基本信息
- 項目名稱：
- 太陽能電動助力車的研制
- 小類：
- 機械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡介：
- 太陽能電動助力車以太陽能為主要能量來源，通過貼附在車頂?shù)墓夥嚵袑恿﹄姵爻潆?，?qū)動直流電機推動助力車前行。在陰雨天氣或晚間停放時也可通過家用市電充電。并聯(lián)充電串聯(lián)放電系統(tǒng)，有利于提高電池組的均勻性，提高其使用壽命和容量；太陽能跟蹤系統(tǒng)的設(shè)計制作，能顯著提高太陽能電池板的功率；車架和車身優(yōu)化設(shè)計，使整車小型化、輕量化。這些都有利于提高整車的能量利用率，增加續(xù)駛里程，達到節(jié)約能源、保護環(huán)境的目的。
- 詳細介紹：
- 太陽能電動助力車填補了除太陽能汽車與太陽能摩托車之外在太陽能車應(yīng)用領(lǐng)域的空白。在太陽能光伏發(fā)電技術(shù)仍不成熟的條件下，為保持其實用性，該車可以最大限度的使用太陽能，但并不依賴太陽能，該車可以通過貼附在車頂?shù)奶柲馨宄潆姡部梢酝ㄟ^家用市電充電，并由動力電池驅(qū)動直流電機使整車前進。整車運行過程中可實現(xiàn)節(jié)約能源，零排放、無污染。 整車長1.6m，軸距1.2m，寬1m，高1.6m左右，離地間隙10cm；空車質(zhì)量30Kg，準載2人和一些物品；行駛速度≤40km/h，最大爬坡度≥12°，續(xù)航里程≥50km；整車行駛平穩(wěn)，可輕松爬上一定坡度。 自主設(shè)計了并聯(lián)充電串聯(lián)放電模式系統(tǒng)，有利于提高電池組的均勻性，延長蓄電池的使用壽命；采用并聯(lián)充電后，電池組的容量有明顯提高，放電時間提高4%--8%；并聯(lián)充電和串聯(lián)放電的互換采用繼電器控制，結(jié)構(gòu)簡單、成本低。自主設(shè)計并制作太陽能跟蹤系統(tǒng)，采用基于視日運動和光電檢測的追蹤方式對太能光照進行追蹤，提高了太陽能的利用率，使太陽能電池板的平均功率明顯增高。車輛的使用時間遠遠少于其停放時間，為保證其行駛的平穩(wěn)性和電池的壽命，在行駛過程中太陽能電池板不進行跟蹤，呈水平狀態(tài)，并不進行充電，在停放后太陽能電池板就開始進行逐日運動，為蓄電池充電。 該車主要用于短距離交通工具，可使用在高爾夫球場、醫(yī)院、工業(yè)園區(qū)、旅游景區(qū)、高檔住宅區(qū)等場所，綠色環(huán)保，時尚健康。 這款電動助力車操作簡單、方便易學(xué)，駕駛習(xí)慣與家用汽車相同，踩下加速踏板即可前進，放開加速踏板并踩下制動踏板即可實現(xiàn)剎車制動，方向操縱靈敏、輕便，為增強休閑娛樂性，將方向盤布置在中間，可單人駕駛也可兩人共同駕駛。這款車不僅具有優(yōu)良的系統(tǒng)，同時也具有時尚環(huán)保的外觀，開放式車身，讓駕駛者更加貼近大自然，葉子形狀車頂有力的表現(xiàn)了這款車的綠色節(jié)能、環(huán)保的主題。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標
- 目的：目前，全球經(jīng)濟增長引發(fā)的能源消耗達到了前所未有的程度，常規(guī)化石燃料在滿足人類社會發(fā)展上已經(jīng)顯得捉襟見肘。另外，人們?nèi)粘ｑ{車出行平均單次往返里程在30公里以內(nèi)，且多是頻繁起停的狀態(tài)，傳統(tǒng)汽車經(jīng)濟性顯得不足。面對日益嚴峻的能源、環(huán)境問題同經(jīng)濟發(fā)展之間的矛盾，發(fā)展新能源汽車，實現(xiàn)交通能源轉(zhuǎn)型，成為實現(xiàn)汽車行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要途徑。我們針對以上因素提出了集節(jié)能、環(huán)保、休閑等特點的短距離代步工具——太陽能電動助力車的研制。 基本思路：1、整車以電能驅(qū)動直流電動機推動整車前行。2、動力電池通過貼附在車頂?shù)墓夥嚵谐潆?，?yīng)用太陽能跟蹤系統(tǒng)，使充電效率顯著提高；也可以直接使用市電充電。3、通過結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計，使整車小型化、輕量化，節(jié)約能源、提高續(xù)駛里程。 創(chuàng)新點：1、并聯(lián)充電串聯(lián)放電模式：有利于提高電池組的均勻性，延長蓄電池的使用壽命；采用并聯(lián)充電后，電池組的容量有明顯提高，放電時間提高4%--8%。2、太陽能跟蹤系統(tǒng)：采用太陽能跟蹤后，電池板的平均功率明顯增高。 技術(shù)關(guān)鍵：1、整車控制器的設(shè)計：以單片機為控制核心，通過對電池組的端電壓、溫度、充電電流、放電電流、太陽能電池的充電電流的檢測，對蓄電池的“串”轉(zhuǎn)“并”進行適當?shù)目刂?，對蓄電池的充放電進行智能控制。 2、車身造型設(shè)計：運用Pro/E造型軟件對車架進行了優(yōu)化設(shè)計，在保證強度的前提下，盡量簡化結(jié)構(gòu)，減輕重量。 3、整車動力與傳動設(shè)計：采用四輪形式的車架，前兩輪為轉(zhuǎn)向輪，后兩輪為單輪驅(qū)動。
