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“中国造”太阳能车首次参赛 数十小时穿澳洲

2018-12-12 08:47admin中国电力时空网

2015年11月19日讯,从澳大利亚北部的达尔文出发,翻越麦克唐纳山,穿过维多利亚沙漠,到达南部的阿德莱德,全程3022公里。这是一条众多探险自驾游者热衷的线路。就在上个月,北京理工大学的师生驾驶自主研发的太阳能车,参加2015年世界太阳能车挑战赛,走完全程,其中纯太阳能行驶里程达1823公里。这也是中国大陆地区唯一一支参赛车队。

“中国造”太阳能车首次参赛 数十小时穿澳洲

首次参赛:“光梭”号跑出1400公里

世界太阳能车挑战赛经过近三十年的发展,已经成为世界范围内最成熟和有影响力的太阳能汽车比赛,体现了目前太阳能汽车领域发展的最高水平。该赛事每两年举办一次。

团队成员兼指导老师张幽彤介绍,北京理工大学机械与车辆工程学院从2012年开始研究太阳能汽车,参与研究的师生当时就把目光对准了这项赛事,“一是检验我们自己的研发成果,二是也想通过这种交流的机会了解一下世界最前沿的太阳能汽车技术。”

2012年底完成了参赛报名后,张幽彤带领着同事和研究生进入紧张的赛车研发过程。他们用铝合金搭起了车的框架,铺上太阳能发电板,然后安装上电机、集成电路、仪表等操控设备。历经大半年研发完成后,他们给这辆太阳能车命名为“光梭”号,“希望它今后能像所依赖的太阳光一样飞速穿梭,改变人们的生活。”

这是他们制造出的第一版参赛车辆,代表了当时的最高研制水平。“光梭”号质量为275千克,最高车速每小时100公里,使用纯太阳能一次可以行驶接近200公里。

“每个分站之间距离约为300公里,一旦当天不能达到最近的一个分站点,就需要使用拖车,最后按照实际利用太阳能行驶的总里程计算排名。”张老师说,这意味着他们每一个赛段都需要用到拖车,“有学生泄气了,认为跑不完就没有了成就感。”张幽彤说,他告诉学生,达喀尔拉力赛中,许多车手都无法在当天赶到赛段集结点,但是这并不妨碍这项赛事吸引全球顶尖车手而成为经典,“关键是你努力了,参与了,学到了。”

2013年的10月,“光梭”号在澳洲大陆使用纯太阳能跑出了1398公里。“我认为这是一个了不起的成绩,值得祝贺。”张老师说。

“中国造”太阳能车首次参赛 数十小时穿澳洲

二次研发:赛车“减肥”100公斤

第一次参赛结束回到学校,团队马上进行了总结,为下一次参赛做好准备。“一定得减肥。”张幽彤说的不是自己,而是“光梭”号,“车辆总重有限制,所以只能把车身重量控制下来,才能腾出地方尽可能安装更大面积的太阳能板,提高动力和续航能力。”

第一版“光梭”号用的是铝合金车架,铝的密度为2.7。他们经过反复试验决定新车采用碳纤结构,比重能降到1.9。“后来证明,设想是美好的,现实是骨感的。”张幽彤笑道,因为结构设计过于完美,在国内道路测试时他们发现全碳纤维材料车身的机械强度不足以支撑3000公里路途的颠簸,“有第一次参赛的经历,那边的铺装路面比咱这要差好多,不用沥青,还要穿越沙漠区,有很多碎石。”为此,他们又进行了车身改良,最终通过材料综合整合后达到了预期效果。热成型、固化、加工,新车的车身工艺复杂性远超过能直接加工的铝合金。“研发的过程非常辛苦,碳纤维整车的生产工厂在六环外,我们每天很早就得从三环附近的学校赶过去,直到夜里才能返回。”车队成员、研究生雷磊对记者说,至于装备、研究车辆到半夜,那更是家常便饭。

