新能源汽车设计说明书第一章

第一章绪论

第一章绪论

1.1 太阳能混合动力汽车的定义

太阳能混合动力汽车是利用太阳能电池将太阳能转换为电能并利用电能作为能源驱动与传统内燃机组成同时装配两种动力源的汽车。

1.1.2 太阳能混合动力汽车的优点

1、采用混合动力后可按平均需用的功率来确定内燃机的最大功率，此时处于油耗低、污染少的最优工况下工作。需要大功率内燃机功率不足时，由太阳能电池来补充；负荷少时，富余的功率可发电给电池充电，由于内燃机可持续工作，电池又可以不断得到充电，故其行程和普通汽车一样。

2、因为有了电池,可以十分方便地回收制动时、下坡时、怠速时的能量。

3、在繁华市区，可关停内燃机，由太阳能电池单独驱动，实现"零"排放。

4、可以利用现有的加油站加油，不必再投资。

5、可让电池保持在良好的工作状态，不发生过充、过放，延长其使用寿命，降低成本。

6、有效的延长了电动汽车续驶能力。

1.1.3 太阳能混合动力汽车的缺点

太阳能混合动力技术的先进性和实现的现实性，节能、环保效果明显，采用混合动力汽车是现阶段解决环保和能源问题最为切实可行的方案。但是，由于混合动力汽车是在牺牲了部分环保利益的基础上，可以满足目前人们对汽车环保的基本要求，在结构上两套系统电池/电机和内燃机同时安装于本来只装一套系统的汽车上，不仅加大了汽车本身的重量，也提高了对整体工艺及控制等方面的要求。除了和纯电动汽车（BEV）一样受目前蓄电池技术的限制之外，混合动力的能量来源仍然是石油，这决定了太阳能混合动力不是太阳能汽车发展的最终形式。

1.2 发展太阳能混合动力汽车的必要性

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1.21 石油短缺

世界能源主要包括石油、天然气、煤炭等、目前汽车的主要是来自于石油的汽油和柴油。在上海首发的2010年《BP世界能有统计》显示，截止2009年年底，全球已探明的石油储量为13331亿桶，以2009年的开采速度，可开采45.7年。以同样的方式计算，现有天然气储量能满足62.8年的开采，而煤炭储量可开采119年[1]。

1.22 环境污染

燃料汽车在行驶过程中会产生大量的有害气体，不但污染环境，还大大的影响人类健康。汽车尾气排放的污染物为一氧化碳（CO)、碳氢化合物（HC)、氮氧化物（NO)、铅（Pb）、细微颗粒物及硫化物等。

1. 23 气候变暖

能源的大量消耗会带来温室气体排放问题。二氧化碳是全球最主要的温室气体，是造成气候变化的主要原因，而它主要来自化石燃料的燃烧。

在能源和环保的压力下，太阳能汽车无疑将成为汽车未来发展的方向。大力推进传统汽车节能减排和推进新能源汽车产业化，成为我国汽车产业亟需解决的重大课题。

1.3 太阳能混合动力汽车的应用现状及发展趋势

1.31 光伏技术的发展现状

太阳是一个巨大的能源，它以光辐射的形式向太空发射能量。太阳辐射到地球大气层的能量约3．75×1026w，每秒的辐射量相当于500万t煤。即使把地球表面0．1％的太阳能转为电能，转化率为5％，那么每年发电量也可达5．6×1012kW·h，相当于目前全世界能耗的40倍。可见，太阳能是一个极其巨大的、不可取代的能源。

1.32 太阳能电池技术

将太阳能转换为电能是大规模利用太阳能的重要手段。而太阳能电池则是实现这一过程的主体。

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近年来，太阳能电池的研究与应用无论在效率的提高、成本的降低、工艺的改进、应用范围的扩大、新材料的采用等方面都取得了迅速的发展，太阳能电池电源以独特的优势正逐步取代一些传统的电源设备，在常规能源中所站的比例也逐年扩大。薄层化、柔性化和叠层化等趋势，使得光伏电池能够更加充分的吸收太阳光，表现出更高的能量转换效率，同时具备更加低廉的成本及更为广泛的应用领域。由此可见，太阳能电池转换效率的不断提高及其成本的不断下降为未来发展提供了可能，同时也为太阳能汽车的实用化奠定了基础。1.33 光伏电控技术

常规光伏系统的主要组成部分见图1-1。

图1-1 常规光伏系统组成

太阳能电池阵列是整个系统中的能量转换部件。它根据光强和温度等条件，以一定的输出特性对外输出功率。Dc．DC控制器是控制系统中的核心部件，其最大功率点跟踪控制(Mp门)，实现快速、准确跟踪最优工作点，可以使系统最大程度地利用太阳能，而且还能根据事先设定的控制策略实现对能源的管理。MpPI’弥补太阳能电池本身性能和使用条件的不足。蓄电池的充放电控制器则能按照一定模式对蓄电池进行充放电管理，以提高其工作性能，延长工作寿命。

1.34 我国太阳能汽车现状

在我国国家知识产权局与太阳能相关的专利中，有很大一部分是与太阳能并网发电和太阳能热水器相关，直接与太阳能汽车相关的专利不多。

(1)太阳能在汽车上应用一般只涉及汽车的辅助电源系统。太阳能电池所提供的能量只能用于车辆的电器、仪表等，或是对车载蓄电池进行充电。现今有

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部分量产车在其天窗顶部添加了太阳能电池，经控制器、逆变器驱动车载空调工作。

(2)所有以太阳能作为驱动能源的专利产品中，太阳能所占的能源比例份额太少。

1.35 太阳能混合动力汽车发展趋势

国内新能源源汽车产业始于21世纪，2001年，新能源汽车被研究项目被列入国家十五期间的863重大科技课题，2006年6月十一五的863计划节能与新能源汽车重大项目通过论证[2]。其重点任务是推进燃料电池汽车研发和示范运行，实现混合动力汽车规模产业化，中国汽车业十二五规划中新能源汽车被列入中国汽车行业今后五年发展的重中之重，提出到2015年，中国新能源汽车产业发展的重要政策。《规划》草案显示，中央财政未来十年中，投入巨资支持节能与新能源汽车核心技术的研发和推广，资金数额达到上千亿。

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