精選太陽(yáng)能小車-論文-定稿

1、精選太陽(yáng)能小車-論文-定稿 太陽(yáng)能汽車的應(yīng)用實(shí)驗(yàn)摘要：太陽(yáng)能作為可再生能源，已廣泛地應(yīng)用在太陽(yáng)能發(fā)電、太陽(yáng)能集中供暖、太陽(yáng)能建設(shè)及太陽(yáng)能汽車等方面。其中太陽(yáng)能汽車雖然還有許多性能不完善，但是今后新能源汽車開展方向之一。在本實(shí)驗(yàn)中，將建立由太陽(yáng)能發(fā)電、蓄能及負(fù)載系統(tǒng)，即太陽(yáng)能小車。通過實(shí)驗(yàn)測(cè)量，了解太陽(yáng)能電池板的根本性能，掌握不同電性能太陽(yáng)能電池之間的組合方法和規(guī)律；掌握太陽(yáng)能小車充、放電的效率、時(shí)間和其運(yùn)動(dòng)特性。以作為今后進(jìn)一步改進(jìn)的根底。關(guān)鍵詞：太陽(yáng)能電池板Solar panels 蓄電池battery電動(dòng)機(jī)Motor太陽(yáng)能汽車Solar cars引言太陽(yáng)能Solar Energy，一般是指

2、太陽(yáng)光的輻射能源。自地球形成生物就主要以太陽(yáng)提供的熱和光生存，而自古人類也懂得以陽(yáng)光曬干物件，并作為保存食物的方法，如制鹽和曬咸魚等。但在化石燃料減少下，才有意把太陽(yáng)能進(jìn)一步開展。太陽(yáng)能發(fā)電是一種新興的可再生能源。目前我國(guó)的新能源政策也大力推廣太陽(yáng)能應(yīng)用。太陽(yáng)能汽車是一種靠太陽(yáng)能來(lái)驅(qū)動(dòng)的汽車。相比傳統(tǒng)熱機(jī)驅(qū)動(dòng)的汽車，太陽(yáng)能汽車是真正的零排放。正因?yàn)槠洵h(huán)保的特點(diǎn)，太陽(yáng)能汽車被諸多國(guó)家所提倡，太陽(yáng)能汽車產(chǎn)業(yè)的開展也日益蓬勃。因此，我認(rèn)為太陽(yáng)能汽車將是取代傳統(tǒng)動(dòng)力汽車的形式之一。但是現(xiàn)在的太陽(yáng)能汽車技術(shù)還不完善，距實(shí)際應(yīng)用還有較大距離。主要表現(xiàn)在什么方面呢？所以我將做一個(gè)太陽(yáng)能汽車的模型，并加以實(shí)驗(yàn)

3、和研究。二、研究目的及構(gòu)思設(shè)計(jì)并建立由太陽(yáng)能電池板、蓄電池和汽車電動(dòng)機(jī)構(gòu)成的太陽(yáng)能應(yīng)用系統(tǒng)，即組裝成太陽(yáng)能小車一輛。通過測(cè)量太陽(yáng)能電池板充、放電時(shí)電壓和電流的特性，初步掌握太陽(yáng)能發(fā)電和應(yīng)用的一些規(guī)律和知識(shí)。通過測(cè)量小車的運(yùn)動(dòng)特性，簡(jiǎn)單評(píng)價(jià)當(dāng)今太陽(yáng)能汽車的現(xiàn)狀。研究方法和分析研究對(duì)象= 1 * GB3元器件選型太陽(yáng)能電池是一種直接將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換成電能的半導(dǎo)體器件。目前，廣泛應(yīng)用的為單晶硅和多晶硅太陽(yáng)能電池，也是這次實(shí)驗(yàn)的主要元器件。在初期設(shè)計(jì)時(shí)，想組裝成12V太陽(yáng)能小車。這將首先選型12V的太陽(yáng)能電池板。但由于市場(chǎng)當(dāng)時(shí)無(wú)貨。只好將兩塊電壓參數(shù)不一樣的太陽(yáng)能電池板進(jìn)行串聯(lián)使用。具體各元器件及參數(shù)為：

