基本信息
- 项目名称：
- 太阳能辅助供电智能数据采集车
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 科技发明制作B类
- 简介：
- 本作品利用了太阳能作为辅助能源设备，符合当前时代发展要求，具体设计时太阳能可以直接给系统供电，也可以给锂电池充电储能，克服了太阳能的不稳定输出。针对当前太阳能利用方面的局限，设计了可折叠电池板功能，自动寻光功能，分别来弥补太阳能利用效率低下及太阳光方位改变的问题，解除了在利用方面两大致命限制，具有很好的推广前景。
- 详细介绍：
- (1)：新概念车设计——太阳能电池板辅助供电——本小车一改以往小车仅以电池供电的设计，额外的增加了太阳能电池板来辅助供电；小车在传统供电模式下可以实现普通的遥控功能，前进，后退，左转和右转；而且额外设置了一套电能储存设备——锂电池——作为太阳能存储设备；当电池板接收光照时，将给电池充电，此锂电池可以给单片机控制系统供电。 (2)：虽然当前太阳能无法给整个系统供电，但是当今时代的主题是新能源，随着太阳能电池板转换效率的提高，新型能源车将在不久的将来得以实现。 (3)：自动调整太阳能电池板角度——现在大部分利用太阳能的的装置，都将太阳能电池板固定；或者电池板按照固定的程序， 根据一天当中太阳方位角的改变，来实现电池板的固定模式的转变。本系统的电池板调节转向是通过四个方向上的传感器，将各个方向上的光照强度信息进行采集，再经过单片机对数据的处理，从而产生电池板转向的控制。使得整个电池板转向控制系统非常的灵活，更能根据不同的环境条件做出相应的改变。与此同时，使电池板始终正对太阳光的方向，来获得最大的太阳能利用率。相对传统太阳能电池板利用装置，提高了光照利用率，是本作品的一个创新之处。 (4)：太阳能电池板自动伸展/ 收缩结构——为了最大限度的利用太阳能，车载电池板的面积比较大，但不影响小车的正常运动。因为电池板面积的扩大而占据了不小的空间。同时，无光条件下，大面积的电池板裸露，对电池板的使用寿命有所影响，通过电池板可折叠系统，实现在无光条件下，裸露电池板的面积最小。而传统的利用太阳能电池板的装置，电池板基本处于完全裸露的状态，不利于延长电池板的使用寿命。本作品的电池板可折叠系统解决了这个问题，是本作品的一个创新之处。 (5)：基于上位机的远程控制——实现了在复杂环境下，通过无线传输技术完成当前环境数据的采集、处理、分析等。从而减少恶劣环境对人体的伤害。
作品图片
作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 发明的目的： 问题日益成为大众乃至一个国家的关注，开发新的能源成为了人们面对又一难题。核能的利用和开发解决了一些问题，但是几次重大的核事故又引起人们对这一能源的质疑。而太阳能毫无疑问是最清洁的、最具发展前景的新能源。充分利用新能源解决当今问题，充满了巨大的现实意义。而将太阳能应用在智能采集车上，通过无线传输将采集的信号传输到上位机的控制上，只需在远离现场的上位机处就可实现对现场环境的监测、现场数据的采集、分析、处理。并由此解决现实的问题。这是非常有意义的一件事。而此太阳能供电智能采集车就可以解决此类问题。 设计创新点： (1)：新概念车设计——太阳能电池板辅助供电——本小车一改以往小车仅以电池供电的设计，额外的增加了太阳能电池板来辅助供电；小车在传统供电模式下可以实现普通的遥控功能，前进，后退，左转和右转；而且额外设置了一套电能储存设备——锂电池——作为太阳能存储设备；当电池板接收光照时，将给电池充电，此锂电池可以给单片机控制系统供电。 (2)：虽然当前太阳能无法给整个系统供电，但是当今时代的主题是新能源，随着太阳能电池板转换效率的提高，新型能源车将在不久的将来得以实现。 (3)：自动调整太阳能电池板角度——相对传统太阳能电池板利用装置，提高了光照利用率，是本作品的一个创新之处。 (4)：太阳能电池板自动伸展/ 收缩结构——为了最大限度的利用太阳能，因为电池板面积的扩大而占据了不小的空间，收缩可以大大减小面积，是本作品的一个创新之处。
