中国追日号太阳能电动车在国际太阳能汽车拉力赛获得第13名

（一）太阳能汽车的工作原理及优势

1.太阳能汽车的工作原理

太阳能电池板将收集的太阳光和其他形式的光照射在太阳能电池板表面上，内部建立了电场生产电流。峰值最大跟踪器将根据太阳能电动车行驶条件的需要，将转化的电流传送到蓄电池，并储存起来，也可以直接输送到电动机控制器，或是根据行驶的工况蓄电池和太阳能电池板将同时为电机提供电流，如图1-13所示。

图1-13　太阳能汽车的工作原理图

当太阳能电动车停车不用时，太阳能电池板产生的能量被蓄电池储存起来。在这种情况下使得电能回收利用，更充分有效利用太阳能，达到节能。太阳能电动车通常安装太阳能最大功率跟踪装置（MPPT），而且在太阳能电动车上的作用是控制所用的能量，使能量分配更加合理。

2.太阳能汽车的优势

相对于传统的燃油汽车来说，实用型太阳能汽车除行驶速度远低于燃油汽车外，有以下优势：

①太阳能汽车耗能少，只需采用3~4 m2的太阳电池组件便可使太阳能电动车行驶起来。

②易于驾驶。无须电子点火，只需踩踏加速踏板便可启动，利用控制器使车速变化。另外，太阳能动力车采用创新前桥和转向系统，前后独立悬挂，四轮鼓式制动从时速30 km到突然刹车，刹车线不超过7.3 m。

③太阳能汽车结构简单，除了定期更换蓄电池以外，基本上不需日常保养，省去了传统汽车必须经常更换机油，添加冷却水等定期保养的烦恼。其车身小巧，转向灵便，可以轻而易举地被泊入拥挤不堪的都市停车场。

④太阳能汽车没有内燃机、离合器、变速箱、传动轴、散热器、排气管等零部件，其结构简单，制造难度较低。

（二）太阳能汽车国外的发展情况

1954年，美国贝尔实验室研制出世界上第一块太阳能电池，揭开了太阳能电力开发利用的序幕。1982年，澳大利亚人汉斯和帕金用玻璃纤维和铝制成了一辆“静静的完成者”太阳能汽车。这辆汽车的速度能达到40 km/h，这辆汽车每天所获得的电能只能行驶40 min。1984年，在瑞士举行的世界首届电动汽车与太阳能汽车比赛，标志着太阳能作为汽车的能源是可行的。1987年11月，美国的“圣雷易莎”号太阳能赛车以44 h 54 min的成绩跑完全程，夺得了冠军。1996年，芬兰研制太阳能三轮车。曲线型的太阳能板安装在车的后部，将太阳能电池板转换能量储存在蓄电池中。2010年，加拿大马塞洛用时10年，花费近50万美元制造出一款新型太阳能汽车，如图1-14所示。

图1-14　新型太阳能汽车

（三）太阳能汽车国内的发展情况

1975年，河南安阳召开的“全国第一次太阳能利用工作经验交流大会”，推动了我国太阳能事业的发展。清华大学学生自己设计、制造的中国第一辆具有代表性的“追日”号太阳能电动车，参加日本能登国际太阳能汽车拉力赛以优异成绩获得第13名。大连大学学生设计、制造的太阳能汽车时速最高达到120 km/h。江苏太阳能汽车爱好者花了8年时间设计制造了两辆太阳能汽车。第一辆太阳能汽车由6 m2太阳板和5组电瓶等材料制成。太阳能汽车基于上述太阳能电动车的发展历程，其技术具有以下3个方面的发展趋势：

①目前为止，太阳能电动车开发利用在拉力比赛、一些风景区和高尔夫球场等，仅限于小批量生产。这些太阳能电动车行驶里程相对短，并没有在轿车上投入生产。

②太阳能电动车车身和底盘、驾驶控制系统、电力系统、驱动系统等理论和应用不成熟，不完善。

③太阳能电动车研发经费较高，尤其是光伏技术的研究耗资成本巨大，要想把太阳能转换率从30%提高得更高，需要做更多的实验和培养这方面的人才，这将是耗资成本的主要方面。

（四）太阳能汽车车型实例(www.xing528.com)

1.比亚迪F3DM太阳能汽车

比亚迪的这款太阳能汽车是在原款F3DM的基础上，装载了太阳能电池充电系统的F3DM低碳版，F3DM低碳版输出功率达到了125 kW，相当于2.4 L发动机的优越动力性能。在起步阶段，F3DM低碳版超强的瞬间加速性能远远超过2.4 L级别的发动机所能达到的水平，给驾驶者带来一种全新的驾驶乐趣（图1-15）。

图1-15　比亚迪F3DM太阳能汽车

2.吉利IG太阳能电动车

吉利的这款IG概念车为迎合不同的需求，配备了两种动力系统：一种为60 kW电动机+磷酸铁锂电池，车速最高可以达到150 km/h，续航里程达到180 km；另一种为988cc、最大功率52 kW的三缸汽油发动机+5MT/4AT变速箱。它的革新意义并不仅限于外观，车顶的太阳能装置可以将阳光转化为电能，利用电瓶余热为车内提供暖风（图1-16）。

图1-16　吉利IG太阳能电动车

3.标致shoo太阳能概念车

标致shoo是最具未来派色彩的太阳能概念车之一。标致shoo概念车在车顶上配置了太阳能面板，将太阳能转化成为电能，进而驱动该车的电动马达行驶。该车不仅为一款零尾气排放车型，同样也为一款依靠绿色能源行驶的车型，是一款十分环保的车型（图1-17）。

图1-17　标致shoo太阳能概念车

小阅读：新款奥迪A3 g-tron双燃料汽车

奥迪A3是国产奥迪产品中最“亲民”的车型。奥迪A3 g-tron是一款双燃料车型，以汽油和CNG为燃料，它的发动机基于普通版车型的1.4TFSI发动机改造而来，针对天然气的特性，对气缸盖、涡轮增压器、喷射系统及催化转化器都做了专门设计（图1-18）。

图1-18　新款奥迪A3 g-tron双燃料汽车

用来储存压缩天然气的气瓶是A3 g-tron的创新之一，两个气瓶被布置于车尾底部，占据原先备胎的空间。每个气瓶能够以200 bar的高压各储存7.2 kg的天然气。它们采用了轻量化材料制造（图1-19）。

A3 g-tron 车内并没有切换燃料来源的控制按钮。在通常情况下，车辆会自动优先使用天然气燃料。在低温环境下，车辆会先使用汽油启动车辆，然后切换至天然气，当气瓶内的压力低于10 bar以上（天然气剩余量小于0.6 kg），A3 g-tron才会将燃料切换成汽油。按照官方的数据，在新欧洲循环工况测试下，A3 g-tron使用天然气的续航里程可达400km（消耗量约3.6 kg/100 km），而后继续使用汽油可以再走900 km，车辆的行驶里程可达1 300 km。

图1-19　奥迪A3 g-tron双燃料汽车气瓶

从实际驾驶来看，天然气模式下A3 g-tron的动力表现和使用汽油时的差别并不明显，在加速状态下依然保持着相当的冲劲，发动机的振动也抑制得相当到位，坐在车内很难察觉到这辆车与普通汽油车的差别。在天然气模式下，启停系统也完全能够正常工作。不过，在交通灯密集的城市中，车辆的燃料消耗似乎要比之前的官方数据高出不少。在全程空调的情况下，平均“油”耗显示天然气的消耗量为7.9 kg/100 km，是官方数据的两倍多。