勇士太阳能小车

篇一：自制太阳能小汽车

大学物理实验创新研究报告

项目名称：自制太阳能小汽车 班级：12工17 组别：一

小组成员：刘耀辉 刘欢 李培豪

大学物理实验教学中心

自制太阳能小汽车

姓名：刘耀辉 学号：20120590436 刘 欢 20120590433 李培豪 20120590431

摘要：我组主要是以节能减排为大体的思路，由于我国资源日益匮乏，汽车

尾气大量排放，我们国家的资源和环境亟待采取措施挽救，所以我们集思广益来自制太阳能小汽车，以求能起抛砖引玉之效，为我国所面临的资源环境问题尽一点绵薄之力。我们相信太阳能发电在汽车上的应用，将有效的减少对不可再生资源的过分依赖，还能有效的降低环境污染，使我们赖以生存的地球变得更加美丽，创造更加洁净的生活空间。

我组自制太阳能小汽车，其构建主要有机身（木棒），发动机，车轮以及太阳能电池板和导线若干，利用太阳能电池板把光能转化为电能给发动机提供运行的能量，进而带动整个车身的运动。我们把光电池装在车身上，这里的光电池也就是我们日常生活中常见的硅太阳能电池，用它不断地将太阳光转化为电能，使汽车开动起来。由于我们做的是简易的模型，所以我们对其性能，及外观没有进行过多的考虑，但我们设计时为了减少其车身对空气的阻力，我们采用了一根光滑的木棒，以求能使其运行速度得到很大的提升。另外，我们也考虑到太阳能电池板和阳光的接触面积，我们把太阳能电池板倾斜的固定在车身上，目的是增加太阳能电池板与阳光的接触比，进而使光电池接受到更多的太阳光并转化为电能。 《科普手册》。国家数字文化网

http://www.ndcnc.gov.cn/datalib/2004/Science/DL/DL-177512/太阳能发电是一种可再生的环保发电方式，其发电过程中不会产生二氧化碳等温室气体，因此不会对环境造成污染。按照制作材料分为硅基半导体电池、CdTe薄膜电池、CIGS薄膜电池、染料敏化薄膜电池、有机材料电池等。其中硅电池又分为单晶电池、多晶电池和无定形硅薄膜电池等。对于太阳能电池来说最重要的参数是转换效率，目前在实验室所研发的硅基太阳能电池中，单晶硅电池效率为25.0%，多晶硅电池效率为20.4%，CIGS薄膜电池效率达19.6%，CdTe薄膜电池

效率达16.7?%，非晶硅（无定形硅）薄膜电池的效率为10.1% 。各种电池的效率、成本皆不同，因此使用的场合也不同。由于其他发电方式的成本相对较低，太阳能电池还需再提升效率、降低成本，才可能达到普及[2]。

篇二：太阳能小车设计方案

太阳能小车设计方案

前言：

太阳能电池须在太阳光下才能产生动力，如果没有阳光（阴天)或者晚上可以使用一节5号或者7号电池来代替太阳能电池供电(自备电池连接，产品上没有专门安放电池的卡槽)，仍然能够达到相应的效果哦！

太阳能动力小汽车玩具套装，可以说是最好玩的太阳能玩具 这个太阳能玩具是一组有趣的绿色小工具。它有点像乐高玩具，看起来又像是一个工具包，相信这已经吊足大男孩们的胃口了,而它们的能量全部来自最环保的能源——太阳能，这可是如今最时髦的话题，却很少被用到玩具身上。将自己的“作品”带出去一起旅游，收获的不单单是自己的成就感，还有周围人投来羡慕的目光。阳光照射太阳能电池板，为小玩具提供源源不断的动力。这套玩具可以充分发挥及培养小朋友的想象力、创造力，而且不需要螺丝固定连接，仅仅进行简单的拼插就可完成组装，让孩子们从中享受到自己动手带来的成就感。对于年龄较小的孩子来说，其操作性更强也更安全。

（1）设计者情况

姓名

陈浩怀

吕鸣 陈森源

梁国彬 江嘉恒

张少衡

梁成杰 班级 11级机械（1）班第3小组 11级机械（1）班第3小组 11级机械（1）班第3小组 11级机械（1）班第3小组 11级机械（1）班第3小组 11级机械（1）班第3小组 11级机械（1）班第3小组

