一種蝶式聚光新型太陽能汽車①②

曾玉

摘 要：設(shè)計了一種新型蝶式聚光太陽能汽車，闡述了其基本構(gòu)造及工作原理，并對這種聚光系統(tǒng)所對應(yīng)的光伏系統(tǒng)進(jìn)行了計算與選型，分析認(rèn)為此種太陽能汽車達(dá)到了一定的聚光效果，提高了太陽電池轉(zhuǎn)換效率，但在行駛的過程中不太穩(wěn)定，適合觀光車，短途代步車等。

關(guān)鍵詞：汽車 ?聚光系統(tǒng) ?太陽能

中圖分類號：O472+.8 ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? ? ? 文章編號：1674-098X（2014）10（c）-0061-01

A Butterfly Concentrator Solar Car

ZENG Yu

（Jiangxi University of Technology，Mechanical engineering college， Nanchang Jiangxi，330098，China）

Abstract：A new type of butterfly concentrator solar car was desiged， ?and the basic structure and work principle of photovoltaic system were expounded. The condenser system corresponding to the calculation and selection have been done. The concentrating effect of the solar car has been goten and the efficiency of the solar cell has been improved. But it is not stable during the process of running . It is just suitable for short distance， sightseeing car， ?etc..

Key words：Car Condenser system solar

當(dāng)前太陽能汽車主要是采用在車頂鋪設(shè)太陽電池的形式，因車頂面積有限，且太陽電池轉(zhuǎn)化率偏低，使得最終產(chǎn)生的電能影響了太陽能汽車的續(xù)航能力。采用新型的低倍蝶式聚光系統(tǒng)，可以使得入射光大大增強(qiáng)，提高太陽電池的轉(zhuǎn)換效率[1-3]，增加發(fā)電量，提高太陽能汽車的續(xù)航能力。

1 蝶式聚光系統(tǒng)汽車工作原理

蝶式聚光系統(tǒng)汽車，由太陽能電池板、散熱系統(tǒng)、聚光器、太陽跟蹤器、控制器、蓄電池以及驅(qū)動裝置等組成，如圖1。車頂采用優(yōu)化版蝶式聚光太陽電池，太陽光照射在優(yōu)質(zhì)玻璃構(gòu)成的蝶式聚光器上，經(jīng)反射到達(dá)太陽電池表面，經(jīng)吸收轉(zhuǎn)化為電能儲存在蓄電池中。散熱系統(tǒng)采用被動散熱方式，避免溫度對轉(zhuǎn)換效率的影響;太陽跟蹤器可以增加聚光效果，提高太陽能的轉(zhuǎn)化效率，進(jìn)而提高太陽能汽車的工作效率和續(xù)航能力。

2 蝶式聚光系統(tǒng)汽車的計算

2.1 蝶式聚光系統(tǒng)

該聚光系統(tǒng)是通過太陽光照射在各個反射鏡面上，將太陽光發(fā)射到相對應(yīng)的太陽能電池板上，從而達(dá)到數(shù)倍的聚光效果。我們所設(shè)計的太陽能新型聚光系統(tǒng)汽車長6 m，寬2 m，高2 m，在車頂安裝蝶式聚光系統(tǒng)，該系統(tǒng)由36塊長1245 mm、寬300 mm平面反射鏡和12塊長621 mm、寬281 mm、功率為21 W的組件組成，理論聚光比達(dá)到了I=6[4]，除去反射鏡光的損耗，實際聚光比也達(dá)到了I=5，太陽光照強(qiáng)度為1 kW每平方米時，系統(tǒng)實際輸出功率高達(dá)1 kW。電池板總面積約為2 ，組件經(jīng)過串聯(lián)連接而成，方陣輸出電壓約為36 V。

2.2 蓄電池的選擇

通過聚光的太陽能電池板實際輸出功率為1000 W，輸出電壓為36 V，南昌峰值日照時數(shù)為3.81 h，假設(shè)南昌最長連續(xù)陰雨天數(shù)為5，由此可得：日負(fù)載工作時間=組件功率峰值日照時數(shù)=3.81 kW·h。取蓄電池放電深度80%，考慮充放電損耗約15%。可得：

蓄電池容量C=115%=32.86 kW·h

則蓄電池選擇24 V/35 kW·h規(guī)格的磷酸鐵鋰電池。

2.3 控制器的選擇及其他

該系統(tǒng)的工作電壓為24 V，則：

系統(tǒng)工作電流===41.67 A

因此，控制器選擇為24 V/50 A。聚光型太陽能汽車的功率為1000 W，選擇逆變器輸出功率為1200 W。由于高倍聚光，太陽能電池板溫度升高，影響組件的轉(zhuǎn)換效率，為此在組件頂端安裝了金屬鋁薄片散熱裝置，達(dá)到降低組件溫度的效果，跟蹤器是為了使得太陽能始終垂直入射。