除了车身外,团队还重新开发设计了电子系统,包括电机、控制器、仪表灯等。这是50多支参赛队伍中唯一DIY电子系统的车队,“国外许多车队直接采购知名大牌的电子系统,或者和顶级赛车公司联合开发。”张老师说。

经过10个月的开发准备,第二代太阳能赛车在今年夏天问世,这辆车被命名为“振发”号。“振发”号采用了低风阻车身设计,整车高仅1.1米,低于市面上绝大多数轿车。车上覆盖6平方米的太阳能电板,通过高效驱动电机,最高速度可达每小时130公里。在理想光照条件下,纯太阳能驱动车速也可以达到70公里,行驶里程达到300公里,“可以努力实现全太阳能完成分站赛。”张老师说,最重要的是,“振发”号的车身重量降到了只有175千克,比之前的“光梭”号足足轻了100千克。

“中国造”太阳能车首次参赛 数十小时穿澳洲

再次参赛:57小时穿越澳洲大陆

今年10月6日,北理工参赛车队一共13人带着“振发”号太阳能车,抵达澳大利亚北部城市达尔文。车队包括4位教师、9位研究生。他们的背后,还有8人团队在国内提供强力后援。10月初的南半球刚刚告别冬天不久,但在靠近赤道的澳大利亚,阳光已经热情如火。来不及欣赏澳洲大陆风情,团队就投入了紧张的备战。

按照赛事规定,太阳能车上路前还需要通过静态车检和动态车检,以确认车辆的重量、动力符合比赛要求。一通检查下来,几乎所有非英语国家的车队都出现了问题,“每天上午8点到下午5点为车辆行驶参赛时间,剩余的休整时间车辆是可以停下来充电的,我们以为这时候可以把太阳能板卸下来充电,没想到规则并不允许。”张幽彤说,这直接导致整个车顶太阳能板的安装工艺需要重新调整,“团队跟疯了一样,分几路,进超市,逛杂货市场,在当地到处采购各种零配件进行改装,终于在开赛前让车辆符合了要求。”雷磊说。

10月18日,“振发”号从达尔文正式出发。在它前面的是一辆先导车、一辆护卫车(裁判在车内),在它后面是一辆拖车,防止“振发”号意外趴窝或者无法在天黑前赶到分站点。“振发”号的驾驶由张老师和两位研究生轮番完成,这显然不是一个好差事。为了尽可能的节约能源,车内没有空调也没有电风扇,只有很小的通风口,“比赛允许我们开窗前行,但没有人会这么干,因为会增加风阻,消耗大量能源。”张老师说。

从达尔文一路向南,不少路段是双向单车道。行驶在路上,经常迎面遭遇四节车厢、当地号称“陆地火车”的360吨位大货车,“与之相比我们4.5米长、1.8米宽的太阳能车就像是一个玩具,好几次感觉‘擎天柱’就要碾过来了。”张幽彤说。而在雷磊看来,上厕所也是一件不容易的事,白天光照好,太阳能车动力足,谁都希望多赶路,提高比赛成绩,“所以我们在白天比赛时尽量少喝水或者不喝水,到了分站点驻扎休息时再喝。”

经过6天共计57小时的艰苦跋涉,“振发”号终于顺利抵达终点阿德莱德。他们在全程共有1823公里完全依靠太阳能完成赛事,尤其是前两个分站段,都是自主完成赛事,没有依靠拖车。

在张幽彤看来,车检和比赛过程中与组委会技术官员和各国高水平参赛队伍的交流,让队员们在设计技术、驾驶策略、团队组织和运作等方面都获益匪浅。他说,他们会坚持继续参赛,下一步将改进车辆的整体设计和电机效率,让车跑得更快、更远,最终实现真正的实用化,让太阳能车进入千家万户。

来源:北京晚报—北晚新视觉网 记者:张航 文并图