4、單晶硅太陽(yáng)能電池板兩塊6V 2W，10V 2W；每塊電池板的外形尺寸：213mm*92mm*3.3mm；蓄電池一個(gè)11.1V 1350mAh；直流電動(dòng)機(jī)12V 250rpm；由樂高搭成的小車一輛。如圖3-1、圖3-2和圖3-3所示。圖3-1太陽(yáng)能小車元器件實(shí)物圖圖3-2 太陽(yáng)能小車實(shí)物圖圖3-3 太陽(yáng)能小車電路圖直流電機(jī)兩個(gè)= 2 * GB3本錢估算如果忽略不計(jì)樂高小車及導(dǎo)線的本錢，太陽(yáng)能小車的主要本錢為：太陽(yáng)能電池板、蓄電池和電動(dòng)機(jī)。其各自采購(gòu)本錢占總本錢(280元)的29、39和32?？煽闯鲂铍姵刈钯F。實(shí)驗(yàn)工具實(shí)驗(yàn)中主要使用的測(cè)量和實(shí)驗(yàn)工具為：Fluke73和Uni-T萬(wàn)用表各一塊； ZX

5、21型電阻箱一臺(tái)099999.9，等級(jí)0.1級(jí)如圖3-4所示；數(shù)碼相機(jī)一個(gè)；30W電烙鐵一個(gè)；鱷魚夾及導(dǎo)線假設(shè)干。圖3-4 標(biāo)準(zhǔn)電阻箱太陽(yáng)能電池板電性能實(shí)驗(yàn)= 1 * GB3單塊電池板電性能實(shí)驗(yàn)測(cè)量電路圖見圖3-5所示，調(diào)節(jié)電阻箱電阻阻值，讀出電流表和電壓表數(shù)值，測(cè)量結(jié)果見表1所示。由此可分別得出6V太陽(yáng)能電池板的開路電壓U開路=6.61V，短路電流I短路370mA ; 10V太陽(yáng)能電池板的開路電壓U開路=10.68V，短路電流I短路240mA。6V、10V單塊電池板的伏安特性曲線分別見圖3-6和圖3-7。圖3-5 單塊電池板電性能實(shí)驗(yàn)測(cè)量電路圖圖3-6 6V電池板伏安特性曲線圖3-7 10V

6、電池板伏安特性曲線= 2 * GB3兩塊電性能不同的電池板串聯(lián)實(shí)驗(yàn)中需將兩塊電性能不同的電池板串聯(lián)，以獲得所需電壓值。測(cè)量電路圖如圖3-8所示。調(diào)節(jié)電阻箱電阻阻值，讀出電流表和電壓表數(shù)值，測(cè)量結(jié)果見表1所示。由此可得出太陽(yáng)能電池板的開路電壓U開路=17.3V，短路電流I短路250mA。6V、10V電池板串聯(lián)時(shí)伏安特性曲線見圖3-9所示。圖3-8兩塊電池板串聯(lián)電性能測(cè)量電路圖圖3-9 6V 10V電池板串聯(lián)伏安特性曲線= 3 * GB3兩塊電性能不同的電池板并聯(lián)雖然本實(shí)驗(yàn)中不需要并聯(lián)電池組件，但通過測(cè)量不同電性能電池板并聯(lián)后的電性能，可以掌握不同電性能太陽(yáng)能電池板多種不同的連接方式和規(guī)律。測(cè)量電

7、路圖如圖3-10所示。調(diào)節(jié)電阻箱電阻阻值，讀出電流表和電壓表數(shù)值，測(cè)量結(jié)果見表1所示。由此可得出太陽(yáng)能電池板的開路電壓U開路=10.25V、短路電流I短路560mA。并聯(lián)電池板的伏安特性曲線見圖3-11所示。圖3-10兩塊電池板并聯(lián)電性能測(cè)量電路圖圖3-11 6V 10V電池板并聯(lián)伏安特性曲線表1 太陽(yáng)能電池板電性能實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)電阻值6V 單塊10V 單塊6V 10V 串聯(lián)6V 10V 并聯(lián)電阻/電壓/V電流/mA電壓/V電流/mA電壓/V電流/mA電壓/V電流/mA開路6.61010.7017.3010.3010006.356.3510.510.416.616.410.210.15006.291

