太阳能电动车的设计与试制

中班科学活动制作简易太阳能车在中班的科学活动中，我们将带领孩子们制作一辆简易太阳能车。

这个有趣的活动既能激发孩子们对科学的兴趣，同时也让他们体验到太阳能的应用。

以下是制作太阳能车的步骤和材料。

材料：1. 空心纸管2. 木棒3. 纸板4. 小轮子5. 太阳能电池板6. 电动玩具车的马达（可在玩具车中拆下）7. 手电筒电池8. 线步骤：步骤一：制作车身首先，我们可以使用空心纸管作为车身。

将纸板固定在纸管两端，以增强结构的稳定性。

然后，将木棒固定在纸板上，作为车辆的轴。

步骤二：安装轮子将小轮子安装到木棒的两侧，以确保太阳能车能够平稳地行驶。

步骤三：连接电池将太阳能电池板和电动玩具车马达连接在一起。

在电池和马达之间，使用手电筒电池作为中间连接线。

步骤四：测试太阳能车将太阳能电池板放置在阳光下，观察车轮是否开始转动。

如果车轮没有转动，检查电池是否正确连接，并确保充足的阳光照射到太阳能电池板上。

通过这个简单的制作过程，孩子们可以亲手创造出一个能够利用太阳能的小车。

他们可以通过调整太阳能电池板的位置和方向来观察车轮的转动情况，进而了解太阳能的应用原理。

同时，孩子们还能发现太阳能对车轮转动速度的影响，从而引发他们对科学的好奇心，激发他们进一步探索太阳能的兴趣。

在活动进行中，教师可以引导孩子们思考并提出问题，例如：1. 太阳能电池板的位置和方向对车轮转动有何影响？2. 如果将太阳能电池板放在遮阳处，车轮是否还会转动？3. 孩子们能否尝试调整太阳能电池板的角度，看看车轮是否有不同的转动速度？通过这些问题的引导，孩子们可以深入思考太阳能的利用方式，并通过实践来验证和探索他们的想法。

此外，教师还可以与孩子们分享一些与太阳能相关的知识，例如太阳能在现实生活中的应用、太阳能车的优势等。

通过多角度的学习，孩子们可以进一步了解太阳能的重要性和应用范围。

通过制作简易太阳能车的活动，孩子们不仅可以锻炼动手能力和动手能力，还可以培养对科学的兴趣和探索精神。

太阳能车的开发设计与仿真姚叶明1，程聪2，雷敏3，汪一帆4，谭先华5（华中科技大学机械科学与工程学院，武汉430074）（E-mail: yaoyeming@）摘要：节能和环保是世界汽车技术发展的趋势，许多学者正在研究采用新能源替代污染大而且日益紧缺的石油原料，太阳能汽车的开发也就成为当今汽车研究的热点之一。

由于太阳能车多利用轮毂电机驱动，同时要考虑光照面积等，其设计理念与传统汽车的设计理念有一定的差别，现阶段太阳能车的开发还处于试验阶段。

本文给出了太阳能车的设计流程和相关技术的研究，在确定太阳能车功能和尺寸后，并行利用UG软件对车身，车架（底盘）和相关零件进行参数化设计，并用相关软件进行结构力学分析和空气动力学分析，结合设计的电子线路，行车太阳能车的数字样机。

关键词：太阳能车；开发设计；仿真中图分类号：U463The development and simulation of a solar vehicleYao Yeming1,Cheng Cong2,Lei Ming3,Wang Yifan4，Tan Xianhua5 （School of Mechanical Science & Engineering，Huazhong University of Science & Technology，wuhan 430074）Abstract：The goal of mordern auotomotive technology is to save energy and be environmental friendly.Nowadays many scolars are devoting to searching for new and more efficient clean energy to replace the limiting raw oil .therefor ,researching of solarcar becomes a heat topic.Since the energy source of solar car is diferent from ordinary cars and the total area available for energy transforming should be taken into account, the designing method of solar car differs from that of ordinary cars.This paper gives a new method to design solarvehicles and study the technologies required by solarcar.Firstly,we determined the overall size of the car and the functions should be added to the car; Secondly,we design the car body ,car frame and other components parallaly using UG, after fluid dynamic analysis and static structral analsys,we assemble them together with electricity components getting a 3-dimensional virtual solarvehicle.Keywords:Solar Vehicle ; Development ; Simulation0.引言0.1 太阳能汽车的研究背景由于世界能源问题与环境污染问题日益凸显，而汽车又是能源消耗与污染产生的一个重要的来源，因此对于新能源汽车的研究是十分必要的[1]。

