大学生创新性实验计划项目学生实施方案

燕山大学国家大学生创新性实验计划项目开题报告项目名称：便携式汽车太阳能充电系统的实验研究项目编号：081021602负责人：郑志勇联系电话：[phone]所在院系：机械工程学院专业年级：07级材料成型与控制工程指导教师：赵炳利郭长虹课题性质、来源：□独立课题□导师的子课题□其他自拟项目起止时间：2008.11-2010.7教务处制2008年11月1一、课题论证（可另附页）1．课题的立项背景、目的和意义（明确指出学生自己对课题的理解）随着各国经济的不断发展，能源问题日益凸显，各国鼓励发展循环经济产业。太阳能以其蕴藏丰富、可再生、分布广泛、没有污染等优势而在各国迅速发展。截止2007年末，我国民用轿车保有量1958万辆，增长26.7%，其中私人轿车1522万辆，增长32.5%。汽车，在为社会经济、生活水平的提高做出重要贡献的同时，它也成为资源和能源消耗的大户，是大气污染的主要污染源之一。随着汽车产业的迅速发展，汽车数量快速增加所引发的能源、环境问题已经成为制约城市可持续发展的瓶颈之一。汽车燃油不仅消耗了大量的石油资源，也产生了严重的城市汽车尾气污染问题和温室效应问题。能源问题、城市汽车尾气污染问题及温室效应问题，早已是人类亟待解决的大问题。例如，《京都议定书》的签约国纷纷采取措施以减少温室气体的排放量。为了解决汽车尾气污染这个问题，目前，一些厂家已经研制出了利用电力和汽油的混合动力汽车，并已投放市场。但其使用的电力，仍需消耗煤炭等传统能源，产生环境污染，而对于大多数无车库的车主来说，充电的电源也是个大问题。据我们对周围拥有私家车的上班族调查，他们每天平均行驶10～30公里。在车主上班时，汽车行驶或露天停放的8～9个小时，正是一天中太阳光最强的时间段，合理利用在这段时间内照射在车表面的太阳能为汽车充电，不仅能在很大程度上节约能源，而且能极大地减少城市汽车尾气污染，改善城市人们的生活环境。本项目的目的就是为混合动力型汽车研发便携式太阳能充电系统。该系统利用照射在汽车表面的太阳能，通过太阳能电池板将太阳能转变为电能并储存于电池中，为汽车提供一定的动力，使其在中、短途行驶时，基本上达到汽油的零消耗。本项目的意义在于该技术得以应用并推广后，对于车主来说节省了很大一部分油费的开支，同时也在很大程度上减缓了城市汽车尾气污染和温室效应，改善了人们的生活环境。其次，从人类发展的长远利益来看，为我们后代节约了大量的不可再生资源，对人类的发展及生存有重大意义。22．课题研究现状评述由汽车产业迅速发展所引发的环境污染问题和能源消耗问题亟待解决。为此，低能耗、清洁型交通工具，成为汽车研发的主流方向。目前,研发的节能环保型汽车,主要有燃料电池汽车、电动汽车以及混合动力汽车三大类。就研究现状,总体而言,燃料电池的基础设施投入巨大,车辆成本极高,不易短期实现产业化；纯电动汽车由于受到电池性能的约束，续行里程较短，难以大规模推广应用；混合动力汽车具有低消耗、低污染、高续行能力的特点，具有技术、经济、环境等方面的综合优势。因此，混合动力汽车已逐步走向规模化和产业化。例如，普锐斯是丰田于1997年开始销售的混合动力汽车，也是世界上首个实现量产的混合动力汽车。我国在“十一五”节能与新能源汽车重大课题中，一汽、长安、奇瑞、东风等几家汽车厂家都在进行混合动力乘用车和城市客车的开发，有些已进入示范运行和小批量生产。在北京奥运期间，就有60辆混合动力乘用车试运行。然而，混合动力汽车使用的电力仍然为需消耗传统能源而产生的电力，与之配套的充电系统也是传统的充电系统。因此，不可避免的仍会带来环境污染。太阳能将成为未来能源的主流，太阳能光伏发电技术在二十世纪五、六十年代就已基本成熟，充分利用太阳能为混合动力汽车充电显得尤为重要。目前,已有太阳能手机充电器、便携式太阳能多功能充电器(主要给照相机充电)、太阳能电动车充电器、太阳能汽车充电器(用于给汽车电瓶充电)，而与混合动力型汽车相配套的便携式汽车太阳能充电系统还未被研发出来，因此，本项目的研发具有现实意义和发展前景。参考文献：1.中华人民共和国国家统计局.2007年国民经济和社会发展统计公报,20082.