精選太陽能小車-論文-定稿

1、精選太陽能小車-論文-定稿 太陽能汽車的應(yīng)用實驗摘要：太陽能作為可再生能源，已廣泛地應(yīng)用在太陽能發(fā)電、太陽能集中供暖、太陽能建設(shè)及太陽能汽車等方面。其中太陽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。在本實驗中，將建立由太陽能發(fā)電、蓄能及負載系統(tǒng)，即太陽能小車。通過實驗測量，了解太陽能電池板的根本性能，掌握不同電性能太陽能電池之間的組合方法和規(guī)律；掌握太陽能小車充、放電的效率、時間和其運動特性。以作為今后進一步改進的根底。關(guān)鍵詞：太陽能電池板Solar panels 蓄電池battery電動機Motor太陽能汽車Solar cars引言太陽能Solar Energy，一般是指

2、太陽光的輻射能源。自地球形成生物就主要以太陽提供的熱和光生存，而自古人類也懂得以陽光曬干物件，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，才有意把太陽能進一步開展。太陽能發(fā)電是一種新興的可再生能源。目前我國的新能源政策也大力推廣太陽能應(yīng)用。太陽能汽車是一種靠太陽能來驅(qū)動的汽車。相比傳統(tǒng)熱機驅(qū)動的汽車，太陽能汽車是真正的零排放。正因為其環(huán)保的特點，太陽能汽車被諸多國家所提倡，太陽能汽車產(chǎn)業(yè)的開展也日益蓬勃。因此，我認為太陽能汽車將是取代傳統(tǒng)動力汽車的形式之一。但是現(xiàn)在的太陽能汽車技術(shù)還不完善，距實際應(yīng)用還有較大距離。主要表現(xiàn)在什么方面呢？所以我將做一個太陽能汽車的模型，并加以實驗

3、和研究。二、研究目的及構(gòu)思設(shè)計并建立由太陽能電池板、蓄電池和汽車電動機構(gòu)成的太陽能應(yīng)用系統(tǒng)，即組裝成太陽能小車一輛。通過測量太陽能電池板充、放電時電壓和電流的特性，初步掌握太陽能發(fā)電和應(yīng)用的一些規(guī)律和知識。通過測量小車的運動特性，簡單評價當今太陽能汽車的現(xiàn)狀。研究方法和分析研究對象= 1 * GB3元器件選型太陽能電池是一種直接將太陽能轉(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能電池，也是這次實驗的主要元器件。在初期設(shè)計時，想組裝成12V太陽能小車。這將首先選型12V的太陽能電池板。但由于市場當時無貨。只好將兩塊電壓參數(shù)不一樣的太陽能電池板進行串聯(lián)使用。具體各元器件及參數(shù)為：

4、單晶硅太陽能電池板兩塊6V 2W，10V 2W；每塊電池板的外形尺寸：213mm*92mm*3.3mm；蓄電池一個11.1V 1350mAh；直流電動機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太陽能小車元器件實物圖圖3-2 太陽能小車實物圖圖3-3 太陽能小車電路圖直流電機兩個= 2 * GB3本錢估算如果忽略不計樂高小車及導(dǎo)線的本錢，太陽能小車的主要本錢為：太陽能電池板、蓄電池和電動機。其各自采購本錢占總本錢(280元)的29、39和32?？煽闯鲂铍姵刈钯F。實驗工具實驗中主要使用的測量和實驗工具為：Fluke73和Uni-T萬用表各一塊； ZX

5、21型電阻箱一臺099999.9，等級0.1級如圖3-4所示；數(shù)碼相機一個；30W電烙鐵一個；鱷魚夾及導(dǎo)線假設(shè)干。圖3-4 標準電阻箱太陽能電池板電性能實驗= 1 * GB3單塊電池板電性能實驗測量電路圖見圖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，測量結(jié)果見表1所示。由此可分別得出6V太陽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驗測量電路圖圖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)實驗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，測量結(jié)果見表1所示。由此可得出太陽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)雖然本實驗中不需要并聯(lián)電池組件，但通過測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能電池板多種不同的連接方式和規(guī)律。測量電

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，測量結(jié)果見表1所示。由此可得出太陽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 太陽能電池板電性能實驗數(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在實驗= 1 * GB3可以發(fā)現(xiàn)，太陽能電池的電性能與陽光照射角度有直接關(guān)系。當電池板與陽光垂直時，開口電壓及短路電流到達最大值，也即發(fā)電量最大。另外，在做實驗時發(fā)現(xiàn)太陽能電池板在太陽長期照射下，其外表溫度升高，會影響太陽能電池板的發(fā)電效率。在實驗= 2 * GB3中，可通過表1中的數(shù)據(jù)得出：當不同電性能的太陽能電池板串聯(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。在實驗= 3 * GB3中，可通過表1中的數(shù)據(jù)得出：當不同電性能的太陽能電池板并聯(lián)后，電流將疊加。但電壓略小于原兩太陽能電池的電壓最大值。充電實驗將6V和10V

10、太陽能電池板串聯(lián)接到已放電的蓄電池上。如圖3-12所示。在陽光下開始充電，用萬用表分別測量蓄電池充電時的電壓和電流值，并記錄對應(yīng)的充電時間。充電實驗進行了屢次，測量數(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 太陽能蓄電池充電測量圖E蓄電池，電壓表，電流表表2. 充電測量數(shù)據(jù)時間/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第幾次實驗 T(1)時間從0300min T(2)時間從330570mi

13、n。U5(1)對應(yīng)T(1)的電壓U5(2)對應(yīng)T(2)的電壓I5(1)對應(yīng)T(1)的電流I5(2)對應(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：太陽能小車的充電效率受天氣狀況影響非常大。如：當天氣多云時，充電電壓最高僅9.8V，充電電流也小，實際上蓄電池沒有充滿。當天氣晴朗時，小車的充電電壓最高值到達12.82V，充電電流約為0.20A。5、放電實驗將已充滿電的蓄電池與12V的直流電動機連接，測量小車空轉(zhuǎn)即小車不與地面接觸時的放電電壓和電流值。同時記錄放電時間。測量接線圖如圖3-15所示，測量數(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 太陽能蓄電池放電測量圖E蓄電池，直流電機兩個圖3-16 放電電壓曲線圖 圖3-17 放電電流曲線圖表3. 放電測量數(shù)據(jù)時間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第幾次實驗 T(1)時間從0390min T(2)時間從420840min。U5(1)對應(yīng)T(1)的電壓U5(2)對應(yīng)T(2)的電壓I5(1)對應(yīng)T(1)的電流I5(2)對應(yīng)T(2)的電流通過分析表3的數(shù)據(jù)可知，太陽能小車在空轉(zhuǎn)放電時，放電放電電流根本穩(wěn)定在0.1A左右，放電時間最長達14h。由此可

17、計算出蓄電池的實際容量C實際Ah：將表3中放電電流I5的數(shù)據(jù)按時間段T來劃分。如：放電開始的0.5h內(nèi)，電流初始時約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蓄電池放電的實際容量：C實際= =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，實驗結(jié)果

18、：C實際C額定。這可能是由于太陽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、實際應(yīng)用太陽能小車完成各項充放電實驗后，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太陽能小車空載時的運動特性小車空載小車自重為0.92Kg時，測量其工作電流約為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，小車可行駛約9.45h，行駛距離約19.85km。= 2 * GB3小車負載時的運動特性在小車車身上加上0.6Kg的重物，測量其負載電流約為0.19A，平均速度約為0.42m/s，即1.5km/h。這時小車可行駛的距離為