太陽能汽車(solar energy automobile) 就是利用太陽能作為能源行駛的交通工具,具有節(jié)能、安全、環(huán)保的特點。由于其零污染,能源用之不竭,被人們稱為“未來汽車”。但目前太陽能汽車有兩大制約因素:一是太陽能電池板的造價依然較高;二是太陽能電池板的能效還不高。
一、概述
太陽能汽車是太陽能發(fā)電在汽車上的應(yīng)用,它使用太陽能電池把光能轉(zhuǎn)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(jī)。如果由太陽能汽車取代燃汽車輛,有望完全可以做到零排放。目前比較實用的技術(shù)是太陽能車頂技術(shù),德國奧迪公司和美國的菲斯科公司走在了應(yīng)用的前端,太陽能電力目前做為電動汽車或混和動力汽車的補(bǔ)充。
二、系統(tǒng)構(gòu)造
1.發(fā)動機(jī)控制器
目前大多數(shù)太陽能汽車是單座,少數(shù)太陽能汽車也能搭乘一個乘客,駕駛員和乘客能看到前方但是很不舒適。未來太陽能汽車在普通汽車?yán)飳⒂幸恍?biāo)準(zhǔn)成立,如轉(zhuǎn)向信號(前方和后方)、剎車燈、加速裝置(汽油踏板)、后視鏡、空調(diào)裝置和通用的導(dǎo)航系統(tǒng)等等。
2.電力系統(tǒng)
太陽能汽車的心臟部位就是電力系統(tǒng),它由蓄電池和電能組成,電力系統(tǒng)控制器管理全部電力的供應(yīng)和收集工作。蓄電池組就相當(dāng)于普通汽車的油箱。一個太陽能汽車使用蓄電池組來儲存電能,太陽能汽車啟動裝置控制著蓄電池組,但是當(dāng)太陽能汽車開動后,是通過太陽能陣列提供能量,從而再充到蓄電池組內(nèi)。由于重要的原因,大量的蓄電池作為能量被使用是有限的。
在太陽能汽車?yán)镒罡呒壍脑糠志褪请娏ο到y(tǒng)。它們包括峰值電力監(jiān)控儀、發(fā)動機(jī)控制器和資料獲取系統(tǒng)。電力系統(tǒng)最基本的功能就是控制和管理整個系統(tǒng)中的電力。
3.驅(qū)動輪
在太陽能汽車?yán)锸褂檬裁搭愋偷陌l(fā)動機(jī)沒有限制,一般額定的是2-5HP,大多數(shù)太陽能汽車使用的發(fā)動機(jī)是雙線圈交流(DC)無刷機(jī),這種交流(DC)無刷機(jī)是相當(dāng)輕質(zhì)的材料機(jī)器,在額定的RPM(每秒轉(zhuǎn)速)達(dá)到98%的使用效率。但是它們的價格比普通有刷型交流發(fā)動機(jī)要昂貴的多。
由于在太陽能汽車?yán)锒帻X輪傳送裝置使用很少,雙線圈性發(fā)動機(jī)是常用的傳送動力裝置。在雙線圈之間轉(zhuǎn)換改變了發(fā)動機(jī)的速度頻率。低速線圈為太陽能車的啟動和減速提供高的“轉(zhuǎn)力距”,而高速線圈則為太陽能汽車運(yùn)行提供高效率和最佳的運(yùn)行效果。
在太陽能汽車?yán)镉腥齻€基本類型的傳動力方式的變化:單減引導(dǎo)式驅(qū)動、變頻履帶式驅(qū)動及軸式驅(qū)動。
三、優(yōu)勢
太陽能汽車以光電代油,可節(jié)約有限的石油資源。白天,太陽電池把光能轉(zhuǎn)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。因為不用燃油,太陽能電動車不會排放有害氣體。沒有內(nèi)燃機(jī),太陽能電動車在行駛時也聽不到燃油汽車內(nèi)燃機(jī)的轟鳴聲。
實用型太陽能汽車除行駛速度遠(yuǎn)低于燃油汽車外,與燃油汽車相比,還是有諸多優(yōu)勢的。
1.太陽能電動車耗能少,只需采用3-4平方米的太陽電池元件便可使太陽能電動車行駛起來。燃油汽車在能量轉(zhuǎn)換過程中要遵守卡諾循環(huán)的規(guī)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(jìn)上,其余2/3左右的能量損失在發(fā)動機(jī)和驅(qū)動鏈上;而太陽能電動車的熱量轉(zhuǎn)換不受卡諾循環(huán)規(guī)律的限制,90%的能量用于推動車輛前進(jìn)。
2.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(fù)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(chuàng)新前橋和轉(zhuǎn)向系統(tǒng),前后獨(dú)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。
3.易于保養(yǎng)。由于太陽能電動車結(jié)構(gòu)簡單,除了定期更換蓄電池以外,基本上不需日常保養(yǎng),省去了傳統(tǒng)汽車必須經(jīng)常更換機(jī)油,添加冷卻水等定期保養(yǎng)的煩惱。
4.制造簡單。太陽能電動車沒有內(nèi)燃機(jī)、離合器、變速箱、傳動軸、散熱器、排氣管等零部件,結(jié)構(gòu)簡單,制造難度降低。