（2）产品介绍：

太阳能电池须在太阳光下才能产生动力，如果没有阳光（阴天)或者晚上可以使用一节5号或者7号电池来代替太阳能电池供电(自备电池连接，产品上没有专门安放电池的卡槽)，仍然能够达到相应的效果哦！

太阳能动力小汽车玩具套装，可以说是最好玩的太阳能玩具 这个太阳能玩具是一组有趣的绿色小工具。它有点像乐高玩具，看起来又像是一个工具包，相信这已经吊足大男孩们的胃口了,而它们的能量全部来自最环保的能源——太阳能，这可是如今最时髦的话题，却很少被用到玩具身上。将自己的“作品”带出去一起旅游，收获的不单单是自己的成就感，还有周围人投来羡慕的目光。阳光照射太阳能电池板，为小玩具提供源源不断的动力。这套玩具可以充分发挥及培养小朋友的想象力、创造力，而且不需要螺丝固定连接，仅仅进行简单的拼插就可完成组装，让孩子们从中享受到自己动手带来的成就感。对于年龄较小的孩子来说，其操作性更强也更安全。

（3）商品规格：

装配尺寸（长×宽×高/mm）

汽车： 70 × 54 × 34

单位重量：约200（g）

太阳能电池寿命（岁）:约3-5年

（4）工作原理：

太阳能电池的工作原理

太阳能电池发电的原理主要是半导体的光电效应，一般的半导体主要结构如

下：

图中，正电荷表示硅原子，负电荷表示围绕在硅原子旁边的四个电子。 当硅晶体中掺入其他的杂质，如硼、磷等，当掺入硼时，硅晶体中就会存在着一个空穴，它的形成可以参照下图：

图中，正电荷表示硅原子，负电荷表示围绕在硅原子旁边的四个电子。而黄色的表示掺入的硼原子，因为硼原子周围只有3个电子，所以就会产生入图所示的蓝色的空穴，这个空穴因为没有电子而变得很不稳定，容易吸收电子而中和，形成P（positive）型半导体。

同样，掺入磷原子以后，因为磷原子有五个电子，所以就会有一个电子变得

非常活跃，形成N（negative）型半导体。黄色的为磷原子核，红色的为多余的电子。如下图。

N型半导体中含有较多的空穴，而P型半导体中含有较多的电子，这样，当P型和N型半导体结合在一起时，就会

在接触面形成电势差，这就是PN结。

当P型和N型半导体结合在一

起时，在两种半导体的交界面区域里会形

成一个特殊的薄层)，界面的P型一侧带负电，N型一侧带正电。这是由于P型半导体多空穴，N型半导体多

自由电子，出现了浓度差。N

区的电子会扩散到P区，P区

的空穴会扩散到N区，一旦扩

散就形成了一个由N指向P

的“内电场”，从而阻止扩散

进行。达到平衡后，就形成了

这样一个特殊的薄层形成电

势差，这就是PN结。

当晶片受光后，PN结中，N型半导体的空穴往P型区移动，而P型区中的电子往N型区移动，从而形成从N型区到P型区的电流。然后在PN结中形成电势差，这就形成了电源。(如下图所示）

另外硅表面非常

光亮，会反射掉大量的太阳

光，不能被电池利用。为此，

科学家们给它涂上了一层

反射系数非常小的保护膜

（如图），将反射损失减小

到5％甚至更小。一个电池

所能提供的电流和电压毕

竟有限，于是人们又将很多

电池（通常是36个）并联或串联起来使用，形成太阳能光电板。

（5）主要设备

1，太阳能电池板

以晶体硅太阳能电池为例，其结构示意图如图1 所示．晶体硅太阳能电池以硅半导体材料制成大面积pn结进行工作。一般采用n+/p同质结的结构。

2，蓄电池

蓄电池是光伏系统中的储能元件，用于保存电能和输出电能。

3，光伏发电系统

太阳能光伏发电系统（见图）由太阳能电池组、太阳能控制器、蓄电池组成。若输出电源为交流220V或110V，还需逆变器。

篇三：太阳能驱动小车的设计

太阳能驱动小车的设计

摘要 本文设计了一种太阳能驱动小车，给出了模拟太阳能驱动小车的整体结构及其设计方案，并对相关的设计方案进行了数据计算与分析，同时相应的方案设计中配有相关的图形。最后还模拟实车试制了太阳能驱动小车，根据实验测试结果，证明了理论研究的正确性，同时说明太阳能作为驱动能源是可行的。