Equipment Manufactring Technology No.4，2011随着环境污染的日益严重，开发新能源显得尤其重要。

电动车由于噪音低、零排放，得到了迅速发展。

但是续航里程短，不能及时充电，是目前待解决的问题。

太阳能电动车可以利用太阳能电池转换为电能，补充行驶过程中的电量缺失。

我国太阳能资源丰富，近年来光伏产业的迅速发展，为太阳能电动车的实用化奠定了基础。

１车身设计方案的选取世界铝业协会的报告指出，汽车总质量每减少１０％，燃油消耗可降低６％～８％［１］。

本文设计的太阳能电动车选用玻璃纤维增强材料ＧＦＲＰ（玻璃钢）作为车身材料。

ＧＦＲＰ具有如下优点［２］：（１）质量小。

ＧＦＲＰ的密度为１．６～２．４ｇ／ｃｍ３，用来制作车身，可大大减小总质量；（２）耐腐蚀，车身寿命长。

ＧＦＲＰ具有不生锈、耐酸等耐腐蚀性能好的特点；（３）具有高韧性和抗冲击能力。

用ＧＦＲＰ材料制成的车身，受到冲击力的作用时，塑性变形大，韧性好，因此具有缓冲、减震、降噪等优点；能吸收碰撞能，有利益保护驾乘人员；（４）导热性差，保温隔热性能好；导电性差，避免漏电等现象发生。

这一点对于电动车非常重要；（５）成形性好。

ＧＦＲＰ的流动性和层压性好，车身表面可制成形状各异的曲面，即满足车身外形的艺术造型要求，又减小了空气阻力；（６）车身部件大型化。

应用ＧＦＲＰ材料可以制造大型整体车身外壳，减少零部件数量，简化车身装配工序，提高部件刚性和造型整体性；（７）着色性好，便于设计太阳能电动车的外观；与传统金属车身相比，省略了表面处理和喷漆的工序，降低生产成本；（８）材料利用率高。

ＧＦＲＰ材料成形性好，着色性好，便于制造大型部件的特点，给车身外形设计提供了很大的方便。

太阳能电动车的车身设计应做到轻便、坚固，顶部应具有一较大的平面，用于安装太阳能电池板组件；具有流线外形，降低风阻系数。

满足以上条件的前提下，兼顾美观。

车身的侧面投影图为ＪＬＵ字样，代表吉林大学出品，具有鲜明的视觉识别特征。

图1 安装有太阳能光伏电池板的轻卡制器以及动力电池包4大部分组成。

因为太阳能光伏电池输出电压为单向非线性，配置单向DC/DC转换器模块，通过调节DC/ DC模块配合的占空比和MPPT控制技术，确保得到持续稳定的输出电压[15]。

其中：式（1）和式（2）中：P pv(t)为t时刻单位面积光伏电源的输出功率数值，单位kW；P STC为单位面积光伏电源在标准测试条件太阳辐射度为1 000 W/m2，环境温度为25℃) 下的输出功率数值，kW；G(t)为t时刻的太阳辐射度数值，单位W/m；G为板—发电机—电池—电动机（减速机构）—车轮。

