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1、燕山大學國家大學生創新性實驗計劃項目開 題 報 告項 目 名 稱：便攜式汽車太陽能充電系統的實驗研究項 目 編 號：081021602負 責 人：鄭 志 勇聯 系 電 話：15903396361所 在 院 系：機械工程學院專 業 年 級：07級材料成型與控制工程指 導 教 師：趙 炳 利 郭 長 虹 課題性質、來源： 獨立課題 導師的子課題其他 自擬 項目起止時間：2008.11-2010.7教 務 處 制2008年11月一、課題論證（可另附頁）1課題的立項背景、目的和意義（明確指出學生自己對課題的理解） 隨著各國經濟的不斷發展，能源問題日益凸顯，各國鼓勵發展循環經濟產業。太陽能以其蘊藏豐富、2、可再生、分布廣泛、沒有污染等優勢而在各國迅速發展。截止2007年末，我國民用轎車保有量1958萬輛，增長26.7%，其中私人轎車1522萬輛，增長32.5% 。汽車 ，在為社會經濟、生活水平的提高做出重要貢獻的同時，它也成為資源和能源消耗的大戶，是大氣污染的主要污染源之一。隨著汽車產業的迅速發展，汽車數量快速增加所引發的能源、環境問題已經成為制約城市可持續發展的瓶頸之一。汽車燃油不僅消耗了大量的石油資源，也產生了嚴重的城市汽車尾氣污染問題和溫室效應問題。能源問題、城市汽車尾氣污染問題及溫室效應問題，早已是人類亟待解決的大問題 。例如，京都議定書的簽約國紛紛采取措施以減少溫室氣體的排放量。為了解3、決汽車尾氣污染這個問題，目前，一些廠家已經研制出了利用電力和汽油的混合動力汽車，并已投放市場。但其使用的電力，仍需消耗煤炭等傳統能源，產生環境污染，而對于大多數無車庫的車主來說，充電的電源也是個大問題。 據我們對周圍擁有私家車的上班族調查，他們每天平均行駛1030公里。在車主上班時，汽車行駛或露天停放的89個小時，正是一天中太陽光最強的時間段，合理利用在這段時間內照射在車表面的太陽能為汽車充電，不僅能在很大程度上節約能源，而且能極大地減少城市汽車尾氣污染，改善城市人們的生活環境。 本項目的目的就是為混合動力型汽車研發便攜式太陽能充電系統。該系統利用照射在汽車表面的太陽能，通過太陽能電池板將太陽4、能轉變為電能并儲存于電池中，為汽車提供一定的動力，使其在中、短途行駛時，基本上達到汽油的零消耗。 本項目的意義在于該技術得以應用并推廣后，對于車主來說節省了很大一部分油費的開支，同時也在很大程度上減緩了城市汽車尾氣污染和溫室效應，改善了人們的生活環境。其次，從人類發展的長遠利益來看，為我們后代節約了大量的不可再生資源，對人類的發展及生存有重大意義。2課題研究現狀評述 由汽車產業迅速發展所引發的環境污染問題和能源消耗問題亟待解決。為此，低能耗、清潔型交通工具，成為汽車研發的主流方向。目前,研發的節能環保型汽車,主要有燃料電池汽車、電動汽車以及混合動力汽車三大類。就研究現狀,總體而言,燃料電池的基5、礎設施投入巨大,車輛成本極高,不易短期實現產業化；純電動汽車由于受到電池性能的約束，續行里程較短，難以大規模推廣應用；混合動力汽車具有低消耗、低污染、高續行能力的特點，具有技術、經濟、環境等方面的綜合優勢。因此，混合動力汽車已逐步走向規模化和產業化。例如，普銳斯是豐田于1997年開始銷售的混合動力汽車，也是世界上首個實現量產的混合動力汽車。我國在“十一五”節能與新能源汽車重大課題中，一汽、長安、奇瑞、東風等幾家汽車廠家都在進行混合動力乘用車和城市客車的開發，有些已進入示范運行和小批量生產。在北京奧運期間，就有60輛混合動力乘用車試運行。然而，混合動力汽車使用的電力仍然為需消耗傳統能源而產生的電6、力，與之配套的充電系統也是傳統的充電系統。因此，不可避免的仍會帶來環境污染。 太陽能將成為未來能源的主流，太陽能光伏發電技術在二十世紀五、六十年代就已基本成熟，充分利用太陽能為混合動力汽車充電顯得尤為重要。目前,已有太陽能手機充電器、便攜式太陽能多功能充電器(主要給照相機充電)、太陽能電動車充電器、太陽能汽車充電器(用于給汽車電瓶充電)，而與混合動力型汽車相配套的便攜式汽車太陽能充電系統還未被研發出來，因此，本項目的研發具有現實意義和發展前景。