论太阳能汽车的应用和发展趋势

张迪

摘 要：从全球来看，已探明的石油储量只能用到2040年，天然气也只能延续50-60年左右，即使是储量最丰富的煤炭最多也只能够维持二三百年。就连近代才发展起来的核能发电的原料铀储量也是有限的，而且还存在安全和污染的难题。节能、环保和安全技术是汽车工业“永恒的三大主题”，其中的核心是新能源技术。本文探讨了太阳能在汽车上的应用和发展趋势。

关键词：新能源；太阳能；汽车

1 太阳能汽车的优点

太阳能电动车以光电代油，可节约有限的石油资源。白天，太阳电池把光能转换为电能自动存储在动力电池中，在晚间还可以利用低谷电（220V）充电。无污染，无噪音。因为不用燃油，太阳能电动车不会排放污染大气的有害气体。没有内燃机，太阳能电动车在行驶时听不到燃油汽车内燃机的轰鸣声。

2 太阳能在汽车上应用现状

2.1 作为驱动力

这一应用方式，一般采用特殊装置吸收太阳能，再转化为电能驱动汽车运行。按照应用太阳能的程度又可分为如下两种形式：⑴太阳能作为第一驱动力驱动汽车。完全用太阳能为驱动力代替传统燃油，这种太阳能汽车与传统的汽车不论在外观还是运行原理上都有很大的不同，太阳能汽车已经没有发动机、底盘、驱动、变速箱等构件，而是由电池板、储电器和电机组成。利用贴在车体外表的太阳电池板，将太阳能直接转换成电能，再通过电能的消耗，驱动车辆行驶，车的行驶快慢只要控制输入电机的电流就可以解决。⑵太阳能和其它能量混合驱动汽车。太阳能辐射强度较弱，光伏电池板造价昂贵，加之蓄电池容量和天气的限制，使得完全靠太阳能驱动的汽车的实用性受到极大的限制，不利于推广。因此就出现了一种采用太阳能和其它能量混合驱动的汽车。这种汽车既有汽油发动机，又有电动机。

2.2 作为汽车辅助能源

在传统汽车上可以用太阳能作为辅助动力，以减少常规燃料的消耗，而且现代汽车的电器化程度曰益提高，各辅助设备的耗电量也因此急剧增加。这方面的应用主要有以下几种形式：⑴太阳能用作汽车蓄电池的辅助充电能源。在轿车上加装太阳电池后，可在车辆停止使用时，继续为电池充电，从而避免电池过度放电，节约能源。⑵用于驱动风扇和汽车空调等系统。汽车在阳光下停泊，由于车内空气不流通，使得车体成了收集太阳能的温室，造成车内温度升高，使车内释放大量的有害物质，从而使车内空气品质变糟。若加装太阳能装置，比如加装太阳能风扇等，则可以为车辆在停泊期间无能耗提供新风并降温，保证车辆再次上路时有良好的空气品质。

3 太阳能汽车的设计制造

3.1 车身与底盘

通常，有三種类型的底盘使用在太阳能汽车上：空间框架结构；半单体横造或碳纤维；单体横造。

一个空间框架使用一个焊接或保护管结构用于支撑装载或车体，这种车体重量轻，但不能装载。合成的外壳是可以将分离的底盘组装起来。半单体横造或碳横梁使用合成横梁和空间隔开达到支撑装载的能力，而整合就不能支撑装载并承受一个整体的腹部底盘。在太阳能汽车的顶部每段是经常分割成片状，从而能够附加到腹部盘的上面。一个单体横造的太阳能汽车的底盘使用躯体结构并用来支撑装载。这三种类型的太阳能汽车底盘都能制造出强劲而又轻量型的太阳能汽车出来。

3.2 太阳能阵列

太阳能阵列是太阳能汽车的一种资源。阵列是由许多PV光电池板组成。这些光电池板是将太阳能能量转变成电能。每一组使用太阳能光电板技术的一种来制造阵列。这些阵列类型需要符合比赛规则，受到太阳能汽车尺寸和部件的费用等的制约。太阳能光电池板是通过电线连接。若干个电线串并联在一起，连接光电池片从而达到蓄电池规定的电压。这里有几种方法使得太阳能光电池组合在一起。但是一个最基本的目标就是在有限的空间内能够尽可能的装上多的太阳能光电池板。太阳能光电板很脆弱并且很容易被损坏。这些光电池板保护主要来自于天气和空气压缩而出现裂口。有几种方法可以压缩光电池板，目标是增加最小的重量来保护太阳能光电池板。在白天里，电力是通过太阳能光电池阵列依靠天气和太阳的位置而得到能量，通过太阳能阵列自己的转换变成动力。

3.3 太阳能光电板

一个太阳能光电板能将太阳能转变为电能。光子在日光下产生能量带动电子从一个半运动的金属粒子的一层转移到另一个层面，电子的运动产生了通用的电力。目前，主要有两种类型的光电板：硅和砷化物。在这里有几个不同的等级并且有不同的效能。环绕地球卫星是典型的使用砷化合物，而硅则更为普遍的为地球（陆地）基础设备的使用。一般等级的太阳能汽车通常使用陆地级硅电池板。许多独立的硅片（靠近1000个）被组合，形成太阳能阵列。依靠电动发动机驱动太阳能汽车。这些陈列的通常工作电压在50-200V，并能提供1000W的电力。能量的大小受到太阳、云层的覆盖度和温度的影响阵列的输出。超级太阳能汽车通常类型的太阳能光电板也能使用。但更多的是使用太空级光电板。这种板很小，但是比普通的硅片电池板要昂贵的多，然而它们的使用效率非常的高。光电池板具有很强的技术性。它们的发展和使用是随着技术的发展而发展。并有部分是用于太空旅行和卫星输送系统中。

[参考文献]

[1]陈清泰.新能源汽车行业研究专题报告[R].国金证券，2009-03-03.

[2]李伟利.我国新能源汽车发展分析[J].当代石油石化，2010（1）.