太阳能汽车：新鲜探索！

太阳能汽车由于零污染、能源用之不竭，因此被人们称为“未来汽车”。

人类最早直接利用太阳能是在距今两千多年前的周代，利用凸面镜聚集太阳光取火。随着现代生物学的发展，人们利用太阳能烧水、煮饭、采暖、制冷、发电等。世界上第一个阳光电池是1954年制造的。阳光电池有硅电池、硫化镉电池等，其中硅电池较为常用。硅电池有圆形、半圆形和长方形的，关键部分是一个小小的硅片，如纸一样薄。它一面均匀地掺进一些硼，另一方面均匀地掺进一些磷，然后在薄片两面装上电极，这就是硅太阳能电池。

只装太阳能电池板的汽车，当太阳射到车身上的太阳能电池板时，光电转换，立即产生直流电，供给直流电动机运转，驱动汽车行驶。由于没有蓄电池，这种汽车在无光照射时，就不能行驶。如果要使汽车在阴天或夜间也能行驶，还必须将太阳能电池板和蓄电池配合使用。在阳光照射时，太阳能电池板产生的电能，一部分提供给电动机，使汽车行驶；另一部分给蓄电池充电。这样，当没有阳光时，蓄电池就放电供给电动机，使汽车行驶。

和传统的汽车不同，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、储电池和电动机组成，车的行驶只要控制流入电动机的电流就可以解决，全车主要有3个技术环节；一是将太阳光转化为电能；二是将电能储存起来；三是将电能最大限度地发挥到动力上。

有人说太阳能汽车形似“UFO”，这是由于太阳能汽车首先要解决的是把太阳光转为电能，这就需要电池板和太阳光有一个大的接触面，而且太阳光越是直射，其转化率越高，所以，一般太阳能汽车都呈扁平状（见图4-10）。有的将太阳能电池板做成活动式的，可以变换倾斜角度，跟踪太阳，以便采集更多的阳光；有的将车身做成流线型，电池板固定在车身上，使空气阻力减到最小，或者采集阳光的面积最大。它们各有所长，都是为了使太阳能汽车开得更快，行驶里程更长。但现有的技术有限，车体要减轻质量，太阳能汽车才能跑得更好。每年世界各地都要举行规模很大的太阳能汽车赛，而每一项赛事对车都有不同的要求，包括它的长度、宽度，每个参赛人都要按照有关标准进行车身设计。所以多数太阳能汽车力图做得车体轻、风阻小而又有个性，这就形成了各种古怪的样子。

按用途分，太阳能汽车可分为赛车和实用车两类。但由于蓄电池的能量有限，在无太阳的情况下，连续行驶里程有一定的限制，且太阳能电池成本目前还太高，造价昂贵、承载能力差，所以太阳能汽车在现阶段还无法普及。

如图4-11所示为菲亚特2008年发布的一款小车Fiat Phylla，它的4个车轮内都有电动机，由可充电锂电池供电，而车顶、车窗和车门上都有太阳能电池板，时刻为电池充电。

Fiat Phylla车长2 995 mm，车身大量使用铝质材料，车身质量为750 kg左右，蓄电池能够提供长达220公里的最大行程。最高车速能够达到130 km/h，但它的加速性能稍差。

图4-10　太阳能汽车

图4-11　菲亚特Fiat Phylla(www.xing528.com)

太阳能汽车还专门设置了比赛，即澳大利亚太阳能汽车挑战赛，它是目前世界上规模最大、距离最长的太阳能汽车大赛。大赛的目的是向世界发出强烈的环保信号，推动绿色科技发展，尤其是宣传将太阳能作为替代能源。赛车从澳大利亚最北部的达尔文市出发，沿斯图尔特高速公路行驶3 000多公里，抵达目的地——南部的阿德莱德市。

该项挑战赛自1987年开始举办，倡导者是丹麦人汉斯·索斯特洛普，他在1982年设计并建造了世界上第一台太阳能汽车，并将之命名为“安静的到达者”号。首届赛事共有23支队伍参加，获胜者是由通用汽车公司赞助的一台太阳能汽车，它的平均时速达到了67 km/h。

索斯特洛普在1996年将这一赛事的主办权出售给了南澳大利亚政府，南澳大利亚政府在1999年将这项三年一度的赛事改成了两年一度。2005年，参赛的太阳能汽车平均时速已达103 km/h，冠军赛车的最高时速达到147 km/h；同时大赛也扩充为两个不同级别的赛车：一是“挑战历险级”，为专门的太阳能汽车设计；二是“绿舰技术级”，为其他类型的新能源低耗赛车设计。赛车要途经地球上最壮观也最荒凉的地带——澳洲大陆内部，气温可高达50℃。

五彩缤纷的创意让太阳能汽车看上去不像汽车了——大多数参赛汽车都携有巨大的太阳能电池板，使它们看起来更像是车轮上的巨型硅片。

举办者在2007年第10届大赛上重新调整赛事难度，让赛程变得更具挑战性：允许不同级别的汽车参赛，缩小太阳能电池板的规模；驾驶者必须坐在正常的驾驶位置上，进出车时必须独立完成，不得借助他人之力。这些规定就是让参赛者思考怎样能进一步改进技术，使其更具有实用性。

2015年度“普利司通世界太阳能汽车挑战赛”在澳大利亚北部城市达尔文举行，来自世界各地的19支队伍参加了比赛，最终两支荷兰队伍囊括了冠亚军，日本东海大学队获得第三名。荷兰Nuon（Solar）太阳能车队在赢得比赛后庆祝胜利。Nuon（Solar）太阳能车队的成员来自荷兰代尔夫特大学，他们的太阳能汽车在4天内完成了3 000公里的全程，获得冠军。2015年太阳能汽车比赛现场如图4-12所示。

正常情况下，一台石油发动机的能源利用率约为25%，利用率最高的也只有50%～60%，而太阳能汽车的能源利用率却能达到95%。

图4-12　2015年太阳能汽车比赛现场