关键词 太阳能；电动车；驱动

0 引言

随着所需资源数量的不断增长，能源的开发和利用已成为国家发展重点，尤其是太阳能电动机的开发与利用，很多科研单位已经在研究了。如全国举行的湖北省第二届全国大学生工程训练综合能力竞赛，就是关于“无碳小车”的研究，其中就有“太阳能驱动的具有方向控制功能的自行小车”，其中要求小车以太阳能电池板为动力源，驱动前后轮转动，使前轮实现自动转向，再前行的过程中自动避开放置的障碍物。但是，太阳能驱动小车的研究还存在很多问题：如太阳能能量转化效率的提高、小车能量损耗的减少、电机和传动装置的优化。

1 太阳能驱动小车的工作原理

以下就是以“太阳能驱动的具有方向控制功能的自行小车”为主题的研究。小车利用太阳能电池板将太阳能转化为电能作为动力，驱动电动机，带动车轮运转。当太阳光照射太阳能电池板时（一般会需要驱动电路进行光能与电能之间的调节），会产生一定的能量，能量驱动电动机，通过传动装置，带动前后轮的转动。

小车要求以给定的太阳能电池板为动力源，要求小车上面要装载一件外形尺寸为￠60×20mm、质量不小于400g的实心圆柱型钢制质量块作为载荷，且在小车行走过程中，载荷不允许掉落。小车要求采用三轮结构（1个转向轮，2个驱动轮），转向轮最大外径应不小于￠30mm。最终达到小车的自动转向，即可以自动避开赛道上设置的障碍物（每间隔1m，放置一个直径20mm、高200mm的弹性障碍圆棒）。

2 方案的设计

2.1 动力设计

关于动力的设计，我们选择的是太阳能电池板。该太阳能电池板（型号是MBF10）是已经选定的，它是由高效晶体硅电池片串并联，用高透光超白布纹钢化玻璃，抗老化EVA和优良耐火性TPT热压密封而成，外加阳极化优质铝合金边框，具有效率高，寿命长，安装方便，抗风，抗冰雹能力强等特性。

太阳能电池板是利用光电效应将太阳辐射能转换成电能作为装置的动力源。

太阳能电池是一种由于光生伏特效应而将太阳光能直接转化为电能的器件，是一个半导体光电二极管，当太阳光照到光电二极管上时，光电二极管就会把太阳的光能变成电能，产生电流。

2.2 传动装置设计

在传动装置中，由于小车行驶的速度比较慢，我们采取了皮带传动（皮带传动具有结构简单、传动平稳、造价低廉、不需要润滑以及缓冲、吸震、易维护等优点；同时，也考虑了该小车的试制情况）。首先，动力通过电动机进行输出，用皮带将电动机和后轮连接起来，从而带动后轮的转动；其次，利用皮带传动将产生的动力传送到前轮，给小车前轮提供动力，带动小车行驶。

2.3 转向装置设计

在转向装置中，我们考虑了两种主要的机构：对心曲柄摇块机构和摇杆机构（如图1所示）。

曲柄摇块机构结构简单、无急回运动、可以实现将转动变为往复摇动，进而实现前轮的转向，但是该机构占有空间大，且要求耐磨性能、平面度等较高 。

图1 摇杆机构

摇杆机构结构简单、占有空间小、摇杆的摆动实现小车的转向，周期上能实现固定的转动周期，但会出现急回运动。与曲柄摇杆机构相比，摇杆机构在小车的试制中，可以更好的进行转角的调整。因此，最终转向部分选择摇杆机构。

该机构在调试（通过调试摇杆机构中A处曲柄的长短来控制要摇杆的摆角，从而改变前轮的转角）中起到很重要的作用，但是我们在设计的时候需要控制它的急回运动，尽量使其转向实现最佳效果。能通过调整杆的固定位置控制小车转向角来调节小车的运动曲线。

