Α ηλιακό αυτοκίνητο είναι ηλεκτρικό όχημα τροφοδοτημένος κοντά ηλιακή ενέργεια αποκτηθείς από τις ηλιακές επιτροπές στο αυτοκίνητο. Τα ηλιακά αυτοκίνητα δεν είναι αυτήν την περίοδο μια πρακτική μορφή μεταφοράς δεδομένου ότι μπορούν μόνο να λειτουργήσουν κατά τη διάρκεια της ημέρας και μπορούν μόνο να φέρουν έναν ή δύο επιβάτες. Εντούτοις, συναγωνίζονται στους ανταγωνισμούς όπως Παγκόσμια ηλιακή πρόκληση και Αμερικανική ηλιακή πρόκληση. Αυτά τα γεγονότα υποστηρίζονται συχνά από τις κυβερνητικές αντιπροσωπείες όπως Ηνωμένο τμήμα ενέργειας έντονος να προωθήσει την ανάπτυξη της εναλλακτικής ενεργειακής τεχνολογίας όπως ηλιακά κύτταρα. Τέτοιες προκλήσεις εισάγονται συχνά από τα πανεπιστήμια για να αναπτύξουν την εφαρμοσμένη μηχανική σπουδαστών και τις τεχνολογικές δεξιότητες καθώς επίσης και τα manufacurers μηχανοκίνητων οχημάτων τους όπως GM και Θ*Χονδα.
Ηλιακά οχήματα
Πιλοτήριο οδηγού
Τα πιλοτήρια του οδηγού είναι κανονικά ενιαίος-κάθισμα με μερικά αυτοκίνητα που περιέχουν το δωμάτιο για έναν δεύτερο επιβάτη. Είναι καυτοί από την ηλιακή επιτροπή και πολύ περιορίζονται με λίγες από τις ανέσεις ενός κανονικού αυτοκινήτου. Περιέχουν μερικά από τα χαρακτηριστικά γνωρίσματα διαθέσιμα στους οδηγούς των παραδοσιακών οχημάτων όπως φρένα, επιταχυντής, σήματα, οπίσθιοι καθρέφτες άποψης, εξαερισμός και συχνά έλεγχος κρουαζιέρας. Έχουν επίσης ένα ραδιόφωνο δύο τρόπων για την επικοινωνία με τα πληρώματα υποστήριξής τους.
Τα ηλιακά αυτοκίνητα εγκαθίστανται με τους μετρητές που βλέπουνε στα συμβατικά αυτοκίνητα μηχανών και η κύρια προτεραιότητα οδηγών είναι να παρακολουθήσουν αυτούς τους μετρητές για να επισημάνουν τα πιθανά προβλήματα. Οι οδηγοί έχουν επίσης το α λουρί ασφάλειας και προαιρετικά ένα κράνος παρόμοιο με τους οδηγούς αγωνιστικών αυτοκινήτων.
Ηλεκτρικό σύστημα
Το ηλεκτρικό σύστημα είναι το σημαντικότερο μέρος των συστημάτων του αυτοκινήτου δεδομένου ότι ελέγχει όλη την δύναμη που μπαίνει και αφήνει στο σύστημα. πακέτο μπαταριών διαδραματίζει τον ίδιο ρόλο σε ένα ηλιακό αυτοκίνητο που μια δεξαμενή βενζίνης παίζει σε ένα κανονικό αυτοκίνητο στην αποθήκευση της δύναμης για τη μελλοντική χρήση. Τα ηλιακά αυτοκίνητα χρησιμοποιούν μια σειρά των μπαταριών συμπεριλαμβανομένου lead-acid μπαταρίες, μπαταρίες υδρίδιων νικέλιο-μετάλλων (NiMH), Νικελίου-καδμίου μπαταρίες (NiCd), Ιονικές μπαταρίες λίθιου και Πολυμερείς μπαταρίες λίθιου. Οι lead-acid μπαταρίες είναι λιγότερο ακριβές και ευκολότερες να εργαστούν με αλλά έχουν τη λιγότερη δύναμη στην αναλογία βάρους. Χαρακτηριστικά, ηλιακές τάσεις χρήσης αυτοκινήτων μεταξύ 84 και 170 βολτ.
Το όργανο ελέγχου ηλεκτρονικής δύναμης και ρυθμίζει την ηλεκτρική ενέργεια του αυτοκινήτου. Τα συστατικά της ηλεκτρονικής δύναμης περιλαμβάνουν τους μέγιστους ιχνηλάτες δύναμης, ο ελεγκτής μηχανών και το σύστημα αποκτήσεων στοιχείων.
