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哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
附錄
汽車(chē)用的燃料是汽油和柴油等，它們都是從石油中提煉出來(lái)的。然而，石油這種礦物燃料是不能再生的，用一點(diǎn)就少一點(diǎn)，總有一天要用完。據(jù)科學(xué)家們預(yù)計(jì)，目前世界上已探明的石油儲(chǔ)量將于2020年左右被采盡。因此，汽車(chē)將會(huì)出現(xiàn)挨受“饑餓”的危險(xiǎn)，人類(lèi)將面臨著能源的挑戰(zhàn)。
從另一方面來(lái)說(shuō)，石油本身就是一種寶貴的化工原料，可以用來(lái)制造塑料、合成橡膠和合成纖維等。把石油作為燃料燒掉了，不但十分可惜，而且還污染了人類(lèi)賴(lài)以生存的環(huán)境。
解決這個(gè)難題的唯一可行辦法，就是加緊開(kāi)發(fā)新能源。而太陽(yáng)能就是這些新開(kāi)發(fā)能源中的佼佼者。
金焰四射的太陽(yáng)，其表面是一片烈焰翻騰的火海，溫度為6000℃左右。在太陽(yáng)內(nèi)部，溫度高達(dá)兩千萬(wàn)度以上。所以，太陽(yáng)能一刻不停地發(fā)出大量的光和熱，為人類(lèi)送來(lái)光明和溫暖，它也成了取之不盡、用之不竭的能源聚寶盆。
將太陽(yáng)光變成電能，是利用太陽(yáng)能的一條重要途徑。人們?cè)缭诒臼兰o(jì)50年代就制成了第一個(gè)光電池。將光電池裝在汽車(chē)上，用它將太陽(yáng)光不斷地變成電能，使汽車(chē)開(kāi)動(dòng)起來(lái)。這種汽車(chē)就是新興起的太陽(yáng)能汽車(chē)。
你看，在太陽(yáng)能汽車(chē)上裝有密密麻麻像蜂窩一樣的裝置，它就是太陽(yáng)能電池板。平常我們看到的人造衛(wèi)星上的鐵翅膀，也是一種供衛(wèi)星用電的太陽(yáng)能電池板。
太陽(yáng)能電池依據(jù)所用半導(dǎo)體材料不同，通常分為硅電池、硫化鎘電池、砷化鎵電池等，其中最常用的是硅太陽(yáng)能電池。
硅太陽(yáng)能電池有圓形的、半圓形的和長(zhǎng)方形的等幾種。在電池上有像紙一樣薄的小硅片。在硅片的一面均勻地?fù)竭M(jìn)一些硼，另一面摻入一些磷，并在硅片的兩面裝上電極，它就能將光能變成電能。
在“利比特布利克二號(hào)太陽(yáng)能汽車(chē)頂上，有一個(gè)圓弧形的太陽(yáng)能電池板，板上整齊地排列著許多太陽(yáng)能電池。這些太陽(yáng)能電池在陽(yáng)光的照射下，電極之間產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，然后通過(guò)連接兩個(gè)電極的導(dǎo)線(xiàn)，就會(huì)有電流輸出。
通常，硅太陽(yáng)能電池能把10%～15%的太陽(yáng)能轉(zhuǎn)變成電能。它既使用方便，經(jīng)久耐用，又很干凈，不污染環(huán)境，是比較理想的一種電源。只是光電轉(zhuǎn)換的比率小了一些。近年來(lái)，美國(guó)已研制成光電轉(zhuǎn)換率達(dá)35%的高性能太陽(yáng)能電池。澳大利亞用激光技術(shù)制成的太陽(yáng)能電池，其光電轉(zhuǎn)換率達(dá)24.2%，而且成本與柴油發(fā)電相當(dāng)。這些都為光電池在汽車(chē)上的應(yīng)用開(kāi)辟了廣闊的前景。
早期的太陽(yáng)能汽車(chē)是在墨西哥制成的。這種汽車(chē)，外形像一輛三輪摩托車(chē)，在車(chē)頂上架有一個(gè)裝太陽(yáng)能電池的大棚。在陽(yáng)光照射下，太陽(yáng)能電池供給汽車(chē)電能，使汽車(chē)的速度達(dá)到每小時(shí)40公里，由于這輛汽車(chē)每天所獲得的電能只能行40分鐘，所以它還不能跑遠(yuǎn)路。
1984年9月，我國(guó)首次研制的“太陽(yáng)號(hào)”太陽(yáng)能汽車(chē)試驗(yàn)成功，并開(kāi)進(jìn)了北京中南海的勤政殿，向中央領(lǐng)導(dǎo)報(bào)喜。這也表明了我國(guó)在研制新型汽車(chē)方面已達(dá)到世界先進(jìn)水平。
陽(yáng)能汽車(chē)不僅節(jié)省能源，消除了燃料廢氣的污染，而且即使在高速行駛時(shí)噪音也很小。因此，太陽(yáng)能汽車(chē)已引起人們的極大興趣，并將在今后得到迅速的發(fā)展。
appendix
Automobile use gasoline and diesel fuel is etc, they all from oil extracted. However, oil this fossil fuels is not renewable, with a bit less, someday to run out. According to scientists expected, as the world's proven oil reserves will was adopted in 2020 about completely. Therefore, car will appear mid-1960s-until suffer "hungry" danger, humans will confronting energy challenge.
On the other hand, oil itself is a kind of precious chemical raw materials, can be used to make plastics, synthetic rubber and synthetic fiber etc. Use oil as a fuel burned out, not only the great pity, but also pollute the human survival environment.
To solve this problem, the only feasible methods is to intensify the development of new energy. And the solar energy is that these new energy development of outstanding person.
JinYan radiant sun, its surface is a blaze of glory tempestuous inferno, temperature is 6,000 ℃ around. In the solar interior, temperatures as high as 20 degrees. So, solar keeps momently ground sent lot of light and heat, light and warmth brought for mankind, it also became inexhaustible and inexhaustible energy mudu.
Will the sun into electrical energy, is an important way of utilizing solar energy. People in early in the 1950s was made first si-based ones. Will the car with si-based ones, use it will constantly into electrical energy, the sun that car started up. This car is the new popularity of solar cars.
You see, in solar cars equipped with dense like honeycomb the same device, it is the solar panels. Usually we see the satellite iron on the wings, is also a kind of electricity for satellite the solar panels.
Solar cells used in semiconductor materials according to different, usually consist of silicon battery, the battery, cadmium sulphide gaas batteries etc, among which the most commonly used is silicon solar battery.
Silicon solar battery has rounded rectangle, semicircular and wait for a few kinds. In the battery has paperthin small silicon. In silicon side evenly mixed into some of the boron, phosphorus, and some other mixing in wafer sides mount electrodes, it will be light into electrical energy.
In "the levites grams no.2 bits cloth, there is a solar car top of solar panels, circular plate on neatly arranged in many solar battery. These solar cells in the sunshine, electrode, and then through the electromotive force occurs between the wires connecting two electrodes, can have current output.
Usually, silicon solar battery can bring 10% ~ 15% of solar transformed into electrical energy. It is easy to use, durable, and very clean, no pollution, is a relatively ideal power supply. Just photoelectric conversion ratio of small a few. In recent years, the U.S. has developed into a photoelectric conversion of 35% of high-performance solar cells. Australia with laser technology to produce solar battery, the photoelectric conversion of innovation, and the cost and diesel generating quite. All of these si-based ones in automotive applications opened up a broad prospect.
The early solar car is made in Mexico. This car that is shaped like a three-wheeled motorcycle, in the roof is crossed by a pack of solar cell trellis. In the sunlight, solar battery supply auto electric energy, that the car speed per hour 40 kilometers, because the car everyday get electricity can only do 40 minutes, so it can't run far.
In September 1984, China's first developed "sun maru" solar car trials are successful, and went into the far QinZhengDian, the Beijing news to the central leadership. It also shows that our country in the development of a new car has reached the advanced world level.
Solar car not only save energy, eliminate the fuel gas pollution, and even at a high speed noise also is very small. Therefore, solar car has aroused people's great interest, and will in the future of rapid development
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哈工大華德學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）評(píng)語(yǔ)
姓名： 包金財(cái) 學(xué)號(hào)： 1079312221 專(zhuān)業(yè)： 交通運(yùn)輸（汽車(chē)運(yùn)用工程）
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目： 多功能供電車(chē)設(shè)計(jì)
工作起止日期： 2010 年 10月 11 日起 2010 年 12 月 29 日止
指導(dǎo)教師對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）進(jìn)行情況，完成質(zhì)量及評(píng)分意見(jiàn)：
指導(dǎo)教師簽字： 指導(dǎo)教師職稱(chēng)：
評(píng)閱人評(píng)閱意見(jiàn)：
評(píng)閱教師簽字： 評(píng)閱教師職稱(chēng)：
答辯委員會(huì)評(píng)語(yǔ)：
根據(jù)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的材料和學(xué)生的答辯情況，答辯委員會(huì)作出如下評(píng)定：
學(xué)生 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯成績(jī)?cè)u(píng)定為：
對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的特殊評(píng)語(yǔ)：
答辯委員會(huì)主任（簽字） 職稱(chēng)：
答辯委員會(huì)副主任（簽字）： 職稱(chēng)：
答辯委員會(huì)委員（簽字）：
年 月 日
哈工大華德學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū)
姓名：包金財(cái) 院（系）：汽車(chē)工程系
專(zhuān)業(yè)： 汽車(chē)運(yùn)用工程 班 號(hào)：0793122
任務(wù)起止日期：2010 年10月 11 日至2010 年 12 月 29 日
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目：
多功能供電車(chē)設(shè)計(jì)
立題的目的和意義：
野外或斷電時(shí)的供電問(wèn)題，會(huì)對(duì)某些工作產(chǎn)生不利影響，多功能供電車(chē)可集成多種發(fā)電功能，如太陽(yáng)能發(fā)電、內(nèi)燃機(jī)發(fā)電，可以解決某些偏遠(yuǎn)地區(qū)或野外對(duì)電力的需求，以及停電時(shí)對(duì)電力的緊急需求問(wèn)題，亦可以在平時(shí)將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，存?chǔ)在大型蓄電池中，供需要時(shí)使用
技術(shù)要求與主要內(nèi)容：
1、 1、 裝配圖0號(hào)，一張；
2、 2、 裝配圖0號(hào)，一張；
3、 零件圖3號(hào)，一張；
4、 4、不少于12000字的設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)
進(jìn)度安排：
第１ 第1～2周：選題，進(jìn)行調(diào)研，收集資料，完成開(kāi)題報(bào)告。
第3～4周：確定總體方案，完成總體和詳細(xì)設(shè)計(jì)計(jì)算任務(wù)。
第5～6周：進(jìn)行總體設(shè)計(jì)，完成一張總裝圖。
第7～8周：進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)，完成部件裝配圖和必要的零件圖。
第9～10周:完成設(shè)計(jì)修改，進(jìn)行分析；整理完成設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。
第11周：解題，完成圖紙和說(shuō)明書(shū)錯(cuò)誤修改，打印提交正式稿。
同組設(shè)計(jì)者及分工：
指導(dǎo)教師簽字
年 月 日
系（教研室）主任意見(jiàn)：
系（教研室）主任簽字
年 月 日
哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
題 目 多功能供電車(chē)設(shè)計(jì)
專(zhuān) 業(yè) 汽車(chē)運(yùn)用工程
學(xué) 號(hào) 1079312221
學(xué) 生 包金財(cái)
指導(dǎo)教師 劉海波
答辯日期 2010年12月29日
哈工大華德學(xué)院
本科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)
多功能供電車(chē)設(shè)計(jì)
系部名稱(chēng)： 汽車(chē)工程系
專(zhuān)業(yè)班級(jí)： 汽車(chē)運(yùn)用工程 0793122
學(xué)生姓名： 包金財(cái)
指導(dǎo)教師： 劉海波
職 稱(chēng)： 高級(jí)工程師
哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院
二○一○年十二月
Undergraduate Student Gtaduation
Design of the Multifunctional Electric Power Supply Vehicle
Name：Bao Jincai
Specialty：Automotive Engineering
Class：0793122
Instructor：Senior engineer. Liu Haipo
Harbin Institute of Technology Applied Techology College Ward
2010-12·Harbin
哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
摘 要
停電會(huì)對(duì)某些工作產(chǎn)生不利影響。多功能供電車(chē)可集成多種發(fā)電功能，例如太陽(yáng)能發(fā)電、內(nèi)燃機(jī)發(fā)電，來(lái)解決某些偏遠(yuǎn)地區(qū)或野外對(duì)電力的需求，以及停電時(shí)對(duì)電力的應(yīng)急需求問(wèn)題。亦可以在平時(shí)將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔埽鎯?chǔ)在大型蓄電池中，供需要時(shí)使用。此次設(shè)計(jì)的多功能供電車(chē)，采用了新型的環(huán)保的太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)，是對(duì)太陽(yáng)能利用做了一次新的嘗試的專(zhuān)用車(chē)。
本設(shè)計(jì)主要內(nèi)容是選擇合適的二類(lèi)底盤(pán)，在此基礎(chǔ)上對(duì)供電車(chē)的主要工作裝置進(jìn)行設(shè)計(jì)。通過(guò)對(duì)太陽(yáng)能光伏發(fā)電、舉升機(jī)構(gòu)和柴油機(jī)發(fā)電機(jī)組的設(shè)計(jì)，進(jìn)行各個(gè)應(yīng)用元件布置以實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能電池板舉升和供電功能。同時(shí)，還對(duì)供電車(chē)的穩(wěn)定性進(jìn)行了計(jì)算分析，結(jié)果表明基本達(dá)到國(guó)家對(duì)改裝車(chē)的標(biāo)準(zhǔn)要求。
關(guān)鍵詞：供電；太陽(yáng)能；應(yīng)急；專(zhuān)用車(chē)；舉升機(jī)構(gòu)
ABSTRACT
Power failure may produce an adverse effect to some jobs. Multifunctional electric power supply vehicle integrated various electric power supply function, such as solar electrical energy supply , the internal-combustion engine supply electricity for instance , come to the need resolving some remote districts or open country to electric power, the urgency to electric power needs problem time power failure. Also can change the solar energy into electric energy on the ordinary time , store in large-scale accumulator cell , confess to be put into use when needing. Multiple functions designing that this time has supplied electricity lathing , has adopt late-model environmental protection solar energy to vanquish the electric power generation technology only, be to that the private cars that the solar energy makes use of to have made a new try.
