太阳能赛车动力系统及其设计方法技术方案

一种提高赛车动力性的太阳能动力系统，包括车身顶板和侧板以及驾驶舱，其特征在于：车身顶板和侧板布置多晶硅光伏电池板阵列，驾驶舱表面铺设太阳能薄膜电池，顶板和侧板的每一块光伏电池板阵列均设有角度可调随动机构，随动机构各由一台电机驱动，随动机构依据太阳光入射角度来调整光伏电池板，使光伏电池板尽量与太阳入射光线垂直；本发明专利技术可以充分利用车身表面布置光伏器件；光伏电板调节装置可以有效提高光伏转换效率，从而提高赛车动力性；多元驱动回路及驱动策略可以提高太阳能赛车的实用性和动力学；轮毂电机结合制动能量回收技术可以提高能量的利用效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于光伏发电研究
，特别是涉及到一种应用于太阳能赛车以提高其续驶里程的动力系统及其设计方法。
技术介绍
当前，新能源汽车包括纯电动汽车、油电混合动力汽车以及氢能源汽车和太阳能汽车等，其中太阳能以其清洁可再生而成为最具潜力的未来汽车驱动形式。目前太阳能驱动主要由于其光伏转换设备效率低、所需光伏电板面积大而没有在乘用车中得以广泛运用。但是，对于特种车辆而言，完全有可能利用太阳能驱动形式，经过特别设计可以达到提高其续驶里程以及增加其动力性能的目标。 近年来，太阳能赛车挑战赛事日益增加，尤以澳大利亚太阳能汽车挑战赛的规模和难度著称。本专利技术主要针对该赛事规则要求，为参赛车辆特别设计动力系统以提高其动力性能。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题提供一种提高赛车续驶里程的太阳能动力系统及其设计方法，主要从尽量增加光伏电板面积和提高光伏转换效率的角度出发，协同太阳能赛车的总装布置，设计赛车车身以及光伏电板随动装置；为进一步增加动力性，该动力系统还包括驱动回路的设计和制动能量回收技术。为了解决上述技术问题，本专利技术采用以下技术方案：一种提高赛车动力性的太阳能动力系统，包括车身顶板和侧板以及驾驶舱，其特征在于：车身顶板和侧板布置多晶硅光伏电池板阵列，驾驶舱表面铺设太阳能薄膜电池，顶板和侧板的每一块光伏电池板阵列均设有角度可调随动机构，随动机构各由一台电机驱动，随动机构依据太阳光入射角度来调整光伏电池板，使光伏电池板尽量与太阳入射光线垂直。所述赛车3个轮上均布置轮毂电机。还设有动力驱动回路，光伏电池经逆变器并稳流稳压后直接驱动轮毂电机。还设有制动能量回收装置，制动时轮毂电机逆向工作为发电机，将机械能转化为电能，一超级电容与蓄电池串联,从而能够实现快速吸储电能。所述车身顶板设有4块光伏电池板阵列，侧板各设有一块光伏电池板阵列。一种提高赛车动力性的太阳能动力系统设计方法，包括以下步骤：1)首先结合整车总装方案，设计太阳能赛车车身外形，以尽可能大地增加表面积为设计目标，增设侧板，同时结合CFD方法分析比较车身外形的空气动力学性能，优化并最终确定顶板、侧板和驾驶舱的尺寸及攻角参数；2)车身顶板和侧板布置多晶硅光伏电池板阵列，分别布置在顶板的四个方位和左右侧板各一个，驾驶舱表面铺设太阳能薄膜电池，为顶板和侧板的光伏电池设计可调随动装置，随动机构各由一台电机驱动，使光伏电池板尽量与太阳入射光线垂直，调整方法是根据太阳光入射角度来调整光伏电池板；3)进行多元驱动回路及驱动策略设计：光伏电池经逆变器并稳流稳压后直接驱动轮毂电机，光照充分且发电有盈余时，盈余部分对蓄电池进行充电；光照不充分或动力需求大时，蓄电池协同光伏电池板共同工作驱动电机；蓄电池也可以单独驱动电机工作；4)太阳能赛车采用轮毂电机驱动方式，省却众多机械部件部件，节省空间并减轻赛车重量；5)考虑到能量充分利用以提高动力性，采用制动能量回收装置，轮毂电机结合制动能量回收策略，该能量便于回收利用且效率高。进一步，制动时轮毂电机可逆向工作为发电机，将机械能转化为电能，将一超级电容与蓄电池串联,从而能够实现快速吸储电能。本专利技术的有益效果：可以充分利用车身表面布置光伏器件；光伏电板调节装置可以有效提高光伏转换效率，从而提高赛车动力性；多元驱动回路及驱动策略可以提高太阳能赛车的实用性和动力学；轮毂电机结合制动能量回收技术可以提高能量的利用效率。附图说明图1 为赛车的结构示意图；图2为赛车侧视图（侧板和驾驶舱部分）；图3为车身顶板光伏电池随动装置驱动电机位置图；图4为车身侧板光伏电池随动装置驱动电机位置图；图5为多元驱动回路示意图。具体实施方式下面将结合附图，对具体实施情况进行详细说明。