图2 太阳能增程式电动轻卡工作原理图3 整车能量管理系统原理1.2.1 行驶工况（1）低压蓄电池提供12 V电压唤醒BMS，BMS实时检测太阳能系统报文。

若无相关通讯，BMS报故障异常，禁止充电；太阳能系统同时也实时检测BMS报文，若无相关通讯，太阳能系统报故障异常。

（2）两者通讯交互正常，车辆行驶过程，BMS周期发送电池SOC、可允许充电电压、允许充电电流、温度和故障等报文信息，并向太阳能控制器发送指令：0x00 禁止充电。

（3）此时太阳能继电器K3/K4断开，主负继电器K1和主正继电器K2闭合。

车辆通过动力电池提供电能向驱动电机供电，驱动车辆行驶。

1.2.2 充电工况（1）太阳能控制器唤醒无异常且交互正常，BMS周期检测并发送电池SOC、可允许充电电压、允许充电电流、温度和故障等报文信息。

太阳能控制器接受BMS发送报文信息后，如电池图4 发电量随最大光照强度变化规律图5 发电量随温度变化规律【参考文献】作者简介:宾仕博, 博士,高级工程师，研究方向为新能源汽车动力系统设计、智能网联汽车。

[1]陈勇,魏长银,李晓宇,等.融合工况识别的增程式电动汽车模糊能量管理策略研究[J].汽车工程,2022, 44(04):514-524+600.[2]王敖,聂金泉,黄燕琴,等.电动汽车复合储能系统的能量管理策略研究进展[J].汽车实用技术,2023, 48(14):7-13.[3]Puma-Benavides D S, Izquierdo-Reyes J, Calderon-Najera J D, et al. A Systematic Review of Technologies,Control Methods and Optimization for Extended-Range Electric Vehicles. Applied Science,2021(11):7095.[4]Stark J,Wei C,Trigui R,et al.Electric Vehicles with Range Extenders:Evaluating the Contribution to the Sustainable Development of Metropolitan Regions. Journal of Urban Planning and Development,2018,144(1):4017023.[5]杨志鹏.新型增程式电动汽车动力传动系统设计及其控制策略研究[D].重庆:重庆大学,2013.[6]龙克俊.增程式电动汽车动力系统参数匹配与效率优化控制研究[D].重庆:重庆理工大学,2018.（上接第39页）同等试验条件下，与没有安装太阳能光伏发电的续航里程相比，安装太阳能光伏发电板实现了19～37 km/天的里程增程，续航增幅最低10%，最高能达到19%。

设计微型太阳能车辆并实现行驶随着世界经济的发展和环境问题的加剧，越来越多的人开始关注可持续发展和绿色交通。

作为一名设计爱好者和环保实践者，我觉得把自己的兴趣与责任结合起来，设计并实现一辆微型太阳能车辆是一项值得尝试的工程。

一、创意产生在灵感的启发下，我开始思考如何将太阳能和车辆结合起来。

在进行了初步的调研后，我发现，目前市面上已经有一些太阳能车辆的设计，但大部分都比较大型且价格昂贵。

而我所想要设计的车辆则是小巧便携、价格实惠，可以方便运输和储存的微型车辆。

二、设计流程在确定了初步的创意方向后，我开展了一系列的设计工作。

1. 确定车辆类型和尺寸根据自己的经验和市场上的情况，我决定将车辆的类型定为轻便电动车，尺寸大约在1m*0.5m*0.6m左右，可以容纳一人或两人。

2. 确定车辆的材料和结构考虑到车辆的重量和稳定性，我选择了轻质且强度高的铝合金作为材料，同时采用“单杆支撑框架+气动流线外壳”的设计结构，优化车辆的流线型外观，并提高了车辆的稳定性和效能。

