太陽能汽車模型的設計與制作

（西安航空職業技術學院，陜西 西安 710089）

目前環境污染和能源危機是世界關注的兩大重要問題，而汽車尾氣則是環境污染的重點之一。目前汽車燃料以汽油和柴油為主，在石油化工能源供應日趨緊張的背景下，大規模的開發和利用可再生能源已成為未來各國能源戰略中的重要組成部分，所以解決這兩難題的可行辦法，就是開發新能源，而太陽能就是這些新開發能源中的佼佼者。

太陽能發電具有無污染、零空氣廢氣排放、可持續發展等優點，近幾年來得到了快速的發展。為此利用了太陽能技術的優勢對目前市場上的汽車模型進行了改進，設計制作了由太陽能發電技術給汽車模型提供動力，一定程度上節約了電能，達到低碳、環保、節能的設計目的。

1 設計制作思路

太陽能汽車模型設計制作主要考慮綠色環保，車模源動力依靠太陽能電池板或太陽能板將太陽能轉化為電能存儲于蓄電池來驅動汽車模型驅動軸，主要意圖是通過簡單設計測試太陽能板驅動汽車模型的適應氣候能力，以及與蓄電池配合驅動汽車模型的續航能力，本制作旨在為太陽能汽車的環境適應、應用與推廣提供有力的實驗與參考。

2 元器件選擇

（1）太陽能電池板

太陽能電池是一種用于光生伏特效應將太陽光能直接轉化為電能的器件，是一個半導體光電二極管，當太陽光照到光電二極管上時，光電二極管就會把太陽的光能變成電能，產生電流。太陽能電池是一種大有前途的新型電源，具有永久性、清潔性和靈活性三大優點。太陽能電池壽命長，只要太陽存在，太陽能電池就可以一次投資而長期使用；與火力發電、核能發電相比，太陽能電池不會引起環境污染；太陽能電池可以大中小并舉，大到百萬千瓦的中型電站，小到只供一戶用的太陽能電池組，這是其它電源無法比擬的。太陽能發電方式太陽能發電有兩種方式，一種是光—熱—電轉換方式，另一種是光—電直接轉換方式。采用的是光—電直接轉換方式該方式是利用光電效應，將太陽輻射能直接轉換成電能，光—電轉換的基本裝置就是太陽能電池。

太陽能電池板是太陽能發電系統中的核心部分，也是太陽能發電系統中價值最高的部分。其作用是將太陽的輻射能力轉換為電能，或送往蓄電池中存儲起來，或推動負載工作。太陽能電池板的選擇考慮到應該滿足體積小，占用空間小，重量輕、能夠產生足夠的電量和經濟型高等條件，以下是常見的手機便攜式太陽能硅系列電池板。

型號：132mm×81mm×2.6mm；開路電壓6 V；最大工作電壓5 V；短路電流267 mA；最大工作電流260 mA；最大功率1.3W.

（2）蓄電池

考慮到太陽能板在天氣不好陽光不夠充足時，太陽能板轉化降低，電量變小，會導致汽車不能驅動，所以加裝蓄了電池保證電量充足。

（3）汽車模型

模型制作選擇體積小、重量輕、經濟性好常見的一種玩具汽車。模型材料：塑料；規格：23mm×14.5mm；重量：0.4 kg，啟動扭矩：0.75 N·m.

（4）電動機

電動機是驅動汽車的主要源動力,因此本次設計選用電動機考慮耗電少、功率小、轉速高、重量小、經濟性好等條件，我們選擇一種常見的小型電動機，型號為GR130；電壓為Dc3v；空載轉速為8 r/min；負載轉速為5 r/min；輸出扭矩為0.08 N·m；重量為50 g.

3 太陽能汽車模型的組裝

為了減輕太陽能汽車的整體重量，先對汽車進行拆解，取出多余零部件。電能來源采用一塊大太陽能電池以保證能夠產生充足的電量，用膠水將其粘結在車頂，太陽能電池板方向向上以保證能夠得到充足的日照。為了儲存能量我們在汽車內部安裝了蓄電池，以保證太陽能汽車的續航能力，蓄電池直接粘在汽車內部，導線以電池為中心布開，電機裝在汽車后部，連接后軸導線連接蓄電池。如圖1所示。

圖1汽車模型電路控制圖

由于太陽能電池受光照影響，電壓不穩定，同時為了保證電流的方向，在電池與電機之間增加一個穩壓二極管，如圖1所示。然后就在模型上進行線路連接，先用兩根細銅線分別連接太陽能電池板的正負極，三塊電池板采用并聯的連接方式，并聯電池板主要為了在輸出電壓不變的情況下增大輸出電流和輸出功率。接下來將正極一邊連接開關—電機—二極管—太陽能電池回路。

4 結束語

此次設計制作是西安航空職業技術學院汽車愛好者協會一次將節能環保活動、科技創新活動與人才培養工作緊密結合到一起的嘗試，也是學院依托學生社團為學生提供的創新實踐平臺來實現教育教學一體化、培養高素質個性化優秀人才的重要途徑和載體。通過大量實踐探索使廣大學生深刻體會到太陽能發電在汽車上的應用將能夠有效降低全球環境污染，創造潔凈的生活環境。隨著全球經濟和科學技術的飛速發展，太陽能汽車作為一個產業已經不是一個神話。

[1]岑幻霞.太陽能熱利用[M].北京:清華人學出版社，1997.

[2]楊少梅，梅 林.基于GM(1,1)模型的新能源預測及分析[J].華北電力大學學報，2011，（4）：106-109.

[3]李申生.太陽能物理學[M].北京:首都師范人學出版社，1996.