參考文獻：1.中華人民共和國國家統計局. 2007年國民經濟和社會發展統計公報, 20082.毛勵融.混合動力汽車的明天J. 淮北職業技術學院學報,207、08,(5) 3.庚晉.新能源汽車J.交通與運輸,2008,(2)4.廖紅. 太陽能未來能源主流 J. 科技日報, 2007,（3）5.李申生. 物理學與太陽能M. 廣西教育出版社, 19966.沈輝、曾祖勤. 太陽能光伏發電技術M. 化學工業出版社, 20057.陳漢鳴，梁志峰.混合動力汽車的研究與發展J. 機電工程技術,2001，(5)8.王志新,韓秀芹.解析混合動力汽車J. 公路與汽運,2007，(1)9.日至. 便攜式太陽能充電器J. 現代通信, 2002,(06)10.馮垛生. 太陽能發電原理與應用M. 人民郵電出版社, 200711.李申生. 太陽能物理學M. 首都師范大學出版社,8、 199612.張金柱. 混合動力汽車結構原理與維修M. 化學工業出版社, 200813.任家生. 太陽能的利用與發展J. 電子器件, 1996,(04)3課題主要內容與基本思路，分析難點和創新點主要內容： 為混合動力型汽車提供便攜式太陽能充電系統，利用照射在汽車表面的太陽能為汽車提供一定的動力。 設計、選擇、改裝合適的太陽能電池板、太陽能控制器，使之達到最優配置，盡可能減少能量的自身損耗，以提高太陽能的利用率。 合理排列、連接、組裝太陽能電池板、太陽能控制器，做到可折疊、易安裝、易保管，便于汽車攜帶，而又不影響汽車外型美觀和行駛。基本思路： 通過調研、實驗測量采集數據，確定太陽能電池板并聯、9、串聯的個數； 設計電路圖，合理連接太陽能電池板、太陽能控制器； 設計出合理的外型并進行組裝； 與汽車磨合，進行實際操作實驗，進一步改進連接與固定的方式。難點和創新點難點： 太陽能電池板、太陽能控制器相關數據的實驗采集及其連接； 電路的設計； 外形的設計及整體固定。創新點： 本系統安裝方便、操作簡單，太陽能電池板采用折疊式組裝，便于汽車攜帶，能與汽車很好的結合在一起，利用太陽能為汽車提供一定的動力。4課題預期成果 提供一套切實可行的系統，可以達到實用要求，并提供設計方案及相關數據； 發表相關論文不少于一篇，申請專利；二、研究進度及具體時間安排起止日期主要研究內容預期結果2008.112008.110、2進一步進行市場調研，查閱相關資料，獲得原始資料，購買部分相關書籍，學習相關理論知識，寫出實施方案。進一步學習相關理論知識，并且，寫出切實可行實施方案。2008.122009.6購買太陽能電池板、太陽能控制器、變壓器、導線、線路板等，進行實驗，記錄實驗數據，驗證可行性。通過實驗測量，采集數據，確定太陽能電池板的連接方式。2009.72009.9對實驗數據進行處理、論證、反復實驗驗證,設計出電路圖設計出合理的電路圖，進行實驗驗證。2009.102010.1研制開發，聯系廠家做出各部件，組裝出具體裝置。設計合理的外形，進行組裝，做出具體得實用裝置。2010.22010.6安裝在汽車上進行磨合，改進11、。與汽車進行磨合，進一步改進使之更加實用。2010.7填寫結題表，發表研究論文，撰寫總結報告，參加答辯，申報專利。填寫結題表，總結報告，進行成果推廣，申報專利。三、現有條件及經費預算現有條件：有實驗場地，部分實驗器材，部分相關書籍等。經費預算：1、打印紙、查閱文獻、購買部分相關書籍，申報專利 1000元 2、購買太陽能電池板、太陽能控制器、變壓器、導線、線路板、部分實驗儀器和元器件等 11500元3、設備加工 4000元4、實驗消耗器材和元器件 1000元5、考察太陽能充電器廠的組裝車間 800元6、參加相關會議、發表論文 1000元 四、指導教師意見鄭志勇的“便攜式汽車太陽能充電系統的實驗研究”項目，是為混合動力型汽車研發便攜式太陽能充電系統。該系統利用照射在汽車表面的太陽能，通過太陽能電池板將太陽能轉變為電能并儲存于電池中，為汽車提供一定的動力。本項目的研究具有節約能源和減緩城市汽車尾氣污染的效果，對人類的發展及生存有重大意義。鑒于本項目具有很好的應用前景，論證嚴謹，前期準備充分，時間安排合理，經費預算基本滿足該項目進行實驗研究支出的要求，同意開題。 指導教師： 2008 年 12 月 12 日