The main content of this designing is to choose two right kinds originally, the device working carries out design on vehicle main part supplying electricity here on the basis. By vanquishing the design generating electricity , lifting litre of organization and the diesel generating set only to the solar energy, the board carrying out the solar battery applying a component one by one arranging to come true lifts the function rising and supplying electricity. Have carried out the analysis secretly scheming against on vehicle stability supplying electricity at the same time ,result indicates basic to the request refitting the vehicle standard reaching the country.
Key words: Power Supply; Solar Energy; Emergency; Private Cars; Lifting Mechanism
目 錄
摘要 ⅠⅠ
Abstract Ⅱ
第1章 緒論 1
1.1選題的背景 1
1.1.1 電力短缺 1
1.1.2 太陽(yáng)能的開(kāi)發(fā)和利用 1
1.2 選題的目的和意義 3
1.3 供電車(chē)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì) 3
1.4 太陽(yáng)能光伏發(fā)電的廣闊前景 4
1.4.1 國(guó)外光伏發(fā)電的發(fā)展 4
1.4.2 我國(guó)光伏發(fā)電的發(fā)展 4
1.5 本文主要研究的內(nèi)容 5
第2章 二類(lèi)底盤(pán)的選擇 6
2.1 總體主要參數(shù)的確定 6
2.1.1 尺寸參數(shù)的確定 6
2.1.2 整車(chē)整備質(zhì)量 6
2.1.3 總質(zhì)量 6
2.2 底盤(pán)的選擇 6
2.3 底盤(pán)的主要參數(shù) 9
2.4 本章小結(jié) 10
第3章 車(chē)廂和副車(chē)架的設(shè)計(jì) 11
3.1 車(chē)廂的設(shè)計(jì) 11
3.1.1 車(chē)廂的參數(shù) 11
3.1.2 配電系統(tǒng) 11
3.1.3 通訊設(shè)備 12
3.1.4 防護(hù) 12
3.1.5 工作臺(tái)設(shè)計(jì) 12
3.1.6 生命支持系統(tǒng)及其它輔助設(shè)備 12
3.2 副車(chē)架設(shè)計(jì) 12
3.3 本章小結(jié) 12
第4章 太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng) 13
4.1 太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)的組成 13
4.2 太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)的分類(lèi) 13
4.2.1 獨(dú)立供電的光伏發(fā)電系統(tǒng) 13
4.2.2 并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng) 14
4.2.3 混合型光伏發(fā)電系統(tǒng) 15
4.3 太陽(yáng)能光伏電池的原理 16
4.4 太陽(yáng)能光伏電池的分類(lèi) 18
4.4.1 單晶硅太陽(yáng)能光伏電池 19
4.4.2 非晶硅薄膜太陽(yáng)能光伏電池 19
4.4.3 多晶硅薄膜太陽(yáng)能光伏電池 19
4.5光伏發(fā)電系統(tǒng)的計(jì)算 19
4.5.1 光伏電池組件串聯(lián)數(shù) 21
4.5.2 光伏電池組件并聯(lián)數(shù) 22
4.6光伏發(fā)電系統(tǒng)蓄電池的選用 23
4.6.1 蓄電池的概念 23
4.6.2 光伏發(fā)電系統(tǒng)蓄電池的選用 23
4.6.3 鉛酸蓄電池的電池反應(yīng) 24
4.6.4 鉛酸蓄電池的容量設(shè)計(jì) 25
4.7本章小結(jié) 26
第5章 太陽(yáng)能電池板舉升機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 27
5.1 傳動(dòng)類(lèi)型的選擇 27
5.2 螺旋傳動(dòng)的類(lèi)型特點(diǎn)和選擇 27
5.3 滑動(dòng)螺旋傳動(dòng) 28
5.4 滑動(dòng)螺旋傳動(dòng)的計(jì)算 29
5.4.1 耐磨性 29
5.4.2 驗(yàn)算自鎖 30
5.4.3 螺桿強(qiáng)度 30
5.4.4 螺紋牙強(qiáng)度 31
5.4.5 螺桿的穩(wěn)定性 31
5.4.6 螺桿的剛度 32
5.4.7 螺桿的橫向振動(dòng) 32
5.4.8 動(dòng)力計(jì)算 33
5.5 本章小結(jié) 33
第6章 柴油發(fā)電機(jī)組的選擇 34
6.1 柴油發(fā)電機(jī)組的組成和優(yōu)點(diǎn) 34
6.2 柴油發(fā)電機(jī)組的工作原理 35
6.3 柴油發(fā)電機(jī)組的選擇及其參數(shù) 35
6.4 本章小結(jié) 36
第7章 基本性能參數(shù)計(jì)算 37
7.1 多功能供電車(chē)整車(chē)參數(shù) 37
7.2 動(dòng)力性計(jì)算 38
7.2.1 發(fā)動(dòng)機(jī)外特性 38
7.2.2 汽車(chē)的行駛方程式 40
7.2.3 動(dòng)力性評(píng)價(jià)指標(biāo)的計(jì)算 43
7.2.4 多功能供電車(chē)整車(chē)動(dòng)力性計(jì)算 45
7.3 燃油經(jīng)濟(jì)性計(jì)算 48
7.4 多功能供電車(chē)穩(wěn)定性計(jì)算 49
7.5 本章小結(jié) 51
總結(jié) 52
參考資料 53
致謝 54
附錄 56
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哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
第 1章 緒 論
1.1選題的背景
1.1.1電力短缺
中國(guó)已成為繼美國(guó)之后的世界第二大電力消費(fèi)大國(guó)，電力對(duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的制約作用開(kāi)始顯現(xiàn)，且差距呈越來(lái)越大之勢(shì)。我們經(jīng)常聽(tīng)到夏季全國(guó)鬧電荒，去年南方大雪導(dǎo)致南方大面積停電，一些城市淪為死城，今年5月12日的8.0級(jí)強(qiáng)烈地震又使電力系統(tǒng)癱瘓。電力行業(yè)整體不適應(yīng)社會(huì)進(jìn)步的問(wèn)題越發(fā)顯露。多年的電荒已經(jīng)使一部分人產(chǎn)生恐慌。面對(duì)災(zāi)害，醫(yī)院、通信等重要部門(mén)由于缺電導(dǎo)致不能展開(kāi)搶救工作。電力的健康發(fā)展直接關(guān)系到國(guó)家的能源安全、整體競(jìng)爭(zhēng)能力的提高、人民群眾的切身利益、環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展等問(wèn)題，它應(yīng)該受到全社會(huì)的關(guān)注。
1.1.2太陽(yáng)能的開(kāi)發(fā)和利用
21世紀(jì)是世界能源結(jié)構(gòu)發(fā)生巨大變革的世紀(jì)。由于傳統(tǒng)能源（如煤、石油、天燃?xì)獾龋┑墓┙o已出現(xiàn)嚴(yán)重短缺局面，人類(lèi)開(kāi)始將目光轉(zhuǎn)向可再生能源的發(fā)展。大規(guī)模地開(kāi)發(fā)利用可再生潔凈能源，以資源無(wú)限、清潔干凈的可再生能源為主的多樣的能源結(jié)構(gòu)代替以資源有限、污染嚴(yán)重的石化能源為主的能源結(jié)構(gòu)已成為人們關(guān)住的焦點(diǎn)。其中，可再生能源主要有以下幾個(gè)方面：
（1）太陽(yáng)能：據(jù)天文物理學(xué)家的計(jì)算表明，太陽(yáng)系還能存在45億年，太陽(yáng)每年輻射到地球的總能量相當(dāng)于人類(lèi)能源消耗的1.2萬(wàn)倍；
（2）氫能源：利用自然界大量存在的水，由電解水產(chǎn)生氫，或者由太陽(yáng)能光催化水分解氫；
（3）風(fēng)力發(fā)電、小水電與潮汐發(fā)電：可提供可觀的電力；
（4）生物能：包括城市垃圾的轉(zhuǎn)化、人類(lèi)糞便的轉(zhuǎn)化等，這些能源原本是人類(lèi)的廢棄物所轉(zhuǎn)化過(guò)來(lái)的，只要有人類(lèi)的存在，就會(huì)有生物能，所以這種能源也可以說(shuō)是用之不竭的；
（5）核能：與傳統(tǒng)能源的發(fā)電廠(chǎng)相比，核能的利用率較高，對(duì)環(huán)境的污染小，并且使用核燃料的成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)燃料的成本，而核燃料所釋放出來(lái)的能量卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)能源所釋放出來(lái)的能量。
太陽(yáng)能作為一種新型的綠色可再生能源，與其他新能源相比利用最大，是最理想的可再生能源。特別是近幾十年來(lái)，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，太陽(yáng)能及其相關(guān)行業(yè)成為世界發(fā)展最快的行業(yè)之一。因?yàn)樗哂幸韵碌奶攸c(diǎn)：
（1）數(shù)量巨大：每年到達(dá)地球表面能供人類(lèi)利用的太陽(yáng)輻射相當(dāng)于一顆原子彈爆炸時(shí)所發(fā)出的能量；
（2）時(shí)間長(zhǎng)久，用之不竭：太陽(yáng)按目前功率輻射能量其時(shí)間約可持續(xù)100億年；
（3）普照大地，取之不盡：不需要開(kāi)采和運(yùn)輸；
（4）清潔無(wú)污染：無(wú)任何物質(zhì)的排放，既不會(huì)留下污染物，也不會(huì)向大氣中排放廢氣。
