小型太阳能新能源汽车的初步研究

摘要：小型新能源汽车利用太阳能电池板能够将光能转化成电能的特性，将电池板产生的电能作为能源，从而使小车前进。太阳能电池板放在小车顶部，以获得充足的太阳光，从而保证小车的动力性能;电机与太阳能电池板构成一个回路，电池板对电机提供电流，从而使电机旋转以带动小车前进;两节蓄电池，在光照不充足的时候提供动力，和太阳能电池板组成的回路为并联回路。

关键词：太阳能电池板;蓄电池

0  引言

隨着汽车保有量的猛增，环境的不断恶化，传统能源的不断消耗，研发新能源汽车对于保护环境和解决能源危机具有重要意义。氢气这种新能源虽然生成物只有水，十分环保，但是制造成本较高，制氢技术不完善;核能能量非常强大，一旦利用不好，带来的后果不堪想象;太阳能作为一种低碳清洁、分布广泛、取之不尽的全球性能源，与其他能源相比，既可以减少汽车有害物的排放，大大缓解环境压力，又能够缓解能源危机，太阳能是一种用之不尽的全球性资源，如果能成功利用太阳能这种资源，带来的经济效益，环境效益都不可估量，并且符合了全球可持续发展的理念。

1  小型太阳能新能源汽车的结构设计

1.1 小型太阳能新能源汽车的结构设计

本文中的太阳能新能源汽车由太阳板，蓄电池，车架，轮胎，传动系统，电机，开关等组成。在动力驱动方面，有太阳能电池板和蓄电池两种驱动方式。在传动系统方面，采用二级减速器的形式，通过两对齿轮传动，起到增矩减速的作用。在车架方面，采用两根简易梁与两长两短支撑轴构成汽车的车架，起支撑汽车以及太阳能电池板等物体的作用。在控制方面，由于本文中的太阳能汽车中有两个回路，因此采用两个开关对这两个回路分别进行控制，以便我们能够控制小车的启停。

1.2 小型太阳能新能源汽车的动力源

太阳能电池板和蓄电池作为太阳能汽车的动力来源，是太阳能小车中最为关键的部分。图1所示为太阳能电池板，在制作过程中采用的是电池容量为100mA、电压为5.5V的太阳能电池板，为了保证太阳能电池板获得充足的太阳光、较高的光电转换效率，将太阳能电池板放置在小车的顶部。

在太阳能小车的蓄电池-电机回路中，采用的是三节7号电池，如图2，三节蓄电池在电路中的连接方式为串联联接，由公式（1）得，三节7号电池的电压便为4.5V，可以带动小电机的旋转，带动小车前行。

U=U+U+U（1）

1.3 小型太阳能新能源汽车的车架、传动部分

如图3所示为太阳能新能源汽车的车架及车轮部分，车架是由两根带孔梁以及两长两短四根支撑轴制作而成，两根短轴与梁之间均为过盈配合，轴与车轮、轴与齿轮之间采用过盈配合，在电机带动齿轮旋转时，轴便能与齿轮一起旋转，从而带动车轮旋转。图4为太阳能新能源汽车的传动系统，此传动系统是由两对齿轮组成的，构成二级减速器，起增矩减速的作用。其中，电机上的齿轮与中间轴上的大齿轮呈90°，改变传动方向。

2  小型太阳能新能源汽车的组装

如图5所示为组装后的太阳能新能源汽车。可以看出，太阳能电池板固定在车架最顶端，以获得最大的光电转换效率;在太阳能电池板-电机回路中，需要安装有一个开关来控制电路的通断，选用的是两脚自锁开关，将两脚自锁开关安装固定在在车架上，将出现的所有电线统一用热熔胶粘在车架的一侧，既美观又绝缘。

3  小型太阳能新能源汽车的行驶模式

3.1 光照充足时——太阳能电池板驱动小车

在太阳光比较强烈的时候，小型太阳能新能源汽车的太阳能电池板具有较高的光电转换效率，可以直接利用太阳能电池板对太阳能小车进行驱动。通过太阳能电池板的光伏效应，太阳能电池板将太阳能转换成为电能，带动电机旋转，然后再将电能转换成为机械能，从而推动汽车前进。

3.2 小型太阳能新能源汽车蓄电池驱动

在下雨天或者阴天等阳光不充足的条件下，太阳能电池板转换效率低下，提供的动力不足以使小车进行运动。在这种情况下，可以采用蓄电池来驱动汽车前行。即使没有太阳光，太阳能小车也可以前行。

因此，太阳能小车的太阳能-电机和蓄电池-电机两种模式，使小车在有太阳的时候既可以利用太阳能电池板进行驱动，让小车前行，又可以利用蓄电池对太阳能小车进行驱动;当没有太阳的时候，太阳能电池板无法起作用，太阳能小车只能依靠蓄电池提供动力，此时小车依然可以正常行驶。

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作者简介：李玉丽（1995-），女，山东潍坊人，非全日制研究生在读。