8、2.410.420.716.432.510.119.82006.2130.910.250.815.978.69.9349.31006.1160.39.8896.815.11499.6294.9505.921159.0417511.82408.89171205.062604.622404.932456.16310103.393202.432402.552504.9248051.843501.252401.372502.9255010.4783600.5092400.3412500.8025600.50.2923700.2932400.3302500.5135600.10.1593700.2422

9、400.1572500.277560在實(shí)驗(yàn)= 1 * GB3可以發(fā)現(xiàn)，太陽(yáng)能電池的電性能與陽(yáng)光照射角度有直接關(guān)系。當(dāng)電池板與陽(yáng)光垂直時(shí)，開口電壓及短路電流到達(dá)最大值，也即發(fā)電量最大。另外，在做實(shí)驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)太陽(yáng)能電池板在太陽(yáng)長(zhǎng)期照射下，其外表溫度升高，會(huì)影響太陽(yáng)能電池板的發(fā)電效率。在實(shí)驗(yàn)= 2 * GB3中，可通過表1中的數(shù)據(jù)得出：當(dāng)不同電性能的太陽(yáng)能電池板串聯(lián)后，電壓將疊加。但電流將被限制到略高于在串聯(lián)組中電流最小的電池板所產(chǎn)生的電流值。在實(shí)驗(yàn)= 3 * GB3中，可通過表1中的數(shù)據(jù)得出：當(dāng)不同電性能的太陽(yáng)能電池板并聯(lián)后，電流將疊加。但電壓略小于原兩太陽(yáng)能電池的電壓最大值。充電實(shí)驗(yàn)將6V和10V

10、太陽(yáng)能電池板串聯(lián)接到已放電的蓄電池上。如圖3-12所示。在陽(yáng)光下開始充電，用萬(wàn)用表分別測(cè)量蓄電池充電時(shí)的電壓和電流值，并記錄對(duì)應(yīng)的充電時(shí)間。充電實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了屢次，測(cè)量數(shù)據(jù)見表2 所示。充電電壓曲線見圖3-13，充電電流曲線見圖3-14。圖3-12 太陽(yáng)能蓄電池充電測(cè)量圖E蓄電池，電壓表，電流表表2. 充電測(cè)量數(shù)據(jù)時(shí)間/min電壓/V電流/AT(1)T(2)U1(晴U2晴U3 (多云)U4(晴)U5晴I3(多云)I4(晴)I5晴U51U5(2)I51I5203309.4329.5239.5429.4329.28011.460.070.140.200.185360(6h)9.7119.8919.69

11、19.9579.67311.580.080.150.200.181039010.1710.169.67010.209.86611.900.080.150.200.1815420(7h)10.3710.339.61310.489.91612.150.110.150.200.173045010.6210.619.69410.6710.1112.460.110.150.200.15601h480(8h)10.7210.749.67110.7810.5212.750.110.140.210.159051010.8710.889.68110.9210.6112.760.110.140.210.14120

12、(2h)540(9h)10.9610.979.72111.0110.9212.80.100.140.210.1315057011.0111.029.72511.0511.0212.820.090.130.230.13180(3h)11.0411.069.73311.0811.020.060.130.2221011.0611.099.75711.110.050.20240(4h)11.0911.1011.140.2027011.0911.1211.220.20300(5h)11.0911.1211.320.18U15、I15第幾次實(shí)驗(yàn) T(1)時(shí)間從0300min T(2)時(shí)間從330570mi

13、n。U5(1)對(duì)應(yīng)T(1)的電壓U5(2)對(duì)應(yīng)T(2)的電壓I5(1)對(duì)應(yīng)T(1)的電流I5(2)對(duì)應(yīng)T(2)的電流圖3-13 充電電壓曲線圖圖3-14 充電電流曲線圖通過分析表2數(shù)據(jù)可知：太陽(yáng)能小車的充電效率受天氣狀況影響非常大。如：當(dāng)天氣多云時(shí)，充電電壓最高僅9.8V，充電電流也小，實(shí)際上蓄電池沒有充滿。當(dāng)天氣晴朗時(shí)，小車的充電電壓最高值到達(dá)12.82V，充電電流約為0.20A。5、放電實(shí)驗(yàn)將已充滿電的蓄電池與12V的直流電動(dòng)機(jī)連接，測(cè)量小車空轉(zhuǎn)即小車不與地面接觸時(shí)的放電電壓和電流值。同時(shí)記錄放電時(shí)間。測(cè)量接線圖如圖3-15所示，測(cè)量數(shù)據(jù)見表3。放電電壓曲線見圖3-16，放電電流曲線見圖3

