基本信息
- 项目名称：
- 太阳能电动助力车的研制
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 科技发明制作B类
- 简介：
- 太阳能电动助力车以太阳能为主要能量来源，通过贴附在车顶的光伏阵列对动力电池充电，驱动直流电机推动助力车前行。在阴雨天气或晚间停放时也可通过家用市电充电。并联充电串联放电系统，有利于提高电池组的均匀性，提高其使用寿命和容量；太阳能跟踪系统的设计制作，能显著提高太阳能电池板的功率；车架和车身优化设计，使整车小型化、轻量化。这些都有利于提高整车的能量利用率，增加续驶里程，达到节约能源、保护环境的目的。
- 详细介绍：
- 太阳能电动助力车填补了除太阳能汽车与太阳能摩托车之外在太阳能车应用领域的空白。在太阳能光伏发电技术仍不成熟的条件下，为保持其实用性，该车可以最大限度的使用太阳能，但并不依赖太阳能，该车可以通过贴附在车顶的太阳能板充电，也可以通过家用市电充电，并由动力电池驱动直流电机使整车前进。整车运行过程中可实现节约能源，零排放、无污染。 整车长1.6m，轴距1.2m，宽1m，高1.6m左右，离地间隙10cm；空车质量30Kg，准载2人和一些物品；行驶速度≤40km/h，最大爬坡度≥12°，续航里程≥50km；整车行驶平稳，可轻松爬上一定坡度。 自主设计了并联充电串联放电模式系统，有利于提高电池组的均匀性，延长蓄电池的使用寿命；采用并联充电后，电池组的容量有明显提高，放电时间提高4%--8%；并联充电和串联放电的互换采用继电器控制，结构简单、成本低。自主设计并制作太阳能跟踪系统，采用基于视日运动和光电检测的追踪方式对太能光照进行追踪，提高了太阳能的利用率，使太阳能电池板的平均功率明显增高。车辆的使用时间远远少于其停放时间，为保证其行驶的平稳性和电池的寿命，在行驶过程中太阳能电池板不进行跟踪，呈水平状态，并不进行充电，在停放后太阳能电池板就开始进行逐日运动，为蓄电池充电。 该车主要用于短距离交通工具，可使用在高尔夫球场、医院、工业园区、旅游景区、高档住宅区等场所，绿色环保，时尚健康。 这款电动助力车操作简单、方便易学，驾驶习惯与家用汽车相同，踩下加速踏板即可前进，放开加速踏板并踩下制动踏板即可实现刹车制动，方向操纵灵敏、轻便，为增强休闲娱乐性，将方向盘布置在中间，可单人驾驶也可两人共同驾驶。这款车不仅具有优良的系统，同时也具有时尚环保的外观，开放式车身，让驾驶者更加贴近大自然，叶子形状车顶有力的表现了这款车的绿色节能、环保的主题。
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 目的：目前，全球经济增长引发的能源消耗达到了前所未有的程度，常规化石燃料在满足人类社会发展上已经显得捉襟见肘。另外，人们日常驾车出行平均单次往返里程在30公里以内，且多是频繁起停的状态，传统汽车经济性显得不足。面对日益严峻的能源、环境问题同经济发展之间的矛盾，发展新能源汽车，实现交通能源转型，成为实现汽车行业可持续发展的重要途径。我们针对以上因素提出了集节能、环保、休闲等特点的短距离代步工具——太阳能电动助力车的研制。 基本思路：1、整车以电能驱动直流电动机推动整车前行。2、动力电池通过贴附在车顶的光伏阵列充电，应用太阳能跟踪系统，使充电效率显著提高；也可以直接使用市电充电。3、通过结构优化设计，使整车小型化、轻量化，节约能源、提高续驶里程。 创新点：1、并联充电串联放电模式：有利于提高电池组的均匀性，延长蓄电池的使用寿命；采用并联充电后，电池组的容量有明显提高，放电时间提高4%--8%。2、太阳能跟踪系统：采用太阳能跟踪后，电池板的平均功率明显增高。 技术关键：1、整车控制器的设计：以单片机为控制核心，通过对电池组的端电压、温度、充电电流、放电电流、太阳能电池的充电电流的检测，对蓄电池的“串”转“并”进行适当的控制，对蓄电池的充放电进行智能控制。 2、车身造型设计：运用Pro/E造型软件对车架进行了优化设计，在保证强度的前提下，尽量简化结构，减轻重量。 3、整车动力与传动设计：采用四轮形式的车架，前两轮为转向轮，后两轮为单轮驱动。