1）驱动杆设计在能实现其转动带动摆杆的前提下，要求其尽量短小，所以我们采用偏心轮代替杆结构能使其受力稳定；

2）摇杆设计在小车底板允许的范围内设计其长度，要求尽量长轻，使驱动杆能保证较短，且运动阻力小，稳定；

3）转向轮设计是要考虑小车所走曲线过程中的运动角度速度等方面来考虑。

2.4 路线设计

为了使小车在前行的过程中能够自动避开赛道上设置的障碍物（每间隔1m，

放置一个直径20mm、高200mm的弹性障碍圆棒），我们将小车的行驶路线设计成“S”型的。

小车所走曲线趋近于正弦曲线，其中小车的车宽为电池板宽度，为了能实现小车地顺利转弯，并且不撞在障碍物上面，我们将障碍物离我们曲线最大距离为250mm所走路线两个周期为4 560.73mm则L=4560.73mm，小车后轮直径为85mm，即D=85mm；一个周期后轮转动圈数为n：n=（L/2）/Dπ=8.54；因为曲线所走路程不规律，会出现偏差，我们控制其角度来调整路线的实际距离，所以我们设计的传动比要偏小一点，我们选择n=9；后轮比上前轮的传动比i为i=1/n=1/8.

路线方程近似为S=0.25cos(πt )则最大偏角arctanx≤S′≤ 45 °

在这里我们选择30 °作为最大偏角。

3 太阳能驱动小车试验

通过对太阳能驱动小车的试制和实验，模拟太阳能电动车的工作情况，进行了一系列的能量系统的工作模式。该小车的工作环境：小车位于室外，放置在地面比较光滑的地面，小车上放一件外形尺寸为￠60×20mm、质量为425g的实心圆柱型钢制载荷，且在小车行驶路线上将间隔1m的5个直径20mm、高200mm的弹性障碍圆棒摆在一条直线上，太阳辐射光比较强，试验结果：

小车运动路线 小车行驶时间t（s） 小车绕障碍物的个数 行驶路程s（m）

近似“S”型 20 3 6

4 结论

设计研制的太阳能驱动小车，通过对小车的试验结果分析，证明了理论研究的正确性。试验结果表明，太阳能作为驱动能源是可行的。太阳能驱动小车实现了太阳能电动车的初步设计，显示了太阳能电动车的可行性，对太阳能电步开发有重要的指导意义，预示着其在各个领域的广大发展。目前，太阳能电动车作为新的事物正在不断地贴近人们的生活，绿色交通工具不再是一个理念和节能意识问题，已可发展成事物化的现象。

参考文献

[1]孙桓，陈作模，葛文杰主编.机械原理[M].7版.西安：西北工业大学，2005，

12.

[2]吴昌林，姜柳林主编.机械设计-基础篇[M].武汉：华中科技大学出版社，2005，3.

[3]唐增宝，何永然，刘安俊主编.机械设计课程设计[M].武汉：华中科技大学出版社，1999，3.

[4]史文库，等.太阳能电动车动力传动系参数匹配的基础研究[D].吉林大学，2008.

篇四：太阳能小车 论文 定稿

太阳能汽车的应用试验

北京市北京景山学校 直升二班 龚浩岳

指导老师：王可 吴俊杰

2011.5

太阳能汽车的应用实验

北京市北京景山学校直升二班 龚浩岳 指导老师：王可 吴俊杰

摘要：太阳能作为可再生能源，已广泛地应用在太阳能发电、太阳能集中供暖、太阳能建设及太阳能汽车等方面。其中太阳能汽车虽然还有许多性能不完善，但是今后新能源汽车发展方向之

一。在本实验中，将建立由太阳能发电、蓄能及负载系统，即太阳能小车。通过实验测量，了解太阳能电池板的基本性能，掌握不同电性能太阳能电池之间的组合方法和规律；掌握太阳能小车充、放电的效率、时间和其运动特性。以作为今后进一步改进的基础。

关键词：太阳能电池板（Solar panels） 蓄电池（battery）电动机（Motor）太阳能汽车（Solar cars）

一、 引言

太阳能（Solar Energy），一般是指太阳光的辐射能源。自地球形成生物就主要以太阳提供的热和光生存，而自古人类也懂得以阳光晒干物件，并作为保存食物的方法，如制盐和晒咸鱼等。但在化石燃料减少下，才有意把太阳能进一步发展。太阳能发电是一种新兴的可再生能源。目前我国的新能源政策也大力推广太阳能应用。 太阳能汽车是一种靠太阳能来驱动的汽车。相比传统热机驱动的汽车，太阳能汽车是真正的零排放。正因为其环保的特点，太阳能汽车被诸多国家所提倡，太阳能汽车产业的发展也日益蓬勃。