太陽(yáng)能的開(kāi)發(fā)利用主要有光熱利用、光伏利用、光化學(xué)利用等三種形式。光熱利用是將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為熱能儲(chǔ)存起來(lái)，其中太陽(yáng)能熱水器是光熱利用最成功的領(lǐng)域，有太陽(yáng)房、太陽(yáng)灶、太陽(yáng)能溫室、太陽(yáng)能干燥系統(tǒng)、太陽(yáng)能土壤消毒殺茵技術(shù)等，有些技術(shù)尤其在我國(guó)的北方和西部應(yīng)用較廣，成效顯著。以太陽(yáng)能電池技術(shù)為核心，太陽(yáng)能光伏利用成為太陽(yáng)能開(kāi)發(fā)利用中最重要的應(yīng)用領(lǐng)域，利用太陽(yáng)能發(fā)電，具有明顯的優(yōu)點(diǎn)：
（1）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小且輕：能獨(dú)立供電的太陽(yáng)能電池組件和方陣結(jié)構(gòu)都比較簡(jiǎn)單，輸出45~50W的晶體硅太陽(yáng)能電池組件，體積約為450mm×750mm×45mm，質(zhì)量為7kg；
（2）容易安裝運(yùn)輸，建設(shè)周期短：只要將太陽(yáng)能電池支撐并面向太陽(yáng)即可發(fā)電，宜于制成小功率移動(dòng)電源；
（3）維護(hù)簡(jiǎn)單，使用方便：如遇風(fēng)雨天，只需檢查太陽(yáng)電池表面是否被站污、接線(xiàn)是否可靠、蓄電池電壓是否正常即可；
（4）清潔、安全、無(wú)噪聲：光伏發(fā)電本身不向外界排放廢物，沒(méi)有機(jī)械噪聲，是一種理想的能源；
（5）可靠性高，壽命長(zhǎng)，并且應(yīng)用范圍廣：晶體硅太陽(yáng)能電池的壽命可以長(zhǎng)達(dá)20~35年，在光伏系統(tǒng)中，只要設(shè)計(jì)合理、選型適當(dāng)，蓄電池的壽命可以達(dá)到10多年。太陽(yáng)能幾乎無(wú)處不在，太陽(yáng)能電池在中國(guó)大部分范圍內(nèi)都能作為獨(dú)立的電源。
1.2選題的目的和意義
野外或斷電時(shí)的供電問(wèn)題，會(huì)對(duì)某些工作產(chǎn)生不利影響，多功能供電車(chē)可集成多種發(fā)電功能，包括太陽(yáng)能光伏發(fā)電、內(nèi)燃機(jī)發(fā)電，可以解決某些偏遠(yuǎn)地區(qū)或野外對(duì)電力的需求，以及停電時(shí)對(duì)電力的緊急需求問(wèn)題，亦可以在平時(shí)將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，存?chǔ)在大型蓄電池中，供需要時(shí)使用。
1.3供電車(chē)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)
中國(guó)供電車(chē)車(chē)企業(yè)從20世紀(jì)70年代起步，至今已有30多年的歷史。到目前為止，生產(chǎn)企業(yè)已由當(dāng)時(shí)的4、5家發(fā)展到100余家。行業(yè)幾個(gè)骨干企業(yè)通過(guò)近幾年的技術(shù)改造，其生產(chǎn)規(guī)模不斷擴(kuò)大，都形成了各具特色的產(chǎn)品系列，企業(yè)的各項(xiàng)主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)逐步上升，經(jīng)濟(jì)效益也逐年提高，但還不能滿(mǎn)足國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的需要。根據(jù)協(xié)會(huì)對(duì)會(huì)員單位初步統(tǒng)計(jì)，2006年中國(guó)供電車(chē)的產(chǎn)量為942臺(tái)，出口67臺(tái); 2007年為1042臺(tái)，出口84臺(tái)。雖然這些年國(guó)內(nèi)供電車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展很快，但企業(yè)發(fā)展很不平衡，企業(yè)之間出現(xiàn)了較大的差距。
國(guó)內(nèi)供電車(chē)設(shè)計(jì)制造發(fā)展現(xiàn)狀主要表現(xiàn)在：發(fā)電功率的不斷增加。在北京，發(fā)電量為1000W的供電車(chē)已經(jīng)投入市場(chǎng)。但國(guó)內(nèi)所生產(chǎn)的的供電車(chē)基本上發(fā)電方式單一，僅僅以柴油發(fā)電機(jī)或汽油發(fā)電機(jī)發(fā)電。
國(guó)外供電車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，技術(shù)水平不斷提高。工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家一般都有專(zhuān)門(mén)的跨國(guó)公司和集團(tuán)主營(yíng)和兼營(yíng)，如美國(guó)GROVE（格魯夫）公司和GENIE（吉尼）公司，英國(guó)COLES公司和SI-MON（西蒙）公司，意大利RICO（利高）公司，芬蘭BRONTO（波浪濤）公司、日本的多田野和愛(ài)知株式會(huì)社等。
有些企業(yè)注重環(huán)保，生產(chǎn)的供電車(chē)以天然氣為燃料發(fā)電，或者利用太陽(yáng)能、風(fēng)能等渠道發(fā)電。隨著太陽(yáng)能、風(fēng)能發(fā)電技術(shù)的成熟，必將出現(xiàn)多功能供電車(chē)。
中國(guó)電力短缺問(wèn)題依然嚴(yán)重，使得供電車(chē)的設(shè)計(jì)制造被多家專(zhuān)用車(chē)廠(chǎng)家提上日程。隨著自卸車(chē)、消防車(chē)等其它專(zhuān)用車(chē)的市場(chǎng)飽和，人們必將把目光投向供電車(chē)這個(gè)新型專(zhuān)用車(chē)的設(shè)計(jì)與制造。
1.4太陽(yáng)能光伏發(fā)電的廣闊前景
1.4.1國(guó)外光伏發(fā)電的發(fā)展
太陽(yáng)能光伏發(fā)電自20世紀(jì)80年代以來(lái)持續(xù)高速發(fā)展，每年以30%―40%的速度遞增。光伏發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用在當(dāng)今世界，特別是在非洲、南美、澳洲及亞洲等各國(guó)，普遍受到重視。盡管利用太陽(yáng)能光伏發(fā)電具有許多優(yōu)點(diǎn)，但是其發(fā)電的價(jià)格比常規(guī)電力價(jià)格高出許多，在電力市場(chǎng)上無(wú)法與常規(guī)能源進(jìn)行競(jìng)爭(zhēng)。20世紀(jì)90年代以前，太陽(yáng)能光伏發(fā)電主要應(yīng)用在邊遠(yuǎn)的農(nóng)村、無(wú)電地區(qū)以及遠(yuǎn)距離通訊、光伏水泵等產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域。為了鼓勵(lì)太陽(yáng)能的開(kāi)發(fā)和利用，各國(guó)政府分別積極制定各種優(yōu)惠政策來(lái)推動(dòng)太陽(yáng)能光伏發(fā)電的發(fā)展。其中，以美日德等西方發(fā)達(dá)國(guó)家為主。從世界范圍來(lái)講，光伏發(fā)電己經(jīng)完成了初期開(kāi)發(fā)和規(guī)模應(yīng)用發(fā)展，其應(yīng)用范圍幾乎遍及所有的用電領(lǐng)域，并且光伏集中發(fā)電、光伏建筑等發(fā)展迅速，已逐漸成為市場(chǎng)主力。
1.4.2我國(guó)光伏發(fā)電的發(fā)展
我國(guó)的太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)起步較晚，但是發(fā)展速度很快。我國(guó)的光伏電池技術(shù)是從60年代發(fā)展空間用太陽(yáng)能電池開(kāi)發(fā)起步的，地面用光伏電池的生產(chǎn)是從70年代初開(kāi)始，主要的低成本技術(shù)以及生產(chǎn)能力則在80年代中期建立起來(lái)。80年代中期，我國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)初步形成。經(jīng)過(guò)十年的努力，我國(guó)光伏發(fā)電技術(shù)有了很大的發(fā)展，光伏電池轉(zhuǎn)換效率不斷提高。至90年代初中期，我國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)已處于穩(wěn)定發(fā)展時(shí)期，生產(chǎn)量逐年穩(wěn)步增加。“九五”期間，國(guó)家科委開(kāi)始將太陽(yáng)能屋頂系統(tǒng)列入國(guó)家科技攻關(guān)計(jì)劃，企業(yè)界率先在深圳和北京分別建成了17千瓦和7千瓦的光伏發(fā)電屋頂系統(tǒng)。1999年，我國(guó)光伏電池的主要產(chǎn)品是單晶硅電池和非晶硅電池，多晶硅電池只限于實(shí)驗(yàn)室和中試產(chǎn)品，但在2000年之后，多晶硅產(chǎn)品逐步走出實(shí)驗(yàn)室，開(kāi)始形成規(guī)模生產(chǎn)，與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，技術(shù)差距不斷減小。為了推動(dòng)光伏技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)發(fā)展，2003年10月，國(guó)家發(fā)展改革委員會(huì)、科技部制定出未來(lái)五年太陽(yáng)能資源開(kāi)發(fā)計(jì)劃，發(fā)改委“光明工程”將籌資100億用于推進(jìn)太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用，計(jì)劃到2005年全國(guó)光伏發(fā)電系統(tǒng)總裝機(jī)容量達(dá)到300兆瓦。至2003年底，我國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)總的生產(chǎn)能力達(dá)到38兆瓦，太陽(yáng)能電池組件的實(shí)際生產(chǎn)量達(dá)到13兆瓦。在市場(chǎng)方面，截至2003年底我國(guó)光伏系統(tǒng)累計(jì)裝機(jī)容量達(dá)到45兆瓦。2004年，我國(guó)在深圳建成了亞洲最大并網(wǎng)太陽(yáng)能光伏電站，電站總?cè)萘窟_(dá)1兆瓦，年發(fā)電能力約為100萬(wàn)千瓦時(shí)；2008年北京奧運(yùn)會(huì)，國(guó)家計(jì)劃將太陽(yáng)能光伏發(fā)電融入奧運(yùn)建筑中，各奧運(yùn)建筑將大范圍采用太陽(yáng)能等綠色能源利用技術(shù)，綠色能源的應(yīng)用正是綠色奧運(yùn)的具體體現(xiàn)；2005年2月28日第十屆全國(guó)人民代表大會(huì)常務(wù)委員會(huì)第十四次會(huì)議通過(guò)的《中華人民共和國(guó)可再生能源法》自2006年1月1日起正式施行，國(guó)家鼓勵(lì)可再生能源利用。我國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)在滿(mǎn)足國(guó)內(nèi)市場(chǎng)需要和提高邊遠(yuǎn)無(wú)電地區(qū)人民的生活水平及特殊工業(yè)應(yīng)用中發(fā)揮了重要作用。
