太阳能汽车solar car的基本组成及工作原理

太阳能发电在汽车上的应用，将能够有效降低全球环境污染，创造洁净的生活环境，随着全球经济和科学技术的飞速发展，太阳能汽车作为一个产业已经不是一个神话。燃烧汽油的汽车是城市中一个重要的污染源头，汽车排放的废气包括二氧化硫和氮氧化物都会引致空气污染，影响我们的健康。现在各国的科学家正致力开发产生较少污染的电动汽车，希望可以取代燃烧汽油的汽车。但由于现在各大城市的主要电力都是来自燃烧化石燃料的，使用电动汽车会增加用电的需求，即间接增加发电厂释放的污染物。有鉴于此，一些环保人士就提倡发展太阳能汽车，太阳能汽车使用太阳能电池把光能转化成电能，电能会在储电池中存起备用，用来推动汽车的电动机。由于太阳能车不用燃烧化石燃料，所以不会放出有害物。据估计，如果由太阳能汽车取代燃汽车辆，每辆汽车的二氧化碳排放量可减少43至54%。 转播到腾讯微博 Solarve太阳能电池公交车车顶上安装了用来发电的太阳能电池，所发电量用于发光两级管(LED)车内照明。据悉，由于可以蓄电，因此在没有阳光情况下仍然可以连续照明约9个小时。 转播到腾讯微博 这款太阳能跑车在其车顶外装配有光电池组，主要用于收集太阳能并为轴间悬挂式氢燃料堆反应提供能量。同时这款大众太阳能跑车的四个轮子分别由四个独立的电机驱动。而最值得一提的是其前倾的鼻子、侧身特征及显眼的前格栅的设计灵感都源于超级跑车——大众Scirocco。 转播到腾讯微博 长安星光4500太阳能环保车运用太阳能技术，其全景式设计的车顶上安装了特殊的太阳能采集装置，能够高效地收集太阳能装置并通过转换装置，有效地将太阳能转变为其他形式的能量，供给车内空调，有效减低油耗。 转播到腾讯微博 小贵族车顶上密密交织着横线与纵线、像蜂窝一样的装置，它就是太阳能电池板。小贵族通过太阳能光伏组件给蓄电池充电(一般可以从早上到下午一整天的时间)，高效的电力经通过蓄电池储存帮助汽车获得大量的能量。由于受到光照时间和目前科技水平的限制，太阳能电板现在还不能完全取代汽油。 转播到腾讯微博 Think Global、EnerDel与日本的Itochu公司以太阳能着眼，在日本筑波将太阳能设备装载于马自达2上，通过对太阳辐射能的吸收，转换成电能供电动马达使用。在马自达、Think Global、EnerDel三方合作下，分别供应车体、动力系统与太阳能储存设备，并由Itochu提供资金，打造全球第一辆完全靠太阳能充电的电动车型。 转播到腾讯微博 这辆车将使用太阳能和氢燃料电池作为动力，排放物只有水和氢。除了以制造高效率，可回收，可变燃料(太阳能，水能和生物燃料)等环保为目的汽车外，这个项目还将设法创造一个汽车共享平台，降低这类车的成本。事实上，据说Phylla能够在日常太阳能的动力下行驶18公里，希望他们能够达到目标。 转播到腾讯微博 Quaranta是当前问世的外表最圆润同时也最富动感的太阳能汽车之一。其电池完全由太阳能供能——通过安装在车顶和前端的电池板收集太阳能。Quaranta的外形由Italdesign Giugiaro设计，丰田则为其高精尖的电子设备贡献了自身技术。 转播到腾讯微博 标致Shoo是最具未来派色彩的太阳能概念车之一，其最大特色就是三角形外形设计和为发动机提供能量的太阳能电池板车顶。根据DeviceDaily.com网站报道，Shoo的设计灵感来源于一艘船，其大部分空气动力学机制均与这种设计有关。 转播到腾讯微博 这款由匈牙利人设计的"Antro Solo"车型在容纳三名成人的同时，又成功的保有卓越的油耗水平和飞一般的速度。该车型几乎全部采用独一无二的碳化纤维复合材料，仅重270kg。座椅的排列方式与迈凯伦F1赛车一致，即驾驶员坐在中央，左右各一名乘客。轻量型和混合动力的设计使它的百公里油耗在1.5L至2.0L之间，最高时速达到了140km/h。该车型的动力来源于其采用的一系列技术，包括太阳能、人力以及一套标准的电动混合动力系统。 