一.作品内容简介
汽车的发明极大的方便了人们的生活，但却带来了能源和环境的问题。因此我们设计了一款太阳能汽车（在车身上铺上多块太阳能电池板），它的能量来自太阳，取之不尽，用之不竭，能够节约大量的化石燃料。
这款第一代车，适用于最多两个人乘坐，行驶距离每天200公里左右，初步适用人为每天上班的工薪阶级。
在行驶的过程中，在太阳能电池板产生的电能和蓄电池中的电能共同作用下，车以平均速度40千米/小时行驶 。由于工薪阶级一天工作8小时，因此会有8个小时的固定时间（排除一些特殊情况）充电。这样的话每天晚上回去后，仅需充一点点交流电，蓄电池就充满了。当然遇到特殊情况（如阴雨天），也可将车当成普通的电动汽车使用。
二.研制背景及意义
随着世界现在汽车工业的发展格局，汽车工业面临的最大挑战就是能源的消耗及尾气排放对环境的污染。目前虽有电动汽车及混合动力汽车已开发出来并陆续上市，但大部分仍在使用汽油，柴油作为燃料。
所以说从未来汽车工业的发展趋势看，要想让汽车摆脱对化石燃料的依赖，研发以太阳能为发电动力的汽车已经势在必行了，它也必将得到市场的认可。
三．基本工作原理：
太阳能汽车基本原理示意图如图3-1。阳光照射到车顶太阳能电池阵列上，就产生电流。电流经过MPPT 和控制系统进入蓄电池或者直接驱动电动机，也可以以二者结合的方式进行。当车辆停止行驶时，电能将直接进入蓄电池。
外接
电源
图3-1
具体过程如下:
(1)当车辆运动且有充足的阳光照射时，且车处于停车状态，此时产生的电能通过反馈系统反馈给控制系统，控制系统就会将这部分电能分配给蓄电池储存起来，以供以后使用；
(2)当太阳能汽车在行驶过程中时，由于太阳能电池板提供的电能不足以驱动其行驶，所以控制系统将从蓄电池中的电能提取出来，以供电机使用；
(3)当为阴天或者晚上，蓄电池储能不够时，也可以将蓄电池与220V 的交流电连接，进行充电。
太阳能汽车的简化结构原理图（如图3-2）
图3-2
四．理论设计计算：
（1）动力性匹配计算
太阳能电动车的基本参数设定好以后，必须进行动力性能计算，才能为选择合适的电动机和蓄电池做好准备。
A.力参数计算
车辆行驶时需要克服的总阻力F1主要由空气阻力F d，轮胎的滚动阻力F r和爬坡阻力F e组成，数学表达式F1=F d+F r+F e。
1.空气阻力F d
空气阻力，指运动物体穿越空气时受到空气的弹力而产生的，数学表达式为：
F d=1/2×C d×A×ρ×v2
其中C d是风阻系数（无量纲），其值与车型及其行状有很大关系，一般流线型轿车为0.2—0.3，考虑
到本车的独特外形设计，我们取C d为0.25；
ρ（kg/m3）指空气密度，20℃时为1.2kg/m3；
A（m3）是车前部迎风面积；
v （km/h）是车俩的行驶速度。
最终带入数据估算得最大空气阻力F d =62.5N, 额定速度下的阻力F d’=27.8N。
2. 轮胎的滚动阻力F r
F r是由于轮胎与地面摩擦产生的阻力。影响滚动阻力的因素主要有轮胎的形
汽车生活状，压力，温度，胎面厚度，线网层，车速以及所传递的转矩……其中胎型和压力又是最主要的因素。轮胎滚动阻力数学表达式为
F r=m×g×C r
M(kg)为太阳能汽车的质量，g（9.8m/s2）是重力加速度，C r为滚动阻力系数（无量纲），通常取0.013—0.018。我们取0.015。
最终带入数据估算得F r=61.74N。
我们按照保证汽车预期的最高车速来初步选择电动机应有的功率，并以此反映汽车的加速度能力和爬坡能力。易得电动机功率P e=（F d+F r）×V max/ηt≈2180W；其中ηt是固定速比的传动效率，取值0.95。
综合考虑各种因素，初步选定电机参数为: 额定功率/峰值功率: 2.8 kW/4.5 kW; 额定转速: 1425 r·min-1；额定转矩/峰值转矩:43Nm/134 Nm; 额定电流: 6.7A。
车辆爬坡时达到最大功率此时牵引力F’=4.5×1000/(20÷3.6)N=810N；则Fe’=F’－Fd’－Fr’≈10°；。车辆加到额定速度前的牵引力F’ ’＝405N，加速度约为a≈0.7m/s2，加到额定速度所需时间约为15s。
（2
（3）电池、电机的理论计算：
明亮晴朗的下午太阳能密度将在大约l 000 W／m2，但是在早上和晚上或者天空阴暗的时候，太阳能密度将降至0 W／m2，太阳能量密度变化规律如图所示，晴天的平均日照强度为600W/ m2，按此计算汽车按额定速度在平路上可连续跑6小时左右，即大约可行驶240km。
考虑到一个人一天的实际用车需求，一般不会连续行驶6小时，即不会将蓄电池电量耗完。当车停下后，太阳能电池一小时可为蓄电池补充1490kJ能量（约占电池总容量的12%）
经过计算蓄电池的容量为W=72V×50AH=12960kJ，则汽车以额定速度行驶的总阻力为Fd’+Fr≈89.6N，此时消耗的功率约为995w。假如只依靠蓄电池的电量则可行驶的里程s=40×（12960÷0.995÷3600）km=145km。
经过以上计算作为一般的家庭用车，该太阳能汽车的续航里程完全能够满足要求。目前轿车的每百公里耗油量约为7L左右，现目前油价约为7.3元/L，可知太阳能汽车每百公里可以节约50元左右。
五．设计方案：
太阳能汽车的主要组成包括：电力驱动及控制系统、驱动力传动等机械系统。电力驱动及控制系统是太阳能汽车的核心，也是区别于内燃机汽车的最大不同点。
综合考虑车辆前﹑后轮驱动的优缺点，同时考虑到本产品的特殊性：电流利于输送，无需离合器，变速器，也为了减少齿轮和轴之间的传动，本品将采用后轮驱动，将MPPT，控制系统，逆变器和电机放在车得前部，蓄电池则位于车的尾部。这样本产品与理想前后轮承重平均分布较接近。如图5-1
图5-1
1.车身设计：
下表是已经过实验验证的数据，以此为依据
设计轿车型太阳能车。
比较A型和B型，在形体相似的情况下，减
小迎风面积可以减小风阻系数CD。为适合轿车
型的设计，车底应保证一定的空间以保证驾驶的
舒适度。粗估一个人的标准坐高为94cm（180cm身高），则可粗定等效迎风面面积为1.5m2。
为保证视野，采用前轮驱动，整体重心靠近前轮。
车辆外形设计图如下：
图5-2
图5-3
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