参见图1、图2，一种提高赛车动力性的太阳能动力系统，包括车身顶板1和侧板2以及驾驶舱3，车身顶板和侧板布置多晶硅光伏电池板阵列，驾驶舱表面铺设太阳能薄膜电池，在提高光伏电池板表面积的同时，设计太阳能光伏阵列的可调随动机构，顶板和侧板的每一块光伏电池板阵列4均设有角度可调随动机构，随动机构各由一台电机驱动，随动机构依据太阳光入射角度来调整光伏电池板，使光伏电池板尽量与太阳入射光线垂直。调节策略是依据时刻即太阳的入射角而定，尽量提高光伏电板和入射光的垂直度。参见图3、图4，本实施例 ，车身顶板设有4块光伏电池板阵列，侧板各设有一块光伏电池板阵列。参见图5，赛车3个轮上均布置轮毂电机。以减轻动力传动系统的复杂程度并有效减。还设有动力驱动回路，光伏电池经逆变器并稳流稳压后直接驱动轮毂电机。还设有制动能量回收装置，轮毂电机结合制动能量回收策略，以达到充分利用能量提高能量利用效率的目的。一种提高赛车动力性的太阳能动力系统设计方法，包括以下步骤：1)首先结合整车总装方案，设计太阳能赛车车身外形，以尽可能大地增加表面积为设计目标，增设侧板，同时结合CFD方法分析比较车身外形的空气动力学性能，优化并最终确定顶板、侧板和驾驶舱的尺寸及攻角参数；结合空气动力学仿真分析，确定车身顶板、侧板以及驾驶舱的结构形式及尺寸参数，如图2所示；顶板长度4500mm、宽度1800mm、顶板前弧形攻角15°，驾驶舱顶部到侧板底边距离600mm。2)车身顶板和侧板布置多晶硅光伏电池板阵列，分别布置在顶板的四个方位和左右侧板各一个，参见图3、图4，顶板分为4个阵列，侧板各为一个阵列；驾驶舱表面铺设太阳能薄膜电池。为顶板和侧板的光伏电池设计可调随动装置，随动机构各由一台电机驱动，使光伏电池板尽量与太阳入射光线垂直，调整方法是根据太阳光入射角度来调整光伏电池板，以尽量提高光伏电板与太阳光入射的垂直度。3)参见图5，进行多元驱动回路及驱动策略设计：光伏电池经逆变器并稳流稳压后直接驱动轮毂电机，光照充分且发电有盈余时，盈余部分对蓄电池进行充电；光照不充分或动力需求大时，蓄电池协同光伏电池板共同工作驱动电机；蓄电池也可以单独驱动电机工作；4)太阳能赛车采用轮毂电机驱动方式，省却众多机械部件部件，节省空间并减轻赛车重量；赛车3个轮上均布置轮毂电机，以使赛车的机械传动部分大大简化并减轻重量。5) 轮毂电机结合制动能量回收方案：考虑到能量充分利用以提高动力性，制动时轮毂电机可逆向工作为发电机，将机械能转化为电能，将一超级电容与蓄电池串联从而能够实现快速吸储电能。轮毂电机结合制动能量回收装置，可以将制动能量回收至蓄电池，从而达到充分利用能量、提高能量利用效率的目的。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种提高赛车动力性的太阳能动力系统，包括车身顶板和侧板以及驾驶舱，其特征在于：车身顶板和侧板布置多晶硅光伏电池板阵列，驾驶舱表面铺设太阳能薄膜电池，顶板和侧板的每一块光伏电池板阵列均设有角度可调随动机构，随动机构各由一台电机驱动，随动机构依据太阳光入射角度来调整光伏电池板，使光伏电池板尽量与太阳入射光线垂直。

【技术特征摘要】
1.一种提高赛车动力性的太阳能动力系统，包括车身顶板和侧板以及驾驶舱，其特征在于：车身顶板和侧板布置多晶硅光伏电池板阵列，驾驶舱表面铺设太阳能薄膜电池，顶板和侧板的每一块光伏电池板阵列均设有角度可调随动机构，随动机构各由一台电机驱动，随动机构依据太阳光入射角度来调整光伏电池板，使光伏电池板尽量与太阳入射光线垂直。2.如权利要求1所述的一种提高赛车动力性的太阳能动力系统，其特征在于：所述赛车3个轮上均布置轮毂电机。3.如权利要求1或2所述的一种提高赛车动力性的太阳能动力系统，其特征在于：还设有动力驱动回路，光伏电池经逆变器并稳流稳压后直接驱动轮毂电机。4.如权利要求2所述的一种提高赛车动力性的太阳能动力系统，其特征在于：还设有制动能量回收装置，制动时轮毂电机逆向工作为发电机，将机械能转化为电能，一超级电容与蓄电池串联,从而能够实现快速吸储电能。5.如权利要求1或2所述的一种提高赛车动力性的太阳能动力系统，其特征在于：所述车身顶板设有4块光伏电池板阵列，侧板各设有一块光伏电池板阵列。6.一种提高赛车动力性的太阳能动力系统设计方法，包括以下步骤：1)首先结合整车总装方案，设计太阳能赛车车身外形，以尽可能...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖宝兰，沈元超，朱士坚，施益斌，徐勇，张宇，孙树礼，吴伟明，
申请(专利权)人：浙江大学城市学院，
类型：发明
国别省市：浙江;33