3. 确定车辆的动力系统由于车辆的大小和稳定性要求，我选择使用电动机作为车辆动力来源，并采取了太阳能充电的方式作为其供电方式。

具体来说，车顶采用太阳能电池板，以方便在户外途中进行充电。

同时，车辆还配备了可折叠的储电池组，储存和转换车载的太阳能电力。

三、制造和调试在完成设计后，我开始制造车辆并进行调试。

由于我的设计属于全自行制作，需要我从零开始进行制造，这对技术和耐心都有很大的要求。

在制造过程中，我参照了设计稿纸和材料清单，制造车辆框架、装卸轮子、电路板和安装太阳能面板等关键部件。

在组装过程中，我通过尝试和调整，不断确认和完善车辆的结构和效能。

最后，我将车辆带到户外进行实地测试。

结果表明，车辆在太阳能充电状态下可以行驶数公里左右，相当于市面上一些轻便电动车的行驶里程。

同时，车辆的稳定性和操控性都得到了极大的提高。

四、对未来的展望尽管我所设计的微型太阳能车辆距离成为市场上的主流产品还有很长的路要走，它却为我开启了一扇并不平凡的大门：在未来的设计和实践中，我可以不断思考和改进，寻找更加环保和创新的方法，从而使我的设计更加国际化和可商业化。

太阳能电动三轮车的设计摘要：基于光伏充电技术设计了一种分层可调节式太阳能电动三轮车，具有分层式自动折叠太阳能电池板结构；采用双充电、双驱动模式，综合控制器对光伏电池组进行控制，保证电动三轮车全天候行驶。

相对于传统太阳能电动三轮车，该太阳能电动三轮车有太阳能电池板可调节、采光面积大、能源利用率高、续航能力强等优点，为太阳能电动车产品的开发提供了参考。

关键词：太阳能；电动三轮车；光伏充电；双驱动；设计0 引言太阳能是可再生、可持续性发展的战略能源。

一年中地球接受太阳光辐射的总量达5.46×1024J，其中0.01%就能满足全世界全年的能源要求[1-3]。

中国太阳能资源丰富，太阳能产业以每年20%～30%的速度增长。

电动三轮车以其适用性强、机动灵活、维修简单方便、价格低廉等优点被广泛应用。

市场上现有电动三轮车，主要依靠市电向蓄电池充电后行驶，存在蓄电池充电方式单一、电瓶储存电量有限、一次充电行程短需经常充电等问题，且有充电时间过长、频次高，续航里程过短，能耗大和污染严重等问题。

电动三轮车绝大部分以铅酸电池为主，铅酸电池内的酸液具有高溶解性，随便排放会污染土地并产生铅蒸气，更严重的是，这种电池接触水后，其污染作用可持续上百年之久[3-5]。

如何才能让电动三轮车更”节能、环保”，是电动三轮车创新设计面临的一个重大难题。

目前市场上投入使用的太阳能电动三轮车，是在现有电动三轮车的基础上通过在支架、顶蓬、前栏或后架上固定1～2块太阳板。

不仅设计粗糙，与车体不协调；而且太阳能电池板一般都水平固定在车顶，太阳能板的利用效率一般在17% 左右，且电池板受光角不可调，安装拆卸复杂，不能实现真正意义上对太阳能的有效利用。

论文针对目前太阳电动三轮车存在的问题，设计了一种分层式自动折叠太阳能电池板结构的太阳能电动三轮车，采用双充电、双驱动模式，保证电动车全天候行驶。

1 整车结构设计1.1 总体结构太阳能电动三轮车整体结构如图1所示。

科普实践如何制作一个简易的太阳能车如何制作一个简易的太阳能车太阳能车是一种利用太阳能来驱动的环保交通工具。

它运用太阳能电池板将太阳能转换成电能，再通过电能驱动车辆行驶。

在这篇文章中，我们将简要介绍如何制作一个简易的太阳能车。

材料准备：1. 一个小型电动玩具车2. 一个太阳能电池板3. 一个电池盒4. 电线5. 螺丝刀、钳子等工具步骤一：拆卸电动玩具车首先，我们需要拆卸电动玩具车的外壳，以便于安装太阳能电池板。

