(lái)保護(hù)太陽(yáng)能光電池板。 　　在白天里,電力是通過(guò)太陽(yáng)能光電池陣列依靠天氣和太陽(yáng)的位置而得到能量,通過(guò)太陽(yáng)能陣列自己的轉(zhuǎn)換變成動(dòng)力。在晴朗陽(yáng)光普照的正午,一個(gè)好的太陽(yáng)能汽車太陽(yáng)能陣列能產(chǎn)生超過(guò)1000W()的能量。這些能量經(jīng)過(guò)太陽(yáng)能陣列通過(guò)發(fā)電機(jī)被使用或者被蓄電池儲(chǔ)存以備后用。 　　太陽(yáng)能光電板 　　一個(gè)太陽(yáng)能光電板能將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?。光子在日光下產(chǎn)生能量帶動(dòng)電子從一個(gè)半運(yùn)動(dòng)的金屬粒子的一層轉(zhuǎn)移到另一個(gè)層面,電子的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生了通用的電力。 　　目前,主要有兩種類型的光電板：硅和砷化物。在這里有幾個(gè)不同的等級(jí)并且有不同的效能。環(huán)繞地球衛(wèi)星是典型的使用砷化合物,而硅則更為普遍的為地球(陸地)基礎(chǔ)設(shè)備的使用。 　　一般等級(jí)的太陽(yáng)能汽車通常使用陸地級(jí)硅電池板。許多獨(dú)立的硅片(靠近1000個(gè))被組合,形成太陽(yáng)能陣列。依靠電動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)太陽(yáng)能汽車。這些陳列的通常工作電壓在50-200V,并能提供1000W的電力。能量的大小受到太陽(yáng)、云層的覆蓋度和溫度的影響陣列的輸出。 　　超級(jí)太陽(yáng)能汽車通常類型的太陽(yáng)能光電板也能使用。但更多的是使用太空級(jí)光電板。這種板很小,但是比普通的硅片電池板要昂貴的多,然而它們的使用效率非常的高。光電池板具有很強(qiáng)的技術(shù)性。它們的發(fā)展和使用是隨著技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展。并有部分是用于太空旅行和衛(wèi)星輸送系統(tǒng)中。 　　太陽(yáng)能汽車之旅 　　在單一用途的太陽(yáng)能汽車設(shè)計(jì)和制造重量輕而能耗低的太陽(yáng)能機(jī)動(dòng)車----競(jìng)賽(或者是“競(jìng)技”,依靠太陽(yáng)的光線)相似于方程式賽車的一種。太陽(yáng)能汽車沒有作為交通運(yùn)輸工具的要求設(shè)計(jì)。它們的座位有限(通常是一個(gè)人,也有時(shí)是兩個(gè)座位),它們有很少的貨艙,而且僅僅能在白天行使。我們這樣做卻能為我們未來(lái)技術(shù)的發(fā)展提供一個(gè)很好的機(jī)會(huì)。為今后的民用化推廣奠定基礎(chǔ)。注：在作為旅行工具美國(guó)的太陽(yáng)能汽車已經(jīng)挑戰(zhàn)常規(guī),另外太陽(yáng)能汽車還有許多其他的特性。 　　用工作、時(shí)間和金錢去開發(fā)一個(gè)高性能的太陽(yáng)能汽車是一個(gè)偉大的創(chuàng)造,在這種構(gòu)想后面是一個(gè)巨大無(wú)比的商機(jī)。一輛太陽(yáng)能汽車的原理是相當(dāng)簡(jiǎn)單的,這在后面“能量流圖表”中有相關(guān)的闡述。為了使太陽(yáng)光提供的能量得到最大的吸收利用,工作組使用一個(gè)設(shè)計(jì)工序來(lái)開發(fā)一個(gè)安全、可靠而有性能很高的太陽(yáng)能機(jī)動(dòng)車。 　　用一個(gè)由計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)出的模型制造一個(gè)太陽(yáng)能汽車。我們可以開發(fā)出一個(gè)工具,它能幫助我們學(xué)習(xí)更多關(guān)于太陽(yáng)能汽車如何工作,一個(gè)太陽(yáng)能汽車由哪些部件構(gòu)成,并且它們有是如何被組合在一起,結(jié)果我們發(fā)現(xiàn)這些工作是個(gè)簡(jiǎn)單的系統(tǒng)。我們分析組件部分由六個(gè)基本系統(tǒng)構(gòu)成：1、駕駛控制系統(tǒng),2、電氣系統(tǒng),3、驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng),4、機(jī)械系統(tǒng),5、太陽(yáng)能陣列系統(tǒng),6、汽車軀體和底盤 　　[編輯本段]太陽(yáng)能汽車的系統(tǒng)構(gòu)造 　　設(shè)計(jì)并制造一輛太陽(yáng)能汽車可能需要花費(fèi)兩年以上的時(shí)間,這是一個(gè)非常龐大的項(xiàng)目工程。為了能夠成功的投入使用,每一工作組隊(duì)員都必須列一個(gè)工作計(jì)劃。這個(gè)計(jì)劃將隨著項(xiàng)目的發(fā)展而不斷變化。但是,它能夠提供一個(gè)穩(wěn)定的路線,那就是最終保持項(xiàng)目的順利前進(jìn)并達(dá)到最終的目標(biāo)。計(jì)劃開始是一個(gè)時(shí)間圖表,它被用來(lái)制訂項(xiàng)目的輪廓,從而決定花費(fèi)的時(shí)間、資金以及各個(gè)階段設(shè)計(jì)的步驟和設(shè)計(jì)流程。 　　有一個(gè)很奇怪的現(xiàn)象,從一開始到結(jié)束有一個(gè)共同的地方就是一個(gè)計(jì)劃是對(duì)整個(gè)項(xiàng)目的成功是非常重要的。這里包括調(diào)整目標(biāo)和客觀情況。實(shí)施項(xiàng)目之前小組開始設(shè)計(jì),我們必須能知道我們想在什么地方什么時(shí)間進(jìn)行。圖紙被用到最終的太陽(yáng)能汽車上面會(huì)受到目標(biāo)和項(xiàng)目客觀因素的影響。使用“頭腦風(fēng)暴”法能夠引發(fā)很多點(diǎn)子。若干個(gè)最初的設(shè)計(jì)可以被考慮,在命令設(shè)計(jì)相關(guān)系統(tǒng)之前首先共同的目標(biāo)就是汽車的形狀。初始的設(shè)計(jì)會(huì)隨著汽車底盤設(shè)計(jì)、機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)、電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)、驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)設(shè)計(jì)和太陽(yáng)能光伏陣列設(shè)計(jì)而發(fā)展。設(shè)計(jì)圖稿通過(guò)展示決定對(duì)未來(lái)的調(diào)查,以至于最后的圖案被確定時(shí)才能去除。這里需要考慮如下方面的影響因素。如：1、成本,2、效能,3、制造的可能性,4、順應(yīng)規(guī)則,5、系統(tǒng)的適應(yīng)性,6、時(shí)間的緊迫性,7、重量負(fù)荷。 　　這是從事這個(gè)項(xiàng)目,小組必須考慮到工廠和其他的重要因素。 　　難得有一個(gè)設(shè)計(jì)能適應(yīng)所有的區(qū)域。如,用一個(gè)車軸發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)比一個(gè)簡(jiǎn)單的減少傳遞要高