1.5本文主要研究的內(nèi)容
本設(shè)計(jì)的目標(biāo)是設(shè)計(jì)一種多功能供電車(chē)，其性能參數(shù)與所選底盤(pán)車(chē)接近。
設(shè)計(jì)過(guò)程安排如下：
（1）二類(lèi)底盤(pán)的選擇；
（2）太陽(yáng)能光伏發(fā)電；
（3）太陽(yáng)能電池舉升機(jī)構(gòu)的選擇與設(shè)計(jì)計(jì)算；
（4）柴油機(jī)發(fā)電機(jī)組的選擇；
（5）車(chē)廂中的各類(lèi)裝置的布置。
第2章 二類(lèi)底盤(pán)的選擇
2.1總體主要參數(shù)的確定
2.1.1尺寸參數(shù)的確定
供電車(chē)車(chē)都是在二類(lèi)底盤(pán)的基礎(chǔ)上進(jìn)行改裝而成，主要尺寸參數(shù)原則上應(yīng)于原車(chē)底盤(pán)尺寸相同，保證性能參數(shù)與原車(chē)基本保持不變。只有整車(chē)的高度由于舉升機(jī)構(gòu)高于車(chē)頭的頂部，所以整車(chē)的高度會(huì)有所增加。
2.1.2整車(chē)整備質(zhì)量
整車(chē)整備質(zhì)量是指專(zhuān)用汽車(chē)帶有全部工作裝置及底盤(pán)所有的附屬設(shè)備，加滿(mǎn)油和水，但未載人和載貨時(shí)整車(chē)質(zhì)量。參考同類(lèi)供電車(chē)的整車(chē)整備質(zhì)量m0，在此基礎(chǔ)上在增加工作裝置的質(zhì)量，便可估算供電車(chē)的整車(chē)整備質(zhì)量m0。
供電車(chē)的整車(chē)整備質(zhì)量約為：
kg
2.1.3總質(zhì)量
所謂總質(zhì)量是指專(zhuān)用汽車(chē)整備齊全，滿(mǎn)載（規(guī)定值）貨物及乘員時(shí)的質(zhì)量。
總質(zhì)量計(jì)算公式為：
kg
式中 mp——乘員質(zhì)量（kg），按每人65 kg計(jì)。
2.2底盤(pán)的選擇
根據(jù)我國(guó)目前生產(chǎn)的各類(lèi)型專(zhuān)用車(chē)輛的基本模式，大多是為了滿(mǎn)足國(guó)民經(jīng)濟(jì)某一服務(wù)領(lǐng)域的特定使用要求，主要是在已定型的基本車(chē)型底盤(pán)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行車(chē)身及工作裝置的設(shè)計(jì)，與此同時(shí)對(duì)底盤(pán)各總成的結(jié)構(gòu)與性能進(jìn)行局部的更改設(shè)計(jì)與合理匹配，以達(dá)到滿(mǎn)足使用需求的較為理想的整車(chē)性能。
因此，專(zhuān)用汽車(chē)性能的好壞直接取決于專(zhuān)用汽車(chē)底盤(pán)的好壞，通常專(zhuān)用車(chē)輛所采用的基本底盤(pán)按結(jié)構(gòu)分可分為二、三、四類(lèi)底盤(pán)。二類(lèi)底盤(pán)是在整車(chē)基礎(chǔ)上去掉貨廂，三類(lèi)底盤(pán)是從整車(chē)上去掉駕駛室與貨廂，四類(lèi)底盤(pán)是在三類(lèi)底盤(pán)的上去掉車(chē)架總成剩下的散件。
汽車(chē)底盤(pán)的選擇主要是根據(jù)專(zhuān)用汽車(chē)的類(lèi)型、用途、裝載質(zhì)量、使用條件、專(zhuān)用汽車(chē)的性能指標(biāo)、專(zhuān)用設(shè)備或裝置的外形、尺寸、動(dòng)力匹配等決定，目前，幾乎80%以上的專(zhuān)用車(chē)輛采用二類(lèi)底盤(pán)進(jìn)行改裝設(shè)計(jì)。采用二類(lèi)汽車(chē)底盤(pán)進(jìn)行改裝設(shè)計(jì)工作重點(diǎn)是整車(chē)總體布置和工作裝置設(shè)計(jì)。
在汽車(chē)底盤(pán)選型方面，一般應(yīng)滿(mǎn)足下述要求：
（1）適用性
對(duì)于專(zhuān)用改裝車(chē)底盤(pán)應(yīng)適用于專(zhuān)用汽車(chē)特殊功能的要求，并以此為主要目標(biāo)進(jìn) 行改裝造型設(shè)計(jì)。
（2）可靠性
所選用汽車(chē)底盤(pán)要求工作可靠，出現(xiàn)故障的幾率少，零部件要有足夠的強(qiáng)度和壽命。且同一車(chē)型各總成零部件的壽命應(yīng)趨于平衡。
（3）先進(jìn)性
應(yīng)使用整車(chē)在動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、操縱穩(wěn)定性、行駛平順性及通過(guò)性等基本性能指標(biāo)和功能方面達(dá)到同類(lèi)車(chē)型的先進(jìn)水平的汽車(chē)底盤(pán)。而且在專(zhuān)用性能上要滿(mǎn)足國(guó)家或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的要求。
（4）方便性
所選用的底盤(pán)要求便于安裝、檢查保養(yǎng)和維修，處理好結(jié)構(gòu)緊湊與裝配調(diào)試空間合理的矛盾。
在選用底盤(pán)時(shí)，除了上述因素外，還有以下兩個(gè)和重要的方面，一是汽車(chē)底盤(pán)價(jià)格，它是專(zhuān)用汽車(chē)購(gòu)置成本中很大的部分，一定要考慮到用戶(hù)可以接受。這也涉及到專(zhuān)用汽車(chē)產(chǎn)品能否很快的占有市場(chǎng)，企業(yè)能否增加效益問(wèn)題。二是汽車(chē)底盤(pán)供貨要有來(lái)源，所選用的底盤(pán)在市場(chǎng)上必須具有一定的保有量。
考慮到要求供電車(chē)能在高原等野外惡劣的環(huán)境正常工作，所以選擇軍用底盤(pán)比較合適。東風(fēng)、解放以及紅巖等品牌中，東風(fēng)公司的軍用底盤(pán)市場(chǎng)中占有率較大，評(píng)價(jià)較高。
東風(fēng)汽車(chē)公司3.5噸級(jí)6×6越野汽車(chē)分為長(zhǎng)頭駕駛室和平頭駕駛室兩大系列。長(zhǎng)頭駕駛室系列主要車(chē)型有EQ2100E(EQ245)、EQ2100E6D、EQ2100E6DY等車(chē)型。平頭駕駛室系列主要車(chē)型有EQ2102、EQ2102G等車(chē)型。
EQ2100E車(chē)型是東風(fēng)汽車(chē)公司最早的3.5噸級(jí)6×6汽油越野汽車(chē)，現(xiàn)已停產(chǎn)，被柴油機(jī)EQ2100E6D車(chē)型取代。EQ2100E6D車(chē)型是以EQ2100E車(chē)型為基礎(chǔ)，換裝上康明斯6BT5.9增壓柴油機(jī)、外徑350單片螺旋彈簧離合器，其它系統(tǒng)相應(yīng)改進(jìn)設(shè)計(jì)的新一代長(zhǎng)頭駕駛室3.5噸級(jí)越野汽車(chē)；EQ2102車(chē)型是部隊(duì)裝備的第二代3.5噸級(jí)越野汽車(chē)，采用許多新型總成部件，整車(chē)雄壯、威武，體現(xiàn)了軍車(chē)的特點(diǎn)。主要總成包括康明斯6B5.9增壓柴油機(jī)，該發(fā)動(dòng)機(jī)具有良好的低溫起動(dòng)性能，不使用輔助裝置可在零下12 度以上起動(dòng)，采用PTC電熱陶瓷冷起動(dòng)裝置，可在零下40度順利起動(dòng)。該車(chē)型裝備有遠(yuǎn)距離液壓氣動(dòng)助力操縱的外徑350單片離合器、五檔變速器、高低檔兩檔分動(dòng)器、前中后橋三橋驅(qū)動(dòng)、引進(jìn)TRW公司技術(shù)生產(chǎn)的整體式動(dòng)力轉(zhuǎn)向器、與日產(chǎn)柴公司聯(lián)合開(kāi)發(fā)的平頭雙排四門(mén)五座駕駛室、東風(fēng)金獅輪胎公司研制的12.5R20子午線(xiàn)混合花紋加寬型越野輪胎、內(nèi)長(zhǎng)4270mm 高欄板車(chē)箱。
根據(jù)部隊(duì)的需求，以EQ2102車(chē)型為基礎(chǔ)，換裝平頭一排帶臥二門(mén)駕駛室和內(nèi)長(zhǎng)4800mm車(chē)箱而開(kāi)發(fā)的EQ2102G車(chē)型，主要用于滿(mǎn)足特殊用戶(hù)的改裝需要。
表2=1 主要特征
車(chē)型
EQ2100E6D
EQ2102
EQ2102G
車(chē)型主要特征
長(zhǎng)頭駕駛室、循
環(huán)球轉(zhuǎn)向器
平頭雙排駕駛
室、動(dòng)力轉(zhuǎn)向器
平頭—排半駕駛
室、動(dòng)力轉(zhuǎn)向器
目前市場(chǎng)上平頭式的要比長(zhǎng)頭式的銷(xiāo)售好，并且考慮到工作人員大于2人，駕駛室里最好能容納4人，所以參照表2-1中的3種底盤(pán)的主要特征，選擇EQ2102底盤(pán)。
2.3底盤(pán)的主要參數(shù)
底盤(pán)主要參數(shù)如表2-2。
表2-2 底盤(pán)主要參數(shù)
車(chē)型
EQ2102
車(chē)型主要特征
平頭雙排駕駛室、動(dòng)力轉(zhuǎn)向器
空載整備質(zhì)量
5480kg
空載前軸軸載質(zhì)量
3165kg
空載后軸軸載質(zhì)量
2675kg
允許最大總質(zhì)量
10940kg
允許前軸最大軸載質(zhì)量
3660kg
允許后軸最大軸載質(zhì)量
8000kg
鋼板彈簧剛度前
1972±143.5N/mm
鋼板彈簧剛度后
4856±392N/mm
外形總長(zhǎng)
7586mm
外形總寬
2198mm
（續(xù)）
外形總高
2740mm
軸距—前中
3475mm
軸距—中后
1250mm
前懸
1408mm
后懸
1453mm
后輪胎最外尺寸
2198mm
車(chē)架外寬
861mm
車(chē)架可用長(zhǎng)度
4402mm
質(zhì)心位置（距前軸中心）
1880mm
重心高度
880mm
2.4本章小結(jié)
本章主要進(jìn)行多功能供電車(chē)底盤(pán)的選型。首先根據(jù)所需底盤(pán)的主要設(shè)計(jì)參數(shù)查詢(xún)各牌號(hào)對(duì)應(yīng)的底盤(pán)，如東風(fēng)、解放以及紅巖等；然后將現(xiàn)有滿(mǎn)足設(shè)計(jì)參數(shù)要求的各種底盤(pán)進(jìn)行對(duì)比，通過(guò)比較他們各方面因素選擇比較適用的底盤(pán)；綜合各方面情況最后選用東風(fēng)EQ2102底盤(pán)作為本次供電車(chē)的底盤(pán)。
第3章 車(chē)廂和副車(chē)架的設(shè)計(jì)
3.1車(chē)廂的設(shè)計(jì)
3.1.1車(chē)廂的參數(shù)