3 結(jié)論

初步探討了新型聚光太陽能汽車的結(jié)構(gòu)及聚光過程。該新型聚光系統(tǒng)汽車主要由太陽能電池板額定功率252 W，控制器為24 V/50 A，蓄電池為24 V/35 kW，逆變器為1200 W，散熱裝置，太陽能跟蹤器等組成。新型聚光系統(tǒng)通過反射鏡面將太陽光聚集在太陽能電池板組件，提高了光照強(qiáng)度，從而提高組件的光電轉(zhuǎn)換效率。但該設(shè)計也存在一定局限性，由于該設(shè)計的聚光系統(tǒng)的支架比較大，比較高，通過性不強(qiáng)，可以轉(zhuǎn)動，在行駛過程中不太穩(wěn)定，速度不宜太快，適合觀光車，短途代步車等。

參考文獻(xiàn)

[1] 王一平.聚光光伏電池及系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀[J].太陽能學(xué)報，2001.

[2] 劉華.聚光光伏系統(tǒng)的發(fā)展及未來趨勢[J].中國光學(xué)與應(yīng)用光學(xué)，2008.

[3] 嚴(yán)陸光，崔容強(qiáng).21世紀(jì)太陽能新技術(shù)[M].上海：上海交通大學(xué)出版社，2003.

[4] 孫曉霞，殷盼盼，張國.蝶式聚光光伏發(fā)電自動跟蹤太陽裝置的設(shè)計[J].太陽能，2008.endprint

摘 要：設(shè)計了一種新型蝶式聚光太陽能汽車，闡述了其基本構(gòu)造及工作原理，并對這種聚光系統(tǒng)所對應(yīng)的光伏系統(tǒng)進(jìn)行了計算與選型，分析認(rèn)為此種太陽能汽車達(dá)到了一定的聚光效果，提高了太陽電池轉(zhuǎn)換效率，但在行駛的過程中不太穩(wěn)定，適合觀光車，短途代步車等。

關(guān)鍵詞：汽車 ?聚光系統(tǒng) ?太陽能

中圖分類號：O472+.8 ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? ? ? 文章編號：1674-098X（2014）10（c）-0061-01

A Butterfly Concentrator Solar Car

ZENG Yu

（Jiangxi University of Technology，Mechanical engineering college， Nanchang Jiangxi，330098，China）

Abstract：A new type of butterfly concentrator solar car was desiged， ?and the basic structure and work principle of photovoltaic system were expounded. The condenser system corresponding to the calculation and selection have been done. The concentrating effect of the solar car has been goten and the efficiency of the solar cell has been improved. But it is not stable during the process of running . It is just suitable for short distance， sightseeing car， ?etc..

Key words：Car Condenser system solar

當(dāng)前太陽能汽車主要是采用在車頂鋪設(shè)太陽電池的形式，因車頂面積有限，且太陽電池轉(zhuǎn)化率偏低，使得最終產(chǎn)生的電能影響了太陽能汽車的續(xù)航能力。采用新型的低倍蝶式聚光系統(tǒng)，可以使得入射光大大增強(qiáng)，提高太陽電池的轉(zhuǎn)換效率[1-3]，增加發(fā)電量，提高太陽能汽車的續(xù)航能力。

1 蝶式聚光系統(tǒng)汽車工作原理

蝶式聚光系統(tǒng)汽車，由太陽能電池板、散熱系統(tǒng)、聚光器、太陽跟蹤器、控制器、蓄電池以及驅(qū)動裝置等組成，如圖1。車頂采用優(yōu)化版蝶式聚光太陽電池，太陽光照射在優(yōu)質(zhì)玻璃構(gòu)成的蝶式聚光器上，經(jīng)反射到達(dá)太陽電池表面，經(jīng)吸收轉(zhuǎn)化為電能儲存在蓄電池中。散熱系統(tǒng)采用被動散熱方式，避免溫度對轉(zhuǎn)換效率的影響;太陽跟蹤器可以增加聚光效果，提高太陽能的轉(zhuǎn)化效率，進(jìn)而提高太陽能汽車的工作效率和續(xù)航能力。

2 蝶式聚光系統(tǒng)汽車的計算

2.1 蝶式聚光系統(tǒng)