毛励融.混合动力汽车的明天[J].淮北职业技术学院学报,2008,(5)3.庚晋.新能源汽车[J].交通与运输,2008,(2)4.廖红.太阳能未来能源主流[J].科技日报,2007,（3）5.李申生.物理学与太阳能[M].广西教育出版社,19966.沈辉、曾祖勤.太阳能光伏发电技术[M].化学工业出版社,20057.陈汉鸣，梁志峰.混合动力汽车的研究与发展[J].机电工程技术,2001，(5)8.王志新,韩秀芹.解析混合动力汽车[J].公路与汽运,2007，(1)9.日至.便携式太阳能充电器[J].现代通信,2002,(06)10.冯垛生.太阳能发电原理与应用[M].人民邮电出版社,200711.李申生.太阳能物理学[M].首都师范大学出版社,199612.张金柱.混合动力汽车结构原理与维修[M].化学工业出版社,200813.任家生.太阳能的利用与发展[J].电子器件,1996,(04)33．课题主要内容与基本思路，分析难点和创新点主要内容：⑴为混合动力型汽车提供便携式太阳能充电系统，利用照射在汽车表面的太阳能为汽车提供一定的动力。⑵设计、选择、改装合适的太阳能电池板、太阳能控制器，使之达到最优配置，尽可能减少能量的自身损耗，以提高太阳能的利用率。⑶合理排列、连接、组装太阳能电池板、太阳能控制器，做到可折叠、易安装、易保管，便于汽车携带，而又不影响汽车外型美观和行驶。基本思路：⑴通过调研、实验测量采集数据，确定太阳能电池板并联、串联的个数；⑵设计电路图，合理连接太阳能电池板、太阳能控制器；⑶设计出合理的外型并进行组装；⑷与汽车磨合，进行实际操作实验，进一步改进连接与固定的方式。难点和创新点难点：⑴太阳能电池板、太阳能控制器相关数据的实验采集及其连接；⑵电路的设计；⑶外形的设计及整体固定。创新点：本系统安装方便、操作简单，太阳能电池板采用折叠式组装，便于汽车携带，能与汽车很好的结合在一起，利用太阳能为汽车提供一定的动力。4．课题预期成果⑴提供一套切实可行的系统，可以达到实用要求，并提供设计方案及相关数据；⑵发表相关论文不少于一篇，申请专利；4二、研究进度及具体时间安排起止日期主要研究内容预期结果2008.11—2008.12进一步进行市场调研，查阅相关资料，获得原始资料，购买部分相关书籍，学习相关理论知识，写出实施方案。进一步学习相关理论知识，并且，写出切实可行实施方案。2008.12—2009.6购买太阳能电池板、太阳能控制器、变压器、导线、线路板等，进行实验，记录实验数据，验证可行性。通过实验测量，采集数据，确定太阳能电池板的连接方式。2009.7—2009.9对实验数据进行处理、论证、反复实验验证,设计出电路图设计出合理的电路图，进行实验验证。2009.10—2010.1研制开发，联系厂家做出各部件，组装出具体装置。设计合理的外形，进行组装，做出具体得实用装置。2010.2—2010.6安装在汽车上进行磨合，改进。与汽车进行磨合，进一步改进使之更加实用。2010.7填写结题表，发表研究论文，撰写总结报告，参加答辩，申报专利。填写结题表，总结报告，进行成果推广，申报专利。5三、现有条件及经费预算现有条件：有实验场地，部分实验器材，部分相关书籍等。经费预算：1、打印纸、查阅文献、购买部分相关书籍，申报专利1000元2、购买太阳能电池板、太阳能控制器、变压器、导线、线路板、部分实验仪器和元器件等11500元3、设备加工4000元4、实验消耗器材和元器件1000元5、考察太阳能充电器厂的组装车间800元6、参加相关会议、发表论文1000元四、指导教师意见郑志勇的“便携式汽车太阳能充电系统的实验研究”项目，是为混合动力型汽车研发便携式太阳能充电系统。该系统利用照射在汽车表面的太阳能，通过太阳能电池板将太阳能转变为电能并储存于电池中，为汽车提供一定的动力。本项目的研究具有节约能源和减缓城市汽车尾气污染的效果，对人类的发展及生存有重大意义。鉴于本项目具有很好的应用前景，论证严谨，前期准备充分，时间安排合理，经费预算基本满足该项目进行实验研究支出的要求，同意开题。指导教师：2008年12月12日