車(chē)廂是實(shí)現(xiàn)該車(chē)功能所需儀器、設(shè)備、工具的載體。采用鋁合金大板方艙開(kāi)式結(jié)構(gòu)。車(chē)廂壁板采用加筋大板夾層結(jié)構(gòu)，框架采用鋁合金型材，蒙皮采用鋁合金板材，隔熱層采用硬質(zhì)聚胺脂泡沫板。廂體外形尺寸為4400mm×2400mm×1950 mm ,左右兩側(cè)采用翻板結(jié)構(gòu)，左側(cè)設(shè)計(jì)兩副上翻板，尺寸為1237mm×772mm，右側(cè)與左側(cè)相同。為了上、下的方便，在門(mén)處設(shè)有專(zhuān)用抽拉梯。為了便于采光，車(chē)廂左右側(cè)各布置兩個(gè)側(cè)窗，均為活動(dòng)窗并安裝卷簾式防空窗簾?？紤]到發(fā)電裝置的通風(fēng)散熱問(wèn)題，在廂體前壁下部開(kāi)一個(gè)換氣口。電站的布線(xiàn)采用布線(xiàn)槽，置于頂板四周，并考慮到維修方便，設(shè)計(jì)為活動(dòng)蓋板式。車(chē)廂后壁外平面與汽車(chē)底盤(pán)牽引鉤平齊。車(chē)廂內(nèi)壁選用乳白色醇酸磁漆。車(chē)廂內(nèi)、外布置有滅火器，以滿(mǎn)足防火安全性要求。車(chē)廂內(nèi)部?jī)蓚?cè)設(shè)有工作臺(tái)，右工作臺(tái)由前至后依次存放的有軍用背囊、電工服、五個(gè)移動(dòng)電纜盤(pán)；左工作臺(tái)由前至后依次存放的有各種附屬油、電工工具箱、防爆應(yīng)急工作燈、固定式電纜盤(pán)等。
3.1.2配電系統(tǒng)
整車(chē)電氣系統(tǒng)主要由控制柜、凈化電源、車(chē)內(nèi)照明、電纜和分線(xiàn)盒等組成。電機(jī)組安裝在底盤(pán)車(chē)后部。凈化電源安裝在車(chē)廂內(nèi)左側(cè)前方,主要用于改善供電品質(zhì),包含功率為1KW的24V /220V逆變器。車(chē)廂頂部共有6盞長(zhǎng)方形高效熒光燈,其中1盞值班燈,解決車(chē)廂內(nèi)部照明的問(wèn)題。500 m電纜、分線(xiàn)盒供遠(yuǎn)距離定點(diǎn)供電。車(chē)廂外部左側(cè)前方下部外接線(xiàn)盒,用于電源的輸入、輸出。
3.1.3通訊設(shè)備
駕駛室與車(chē)廂內(nèi)裝有有線(xiàn)對(duì)講機(jī)等通信設(shè)備。
3.1.4防護(hù)
車(chē)廂外部可根據(jù)用戶(hù)要求噴相應(yīng)的漆。底盤(pán)縱梁以下噴黑色面漆。
3.1.5工作臺(tái)設(shè)計(jì)
金屬骨架結(jié)構(gòu)，骨架顏色采用乳白色；臺(tái)面采用25mm厚高密度板，上鋪3mm厚綠色耐油橡膠板,不銹鋼包邊；外形尺寸為650mm×860mm；抽屜、鎖選型美觀大方，安置位置適中，工具箱固定可靠，使用方便。
3.1.6生命支持系統(tǒng)及其它輔助設(shè)備
生命支持系統(tǒng)是運(yùn)用變壓吸附技術(shù)，在常溫下直接從空氣中分離出高濃度氧氣的機(jī)電一體化的制氧設(shè)備，專(zhuān)供高原使用，裝載在車(chē)輛上，提高空氣含氧量的一種制氧裝備。
其它輔助設(shè)備及器材有:工兵鍬鎬、消防平斧、工兵錘、撬杠、風(fēng)扇、醫(yī)藥箱、易損件、隨車(chē)附件等。
3.2副車(chē)架設(shè)計(jì)
副車(chē)架采用框架式焊接結(jié)構(gòu)，由兩根縱梁、六根橫梁組成，縱梁、橫梁用Q345鋼板折制成槽形?？紤]到橫梁受扭力大，將橫梁設(shè)計(jì)成整體式?？v、橫梁間采用T506焊條焊接，整體重量輕、強(qiáng)度高。副車(chē)架縱梁與汽車(chē)底盤(pán)加厚度為20mm的傳動(dòng)橡膠帶，作為減振。副車(chē)架與車(chē)廂用均布的M10高強(qiáng)度螺栓連接，使車(chē)廂與副車(chē)架整體受力均勻，連接可靠。
3.3本章小結(jié)
本章主要內(nèi)容是車(chē)廂的布置及副車(chē)架的選擇。根據(jù)二類(lèi)底盤(pán)的車(chē)架確定了車(chē)廂的尺寸。副車(chē)架采用框架式焊接結(jié)構(gòu)，由兩根縱梁、六根橫梁組成。確定了部分輔助設(shè)備的類(lèi)型及其布置。
第4章 太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)
4.1太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)的組成
太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)是利用太陽(yáng)能電池的光伏效應(yīng)，將太陽(yáng)光輻射能直接轉(zhuǎn)換成電能的一種新型發(fā)電系統(tǒng)。一套基本的光伏發(fā)電系統(tǒng)一般是由太陽(yáng)能電池板、太陽(yáng)能控制器、逆變器和蓄電池（組）構(gòu)成。
太陽(yáng)能電池板：太陽(yáng)能電池板是太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)中的核心部分，其作用是將太陽(yáng)能直接轉(zhuǎn)換成電能，供負(fù)載使用或存貯于蓄電池內(nèi)備用。
太陽(yáng)能控制器：太陽(yáng)能控制器的基本作用是為蓄電池提供最佳的充電電流和電壓，快速、平穩(wěn)、高效的為蓄電池充電，并在充電過(guò)程中減少損耗、盡量延長(zhǎng)蓄電池的使用壽命；同時(shí)保護(hù)蓄電池，避免過(guò)充電和過(guò)放電現(xiàn)象的發(fā)生。如果用戶(hù)使用的是直流負(fù)載，通過(guò)太陽(yáng)能控制器可以為負(fù)載提供穩(wěn)定的直流電（由于天氣的原因，太陽(yáng)電池方陣發(fā)出的直流電的電壓和電流不是很穩(wěn)定）。
逆變器：逆變器的作用就是將太陽(yáng)能電池陣列和蓄電池提供的低壓直流電逆變成220伏交流電，供給交流負(fù)載使用。
蓄電池（組）：蓄電池（組）的作用是將太陽(yáng)能陣列發(fā)出的直流電直接儲(chǔ)存起來(lái)供負(fù)載使用。在光伏發(fā)電系統(tǒng)中，蓄電池處于浮充放電狀態(tài)，當(dāng)日照量大時(shí)，除了供給負(fù)載用電外，還對(duì)蓄電池充電；當(dāng)日照量小時(shí)，這部分儲(chǔ)存的能量將逐步放出。
4.2太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)的分類(lèi)
根據(jù)不同場(chǎng)合的需要，太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)一般分為獨(dú)立供電的光伏發(fā)電系統(tǒng)、并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)、混合型光伏發(fā)電系統(tǒng)三種。
4.2.1獨(dú)立供電的光伏發(fā)電系統(tǒng)
獨(dú)立供電的太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)如圖4.1所示。整個(gè)獨(dú)立供電的光伏發(fā)電系統(tǒng)由太陽(yáng)能電池板、蓄電池、控制器、逆變器組成。
太陽(yáng)能電池板作為系統(tǒng)中的核心部分，其作用是將太陽(yáng)能直接轉(zhuǎn)換為直流形式的電能，一般只在白天有太陽(yáng)光照的情況下輸出能量。根據(jù)負(fù)載的需要，系統(tǒng)一般選用鉛酸蓄電池作為儲(chǔ)能環(huán)節(jié)，當(dāng)發(fā)電量大于負(fù)載時(shí)，太陽(yáng)能電池通過(guò)充電器對(duì)蓄電池充電;當(dāng)發(fā)電量不足時(shí)，太陽(yáng)能電池和蓄電池同時(shí)對(duì)負(fù)載供電?？刂破饕话阌沙潆婋娐?、放電電路和最大功率點(diǎn)跟蹤控制組成。逆變器的作用是將直流電轉(zhuǎn)換為與交流負(fù)載同相的交流電。
太陽(yáng)能電池板
DC/DC
蓄電池
直流負(fù)載
控制器
逆變器
交流負(fù)載
圖4-1 獨(dú)立運(yùn)行的太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖
4.2.2并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)
太陽(yáng)能電池板
DC/DC
逆變器
電網(wǎng)
交流負(fù)載
控制器
圖4-2 并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖
并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)如圖4.2所示，光伏發(fā)電系統(tǒng)直接與電網(wǎng)連接，其中逆變器起很重要的作用，要求具有與電網(wǎng)連接的功能。目前常用的并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)具有兩種結(jié)構(gòu)形式，其不同之處在于是否帶有蓄電池作為儲(chǔ)能環(huán)節(jié)。帶有蓄電池環(huán)節(jié)的并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)稱(chēng)為可調(diào)度式并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)，由于此系統(tǒng)中逆變器配有主開(kāi)關(guān)和重要負(fù)載開(kāi)關(guān)，使得系統(tǒng)具有不間斷電源的作用，這對(duì)于一些重要負(fù)荷甚至某些家庭用戶(hù)來(lái)說(shuō)具有重要意義；此外，該系統(tǒng)還可以充當(dāng)功率調(diào)節(jié)器的作用，穩(wěn)定電網(wǎng)電壓、抵消有害的高次諧波分量從而提高電能質(zhì)量。不帶有蓄電池環(huán)節(jié)的并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)稱(chēng)為不可調(diào)度式并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)，在此系統(tǒng)中，并網(wǎng)逆變器將太陽(yáng)能電池板產(chǎn)生的直流電能轉(zhuǎn)化為和電網(wǎng)電壓同頻、同相的交流電能，當(dāng)主電網(wǎng)斷電時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)停止向電網(wǎng)供電。當(dāng)有日照照射、光伏系統(tǒng)所產(chǎn)生的交流電能超過(guò)負(fù)載所需時(shí)，多余的部分將送往電網(wǎng)；夜間當(dāng)負(fù)載所需電能超過(guò)光伏系統(tǒng)產(chǎn)生的交流電能時(shí)，電網(wǎng)自動(dòng)向負(fù)載補(bǔ)充電能。
4.2.3混合型光伏發(fā)電系統(tǒng)
太陽(yáng)能電池板
主開(kāi)關(guān)
發(fā)電機(jī)組
控制器電池板
直流負(fù)載
交流負(fù)載
逆變器電池板
蓄電池電池板
圖4-3 混合型光伏發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖
