能源1502彭博0121518980514

随着汽车高速发展的同时，带来的环境问题却愈发严重。据环境部门统计结果表明，大气污染 42%来自于交通运输。并且由于石油危机，各国的冲突不断，解决此问题有两条道路：一是提高汽车燃油利用效率和提高排放标准；二是采用新型动力能源驱动汽车。相比于前者花费巨大人力物力才能提升微小的性能，后者是解决问题的最好方法更有发展前途。太阳能电动汽车具有零排放、噪声低、易于控制等优点，并且取之不尽、用之不竭，被公认为“未来能源”，所以研究太阳能汽车具有跨时代的意义。太阳能汽车通过将太阳能转化为电能来利用太阳能，这种电力为运行汽车电机的电池提供燃料。一些太阳能汽车不是使用电池，而是将电力直接导向电动机。太阳能汽车使用光伏电池将太阳光转化为能量。光伏电池是太阳能电池板中的组件，可将太阳能转化为电能。太阳的能量释放半导体中的电子，产生电子流。 该流动产生的电力为太阳能汽车中的电池和专用电动机提供动力。他们的太阳能电池板无声地工作，因此它们不会增加道路上的噪音污染。太阳能电池板不像汽油发动机那样会造成污染。最重要的是，太阳能是免费的，可以广泛获得。但是由于现在太阳能汽车的设计受到从太阳获取大量能量并将能量存储在电池中的必要性的限制，所以目前几乎所有建造的太阳能汽车都是为了太阳能汽车比赛的目的。

国外的研究现状美国在2014年就设计了一款专为正常公路旅行的完全太阳能汽车-斯特拉，也是第一款专为日常家庭使用而设计的车型。虽然这是太阳能汽车正确发展方向，但该车并未体现传统美国轿车的美学风格。不过斯特拉所展示的是，太阳能车辆完全能够与传统车辆竞争。斯特拉一次充电可行驶500英里。自1883年第一个太阳能电池诞生以来，太阳能汽车已经走过了漫长的道路。丰田普锐斯是最接近大众的太阳能汽车，2010款普锐斯是第一款提供太阳能冷却系统的车型。通风功能与车辆电机分开工作，即使在停车时也能保持车辆内部冷却。这种智能功能可在汽车内部通过20摄氏度时自动激活，进一步深入了解消费者车辆中太阳能的未来。太阳能先驱汉斯·索尔斯特鲁普于1982年驾驶一辆名为“静音成就者”的家用太阳能汽车从西向东穿越澳大利亚，开始了世界太阳能挑战赛。世界太阳能挑战赛于1987年启动，展示了先进汽车技术的发展，并促进了传统汽车的发展。 2009年于10月25日至10月31日举行了比赛。挑战很简单：建造一辆可以在最短的时间内从达尔文前往阿德莱德的太阳能汽车。有三个主要限制：车辆只能由直接太阳辐射供电。车辆必须安装在长5米，宽1.8米，高1.6米的箱子内。（太阳能电池板的面积不得超过6平方米。）活动在每天上午8:00至下午5:00之间进行。无论他们在哪里结束一天，团队都会在沙漠中扎营。1987年的第一个挑战是分水岭。来自七个国家的二十三辆汽车进入。失控的胜利者，通用汽车公司的Sunraycer，得到了所有人的关注。它在44小时内完成了比赛，平均每小时66.9公里。 Sunrayce的成功对通用汽车电动汽车的发展产生了巨大影响。汽车巨头福特，本田，丰田和日产参与其中。该活动在全世界都很受欢迎。日本和美国长期以来一直举办自己的活动，并在欧洲，马来西亚，南非和中东举办活动。太阳能电池的转换效率一般在14％ -8％ ，更高的甚至能达到19％～23％，技术和资金充裕的队伍几乎全部使用了MPPT装置。正是由于这类比赛的大力兴办让太阳能电动车的发展取得了很多的进步，也提供了机遇的温床。据介绍，由瑞士的 4 所理工大学联合成功开发的“太阳能的士”， 其制造得到了几家技术领先的瑞士公司的支持。“太阳能的士” 的 50%的动力来自装载了Q-Cells 公司提供的高效太阳能电池片的挂车，其动力心脏——ZEBRA 电池可以保证在没有阳光的情况下驾驶 300 km。 其 50%的动力需求将会在瑞士的太阳能发电站补充。“太阳能的士”历时 18个月，跨越 5个大洲、50个国家，至少行驶 5 万 km，成为人类历史上第1个不消耗一滴汽油、无丝毫尾气排放而环球旅行的交通工具。而在现在随着计算机的发展和普及，大型企业通过软件建模仿真来进行各种理论和实验完善大大缩短开发周期,减少研发成本，美国通用公司从上世纪七八十年代就开始针对汽车建模仿真软件进行了开发,该软件名为GPSIM。后续有各种大型汽车公司进行软件开发，比如matlab还有美国可再生能源实验室开发的基于其开发的Advisor软件等。