Οι μέγιστοι ιχνηλάτες δύναμης διαχειρίζονται τη δύναμη που προέρχεται από ηλιακή σειρά για να μεγιστοποιήσει τη δύναμη και είτε να το παραδώσει για να αποθηκευτεί στην μπαταρία είτε να χρησιμοποιηθεί στη μηχανή. Προστατεύουν επίσης τις μπαταρίες από την υπερφόρτωση. Ο ελεγκτής μηχανών διαχειρίζεται την ηλεκτρική ενέργεια που ρέει στη μηχανή σύμφωνα με τα σήματα που ρέουν από τον επιταχυντή.
Πολλά ηλιακά αυτοκίνητα έχουν τα σύνθετα συστήματα αποκτήσεων στοιχείων που ελέγχουν ολόκληρο το ηλεκτρικό σύστημα ενώ ακόμη και τα πιό βασικά αυτοκίνητα έχουν τα συστήματα που παρέχουν τις πληροφορίες για την τάση μπαταριών και το ρεύμα στον οδηγό. Ένα τέτοιο σύστημα χρησιμοποιεί Δίκτυο περιοχής ελεγκτών (ΜΠΟΡΕΣΤΕ).
Τραίνο κίνησης
Η οργάνωση της μηχανής και μετάδοση είναι μοναδικός στα ηλιακά αυτοκίνητα. Η ηλεκτρική μηχανή οδηγεί κανονικά μόνο μια ρόδα στο πίσω μέρος του αυτοκινήτου λόγω στο χαμηλό ποσό δύναμης που παράγει. Οι ηλιακές μηχανές αυτοκινήτων εκτιμώνται κανονικά μεταξύ σε ιπποδύναμη 2 και 5 (2 και 4 kW) και ο πιό κοινός τύπος μηχανής είναι ένα συνεχές ρεύμα διπλός-τυλίγματος αβούρτσιστο. Η διπλός-τυλίγοντας μηχανή μερικές φορές επίσης χρησιμοποιείται ως μετάδοση επειδή οι πολυ-συνδεμένες μεταδόσεις χρησιμοποιούνται σπάνια.
Υπάρχουν τρεις βασικοί τύποι μεταδόσεων που χρησιμοποιούνται στα ηλιακά αυτοκίνητα:
- μια ενιαία άμεση κίνηση μείωσης
- μια μεταβλητή αναλογία ζώνη κίνησης
Υπάρχουν διάφορες ποικιλίες κάθε τύπου. Ο πιό κοινός είναι η άμεση μετάδοση κίνησης.
Μηχανικά συστήματα
Τα μηχανικά συστήματα σχεδιάζονται για να περιορίσουν την τριβή και το βάρος στο ελάχιστο διατηρώντας τη δύναμη. Οι σχεδιαστές χρησιμοποιούν κανονικά το τιτάνιο και τα σύνθετα για να εξασφαλίσουν μια καλή αναλογία δύναμη-$$$-ΒΑΡΟΥΣ.
Τα ηλιακά αυτοκίνητα έχουν συνήθως τρεις ρόδες, αλλά μερικοί έχουν τέσσερα. Τα τρίτροχα έχουν συνήθως δύο μπροστινές ρόδες και μια οπίσθια ρόδα: οι μπροστινές ρόδες οδηγούν και η οπίσθια ρόδα ακολουθεί. Τέσσερα οχήματα ροδών ιδρύονται όπως τα κανονικά αυτοκίνητα ή ομοίως σε τρία κυλιεισμένα οχήματα με τις δύο οπίσθιες ρόδες κοντά από κοινού.
Τα ηλιακά αυτοκίνητα έχουν ένα ευρύ φάσμα αναστολές λόγω των ποικίλων οργανισμών και των πλαισίων. Η πιό κοινή μπροστινή αναστολή είναι η αναστολή διπλός-α-βραχιόνων που βρίσκεται στα παραδοσιακά αυτοκίνητα. Η οπίσθια αναστολή είναι συχνά μια αναστολή ρυμουλκό-βραχιόνων που βρίσκεται στους κύκλους μηχανών.
Τα ηλιακά αυτοκίνητα απαιτούνται για να ανταποκριθούν στα αυστηρά πρότυπα για τα φρένα. Φρένα δίσκων είναι ο συνηθέστερα χρησιμοποιημένη λόγω στην καλή δυνατότητα φρεναρίσματός τους και τη δυνατότητα να ρυθμίσει. Τα μηχανικά και υδραυλικά φρένα και τα δύο χρησιμοποιούνται ευρέως με τα φρένα με σκοπό να κινηθούν ελεύθερα κοντά ελαχιστοποιούν την έλξη φρένων.
