太阳能汽车模型的设计与制作

（西安航空职业技术学院，陕西 西安 710089）

目前环境污染和能源危机是世界关注的两大重要问题，而汽车尾气则是环境污染的重点之一。目前汽车燃料以汽油和柴油为主，在石油化工能源供应日趋紧张的背景下，大规模的开发和利用可再生能源已成为未来各国能源战略中的重要组成部分，所以解决这两难题的可行办法，就是开发新能源，而太阳能就是这些新开发能源中的佼佼者。

太阳能发电具有无污染、零空气废气排放、可持续发展等优点，近几年来得到了快速的发展。为此利用了太阳能技术的优势对目前市场上的汽车模型进行了改进，设计制作了由太阳能发电技术给汽车模型提供动力，一定程度上节约了电能，达到低碳、环保、节能的设计目的。

1 设计制作思路

太阳能汽车模型设计制作主要考虑绿色环保，车模源动力依靠太阳能电池板或太阳能板将太阳能转化为电能存储于蓄电池来驱动汽车模型驱动轴，主要意图是通过简单设计测试太阳能板驱动汽车模型的适应气候能力，以及与蓄电池配合驱动汽车模型的续航能力，本制作旨在为太阳能汽车的环境适应、应用与推广提供有力的实验与参考。

2 元器件选择

（1）太阳能电池板

太阳能电池是一种用于光生伏特效应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。太阳能电池是一种大有前途的新型电源，具有永久性、清洁性和灵活性三大优点。太阳能电池寿命长，只要太阳存在，太阳能电池就可以一次投资而长期使用；与火力发电、核能发电相比，太阳能电池不会引起环境污染；太阳能电池可以大中小并举，大到百万千瓦的中型电站，小到只供一户用的太阳能电池组，这是其它电源无法比拟的。太阳能发电方式太阳能发电有两种方式，一种是光—热—电转换方式，另一种是光—电直接转换方式。采用的是光—电直接转换方式该方式是利用光电效应，将太阳辐射能直接转换成电能，光—电转换的基本装置就是太阳能电池。

太阳能电池板是太阳能发电系统中的核心部分，也是太阳能发电系统中价值最高的部分。其作用是将太阳的辐射能力转换为电能，或送往蓄电池中存储起来，或推动负载工作。太阳能电池板的选择考虑到应该满足体积小，占用空间小，重量轻、能够产生足够的电量和经济型高等条件，以下是常见的手机便携式太阳能硅系列电池板。

型号：132mm×81mm×2.6mm；开路电压6 V；最大工作电压5 V；短路电流267 mA；最大工作电流260 mA；最大功率1.3W.

（2）蓄电池

考虑到太阳能板在天气不好阳光不够充足时，太阳能板转化降低，电量变小，会导致汽车不能驱动，所以加装蓄了电池保证电量充足。

（3）汽车模型

模型制作选择体积小、重量轻、经济性好常见的一种玩具汽车。模型材料：塑料；规格：23mm×14.5mm；重量：0.4 kg，启动扭矩：0.75 N·m.

（4）电动机

电动机是驱动汽车的主要源动力,因此本次设计选用电动机考虑耗电少、功率小、转速高、重量小、经济性好等条件，我们选择一种常见的小型电动机，型号为GR130；电压为Dc3v；空载转速为8 r/min；负载转速为5 r/min；输出扭矩为0.08 N·m；重量为50 g.

3 太阳能汽车模型的组装

为了减轻太阳能汽车的整体重量，先对汽车进行拆解，取出多余零部件。电能来源采用一块大太阳能电池以保证能够产生充足的电量，用胶水将其粘结在车顶，太阳能电池板方向向上以保证能够得到充足的日照。为了储存能量我们在汽车内部安装了蓄电池，以保证太阳能汽车的续航能力，蓄电池直接粘在汽车内部，导线以电池为中心布开，电机装在汽车后部，连接后轴导线连接蓄电池。如图1所示。

图1汽车模型电路控制图

由于太阳能电池受光照影响，电压不稳定，同时为了保证电流的方向，在电池与电机之间增加一个稳压二极管，如图1所示。然后就在模型上进行线路连接，先用两根细铜线分别连接太阳能电池板的正负极，三块电池板采用并联的连接方式，并联电池板主要为了在输出电压不变的情况下增大输出电流和输出功率。接下来将正极一边连接开关—电机—二极管—太阳能电池回路。

4 结束语

此次设计制作是西安航空职业技术学院汽车爱好者协会一次将节能环保活动、科技创新活动与人才培养工作紧密结合到一起的尝试，也是学院依托学生社团为学生提供的创新实践平台来实现教育教学一体化、培养高素质个性化优秀人才的重要途径和载体。通过大量实践探索使广大学生深刻体会到太阳能发电在汽车上的应用将能够有效降低全球环境污染，创造洁净的生活环境。随着全球经济和科学技术的飞速发展，太阳能汽车作为一个产业已经不是一个神话。

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