該聚光系統(tǒng)是通過太陽光照射在各個反射鏡面上，將太陽光發(fā)射到相對應(yīng)的太陽能電池板上，從而達(dá)到數(shù)倍的聚光效果。我們所設(shè)計的太陽能新型聚光系統(tǒng)汽車長6 m，寬2 m，高2 m，在車頂安裝蝶式聚光系統(tǒng)，該系統(tǒng)由36塊長1245 mm、寬300 mm平面反射鏡和12塊長621 mm、寬281 mm、功率為21 W的組件組成，理論聚光比達(dá)到了I=6[4]，除去反射鏡光的損耗，實際聚光比也達(dá)到了I=5，太陽光照強(qiáng)度為1 kW每平方米時，系統(tǒng)實際輸出功率高達(dá)1 kW。電池板總面積約為2 ，組件經(jīng)過串聯(lián)連接而成，方陣輸出電壓約為36 V。

2.2 蓄電池的選擇

通過聚光的太陽能電池板實際輸出功率為1000 W，輸出電壓為36 V，南昌峰值日照時數(shù)為3.81 h，假設(shè)南昌最長連續(xù)陰雨天數(shù)為5，由此可得：日負(fù)載工作時間=組件功率峰值日照時數(shù)=3.81 kW·h。取蓄電池放電深度80%，考慮充放電損耗約15%。可得：

蓄電池容量C=115%=32.86 kW·h

則蓄電池選擇24 V/35 kW·h規(guī)格的磷酸鐵鋰電池。

2.3 控制器的選擇及其他

該系統(tǒng)的工作電壓為24 V，則：

系統(tǒng)工作電流===41.67 A

因此，控制器選擇為24 V/50 A。聚光型太陽能汽車的功率為1000 W，選擇逆變器輸出功率為1200 W。由于高倍聚光，太陽能電池板溫度升高，影響組件的轉(zhuǎn)換效率，為此在組件頂端安裝了金屬鋁薄片散熱裝置，達(dá)到降低組件溫度的效果，跟蹤器是為了使得太陽能始終垂直入射。

3 結(jié)論

初步探討了新型聚光太陽能汽車的結(jié)構(gòu)及聚光過程。該新型聚光系統(tǒng)汽車主要由太陽能電池板額定功率252 W，控制器為24 V/50 A，蓄電池為24 V/35 kW，逆變器為1200 W，散熱裝置，太陽能跟蹤器等組成。新型聚光系統(tǒng)通過反射鏡面將太陽光聚集在太陽能電池板組件，提高了光照強(qiáng)度，從而提高組件的光電轉(zhuǎn)換效率。但該設(shè)計也存在一定局限性，由于該設(shè)計的聚光系統(tǒng)的支架比較大，比較高，通過性不強(qiáng)，可以轉(zhuǎn)動，在行駛過程中不太穩(wěn)定，速度不宜太快，適合觀光車，短途代步車等。

參考文獻(xiàn)

[1] 王一平.聚光光伏電池及系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀[J].太陽能學(xué)報，2001.

[2] 劉華.聚光光伏系統(tǒng)的發(fā)展及未來趨勢[J].中國光學(xué)與應(yīng)用光學(xué)，2008.

[3] 嚴(yán)陸光，崔容強(qiáng).21世紀(jì)太陽能新技術(shù)[M].上海：上海交通大學(xué)出版社，2003.

[4] 孫曉霞，殷盼盼，張國.蝶式聚光光伏發(fā)電自動跟蹤太陽裝置的設(shè)計[J].太陽能，2008.endprint

摘 要：設(shè)計了一種新型蝶式聚光太陽能汽車，闡述了其基本構(gòu)造及工作原理，并對這種聚光系統(tǒng)所對應(yīng)的光伏系統(tǒng)進(jìn)行了計算與選型，分析認(rèn)為此種太陽能汽車達(dá)到了一定的聚光效果，提高了太陽電池轉(zhuǎn)換效率，但在行駛的過程中不太穩(wěn)定，適合觀光車，短途代步車等。

關(guān)鍵詞：汽車 ?聚光系統(tǒng) ?太陽能

中圖分類號：O472+.8 ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? ? ? 文章編號：1674-098X（2014）10（c）-0061-01

A Butterfly Concentrator Solar Car

ZENG Yu

（Jiangxi University of Technology，Mechanical engineering college， Nanchang Jiangxi，330098，China）

Abstract：A new type of butterfly concentrator solar car was desiged， ?and the basic structure and work principle of photovoltaic system were expounded. The condenser system corresponding to the calculation and selection have been done. The concentrating effect of the solar car has been goten and the efficiency of the solar cell has been improved. But it is not stable during the process of running . It is just suitable for short distance， sightseeing car， ?etc..