Τα συστήματα οδήγησης για τα ηλιακά αυτοκίνητα ποικίλλουν επίσης. Οι σημαντικότεροι παράγοντες σχεδίου για τα συστήματα οδήγησης είναι αποδοτικότητα, ευθυγράμμιση αξιοπιστίας και ακρίβειας για να ελαχιστοποιήσει την απώλεια ένδυσης και δύναμης ροδών. Η δημοτικότητα του ηλιακού αυτοκινήτου που συναγωνίζεται έχει οδηγήσει σε μερικούς κατασκευαστές ροδών που σχεδιάζουν τις ρόδες για τα ηλιακά οχήματα. Αυτό έχει αυξήσει τη γενικές ασφάλεια και την απόδοση.
Ηλιακή σειρά
Η ηλιακή σειρά αποτελείται από τις εκατοντάδες φωτοβολταϊκού ηλιακά κύτταραμετατροπή του φωτός του ήλιου στην ηλεκτρική ενέργεια. Τα αυτοκίνητα μπορούν να χρησιμοποιήσουν ποικίλες τεχνολογίες ηλιακών κυττάρων ο συχνότερα πολυκρυσταλλικό πυρίτιο, monocrystalline πυρίτιο, ή αρσενίδιο γαλλίου. Τα κύτταρα συνδέονται με καλώδιο μαζί στις σειρές ενώ οι σειρές συνδέονται με καλώδιο συχνά μαζί για να διαμορφώσουν μια επιτροπή. Οι επιτροπές έχουν κανονικά τις τάσεις κοντά στην ονομαστική τάση μπαταριών. Ο κύριος στόχος είναι να αποκτηθούν τόσο πολλά κύτταρα σε ένα όσο το δυνατόν μικρότερο διάστημα. Οι σχεδιαστές τοποθετούν τα κύτταρα σε κάψα για να τα προστατεύσουν από τον καιρό και τη θραύση.
Ο σχεδιασμός μιας ηλιακής σειράς δεν είναι τόσο εύκολος όπως δένοντας με σπάγγο ακριβώς τη δέσμη των κυττάρων από κοινού. Μια ηλιακή σειρά ενεργεί όπως όπως το μέρος των πολύ μικρών μπαταριών όλα γάντζωσε μαζί στη σειρά. Η συνολική τάση παραχθείσα είναι το ποσό όλων των τάσεων κυττάρων. Το πρόβλημα είναι ότι εάν ένα μονό κύτταρο είναι στη σκιά ενεργεί όπως το α δίοδος, φράξιμο της ροής του ρεύματος για την ολόκληρη σειρά των κυττάρων. Για να διορθώσει ενάντια σε αυτό, οι σχεδιαστές σειράς χρησιμοποιούν τις διόδους παράκαμψης παράλληλα με τα μικρότερα τμήματα της σειράς των κυττάρων, άδεια του ρεύματος για να ρεύσει γύρω από το μη-λειτουργώντας κύτταρο (σ). Μια άλλη εκτίμηση είναι ότι η ίδια η μπαταρία να αναγκάσει το ρεύμα προς τα πίσω μέσω της σειράς εκτός αν υπάρχουν εμποδίζοντας δίοδοι που τίθενται μπορεί στο τέλος κάθε επιτροπής.
Η δύναμη που παράγεται από την ηλιακή σειρά εξαρτάται από τις καιρικές συνθήκες, η θέση του ήλιου και η ικανότητα της σειράς. Το μεσημέρι μια φωτεινή ημέρα, μια καλή σειρά μπορεί να παραγάγει πάνω από 2 κιλοβάτ (2,6 HP).
Οργανισμοί και πλαίσια
Τα ηλιακά αυτοκίνητα έχουν τις πολύ διακριτικές μορφές δεδομένου ότι δεν υπάρχουν κανένα καθιερωμένο πρότυπο για το σχέδιο. Οι σχεδιαστές στοχεύουν να ελαχιστοποιήσουν έλξη, μεγιστοποιήστε την έκθεση στον ήλιο, ελαχιστοποιήστε το βάρος και καταστήστε τα οχήματα όσο το δυνατόν ασφαλέστερα.
πλαίσια σχεδιάστε το στόχο είναι να μεγιστοποιήσει τη δύναμη και την ασφάλεια κρατώντας το βάρος όσο το δυνατόν χαμηλότερο. Υπάρχουν τρεις κύριοι τύποι πλαισίων:
- semi-monocoque ή ακτίνα άνθρακα
Το διαστημικό πλαίσιο χρησιμοποιεί ενωμένη στενά ή η δομή για να υποστηρίξει το σώμα που είναι ένα ελαφρύ σύνθετο κοχύλι που συνδέεται με το σώμα χωριστά και τα φορτία. Το semi-monocoque πλαίσιο χρησιμοποιεί τις σύνθετα ακτίνες και τα διαφράγματα για να υποστηρίξει το βάρος και είναι ενσωματωμένο στην κοιλιά με τα κορυφαία τμήματα που συνδέονται συχνά με το σώμα. Μια monocoque δομή χρησιμοποιεί το σώμα του αυτοκινήτου για να υποστηρίξει το βάρος.