14、-17。圖3-15 太陽(yáng)能蓄電池放電測(cè)量圖E蓄電池，直流電機(jī)兩個(gè)圖3-16 放電電壓曲線圖 圖3-17 放電電流曲線圖表3. 放電測(cè)量數(shù)據(jù)時(shí)間min電壓V電流AT(1)T(2)U1U2U5I2I5U5(1)U5(2)I51I520420(7h)11.0411.0812.8511.130.150.170.101545010.9310.9612.5111.090.110.150.1030480(8h)10.9110.9312.3511.030.100.120.1060(1h)51010.8510.9112.2310.940.100.110.1090540(9h)10.8110.8612.0710.

15、840.100.110.10120(2h)57010.7410.7611.9310.780.100.110.10150600(10h)10.6810.6811.8510.740.100.110.10180(3h)63010.6210.6111.7310.670.100.110.10210660(11h)10.5210.5311.6610.590.100.110.09240(4h)69010.4310.4411.5810.520.090.110.09270720(12h)10.3610.3211.4510.440.090.100.09300(5h)75010.1810.0611.3810.340

16、.090.100.09330780(13h)9.6379.81011.3410.020.090.100.093458108.8349.15211.329.860.090.100.09360(6h)840(14h)8.85711.266.2400.100.0939011.190.10 0U15、I15第幾次實(shí)驗(yàn) T(1)時(shí)間從0390min T(2)時(shí)間從420840min。U5(1)對(duì)應(yīng)T(1)的電壓U5(2)對(duì)應(yīng)T(2)的電壓I5(1)對(duì)應(yīng)T(1)的電流I5(2)對(duì)應(yīng)T(2)的電流通過分析表3的數(shù)據(jù)可知，太陽(yáng)能小車在空轉(zhuǎn)放電時(shí)，放電放電電流根本穩(wěn)定在0.1A左右，放電時(shí)間最長(zhǎng)達(dá)14h。由此可

17、計(jì)算出蓄電池的實(shí)際容量C實(shí)際Ah：將表3中放電電流I5的數(shù)據(jù)按時(shí)間段T來(lái)劃分。如：放電開始的0.5h內(nèi)，電流初始時(shí)約0.17A，慢慢將至0.12A。設(shè)定T1=0.5h,I1=0.145A；那么C1=I1T1=0.0725Ah。同理可得：I2=0.11A，T2=3h C2=I2T2=0.33AhI3=0.1A，T3=7hC3=I3T3=0.7AhI4=0.09A，T4=3.5hC4=I4T4=0.315Ah蓄電池放電的實(shí)際容量：C實(shí)際= =I1T1+I2T2+I3T3+I4T4=0.0725+0.33+0.7+0.3151.418Ah蓄電池的額定容量C額定=1350mAh=1.35Ah，實(shí)驗(yàn)結(jié)果

18、：C實(shí)際C額定。這可能是由于太陽(yáng)能電池板的輸出電壓串聯(lián)后為16V高于蓄電池的額定電壓11V所造成的。6、實(shí)際應(yīng)用太陽(yáng)能小車完成各項(xiàng)充放電實(shí)驗(yàn)后，再次充滿電，將小車放在地面上，閉合小車控制開關(guān)，那么小車正常行駛。= 1 * GB3太陽(yáng)能小車空載時(shí)的運(yùn)動(dòng)特性小車空載小車自重為0.92Kg時(shí)，測(cè)量其工作電流約為0.15A，平均速度約為0.85m/s。即2.1Km/h。那么可估算出小車空載行駛距離約為：即空載時(shí)，小車可行駛約9.45h，行駛距離約19.85km。= 2 * GB3小車負(fù)載時(shí)的運(yùn)動(dòng)特性在小車車身上加上0.6Kg的重物，測(cè)量其負(fù)載電流約為0.19A，平均速度約為0.42m/s，即1.5km/h。這時(shí)小車可行駛的距離為