圖4.3為混合型光伏發(fā)電系統(tǒng)，它區(qū)別于以上兩個(gè)系統(tǒng)之處是增加了一臺(tái)備用發(fā)電機(jī)組，當(dāng)光伏陣列發(fā)電不足或蓄電池儲(chǔ)量不足時(shí)，可以啟動(dòng)備用發(fā)電機(jī)組，它既可以直接給交流負(fù)載供電，又可以經(jīng)整流器后給蓄電池充電，所以稱(chēng)為混合型光伏發(fā)電系統(tǒng)。本次設(shè)計(jì)就采用此系統(tǒng)。
4.3太陽(yáng)能光伏電池的原理
太陽(yáng)能光伏電池表面有一層金屬薄膜似的半導(dǎo)體薄片，當(dāng)太陽(yáng)光照射時(shí)，薄片的另一側(cè)和金屬薄膜之間將產(chǎn)生一定的電壓，這一現(xiàn)象稱(chēng)為光伏效應(yīng)。太陽(yáng)能光伏電池正是一種利用光伏效應(yīng)直接將光能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。對(duì)于半導(dǎo)體P一N結(jié)，光伏效應(yīng)更明顯，因此，太陽(yáng)能光伏電池都是由半導(dǎo)體構(gòu)成的。下面以硅半導(dǎo)體為例，對(duì)太陽(yáng)能光伏電池的工作原理加以說(shuō)明。當(dāng)N型硅和P型硅結(jié)合時(shí)，N型區(qū)的電子擴(kuò)散到P型區(qū)，P型區(qū)的空穴擴(kuò)散到N型區(qū)，此時(shí)，N型帶正電，P型帶負(fù)電，在硅半導(dǎo)體內(nèi)部產(chǎn)生電場(chǎng)。當(dāng)太陽(yáng)光照在半導(dǎo)體P一N結(jié)上時(shí)，形成新的空穴一電子對(duì)，在P一N結(jié)電場(chǎng)的作用下，空穴由N型區(qū)流向P型區(qū)，電子由P型區(qū)流向N型區(qū)，當(dāng)接通電路后就形成電流。這就是光電效應(yīng)太陽(yáng)能光伏電池的工作原理，如圖4-4所示。
電子
空穴
N型半導(dǎo)體
P型半導(dǎo)體
a 太陽(yáng)能半導(dǎo)體晶片
太陽(yáng)光
b 晶片受太陽(yáng)光照射過(guò)程中帶正電的空穴向P型半導(dǎo)體區(qū)移動(dòng)帶負(fù)電的電子向N型半導(dǎo)體區(qū)移動(dòng)
太陽(yáng)光
c 晶片受太陽(yáng)光照射以后電子從N區(qū)負(fù)電極流出負(fù)電，空穴從P區(qū)正電極流出正電
圖4-4 太陽(yáng)能光伏電池工作原理圖
將太陽(yáng)能光伏電池單元進(jìn)行串、并聯(lián)并封裝后就成為太陽(yáng)能光伏電池組件，其功率可達(dá)幾瓦、幾十瓦甚至上百瓦，若干太陽(yáng)能光伏電池組件按需要進(jìn)行串、并聯(lián)后形成太陽(yáng)能光伏電池陣列。
4.4太陽(yáng)能光伏電池的分類(lèi)
一個(gè)太陽(yáng)能光伏電池最重要的部分是半導(dǎo)體材料層，即用來(lái)產(chǎn)生電流的部分。目前，有許多材料可以用來(lái)做太陽(yáng)能光伏電池的半導(dǎo)體層，但是能產(chǎn)生高能量轉(zhuǎn)換效率的光伏材料并不多。全世界應(yīng)用和研究的光伏材料主要包括單晶硅、多晶硅、砷化稼晶體材料以及非晶硅、磅化錫等薄膜材料。從對(duì)太陽(yáng)能光吸收效率、能量轉(zhuǎn)換效率、制造技術(shù)的成熟與否以及制造成本等多個(gè)因素來(lái)看，每種光伏材料各有其有缺點(diǎn)。
4.4.1單晶硅太陽(yáng)能光伏電池
硅系列太陽(yáng)能光伏電池中，單晶硅太陽(yáng)能光伏電池轉(zhuǎn)換效率最高，技術(shù)最成熟（一般都采用表面織構(gòu)化、發(fā)射區(qū)鈍化、分區(qū)摻雜等技術(shù)），使用壽命也最長(zhǎng)。但是，由于受單晶硅太陽(yáng)能光伏電池材料價(jià)格及相應(yīng)的繁瑣的電池工藝的影響，使得單晶硅成本價(jià)格居高不下，并且要想大幅度降低其成本是非常困難的。
4.4.2非晶硅薄膜太陽(yáng)能光伏電池
由于非晶硅薄膜太陽(yáng)能光伏電池資源豐富、制造過(guò)程簡(jiǎn)單并且成本低，便于大規(guī)模生產(chǎn)，普遍受到人們的重視并得到迅速發(fā)展，但是與晶體硅太陽(yáng)能光伏電池相比光電轉(zhuǎn)換效率較低，穩(wěn)定性較差。
4.4.3多晶硅薄膜太陽(yáng)能光伏電池
通常的晶體硅太陽(yáng)能電池是在厚度350~450pm的高質(zhì)量硅片上制成的，為了節(jié)省材料，人們采用化學(xué)氣相沉積法制備多晶硅薄膜電池，通常先用低壓化學(xué)氣相沉積在襯底上沉積一層較薄的非晶硅層，再將這層非晶硅層退火，得到較大的晶粒，然后再在這層籽晶上沉積厚的多晶硅薄膜，因此，再結(jié)晶技術(shù)無(wú)疑是很重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，另外還采用了幾乎所有制備單晶硅太陽(yáng)能電池的技術(shù)，這樣制得的太陽(yáng)能電池轉(zhuǎn)換效率明顯提高。多晶硅薄膜電池由于所使用的硅遠(yuǎn)較單晶硅少，無(wú)效率衰退問(wèn)題，并且還有可能在廉價(jià)襯底材料上制備，其成本價(jià)格遠(yuǎn)低于單晶硅電池，而效率又高于非晶硅薄膜電池，因此，多晶硅薄膜電池不久將會(huì)在太陽(yáng)能光伏電池市場(chǎng)上占據(jù)主導(dǎo)地位。
4.5光伏發(fā)電系統(tǒng)的計(jì)算
本設(shè)計(jì)采用JMD型光伏電池板，其單板的電氣參數(shù)如表4-1所示：
表4-1 JMD型光伏電池板單板的電氣參數(shù)
電器特性
規(guī)格
額定輸出最大功率（WP）
12.2W
額定電流 (A)
0.709A
額定電壓 (V)
17.2V
開(kāi)路電壓 (V)
19V
負(fù)載電壓為48V，功率為200 W，每天工作10小時(shí)，最長(zhǎng)的連陰雨天為10天，兩個(gè)最長(zhǎng)的連陰雨天相隔的天數(shù)為15天，蓄電池采用鉛酸免維護(hù)蓄電池，浮充電壓為55.2V。其水平太陽(yáng)輻射數(shù)據(jù)參照表4-2“我國(guó)主要城市的輻射參數(shù)表”資料，實(shí)際計(jì)算如下：
表4-2 我國(guó)主要城市的輻射參數(shù)表
城市
緯度Φ
日輻射量Ht
最佳傾角Φop
斜面日輻射量
修正系數(shù)Kop
哈爾濱
45.68
12703
Φ＋3
15838
1.1400
長(zhǎng)春
43.90
13572
Φ＋1
17127
1.1548
沈陽(yáng)
41.77
13793
Φ＋1
16563
1.0671
北京
39.80
15261
Φ＋4
18035
1.0976
天津
39.10
14356
Φ＋5
16722
1.0692
呼和浩特
40.78
16574
Φ＋3
20075
1.1468
太原
37.78
15061
Φ＋5
17394
1.1005
烏魯木齊
43.78
14464
Φ＋12
16594
1.0092
西寧
36.75
16777
Φ＋1
19617
1.1360
蘭州
36.05
14966
Φ＋8
15842
0.9489
銀川
38.48
16553
Φ＋2
19615
1.1559
西安
34.30
12781
Φ＋14
12952
0.9275
上海
31.17
12760
Φ＋3
13691
0.9900
南京
32.00
13099
Φ＋5
14207
1.0249
合肥
31.85
12525
Φ＋9
13299
0.9988
杭州
30.23
11668
Φ＋3
12372
0.9362
南昌
28.67
13094
Φ＋2
13714
0.8640
福州
26.08
12001
Φ＋4
12451
0.8978
濟(jì)南
36.68
14043
Φ＋6
15994
1.0630
鄭州
34.72
13332
Φ＋7
14558
1.0476
武漢
30.63
13201
Φ＋7
13707
0.9036
長(zhǎng)沙
28.20
11377
Φ＋6
11589
0.8028
廣州
23.13
12110
Φ－7
12702
0.8850
海口
20.03
13835
Φ＋12
13510
0.8761
南寧
22.82
12515
Φ＋5
12734
0.8231
成都
30.67
10392
Φ＋2
10304
0.7553
貴陽(yáng)
26.58
10327
Φ＋8
10235
0.8135
昆明
25.02
14194
Φ－8
15333
0.9216
拉薩
29.70
21301
Φ－8
24151
1.0964
4.5.1光伏電池組件串聯(lián)數(shù)
將光伏電池組件按一定數(shù)目串聯(lián)起來(lái)，就可獲得所需要的工作電壓。另外，太陽(yáng)能光伏電池方陣對(duì)蓄電池充電時(shí)，光伏電池組件的串聯(lián)數(shù)必須適當(dāng)。如果串聯(lián)數(shù)太少，串聯(lián)電壓低于蓄電池浮充電壓，方陣就不能對(duì)蓄電池充電。當(dāng)串聯(lián)組件的輸出電壓遠(yuǎn)高于浮充電壓時(shí)，充電電流也不會(huì)有明顯的增加。因此，只有當(dāng)光伏電池組件的串聯(lián)電壓等于合適的浮充電壓時(shí)，才能達(dá)到最佳的充電狀態(tài)。計(jì)算方法如下:
（4-1）
式中：——光伏方陣輸出最小電壓；
——光伏電池組件的最佳工作電壓；
——蓄電池的浮充電壓；
——二極管壓降，一般取0.7V；
——其他因素引起的壓降。
蓄電池的浮充電壓和所選的蓄電池參數(shù)有關(guān)，應(yīng)等于在最低溫度下所選蓄電池單體的最大工作電壓乘以串聯(lián)的電池?cái)?shù)。
4.5.2光伏電池組件并聯(lián)數(shù)
在確定這個(gè)問(wèn)題之前，我們先確定其相關(guān)量的計(jì)算方法。
（1）將光伏電池方陣安裝地點(diǎn)的太陽(yáng)能日輻射量，轉(zhuǎn)化成在標(biāo)準(zhǔn)光強(qiáng)下的平均日照輻射時(shí)數(shù)H(以中國(guó)的中心城市西安的輻射參數(shù)為例)
2.778/1000（hrm×m / kJ）為將日輻射量換算為標(biāo)準(zhǔn)光強(qiáng)1000下的平均日輻射時(shí)數(shù)的系數(shù)。
（小時(shí)） （4-2）
（2）光伏電池組件日發(fā)電量
(安時(shí)) （4-3）
式中：——光伏電池組件最佳工作電流；
——斜面修正系數(shù)；
——修正系數(shù)，主要為組合、衰減、灰塵、充電效率等的損失，一般取0.8。
（3）兩組最長(zhǎng)連續(xù)陰雨天之間的最短間隔天數(shù)，主要考慮要在此段時(shí)間內(nèi)將虧損的蓄電池電量補(bǔ)充起來(lái)，需補(bǔ)充的蓄電池容量
(安時(shí)) （4-4）
(安時(shí)) （4-5）
（4）光伏電池組件并聯(lián)數(shù)的計(jì)算方法
（4-6）
表達(dá)式意為：并聯(lián)所用光伏電池組件數(shù)，在兩組連續(xù)陰雨天之間的最短間隔天數(shù)內(nèi)所發(fā)電量，不僅供負(fù)載使用，還需補(bǔ)足蓄電池在最長(zhǎng)連續(xù)陰雨天內(nèi)所虧損電量。