Key words：Car Condenser system solar

當(dāng)前太陽能汽車主要是采用在車頂鋪設(shè)太陽電池的形式，因車頂面積有限，且太陽電池轉(zhuǎn)化率偏低，使得最終產(chǎn)生的電能影響了太陽能汽車的續(xù)航能力。采用新型的低倍蝶式聚光系統(tǒng)，可以使得入射光大大增強(qiáng)，提高太陽電池的轉(zhuǎn)換效率[1-3]，增加發(fā)電量，提高太陽能汽車的續(xù)航能力。

1 蝶式聚光系統(tǒng)汽車工作原理

蝶式聚光系統(tǒng)汽車，由太陽能電池板、散熱系統(tǒng)、聚光器、太陽跟蹤器、控制器、蓄電池以及驅(qū)動裝置等組成，如圖1。車頂采用優(yōu)化版蝶式聚光太陽電池，太陽光照射在優(yōu)質(zhì)玻璃構(gòu)成的蝶式聚光器上，經(jīng)反射到達(dá)太陽電池表面，經(jīng)吸收轉(zhuǎn)化為電能儲存在蓄電池中。散熱系統(tǒng)采用被動散熱方式，避免溫度對轉(zhuǎn)換效率的影響;太陽跟蹤器可以增加聚光效果，提高太陽能的轉(zhuǎn)化效率，進(jìn)而提高太陽能汽車的工作效率和續(xù)航能力。

2 蝶式聚光系統(tǒng)汽車的計算

2.1 蝶式聚光系統(tǒng)

該聚光系統(tǒng)是通過太陽光照射在各個反射鏡面上，將太陽光發(fā)射到相對應(yīng)的太陽能電池板上，從而達(dá)到數(shù)倍的聚光效果。我們所設(shè)計的太陽能新型聚光系統(tǒng)汽車長6 m，寬2 m，高2 m，在車頂安裝蝶式聚光系統(tǒng)，該系統(tǒng)由36塊長1245 mm、寬300 mm平面反射鏡和12塊長621 mm、寬281 mm、功率為21 W的組件組成，理論聚光比達(dá)到了I=6[4]，除去反射鏡光的損耗，實際聚光比也達(dá)到了I=5，太陽光照強(qiáng)度為1 kW每平方米時，系統(tǒng)實際輸出功率高達(dá)1 kW。電池板總面積約為2 ，組件經(jīng)過串聯(lián)連接而成，方陣輸出電壓約為36 V。

2.2 蓄電池的選擇

通過聚光的太陽能電池板實際輸出功率為1000 W，輸出電壓為36 V，南昌峰值日照時數(shù)為3.81 h，假設(shè)南昌最長連續(xù)陰雨天數(shù)為5，由此可得：日負(fù)載工作時間=組件功率峰值日照時數(shù)=3.81 kW·h。取蓄電池放電深度80%，考慮充放電損耗約15%。可得：

蓄電池容量C=115%=32.86 kW·h

則蓄電池選擇24 V/35 kW·h規(guī)格的磷酸鐵鋰電池。

2.3 控制器的選擇及其他

該系統(tǒng)的工作電壓為24 V，則：

系統(tǒng)工作電流===41.67 A

因此，控制器選擇為24 V/50 A。聚光型太陽能汽車的功率為1000 W，選擇逆變器輸出功率為1200 W。由于高倍聚光，太陽能電池板溫度升高，影響組件的轉(zhuǎn)換效率，為此在組件頂端安裝了金屬鋁薄片散熱裝置，達(dá)到降低組件溫度的效果，跟蹤器是為了使得太陽能始終垂直入射。

3 結(jié)論

初步探討了新型聚光太陽能汽車的結(jié)構(gòu)及聚光過程。該新型聚光系統(tǒng)汽車主要由太陽能電池板額定功率252 W，控制器為24 V/50 A，蓄電池為24 V/35 kW，逆變器為1200 W，散熱裝置，太陽能跟蹤器等組成。新型聚光系統(tǒng)通過反射鏡面將太陽光聚集在太陽能電池板組件，提高了光照強(qiáng)度，從而提高組件的光電轉(zhuǎn)換效率。但該設(shè)計也存在一定局限性，由于該設(shè)計的聚光系統(tǒng)的支架比較大，比較高，通過性不強(qiáng)，可以轉(zhuǎn)動，在行駛過程中不太穩(wěn)定，速度不宜太快，適合觀光車，短途代步車等。

參考文獻(xiàn)

[1] 王一平.聚光光伏電池及系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀[J].太陽能學(xué)報，2001.

[2] 劉華.聚光光伏系統(tǒng)的發(fā)展及未來趨勢[J].中國光學(xué)與應(yīng)用光學(xué)，2008.

[3] 嚴(yán)陸光，崔容強(qiáng).21世紀(jì)太陽能新技術(shù)[M].上海：上海交通大學(xué)出版社，2003.

[4] 孫曉霞，殷盼盼，張國.蝶式聚光光伏發(fā)電自動跟蹤太陽裝置的設(shè)計[J].太陽能，2008.endprint