转播到腾讯微博 沃尔沃向来以其安全性著称汽车业，而不是在利用太阳能方面，但这并不能阻止其研制生态友好型汽车的脚步。图中的这款沃尔沃将问世于2015年达喀尔汽车拉力赛之前，采用太阳能、燃料电池和柴油发动机“三管齐下”的动力系统。迄今为止，这款沃尔沃可能是体积最大同时也最为拙劣的太阳能概念车。 转播到腾讯微博 这家位于瑞典的超级跑车制造商已研制出一款名为“Quant”的混合动力概念车——将太阳能和黄铁矿(又名“愚人金”)这两种最不可能“捆绑”在一起的能源加以混合。科尼赛克发言人在日内瓦汽车展上表示，Quant的行驶距离可达到300英里(约合482公里)，完全充电时间只有20分钟。 汽车用的燃料是汽油和柴油等，它们都是从石油中提炼出来的。然而，石油这种矿物燃料是不能再生的，用一点就少一点，总有一天要用完。据科学家们预计，目前世界上已探明的石油储量将于2020年左右被采尽。因此，汽车将会出现挨受“饥饿”的危险，人类将面临着能源的挑战。 从另一方面来说，石油本身就是一种宝贵的化工原料，可以用来制造塑料、合成橡胶和合成纤维等。把石油作为燃料烧掉了，不但十分可惜，而且还污染了人类赖以生存的环境。 解决这个难题的唯一可行办法，就是加紧开发新能源。而太阳能就是这些新开发能源中的佼佼者。 太阳能汽车的基本组成 太阳能汽车主要由太阳能电池组、自动阳光跟踪系统、驱动系统、控制器等组成。 1.太阳能电池组 它是太阳能汽车的核心，由一定数量的单体电池串联或并联组成电池方阵。 太阳能单体电池由半导体材料制成，当太阳光照射在该半导体材料时，半导体的电子-空穴对被激发，形成“势垒”，也就是p-n结。 由于势垒的存在，在p型层产生的电子向n型层移动而带正电，而在n型层产生的空穴向p型层移动而带负电，于是在半导体元件的两端产生p型层为正的电压，即形成了太阳能电池。 太阳能电池的电流大小与太阳光照射强度的大小和太阳能电池面积的大小成正比。车用太阳能电池将很多太阳能电池排列组合成太阳能电池板，以产生所需要的大电流和高电压。 2. 向日自动跟踪器 太阳能电池能量的多少取决于太阳电池板接收太阳辐射能量的数量，由于相对位置的不断变化，太阳电池板接受太阳辐射能量也在不断变化。向日跟踪器的作用就是保持太阳电池板正对着太阳，最大限度提高太阳电池板接受太阳辐射能的能力。 3.驱动系统 太阳能汽车采用的驱动电动机主要有交流异步电动机、永磁电动机、直流电动机，其驱动系统与EV基本相同。 4. 控制器主要实现对太阳能电磁组进行管理和对电动机的控制，其作用与EV控制系统相同。 太阳能汽车的工作原理 太阳能汽车由太阳能电池板在向日自动跟踪器的控制下始终正对太阳，接受太阳光，并转换成电能，向电动机供电，再由电动机驱动汽车行驶，它实际上是一种电动汽车，其工作原理与串联式混合动力汽车(SHEV)基本相同。 由于太阳能电池的能量较小，而且受天气的影响，在阴天、下雨时，太阳能电池的转换效率降低或停止，所以太阳能汽车往往与蓄电池组共同组成太阳能混合动力电动汽车。当太阳强烈，转换为电能充足时，由太阳能电池板将太阳能转换为电能后，通过充电器向动力电池组充电，也可以由太阳能电池板直接提供电能，通过电流变换器将电流输送到驱动电动机，驱动汽车行驶，其驱动模式相当于串联式混合动力电动汽车（SHEV）。一般采用智能控制系统来控制其运行。当太阳较弱或阴天，则靠蓄电池组对外供电。 太阳能电池发电原理 太阳能电池是一对光有响应并能将光能转换成电力的器件。能产生光伏效应的材料有许多种，如：单晶硅，多晶硅，非晶硅，砷化镓，硒铟铜等。它们的发电原理基本相同，现以晶体为例描述光发电过程。P型晶体硅经过掺杂磷可得N型硅，形成P－N结。 当光线照射太阳能电池表面时，一部分光子被硅材料吸收；光子的能量传递给了硅原子，使电子发生了越迁，成为自由电子在P－N结两侧集聚形成了电位差，当外部接通电路时，在该电压的 作用下，将会有电流流过外部电路产生一定的输出功率。这个过程的实质是：光子能量转换成电能的过程。