（5）光伏電池方陣的功率計(jì)算
根據(jù)光伏電池組件的串并聯(lián)數(shù)，即可得出所需光伏電池方陣的功率：
（4-7）
式中：——光伏電池組件的額定功率
（6）計(jì)算結(jié)果
由于光伏電池板既要給蓄電池充電，又要給負(fù)載提供所需的電量，因此本設(shè)計(jì)選用功率為1806W的光伏電池方陣，需額定功率為17.2 W的光伏電池板4塊串聯(lián)，37塊并聯(lián)。
4.6光伏發(fā)電系統(tǒng)蓄電池的選用
4.6.1蓄電池的概念
蓄電池又稱(chēng)二次電池。它與原電池(又稱(chēng)一次電池)不同，原電池經(jīng)放電后，不能使用充電方法使其活性物質(zhì)復(fù)原。而蓄電池經(jīng)放電后，可用充電方法使活性物質(zhì)復(fù)原，再放電，故能以充電、放電方式循環(huán)多次使用。
4.6.2光伏發(fā)電系統(tǒng)蓄電池的選用
光伏發(fā)電系統(tǒng)的儲(chǔ)能裝置主要是蓄電池，其作用是將光伏電池轉(zhuǎn)換出來(lái)的電能儲(chǔ)存起來(lái)以便使用。與光伏電池方陣配套的蓄電池通常在浮充狀態(tài)下工作，其電壓隨方陣發(fā)電量和負(fù)載用電量的變化而變化。它的電能量比用電負(fù)載所需的電能量大得多。蓄電池提供的能量還受環(huán)境溫度的影響。為了與光伏電池匹配，要求蓄電池工作壽命長(zhǎng)而且要維護(hù)簡(jiǎn)單。
能夠和光伏電池配套使用的蓄電池種類(lèi)很多，但目前廣泛采用的有鉛酸免維護(hù)蓄電池、普通鉛酸蓄電池和堿性鎳錫蓄電池、鏗電池等。光伏發(fā)電系統(tǒng)中應(yīng)用的蓄電池一般為鉛酸蓄電池，它的價(jià)格便宜;高低溫性能良好(可在-40~-60℃的條件下工作)；易于浮充使用，沒(méi)有“記憶效應(yīng)”。國(guó)內(nèi)目前最主要使用的蓄電池為鉛酸免維護(hù)蓄電池，因?yàn)槠涔逃械摹懊狻本S護(hù)特性及對(duì)環(huán)境較少污染的特點(diǎn)，很適合用于性能可靠的光伏電源系統(tǒng)，特別是無(wú)人值守的工作站。而普通鉛酸蓄電池由于需要較強(qiáng)的維護(hù)能力及環(huán)境污染較大，所以主要用于有維護(hù)能力或低檔場(chǎng)合使用。堿性鎳鎘蓄電池雖然有較好的低溫、過(guò)充、過(guò)放性能，但由于其價(jià)格較高，僅使用于較為特殊的場(chǎng)合。鋰電池從各方面性能來(lái)看都非常突出且比較輕，配備鋰電池當(dāng)然是首選，但價(jià)格昂貴。因此在本設(shè)計(jì)中選用鉛酸蓄電池。
鉛酸蓄電池的應(yīng)用非常的廣泛?，F(xiàn)在市面上有各種用途的鉛酸蓄電池，如固定型防酸式、牽引用、鐵路客車(chē)用、內(nèi)燃機(jī)用、摩托車(chē)用、礦燈用、航標(biāo)用、航空用等光伏系統(tǒng)中常用的蓄電池是固定型防酸式鉛酸蓄電池，它的電解液較稀，壽命長(zhǎng)，適合于浮充使用。
4.6.3鉛酸蓄電池的電池反應(yīng)
鉛酸蓄電池未接負(fù)載時(shí)，正負(fù)極板都與電解液形成雙電層，正極板具有正電位，負(fù)極板具有負(fù)電位，正負(fù)極間的電位差就是蓄電池的電動(dòng)勢(shì)，其值約為2.1伏。電解液的比重比同，蓄電池的電動(dòng)勢(shì)也不同，鉛酸蓄電池的電動(dòng)勢(shì)一般可根據(jù)下述經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：
（4-8）
式中表示15℃時(shí)，極板活性物質(zhì)為空中電解液的比重，0.85為鉛酸蓄電池的電動(dòng)勢(shì)常數(shù)。
蓄電池充電過(guò)程的化學(xué)反應(yīng)為:
（4-9）
正極 水 負(fù)極 正極 硫酸 負(fù)極
從上式可以看出，充電過(guò)程中，正極板上的硫酸鉛逐漸變?yōu)槎趸U，負(fù)極板上的硫酸鉛逐漸變?yōu)楹＞d狀Pb。同時(shí)，電解液中的硫酸分子逐漸增加，水分子逐漸減少，因此電解液的比重逐漸增加，蓄電池的端電壓也逐漸增加，蓄電池充電電流的大小通常用充電率表示。比如，用10小時(shí)率充電電流進(jìn)行充電，10個(gè)小時(shí)后充入蓄電池的電量即可達(dá)到它的額定容量，因此10小時(shí)率充電電流為：
（4-10）
式中：C——蓄電池的額定容量。
蓄電池放電過(guò)程的化學(xué)反應(yīng)為:
（4-11）
正極 硫酸 負(fù)極 正極 水 負(fù)極
從上式可以看出，在蓄電池放電過(guò)程中，正負(fù)極板上的活性物質(zhì)(和)都不斷地轉(zhuǎn)變?yōu)榱蛩徙U，由于硫酸鉛的導(dǎo)電性能比較差，所以放電后，蓄電池的內(nèi)阻增加。此外，在放電過(guò)程中，由于電解液中的硫酸逐漸變?yōu)樗?，所以電解液的比重逐漸下降。這樣，也使蓄電池的內(nèi)阻增加，電動(dòng)勢(shì)降低。蓄電池的端電壓下降到1.8V時(shí)，蓄電池就不應(yīng)再繼續(xù)放電。放電終了時(shí)，蓄電池放出的電量Q（即放電電流介與放電時(shí)間t的乘積)成為蓄電池的容量，通常用C表示。
4.6.4鉛酸蓄電池的容量設(shè)計(jì)
(安時(shí)) （4-12）
式中：——安全系數(shù)，取1.1-1.4之間；
——負(fù)載的日平均耗電量，為工作電流乘以日工作小時(shí)數(shù)；
——最長(zhǎng)連陰雨天數(shù)；
——溫度修正系數(shù)，一般在0℃以上取1，-10℃以上取1.1，-10℃以下取1.2；
——蓄電池的放電深度，一般鉛酸蓄電池取0.75
因此選用工作電壓為48V，容量為800Ah的蓄電池。
4.7本章小結(jié)
本章主要內(nèi)容是太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)及其組成，太陽(yáng)能光伏電池的原理及其分類(lèi)，光伏發(fā)電系統(tǒng)的計(jì)算，以及光伏發(fā)電系統(tǒng)蓄電池的選用。
第5章 太陽(yáng)能電池板舉升機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
5.1傳動(dòng)類(lèi)型的選擇
選擇螺旋傳動(dòng)。螺旋傳動(dòng)的特點(diǎn)：
（1）將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變成直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，并能以較小的轉(zhuǎn)矩得到很大的軸向力；
（2）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，傳動(dòng)平穩(wěn)，無(wú)噪聲；
（3）滑動(dòng)螺旋可制成自鎖機(jī)構(gòu)；
（4）工作速遞一般比較低。
螺旋傳動(dòng)主要由螺桿與螺母組成。除自鎖螺旋外，一般用來(lái)把旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變成直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，也可以把直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)變成旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，同時(shí)進(jìn)行能量和力的傳遞，或者調(diào)整零件間的相互位置。當(dāng)其以傳遞運(yùn)動(dòng)為主，并要求有較高傳動(dòng)精度時(shí)，稱(chēng)為傳動(dòng)螺旋。以調(diào)整零件間的相互位置為主時(shí)，稱(chēng)為調(diào)整螺旋。
5.2螺旋傳動(dòng)的類(lèi)型特點(diǎn)和選擇
根據(jù)螺紋副的摩擦狀態(tài)，螺旋傳動(dòng)可分為滑動(dòng)螺旋、滾動(dòng)螺旋和靜壓螺旋3大類(lèi)。特點(diǎn)如表5-1。
表5-1 螺旋傳動(dòng)的類(lèi)型和特點(diǎn)
類(lèi)型
特點(diǎn)
滑動(dòng)螺旋
1．摩擦阻力大，傳動(dòng)效率低，一般僅0.3—0.7。當(dāng)螺紋升角小于摩擦角時(shí)，反行程自鎖，這時(shí)效率低于0.5；
2．磨損快；
3．運(yùn)轉(zhuǎn)較平穩(wěn)，但低速或微調(diào)時(shí)易出現(xiàn)爬行現(xiàn)象；
4．螺紋間有側(cè)向間隙，定位精度低，軸向剛度較差；
5．結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，成本低
滾動(dòng)螺旋
1．摩擦阻力小，傳動(dòng)效率在0.9以上。具有傳動(dòng)的可逆性；
2．工作壽命長(zhǎng)，平均約為滑動(dòng)摩擦的10倍；
3．運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，運(yùn)動(dòng)時(shí)無(wú)顫動(dòng)，低速時(shí)不爬行；
4．可得到很高的定位精度和軸向剛度；
5．不能自鎖，抗沖擊及承受徑向載荷的能力差；
6．結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造較困難，成本較高
靜壓螺旋
1．摩擦阻力極小，傳動(dòng)效率在0.95以上。無(wú)自鎖性，具有傳動(dòng)的可逆性；
2．磨損小，壽命長(zhǎng)；
3．承載能力和抗震性好，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，運(yùn)動(dòng)時(shí)無(wú)顫動(dòng)，低速時(shí)不爬行；
4．反向時(shí)無(wú)空行程，具有很高的很高的定位精度和軸向剛度；
5．結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造困難，成本高
5.3滑動(dòng)螺旋傳動(dòng)
滑動(dòng)螺旋副的螺紋通常為梯形、鋸齒形和矩形，特點(diǎn)如表5-2。
表5-2 滑動(dòng)螺旋副的螺紋種類(lèi)和特點(diǎn)
螺紋種類(lèi)
代號(hào)
主要特點(diǎn)
梯形螺紋
Tr
牙型角α=30°，螺紋副的小徑和大徑處有相等的徑向間隙，螺紋工藝性好，牙根強(qiáng)度高，內(nèi)、外螺紋的對(duì)中性好，采用剖分式螺母可調(diào)整、消除軸向間隙。但傳動(dòng)效率比矩形和鋸齒形螺紋低。它是螺旋傳動(dòng)中最常用的一種
鋸齒形螺紋
S
工作面的牙型斜角為3°，非工作面的牙型斜角為30°.外螺紋的牙根部有較大圓角，以減小應(yīng)力集中。螺紋副大徑處無(wú)間隙，便于對(duì)中，比梯形螺紋強(qiáng)度高、效率高。主要用于單向受力的傳力螺旋
液壓機(jī)用鋸齒形螺紋
YS
非工作面的牙型斜角為45°，性能與一般鋸齒形螺紋（S）相同。主要用于大型液壓機(jī)中的大直徑螺旋傳動(dòng)
矩形螺紋
牙型為正方形，傳動(dòng)效率比其他螺紋高，但精度制造困難，螺紋副磨損后間隙難補(bǔ)償，對(duì)中精度低，牙根強(qiáng)度弱。一般用于千斤頂?shù)葌髁β菪?