国内研究现状

我国地处北半球欧亚大陆东部,幅员辽阔,太阳能资源十分丰富,随着太阳能光电技术的日趋成熟和推广应用,太阳能电池板转换效率大幅提高的同时价格日趋下降,使得太阳能电动车的研究取得了飞速发展。虽然我国太阳能汽车研发起步较晚，但是凭借着政府的大力支持和各项红利政策也使得我国电动车销量开始大幅提升。目前我国电动汽车产销主要以小型车为主，主要企业有北汽，长安，比亚迪等等。我国相关部门将电动汽车确定为国家7大战略性新兴产业之一,先后推出了《节能与电动汽车产业发展规划》、《电动汽车“十二五”专项规划》等规划方案,积极引导和鼓励国内电动汽车产业的发展,形成了“三纵三横”的电动汽车产业格局,其中“三纵”是指纯电动、油电混合动力、燃料电池3条技术路线,“三横”是指能源动力总成控制系统、驱动电机及其控制系统、电力蓄电池及其管理系统3种共性技术。正是处于这种良好的政策下，我国的研发工作者才能全心投入到电池，动力装置，传动系统的开发中，才能取得重大的突破和进步。太阳能电动车把太阳能技术、电动车技术和其他高科技结合在一起,解决了经济发展造成的能源短缺和环境污染之间的矛盾,将为人类发展做出巨大贡献。

2. 研究的基本内容与方案

设计的基本内容、目标、拟采用的技术方案及措施
本设计题目主要小型太阳能电动汽车，通过相关计算完成太阳能电动汽车电机性能参数、传动系参数及动力电池参数的匹配设计，并绘制出太阳能电动汽车动力传动系统的总布置图和关键零部件图。其基本内容和目标如下：
（1）确定太阳能电动汽车的主要技术参数；根据整车动力性要求，对驱动电机、电池及传动系主要性能参数进行匹配设计，分析太阳能电动汽车动力传动系统功能总成，提出动力传动系统总布置设计方案。
（2）对太阳能电动车动力部件进行建模，建立理论数学模型。
（3）根据数学模型应用MATLAB/SIMULINK 建立仿真模型对太阳能电池驱动进行仿真分析。
（4）利用计算辅助设计和计算机建模仿真同定量和定性综合分析法相结合的研究方法对太阳能电动汽车传动系统的各部分进行匹配设计和建模仿真,使所设计的传动系能够满足整车的动力性能,选取最为合适的续驶里程，电池容积与数量。
拟采用的技术方案及措施
（1）查阅关于太阳能电动车方面的文献资料，学习太阳能电池的结构和工作原理，了解太阳能电动车的关键技术，了解太阳能在汽车上的应用和发展前景，了解我国在太阳能利用领域的发展现状，了解国际上关于太阳能电动车的最新研究进展。
（2）认真学习MATLAB/SIMULINK软件，通过请教老师和自己操作熟悉SIMULINK模块，通过软件模拟动力系统的工作环境，得出不同条件下的工作状态曲线。
（3）学习太阳能电池与动力系统工作原理和匹配技术，用MATLAB/SIMULINK建立小型太阳能电池动力系统的模拟和仿真。