使用螺丝刀和钳子，将电动玩具车的螺丝拧松，小心地将外壳打开并取出电池。

步骤二：安装太阳能电池板将太阳能电池板放置在电动玩具车的顶部，选取一个合适的位置。

使用电线将电池板与电动玩具车连接起来。

确保电线连接牢固，并注意正负极的对应。

步骤三：安装电池盒在电动玩具车的内部，找到一个合适的位置安装电池盒。

将电线从太阳能电池板引出，连接到电池盒上。

通过电池盒，将太阳能电池板转化的电能储存起来，以供车辆行驶使用。

步骤四：测试太阳能车将安装完成的太阳能车放在阳光充足的地方，确保太阳能电池板能够接收到足够的太阳能。

按下电动玩具车上的启动按钮，观察是否能够驱动。

在太阳充足的环境下，太阳能车应该能够正常行驶。

步骤五：调试和优化如果太阳能车无法正常行驶，可以进行一些调试和优化措施。

首先，检查电线是否连接正确、牢固。

其次，确保太阳能电池板表面干净，没有遮挡物。

可以尝试调整太阳能电池板的角度，以获取更好的太阳能接收效果。

通过以上步骤，我们可以制作出一个简易的太阳能车。

这个小型太阳能车能够利用太阳能驱动，实现环保出行。

当然，这只是一个简化的制作过程，实际上太阳能车的制作还涉及到更多的专业知识和技术要求。

如果你对太阳能车制作感兴趣，可以进一步学习和探索相关知识，将其发展成为一个更为完善和高效的交通工具。

太阳能车的出现，不仅解决了传统汽车的能源问题，还对环境和气候变化产生积极的影响。

太阳能车的制作与使用，不仅可以节约能源，减少二氧化碳的排放，还能够鼓励人们更加重视可再生能源的利用与普及。

第十章太阳能电动车2010年9月16日在上海上海青少年科技活动中心的组织下举行了“首届尚德杯上海市中小学可载人太阳能电动车太阳能电动自行车可行性分析与实践孟昭渊摘要：中国是自行车保有量最多的国家，同时也逐步成为电动自行车最多的国家。

中国的国情决定了我们的交通工具不可能象欧美发达国家那样全面使用小轿车，电动自行车将有可能成为中国人的主要个人交通工具。

太阳电池是为人类提供电能的最理想的方法，它也理所当然将成为为电动自行车提供电能的最理想的方法。

太阳能电动自行车的定义是：由太阳电池提供能量的电动自行车，在这个基础上，本文分析了太阳能电动自行车可行性，同时介绍了太阳能电动自行车的四种实现方案，其中前三种是目前就可以产业化的。

尚德太阳能电力公司从2002年开始对太阳能电动进行了比较广泛的探讨和实践，制造了多款太阳能电动车，本文对这方面也进行了介绍。

1 太阳能电动自行车可行性1.1 电动自行车的特性电动自行车是近十几年发展起来的，它发展的基础是电动车技术的进步和现代高新技术的成果。

业内人士把它称为高技术的结合体，这是非常恰当的。

电动机采用钕铁硼以后，体积可以做得很小，只有普通电机的1/5，而且重量很轻，现代电力电子技术和单片电子计算机使得电动自行车的控制系统设计得非常完美。

电动自行车有如下优点：1）无有害气体排放，无噪声，如果能够做好蓄电池的回收工作，几乎对环境没有任何污染。

2）节能。

内燃机的的效率远比电动机低，根据测定，汽油的能量为12.8KW/Kg，假如摩托车耗油为2L/百公里，能量消耗相当于17.9KWh/百公里，然而电动自行车的实际测定能量消耗为1.25KWh/百公里，当然，电动自行车速度性能和负载能力都比不上摩托车，但是如果仅就城市交通来说，摩托车的能量消耗是电动自行车的17倍。

3）价格便宜。

无论一次性购置费用或者每年的使用费用电动自行车都比摩托车便宜得多。

1.2 太阳能电动自行车的可行性单从太阳电池的输出特性看，由于太阳电池在电压处于0-Vm的范围内表现为恒流特性，相当于一个恒流源，这非常不适合驱动直流电动机，好在电动自行车都配有蓄电池，它可以给直流电动机提供瞬间大电流。