根據(jù)表中所列舉的使用范圍，滑動(dòng)螺旋副的螺紋選擇為梯形。
5.4滑動(dòng)螺旋傳動(dòng)的計(jì)算
已知螺桿兩支承間的距離為L(zhǎng)=2700mm，所受軸向力F=6000N，最高轉(zhuǎn)速nmax=80r/min，螺桿、螺母的材料幾何尺寸見(jiàn)CAD零件圖。
5.4.1耐磨性
螺桿中徑 （5-1）
式中：——螺紋型系數(shù)，梯形螺紋=0.8；
——軸向力（N）；
——螺母長(zhǎng)度與螺桿中徑之比，剖分式螺母；
——需用壓強(qiáng)（MPa）。
公稱(chēng)直徑和螺距：
螺紋導(dǎo)程 （5-2）
式中，——螺紋線(xiàn)數(shù)，取。
螺母旋合長(zhǎng)度 （5-3）
旋合圈數(shù) （5-4）
螺紋工作高度 （5-5）
螺紋表面工作壓強(qiáng) （5-6）
，校核合格。
5.4.2驗(yàn)算自鎖
螺紋升角 5°44’ （5-7） 當(dāng)量摩擦角 （5-8）
其中 （5-9）
=4°55’ ~5°43’, 取5°20’。
反行程自鎖條件 ，不自鎖。
5.4.3螺桿強(qiáng)度
螺旋傳動(dòng)的 （5-10）
當(dāng)量應(yīng)力 （5-11）
式中： ——螺桿的小徑，。
強(qiáng)度條件
式中：——螺桿材料的許用應(yīng)力（MPa）
5.4.4螺紋牙強(qiáng)度
螺紋牙底寬度 （5-12）
剪切應(yīng)力 螺桿： （5-13）
螺母： （5-14）
只效驗(yàn)螺母，
螺母： （5-15）
只效驗(yàn)螺母，
螺紋牙強(qiáng)度足夠。
5.4.5螺桿的穩(wěn)定性
柔度 （5-16）
式中：——長(zhǎng)度系數(shù)，取0.7；
——螺桿的最大工作長(zhǎng)度，取2245；
——螺桿危險(xiǎn)截面的慣性半徑；
。
臨界載荷當(dāng) （5-17）
未淬火鋼
式中： ——螺桿材料的彈性模量，鋼材的；
——螺桿危險(xiǎn)截面的面積；
穩(wěn)定性的合格條件 ，合格。
5.4.6螺桿的剛度
軸向載荷F使每個(gè)螺紋導(dǎo)程產(chǎn)生的變形量
（5-18）
轉(zhuǎn)矩T使每個(gè)螺紋導(dǎo)程產(chǎn)生的變形量
（5-19）
式中，——螺桿材料的切變模量，鋼材的
每個(gè)螺紋導(dǎo)程產(chǎn)生的變形量
（5-20）
單位長(zhǎng)度變 （5-21）
式中：——許用單位長(zhǎng)度變形量。
螺桿剛度合格。
5.4.7螺桿的橫向振動(dòng)
臨界轉(zhuǎn)速 （5-22）
式中：——螺桿兩支承間的距離（mm）；
——支承系數(shù)，取3.927；
——鋼的密度取.
工作轉(zhuǎn)速 （5-23）
滿(mǎn)足要求。
5.4.8動(dòng)力計(jì)算
驅(qū)動(dòng)功 （5-24）
式中：T——螺旋傳動(dòng)中主動(dòng)件上的轉(zhuǎn)矩；
n——螺旋傳動(dòng)中主動(dòng)件上的轉(zhuǎn)速；
F——螺旋傳動(dòng)中移動(dòng)件上的軸向力(N)；
——從動(dòng)力源到螺旋傳動(dòng)主動(dòng)件間的機(jī)械效率，取0.895；
——螺旋傳動(dòng)的正行程效率。
5.5本章小結(jié)
本章主要內(nèi)容是太陽(yáng)能電池板舉升機(jī)構(gòu)類(lèi)型的選擇及其運(yùn)算。太陽(yáng)能電池板舉升機(jī)構(gòu)類(lèi)型為滑動(dòng)螺旋傳動(dòng)舉升，滑動(dòng)螺旋副的螺紋選擇為梯形。初選了螺母螺桿的參數(shù)，通過(guò)計(jì)算確定初選參數(shù)是否合適，再由初選參數(shù)計(jì)算出其它參數(shù)。
第6章 柴油發(fā)電機(jī)組的選擇
6.1柴油發(fā)電機(jī)組的組成和優(yōu)點(diǎn)
柴油發(fā)電機(jī)組由柴油機(jī)、三相交流同步發(fā)電機(jī)、控制柜及各種輔助部件組成。是一個(gè)技術(shù)密集型，機(jī)電一體化產(chǎn)品?？梢杂行ПＷC連續(xù)、正常、穩(wěn)定、安全用電。
柴油發(fā)電機(jī)組的優(yōu)點(diǎn)：
（1）設(shè)備緊湊、單位功率重量輕
因柴油發(fā)電機(jī)組的設(shè)備比較簡(jiǎn)單、輔助設(shè)備少、重量輕，其單位功率重量輕。靈活便捷，方便移動(dòng)。
（2）單機(jī)容量等級(jí)多
柴油發(fā)電機(jī)組的單機(jī)容量從幾KW到幾千KW，根據(jù)用途和負(fù)載可選擇的容量范圍大，具有使用于多種容量用電負(fù)載的優(yōu)勢(shì)。
（3）熱效率高，燃油消耗低
柴油發(fā)電機(jī)的有效熱效率為20%~46%，高壓蒸汽輪機(jī)為 20%~40%，燃?xì)廨啓C(jī)為20%~30%。可以看出，柴油發(fā)電機(jī)的有效熱效率是比較高的，因此其燃油消耗較低。
（4）啟動(dòng)迅速、并能很快打到全功率
柴油發(fā)電機(jī)組啟動(dòng)一般只需要幾秒鐘，在應(yīng)急情況下可在1min內(nèi)帶全負(fù)載，在正常工作狀態(tài)僅在5~10min內(nèi)帶到全負(fù)載，而蒸汽動(dòng)力裝置從啟動(dòng)到全負(fù)載一般需要3~4h，柴油發(fā)電機(jī)組的停機(jī)過(guò)程也很短，緊急狀態(tài)可即時(shí)停機(jī)，正常狀態(tài)的停機(jī)過(guò)程不超過(guò)3min，可以頻繁起停。這一特點(diǎn)使柴油發(fā)電機(jī)組很適合作為應(yīng)急或備用電源。
（5）操作簡(jiǎn)單、維護(hù)便利
（6）柴油發(fā)電機(jī)組投資較少，建設(shè)與發(fā)電綜合成本最低
6.2柴油發(fā)電機(jī)組的工作原理
在汽缸內(nèi)，經(jīng)過(guò)空氣濾清器過(guò)濾后的潔凈空氣與噴油嘴噴射出的高壓霧化柴油充分混合，在活塞上行的擠壓下，體積縮小，溫度迅速升高，達(dá)到柴油的燃點(diǎn)。柴油被點(diǎn)燃，混合氣體劇烈燃燒，體積迅速膨脹，推動(dòng)活塞下行，稱(chēng)為“作功”。各汽缸按一定順序依次作功，作用在活塞上的推力經(jīng)過(guò)連桿變成了推動(dòng)曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)的力量，從而帶動(dòng)曲軸旋轉(zhuǎn)。
將無(wú)刷同步交流發(fā)電機(jī)與柴油機(jī)曲軸同軸安裝，就可以利用柴油機(jī)的旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子，利用“電磁感應(yīng)”原理，發(fā)電機(jī)就會(huì)輸出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，經(jīng)閉合的負(fù)載回路就能產(chǎn)生電流。
6.3柴油發(fā)電機(jī)組的選擇及其參數(shù)
從車(chē)廂的尺寸，柴油發(fā)電機(jī)組的噪音、振動(dòng)等方面考慮，本人選用威爾信公司生產(chǎn)的P275HE柴油發(fā)電機(jī)組。其參數(shù)如表6-1和表6-2。
表6-1 P275HE柴油發(fā)電機(jī)組參數(shù)
發(fā)電機(jī)型號(hào)
LL5014J
柴油機(jī)型號(hào)
Perkins 1306-E87TA330
汽缸數(shù)
6（直列）
汽缸容積：L
8.7
缸徑/行程：mm
116.6
壓縮率
16.9：1
進(jìn)氣方式
渦輪增壓，空對(duì)空中冷
輸出電壓：V
380~415
輸出功率：KW
220
頻率：HZ
50
轉(zhuǎn)速：RPM
1500
柴油機(jī)軸功率：KW
246
制動(dòng)均壓：KPA
2261
活塞速度m/s
6.8
油箱容量：L
350
耗油量：I/hr
60.1
排煙系統(tǒng)熱輻射：KW
190
冷卻系統(tǒng)熱輻射：KW
108
總散熱：KW
62.9
排煙溫度：℃
528
排風(fēng)量：
318
燃?xì)饬浚?
16.4
排煙量：
44.5
表6-2 機(jī)組尺寸和重量
長(zhǎng)：mm
寬：mm
高：mm
凈重：kg
毛重：kg
2953
1003
1717
2138
2172
6.4本章小結(jié)
本章主要內(nèi)容是柴油發(fā)電機(jī)組的選擇及發(fā)電機(jī)組的主要參數(shù)。選擇威爾信柴油發(fā)電機(jī)組，查閱威爾信公司給出的柴油發(fā)電機(jī)組的資料了解柴油發(fā)電機(jī)組的主要參數(shù)，根據(jù)參數(shù)資料確定適合本次設(shè)計(jì)的柴油發(fā)電機(jī)組的型號(hào)以及輸出功率。
第7章 基本性能參數(shù)計(jì)算
專(zhuān)用汽車(chē)性能參數(shù)計(jì)算是總體設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容之一，其目的是檢驗(yàn)整車(chē)參數(shù)選擇是否合理，使用性能參數(shù)能否滿(mǎn)足要求。最基本的性能參數(shù)計(jì)算包括動(dòng)力性計(jì)算、經(jīng)濟(jì)性和穩(wěn)定性計(jì)算。
7.1多功能供電車(chē)整車(chē)參數(shù)
表7-1 多功能供電車(chē)部分整車(chē)參數(shù)
名稱(chēng)
符號(hào)
數(shù)值與