科学性、先进性
- (1)：小车设计使用太阳能电池板给锂电池充电，通过锂电池对外供电，一是解决的了太阳能的自然条件约束，二是解决的电池板转化不稳定及输出功率小的问题； (2)：自动调整角度的太阳能电池板可以获得最大的光照，得到最大的能量；解决了现有太阳能利用装置固定模式、固定调整角度模式的问题。 (3)：相对于现有的完全裸露的太阳能电池板装置，本作品的电池板可自由折叠设计，一方面：延长了太阳能电池板的使用寿命；另一方面：能够实现对太阳能电池板面积的扩展，提高对太阳能的利用。 (4)：基于C++Builder软件平台开发的上位机控制平台，对一帧数据进行帧头和帧尾的校验，挺高了数据传输的可靠性，保证对终端设备实现精确的控制。 (5)：数据采集器：基于DHT11数字温湿度传感器，进行对当前环境下温湿度的测量。测湿精度可达5%RH,测温精度可达2摄氏度，8位分辨率。
获奖情况及鉴定结果
- 获得西安电子科技大学第二十届星火杯特等奖
作品所处阶段
- 完成
技术转让方式
- 实物作品
作品可展示的形式
- 现场演示
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 技术特点及技术优势： （1）：此小车可以作为未来新型能源车的模板，设计的可行性及科学性已经作了相关的分析，尤其是采用储存能量的方法，更是克服了受自然条件约束这一致命的问题；小车设计为新能源车设计指明方向。 （2）：太阳能供电小车不仅在现代交通运输业上有广泛的应用前景，而且在各种航天探测器上也可以有相当大的应用。 （3）：因为是基于上位机的远程终端控制，可以用来在环境恶劣条件下代替人进行相应的数据采集、分析、控制。 （4）：自动寻光、太阳电池板可折叠等设计，明显优于传统电池板的固定模式，可作为新能源利用的一个方向 推广前景及市场经济效益： （1）：此小车可以作为未来新型能源车的模板，设计的可行性及科学性已经作了相关的分析，尤其是采用储存能量的方法，更是克服了受自然条件约束这一致命的问题；小车设计为新能源车设计指明方向。 (2）：太阳能供电小车不仅在现代交通运输业上有广泛的应用前景，而且在各种航天探测器上也可以有相当大的应用。
同类课题研究水平概述
- 当前对太阳能的利用，可能最理想的就是太阳能发电站了；在日常生活中，太阳能热水器，太阳能路灯等都得到了很好的应用；但是就车载太阳能而言，技术发展尚不成熟，这个主要的局限性在于电池板的利用效率上；当今世界上太阳能最高利用率是17%，所以，在当前形势下，要获取更高的太阳能量，就必须扩大电池板面积；增大电池板面积就直接带来了体积，重量，费用三大问题，对于汽车行业而言，最大的挑战在于体积上，因为车体的大小直接决定了所能承载电池板的大小。虽然有新概念车的提出，但是离真正得到应用还有一定的距离。 当前车载太阳能电池板基本用于玩具模型，作为创新点设计；还有比较成熟的应用就是星球探测小车设计及人工卫星的供电设备，这些应用都比较成熟，我们小车的设计也主要源于此类设计，但是在这个设计之上增加了额外的创新设计。可收缩电池板设计，这个设计是直接针对电池板体积，使用的时候展开，不使用的时候收起，这样电池板的体积可以做到很大，功率提到较高，同时收起之后将不会影响到车体。可自动寻光设计，此设计为解决车体及阳光方位改变问题而定，车作为一个随时运动的个体，太阳的方位也是在不断的改变，自动寻光设计可以让电池板在任何时间正对太阳方位，从而获得更大的能量。 小车的设计可以说是针对当前车载太阳能的瓶颈作了一个试探，设计的针对性较强，实测效果比较理想，虽然现在只是设计模型，但是好的创意终究会得到认同的，我也相信车载太阳能系统终将出现。