因此，我认为太阳能汽车将是取代传统动力汽车的形式之一。但是现在的太阳能汽车技术还不完善，距实际应用还有较大距离。主要表现在什么方面呢？

所以我将做一个太阳能汽车的模型，并加以实验和研究。

二、研究目的及构思

设计并建立由太阳能电池板、蓄电池和汽车电动机构成的太阳能应用系统，即组装成太阳能小车一辆。通过测量太阳能电池板充、放电时电压和电流的特性，初步掌握太阳能发电和应用的一些规律和知识。通过测量小车的运动特性，简单评价当今太阳能汽车的现状。

三、 研究方法和分析

1、 研究对象

①元器件选型

太阳能电池是一种直接将太阳能转换成电能的半导体器件。目前，广泛应用的为单晶硅和多晶硅太阳能电池，也是这次实验的主要元器件。在初期设计时，想组装成12V太阳能小车。这将首先选型12V的太阳能电池板。但由于市场当时无货。只好将两块电压参数不一样的太阳能电池板进行串联使用。具体各元器件及参数为：单晶硅太阳能电池板两块（6V 2W，10V 2W；每块电池板的外形尺寸：213mm*92mm*3.3mm）；蓄电池一个（11.1V 1350mAh）；直流电动机（12V 250rpm）；由乐高搭成的小车一辆。如图3-1、图3-2和图3-3所示。

图3-1太阳能小车元器件实物图

图3-2 太阳能小车实物图

图3-3 太阳能小车电路图

—直流电机两个

②成本估算

如果忽略不计乐高小车及导线的成本，太阳能小车的主要成本为：太阳能电池板、蓄电池和电动机。其各自采购成本占总成本(280元)的29％、39％和32％。可看出蓄电池最贵。

2、 实验工具

实验中主要使用的测量和实验工具为：Fluke73和Uni-T万用表各一块； ZX21型电阻箱一台（0~99999.9?，等级0.1级）如图3-4所示；数码相机一个；30W电烙铁一个；鳄鱼夹及导线若干。

图3-4 标准电阻箱

3、 太阳能电池板电性能实验

①单块电池板电性能实验

测量电路图见图3-5所示，调节电阻箱电阻阻值，读出电流表和电压表数值，测量结果见表1所示。由此可分别得出6V太阳能电池板的开路电压U开路=6.61V，短路电流I短路≈370mA ; 10V太阳能电池板的开路电压

U开路=10.68V，短路电流I短路≈240mA。6V、10V单块电池板的伏安特性曲

线分别见图3-6和图3-7。

篇五：太阳能双动力小车制作

太阳能双动力小车制作

大一班 郭道远

一、

准备材料

材料有：4个车轮、2根塑料条、1个太阳能电池板、马达、长轴承、短轴承、齿轮、电池盒、垫片（黄色）

二、

制作过程

1、如图所示，将两根长短带齿轮的轴承穿进塑料条中。

3、如图，将4个轮子套上，将马达固定在塑料条上，马达齿轮与传动齿轮咬合。

工具有：电烙铁、焊锡丝、双面胶、钳子、螺丝刀

2、如图所示，再加上一根短轴承，然后套上另外一根塑料条

4、如图，将电池盒、太阳能电池板粘合在塑料条上。

5、如图，将电池盒、马达、太阳能板的负极焊接在一起，其正极各引出一根电线 三、

使用过程

6、如图，在三根引线旁边贴上“车”、“太阳”和“电池”的标签。

1、 使用电池盒供电

在室内、或光线不是很强的时候，需采用电池盒供电，以驱动小车。 使用方法：

1） 将“车”与“电池”的两根引线连接在一起； 2） 打开电池盒背部的“开关”； 3） 小车就可以前进了。

2、 使用太阳能电池板供电

在阳光光线强烈的地方，可采用太阳能电池板供电，以让小车前进 使用方法：

1） 将“车”与“太阳”的两根引线连接在一起；

2） 将小车放在太阳光直射的地方，小车就可以前进了。

如果小车的动力不足，说明光线不够强烈，建议采用电池盒供电。

想一下：

如果将电池、太阳能与车的三根引线连接在一起，会发生什么事情？？？

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