太陽能賽車動力系統的制作方法

本實用新型屬于光伏發電研究技術領域，特別是涉及到一種應用于太陽能賽車以提高其續駛里程的動力系統及其設計方法。

背景技術：

當前，新能源汽車包括純電動汽車、油電混合動力汽車以及氫能源汽車和太陽能汽車等，其中太陽能以其清潔可再生而成為最具潛力的未來汽車驅動形式。目前太陽能驅動主要由于其光伏轉換設備效率低、所需光伏電板面積大而沒有在乘用車中得以廣泛運用。但是，對于特種車輛而言，完全有可能利用太陽能驅動形式，經過特別設計可以達到提高其續駛里程以及增加其動力性能的目標。

近年來，太陽能賽車挑戰賽事日益增加，尤以澳大利亞太陽能汽車挑戰賽的規模和難度著稱。本實用新型主要針對該賽事規則要求，為參賽車輛特別設計動力系統以提高其動力性能。

技術實現要素：

本實用新型要解決的技術問題提供一種提高賽車續駛里程的太陽能動力系統，主要從盡量增加光伏電板面積和提高光伏轉換效率的角度出發，協同太陽能賽車的總裝布置，設計賽車車身以及光伏電板隨動裝置；為進一步增加動力性，該動力系統還包括驅動回路的設計和制動能量回收技術。

為了解決上述技術問題，本發明采用以下技術方案：

一種提高賽車動力性的太陽能動力系統，包括車身頂板和側板以及駕駛艙，其特征在于：車身頂板和側板布置多晶硅光伏電池板陣列，駕駛艙表面鋪設太陽能薄膜電池，頂板和側板的每一塊光伏電池板陣列均設有角度可調隨動機構，隨動機構各由一臺電機驅動，隨動機構依據太陽光入射角度來調整光伏電池板，使光伏電池板盡量與太陽入射光線垂直，頂板前弧形攻角15°。

所述賽車3個輪上均布置輪轂電機。

還設有動力驅動回路，光伏電池經逆變器并穩流穩壓后直接驅動輪轂電機。

還設有制動能量回收裝置，制動時輪轂電機逆向工作為發電機，將機械能轉化為電能，一超級電容與蓄電池串聯,從而能夠實現快速吸儲電能。所述車身頂板設有4塊光伏電池板陣列，側板各設有一塊光伏電池板陣列。

本實用新型的有益效果：可以充分利用車身表面布置光伏器件；光伏電板調節裝置可以有效提高光伏轉換效率，從而提高賽車動力性；多元驅動回路及驅動策略可以提高太陽能賽車的實用性和動力學；輪轂電機結合制動能量回收技術可以提高能量的利用效率。

附圖說明

圖1 為賽車的結構示意圖；

圖2為賽車側視圖（側板和駕駛艙部分）；

圖3為車身頂板光伏電池隨動裝置驅動電機位置圖；

圖4為車身側板光伏電池隨動裝置驅動電機位置圖；

圖5為多元驅動回路示意圖。

具體實施方式

下面將結合附圖，對具體實施情況進行詳細說明。

參見圖1、圖2，一種提高賽車動力性的太陽能動力系統，包括車身頂板1和側板2以及駕駛艙3，車身頂板和側板布置多晶硅光伏電池板陣列，駕駛艙表面鋪設太陽能薄膜電池，在提高光伏電池板表面積的同時，設計太陽能光伏陣列的可調隨動機構，頂板和側板的每一塊光伏電池板陣列4均設有角度可調隨動機構，隨動機構各由一臺電機驅動，隨動機構依據太陽光入射角度來調整光伏電池板，使光伏電池板盡量與太陽入射光線垂直。調節策略是依據時刻即太陽的入射角而定，盡量提高光伏電板和入射光的垂直度。

參見圖3、圖4，本實施例 ，車身頂板設有4塊光伏電池板陣列，側板各設有一塊光伏電池板陣列。

參見圖5，賽車3個輪上均布置輪轂電機。以減輕動力傳動系統的復雜程度并有效減。還設有動力驅動回路，光伏電池經逆變器并穩流穩壓后直接驅動輪轂電機。還設有制動能量回收裝置，輪轂電機結合制動能量回收策略，以達到充分利用能量提高能量利用效率的目的。

一種提高賽車動力性的太陽能動力系統設計方法，包括以下步驟：

1)首先結合整車總裝方案，設計太陽能賽車車身外形，以盡可能大地增加表面積為設計目標，增設側板，同時結合CFD方法分析比較車身外形的空氣動力學性能，優化并最終確定頂板、側板和駕駛艙的尺寸及攻角參數；結合空氣動力學仿真分析，確定車身頂板、側板以及駕駛艙的結構形式及尺寸參數，如圖2所示；頂板長度4500mm、寬度1800mm、頂板前弧形攻角15°，駕駛艙頂部到側板底邊距離600mm。

2)車身頂板和側板布置多晶硅光伏電池板陣列，分別布置在頂板的四個方位和左右側板各一個，參見圖3、圖4，頂板分為4個陣列，側板各為一個陣列；駕駛艙表面鋪設太陽能薄膜電池。為頂板和側板的光伏電池設計可調隨動裝置，隨動機構各由一臺電機驅動，使光伏電池板盡量與太陽入射光線垂直，調整方法是根據太陽光入射角度來調整光伏電池板，以盡量提高光伏電板與太陽光入射的垂直度。

3)參見圖5，進行多元驅動回路及驅動策略設計：光伏電池經逆變器并穩流穩壓后直接驅動輪轂電機，光照充分且發電有盈余時，盈余部分對蓄電池進行充電；光照不充分或動力需求大時，蓄電池協同光伏電池板共同工作驅動電機；蓄電池也可以單獨驅動電機工作；

4)太陽能賽車采用輪轂電機驅動方式，省卻眾多機械部件部件，節省空間并減輕賽車重量；賽車3個輪上均布置輪轂電機，以使賽車的機械傳動部分大大簡化并減輕重量。

5) 輪轂電機結合制動能量回收方案：考慮到能量充分利用以提高動力性，制動時輪轂電機可逆向工作為發電機，將機械能轉化為電能，將一超級電容與蓄電池串聯從而能夠實現快速吸儲電能。輪轂電機結合制動能量回收裝置，可以將制動能量回收至蓄電池，從而達到充分利用能量、提高能量利用效率的目的。