Σύνθετα υλικά χρησιμοποιείται ευρέως στα ηλιακά αυτοκίνητα. Ίνα άνθρακα, Kevlar καιφίμπεργκλας είναι κοινά σύνθετα δομικά υλικά ενώ ο αφρός και η κηρήθρα είναι συνήθως χρησιμοποιημένα υλικά υλικών πληρώσεως. Εποξικός οι ρητίνες χρησιμοποιούνται για να συνδέσουν αυτά τα υλικά από κοινού. Η ίνα άνθρακα και οι kevlar δομές μπορούν να είναι τόσο ισχυρές όσο ο χάλυβας αλλά με ένα πολύ ελαφρύς.
Στρατηγική φυλών
Η βελτιστοποίηση της κατανάλωσης ενέργειας είναι πρωταρχικής σπουδαιότητας σε μια ηλιακή φυλή αυτοκινήτων. Επομένως είναι πολύ σημαντικό να είναι σε θέση να ελέγξει με προσοχή την ταχύτητα, κατανάλωση ενέργειας, λήψη ενέργειας από την ηλιακή επιτροπή, μεταξύ άλλων στον πραγματικό χρόνο. Μερικές ομάδες υιοθετούν περίπλοκο τηλεμετρία αυτός κρατά αυτόματα ακολουθεί το όχημα συνεχώς ενημερωμένο για την κατάσταση του αυτοκινήτου.
Η στρατηγική που υιοθετείται εξαρτάται από τους κανόνες και τους όρους φυλών. Οι περισσότερες ηλιακές φυλές αυτοκινήτων έχουν θέσει τις αρχικές και στάσεις όπου ο στόχος είναι να επιτευχθεί το τελικό σημείο στο λιγότερο ποσό συνολικού χρόνου. Δεδομένου ότι οι αεροδυναμικές δυνάμεις αυξάνονται expontially με την ταχύτητα, η ενέργεια το αυτοκίνητο καταναλώνει επίσης τις ανόδους εκθετικά. Αυτό το απλό γεγονός σημαίνει ότι η βέλτιστη στρατηγική είναι να ταξιδεψει με μια ενιαία σταθερή ταχύτητα κατά τη διάρκεια όλων των φάσεων της φυλής. Λαμβάνοντας υπόψη τους ποικίλους όρους σε όλες τις φυλές και τον περιορισμένο (και συνεχώς μεταβαλλόμενος) ανεφοδιασμό της ενέργειας, οι περισσότερες ομάδες έχουν τα προγράμματα βελτιστοποίησης ταχύτητας φυλών που επιμορφώνουν συνεχώς την ομάδα στο πόσο γρήγορα το όχημα πρέπει.
Ηλιακές φυλές αυτοκινήτων
Οι δύο πιό ξεχωριστές ηλιακές φυλές αυτοκινήτων είναι η παγκόσμια ηλιακή πρόκληση και η βορειοαμερικανική ηλιακή πρόκληση. Αμφισβητούνται από ποικίλες πανεπιστημιακές και εταιρικές ομάδες. Οι εταιρικές ομάδες αμφισβητούν τη φυλή και για να δώσουν την εμπειρία ομάδων σχεδίου της στην εργασία με τις εναλλακτικές πηγές ενέργειας και τα προηγμένα υλικά. Η GM και Honda είναι μεταξύ των επιχειρήσεων που έχουν υποστηρίξει τις ηλιακές ομάδες. Οι πανεπιστημιακές ομάδες εισάγουν τις φυλές επειδή δίνει την εμπειρία σπουδαστών τους στο σχεδιασμό των αυτοκινήτων υψηλής τεχνολογίας και την εργασία με την τεχνολογία περιβαλλοντικών και προηγμένων υλικών. Αυτές οι φυλές υποστηρίζονται συχνά από τις αντιπροσωπείες όπως το αμερικανικό τμήμα ενέργειας έντονο να προωθήσει τις ανανεώσιμες πηγές ενέργειας.
Τα αυτοκίνητα απαιτούν τις εντατικές ομάδες υποστήριξης παρόμοιες στο μέγεθος με τις επαγγελματικές συναγωνιμένος ομάδες μηχανών. Αυτό είναι ειδικά η περίπτωση με την παγκόσμια ηλιακή πρόκληση όπου τα τμήματα της φυλής τρέχουν μέσω της πολύ μακρινής χώρας.
Υπάρχουν άλλες φυλές, όπως Suzuka και Phaethon. Το Suzuka είναι μια ετήσια φυλή διαδρομής μέσα Ιαπωνία και Phaethon ήταν μέρος πολιτιστικό olympiad μέσα Ελλάδα δικαίωμα πριν από 2004 Ολυμπιακοί Αγώνες.