科學(xué)性、先進性
- 科學(xué)性：太陽能電動助力車的車體外形和結(jié)構(gòu)設(shè)計，采用計算機輔助設(shè)計方法使車體結(jié)構(gòu)最簡化，整車輕量化，對節(jié)約能源起著重要作用。整車控制器及能量管理系統(tǒng)能準確判斷助力車狀態(tài)并快速控制，實現(xiàn)行駛安全、穩(wěn)定。 先進性：太陽能電動助力車所采用的太陽能追蹤系統(tǒng)和電池能量管理系統(tǒng)均具有其獨特之處，其并聯(lián)充電串聯(lián)放電模式保證了蓄電池充電均勻性，提高了蓄電池的壽命和容量。通過對比試驗發(fā)現(xiàn)，采用太陽能追蹤系統(tǒng)的太陽能電池充電功率明顯提高。同時，太陽能電動助力車也填補了除太陽能汽車與太陽能摩托車之外在太陽能車應(yīng)用領(lǐng)域的空白。
獲獎情況及鑒定結(jié)果
- “太陽能電動助力車的研制”被列入2008年“國家大學(xué)生創(chuàng)新性實驗計劃”項目，于2010年6月通過學(xué)校專家評審并圓滿結(jié)題。
作品所處階段
- 實驗室階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 專利申請權(quán)轉(zhuǎn)讓
作品可展示的形式
- 實物、產(chǎn)品；現(xiàn)場演示
使用說明,技術(shù)特點和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預(yù)測
- 本作品主要作為短距離代步工具使用，充電模式為并聯(lián)充電，主要采用太陽能電池板充電，也可采用家用220V電源充電。當電動助力車停車利用太陽能充電時，可實現(xiàn)太陽能最大功率跟蹤。本作品結(jié)構(gòu)簡單，操作符合一般駕駛習(xí)慣，簡單易學(xué)。 整車結(jié)構(gòu)采用優(yōu)化設(shè)計，使整體重量減輕，節(jié)約驅(qū)動能量。自主設(shè)計制作的電池能量管理系統(tǒng)和太陽能追蹤系統(tǒng)進一步提高了助力車的動力性和續(xù)航里程，從而大幅度降低了使用成本，其獨特的車身外觀設(shè)計彰顯了其節(jié)能、環(huán)保以及休閑特性，同時也促進了太陽能助力電動車的推廣與應(yīng)用，具有較好的市場應(yīng)用前景。 本作品環(huán)保、節(jié)能、安全、經(jīng)濟，市場應(yīng)用范圍廣，經(jīng)濟效益高，主要集中于老人、病人、校園巡邏人員、運動場工作人員、廣場工作人員等人群，在社區(qū)、公園、醫(yī)院、校園、運動場等道路條件作為短距離交通的代步工具，具有很強的戰(zhàn)略實施性和可操作性。
同類課題研究水平概述
- 1954年，美國貝爾實驗室研制出世界上第一塊太陽能電池，從此揭開了太陽能開發(fā)利用的新篇章。由于太陽能電池制造技術(shù)因素導(dǎo)致太陽能電池轉(zhuǎn)化效率低下，因此直到1978年世界上第一輛太陽能汽車才在英國研制成功。此后，由于太陽能電池技術(shù)的不斷革新和動力電池的發(fā)展，世界各國都組成了太陽能汽車研發(fā)大軍。經(jīng)過了幾十年的發(fā)展，現(xiàn)在的太陽能汽車，無論是在設(shè)計理念還是制造工藝上，都取得了巨大進步，成績斐然。 1999年5月巴西圣保羅大學(xué)的科研人員設(shè)計出一款新型太陽能汽車。這種汽車全部使用太陽能作為能源，發(fā)動機和車輪之間設(shè)有傳輸裝置，最高時速超過100km/h。 2009年10月28日，日本太陽能動力汽車贏得為期4天的世界太陽能車挑戰(zhàn)賽冠軍，參與挑戰(zhàn)賽的太陽能車通過澳大利亞沙漠內(nèi)陸的平均車速超過100km/h。 我國也從80年代開始投入對太陽能汽車研發(fā)。1984年9月，我國首次研制的“太陽號”太陽能汽車試驗成功，并開進了北京中南海的勤政殿，在不用任何燃料的情況下，這輛汽車時速為20km/h，可連續(xù)行駛100多km。在2006江蘇能源博覽會上，國內(nèi)首輛太陽能轎車登場，最高時速88km/h。 2009年11月中旬，世界上第一塊可用于汽車車頂?shù)纳唐坊柲茈姵卦诤颖北６ㄓ⒗瘓F光伏應(yīng)用技術(shù)研究院研發(fā)成功。車頂安裝180W光伏電池板的汽車依靠混合動力，時速可達80～120km，每百千米可節(jié)約汽油0.5L。 近年來，由于能源危機和環(huán)境污染問題日益突出，各國政府與企業(yè)均加大了新能源汽車研發(fā)的投入，而光伏電池制造工藝也在迅猛發(fā)展，我們相信，在不久的將來，“未來的汽車”——太陽能汽車終會走出實驗室，走向市場。 上述均為太陽能應(yīng)用于汽車或者是摩托車上，至今還尚無太陽能應(yīng)用于助力車的專利、相關(guān)報道和產(chǎn)品。因此針對于短距離代步工具和一些特殊人群使用的太陽能電動助力車，目前尚屬空白。