科学性、先进性
- 科学性：太阳能电动助力车的车体外形和结构设计，采用计算机辅助设计方法使车体结构最简化，整车轻量化，对节约能源起着重要作用。整车控制器及能量管理系统能准确判断助力车状态并快速控制，实现行驶安全、稳定。 先进性：太阳能电动助力车所采用的太阳能追踪系统和电池能量管理系统均具有其独特之处，其并联充电串联放电模式保证了蓄电池充电均匀性，提高了蓄电池的寿命和容量。通过对比试验发现，采用太阳能追踪系统的太阳能电池充电功率明显提高。同时，太阳能电动助力车也填补了除太阳能汽车与太阳能摩托车之外在太阳能车应用领域的空白。
获奖情况及鉴定结果
- “太阳能电动助力车的研制”被列入2008年“国家大学生创新性实验计划”项目，于2010年6月通过学校专家评审并圆满结题。
作品所处阶段
- 实验室阶段
技术转让方式
- 专利申请权转让
作品可展示的形式
- 实物、产品；现场演示
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 本作品主要作为短距离代步工具使用，充电模式为并联充电，主要采用太阳能电池板充电，也可采用家用220V电源充电。当电动助力车停车利用太阳能充电时，可实现太阳能最大功率跟踪。本作品结构简单，操作符合一般驾驶习惯，简单易学。 整车结构采用优化设计，使整体重量减轻，节约驱动能量。自主设计制作的电池能量管理系统和太阳能追踪系统进一步提高了助力车的动力性和续航里程，从而大幅度降低了使用成本，其独特的车身外观设计彰显了其节能、环保以及休闲特性，同时也促进了太阳能助力电动车的推广与应用，具有较好的市场应用前景。 本作品环保、节能、安全、经济，市场应用范围广，经济效益高，主要集中于老人、病人、校园巡逻人员、运动场工作人员、广场工作人员等人群，在社区、公园、医院、校园、运动场等道路条件作为短距离交通的代步工具，具有很强的战略实施性和可操作性。
同类课题研究水平概述
- 1954年，美国贝尔实验室研制出世界上第一块太阳能电池，从此揭开了太阳能开发利用的新篇章。由于太阳能电池制造技术因素导致太阳能电池转化效率低下，因此直到1978年世界上第一辆太阳能汽车才在英国研制成功。此后，由于太阳能电池技术的不断革新和动力电池的发展，世界各国都组成了太阳能汽车研发大军。经过了几十年的发展，现在的太阳能汽车，无论是在设计理念还是制造工艺上，都取得了巨大进步，成绩斐然。 1999年5月巴西圣保罗大学的科研人员设计出一款新型太阳能汽车。这种汽车全部使用太阳能作为能源，发动机和车轮之间设有传输装置，最高时速超过100km/h。 2009年10月28日，日本太阳能动力汽车赢得为期4天的世界太阳能车挑战赛冠军，参与挑战赛的太阳能车通过澳大利亚沙漠内陆的平均车速超过100km/h。 我国也从80年代开始投入对太阳能汽车研发。1984年9月，我国首次研制的“太阳号”太阳能汽车试验成功，并开进了北京中南海的勤政殿，在不用任何燃料的情况下，这辆汽车时速为20km/h，可连续行驶100多km。在2006江苏能源博览会上，国内首辆太阳能轿车登场，最高时速88km/h。 2009年11月中旬，世界上第一块可用于汽车车顶的商品化太阳能电池在河北保定英利集团光伏应用技术研究院研发成功。车顶安装180W光伏电池板的汽车依靠混合动力，时速可达80～120km，每百千米可节约汽油0.5L。 近年来，由于能源危机和环境污染问题日益突出，各国政府与企业均加大了新能源汽车研发的投入，而光伏电池制造工艺也在迅猛发展，我们相信，在不久的将来，“未来的汽车”——太阳能汽车终会走出实验室，走向市场。 上述均为太阳能应用于汽车或者是摩托车上，至今还尚无太阳能应用于助力车的专利、相关报道和产品。因此针对于短距离代步工具和一些特殊人群使用的太阳能电动助力车，目前尚属空白。
