太阳能汽车[ppt课件]

第九章 太阳能汽车
1 概述 2 太阳能汽车的结构与原理 3 太阳能汽车实例
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概述
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• 太阳能电池发电原理
•
太阳能电池的发电原理是基于半导体的光生伏特效应
将太阳辐射能直接转换为电能。在晶体中电子的数目总是
与核电荷数相一致，所以P型硅和N型硅是电中性的。如
果将P型硅或N型硅放在阳光下照射，光的能量通过电子
非常轻质的材料。
太阳能汽车的结构与原理
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• 驾驶控制系统
•
1．发动机控制器
•
发动机控制器控制发动机的启动，而发动机启动信号
来自驾驶员的加速装置。对发动机控制器的电力管理是通
过程序来完成的。发动机的启动需要配备不同型号的发动
机控制器。很多太阳能汽车使用精确数据检测系统来管理
整个太阳能汽车的电力系统，其中包括太阳能光伏阵列、
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太阳能汽车的结构与原理
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• 车身和底盘
•
1．车身
•
太阳能汽车最具魅力的部分就是车身，光滑而又具有
异域风情的外观是吸引人们眼球的重要部分。太阳能汽车
是由若干主体部件组成的，由于没有统一的标准，每一辆
太阳能汽车都各具特色。除了车子长度强制性要求的限制
外，当我们设计太阳能汽车的主体时要让阻力达到最小值
转换效率为15%～17%。
•
多晶硅薄膜太阳能电池与单晶硅比较，成本低廉，而
效率高于非晶硅薄膜电池，其转换率为12%～14%。
•
硫化镉、碲化镉多晶薄膜电池的效率较非晶硅薄膜太
阳能电池效率高；成本较单晶硅电池低，并且也易于大规
模生产，但由于镉有剧毒，会对环境造成严重的污染。
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概述 • 太阳能电池的结构
蓄电池组、发动机控制器和发动机。
太阳能汽车的结构与原理
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• 驾驶控制系统
•
2．其他控制
•
大多数太阳能汽车是单座，这对驾驶员来说没有多少
乐趣可言，但有的太阳能汽车也可搭乘一位乘客。驾驶员
和乘客必须有安全装备，主要有护腕和头盔。另外，驾驶
汽车时，驾驶员更为重要的职责是注意汽车的系统安全和
观察仪表是否出现异常问题。
用的电力。
太阳能汽车的结构与原理
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• 电力、驱动及机械系统
•
1．电力系统
• （2）太阳电能。
•
2）太阳能阵列。太阳能阵列是太阳能汽车的一种资
源，阵列由许多PV光电池板（通常有好几百个）组成。
伏电板串联起来，即可将电能转变成化学能储存电力，按
照同样的方式可将所有光伏电池板连起来。
太阳能汽车的结构与原理
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• 电力、驱动及机械系统
•
1．电力系统
• （2）太阳电能。
•
1）太阳能光电板。一个太阳能光电板能将太阳能转
变为电能。光子在目光下产生能量带动电子从一个半运动
金属粒子的一层转移到另一个层面，电子的运动产生了通
•
3．所用材料
•
太阳能汽车中的复合材料得到广泛的应用。这种复合
材料是由像三明治夹层一样的结构材料构成。碳纤维、凯
夫拉(KEVLAR) 纤维和玻璃是普通的合成建筑材料，蜂窝
状和泡沫塑料是常用的合成填充材料，这些材料用环氧基
树脂保护起来，组合在具有KEVLAR和碳纤维的材料里，
能够获得人们需要的强度材料（相当于钢的强度），且是
大量负电荷（电子）积累，而在电池背光面（下表面）有
大量正电荷（空穴）积累。如在电池上、下表面引出金属
电极，并用导线连接负载，在负载上就有电流通过。只要
太阳光照不断，负载上就一直有电流通过。
概述
• 太阳能电池发电原理 •
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概述
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• 太阳能电池的特点
•
单晶硅太阳能电池转换效率最高，技术也最为成熟，
从化学键中被释放，由此产生电子空穴对，但在很短的时
间内（在微秒范围内）电子又被捕获，即电子和空穴“复
合”。
概述
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• 太阳能电池发电原理
•
对不同材料的太阳能电池，尽管光谱响应的范围是不
同的，但光电转换的原理是一致的。如图所示，在P-N结
的内静电场作用下，N区的空穴向P区运动，而P区的电子
向N区运动，最后造成在太阳能电池受光面（上表面）有
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• 车身和底盘
•
2．底盘
• （2）半单体横造或碳纤维太阳能汽车的底盘，使用合 成横梁和空间隔开达到支撑装载的能力，而整合就不能支 撑装载并承受一个整体的腹部底盘。
• （3）单体横造太阳能汽车的底盘，使用躯体结构并用 来支撑装载。
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• 车身和底盘
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• 电力、驱动及机械系统
•
1．电力系统
• （1）蓄电池。蓄电池是一种最轻便的电力资源，蓄电
池组就相当于普通汽车的油箱。一个太阳能汽车使用蓄电
池组来储存电能，以便在必要时使用。太阳能汽车启动装
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置控制着蓄电池组，但是当太阳能汽车开动后，是通过太
阳能阵列提供能量，再充到蓄电池组内的。由于各种原因
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• 电力、驱动及机械系统
•
1．电力系统
•
太阳能汽车的心脏部位是电力系统，它由蓄电池和太
阳电能组成。电力系统控制器管理全部电力的供应和收集
工作。
•
在太阳能汽车里最高级的组件部分就是电力系统，它
们包括峰值电力监控仪、发动机控制器和数据采集系统。
电力系统最基本的功能是控制和管理整个系统中的电力。
，而使太阳能与阳光的接触比达到最大值，且质量要尽量
小，但安全系数尽量达到最高。
太阳能汽车的结构与原理
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• 车身和底盘
•
2．底盘
•
最初的挑战是如何制造出一个高效的太阳能汽车底盘
，从而使其强度和安全度达到最佳，并且质量最小。每千
克的质量都需要足够大的能量使其在路面上移动，这就意
味着要力求使车子的质量减到最小，而这个关键部位就是
，大量的蓄电池作为能量被使用是有限的。
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• 电力、驱动及机械系统
•
1．电力系统
• （2）太阳电能。人们生活中对电力的需求是有限的，
但电力却是生活的必需品。太阳能汽车通过太阳能光伏组
件给蓄电池充电。高效的电力经太阳能汽车阵列，通过蓄
电池的储存，可获得最大的能量。由一个及多个太阳能光
汽车的底盘。然而，安全是一项基本的要求，底盘必须具
有严格的强度和安全系数要求。
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• 车身和底盘
•
2．底盘
•
太阳能汽车的底盘通常有3种类型：空间框架结构、
半单体横造或碳纤维和单体横造。
• （1）空间框架太阳能汽车的底盘，使用一个焊接或保 护管结构用于支撑装载或车体。这种车体质量小，但不能 装载，合成的外壳可以将分离的底盘组装起来。