李宏

摘 要：隨著科技在汽車領域的不斷發(fā)展，我國私家車數量與日俱增，對能源的消耗也在快速增加，從而進一步激化了社會對新能源的訴求。在此過程中，太陽能汽車作為一種新能源汽車開始嶄露頭角，備受社會各界的廣泛關注。本文主要分析了太陽能汽車的優(yōu)勢及發(fā)展現狀，并對未來太陽能汽車的實用化發(fā)展方向提出了自己的一些看法。

關鍵詞：太陽能汽車；發(fā)展優(yōu)勢；實用化策略

1 太陽能汽車發(fā)展現狀

1.1 太陽能汽車的發(fā)展優(yōu)勢

自上世紀開始，社會各界就已經開始加強對太陽能的關注，并了解到太陽能發(fā)展的重要性。進入本世紀以來，隨著科技水平的不斷發(fā)展，人們開始越來越關注太陽能在各領域的發(fā)展應用。具體來說，研發(fā)太陽能汽車主要有以下幾點優(yōu)勢：

1.1.1 減少對不可再生資源的消耗

太陽能汽車主要是將太陽的光能轉化為電能，白天的時候將汲取到的太陽光轉化為電能儲存到電池當中，在夜晚也可以使用儲備下來的電能，如果天氣情況不好，造成太陽能儲備不足，還可以通過家用電對電池進行充電。此種能源轉化可以從根本上減少對不可再生資源（石油資源）的消耗。

1.1.2 制造難度低且操作便捷

與傳統(tǒng)燃油汽車相比，太陽能汽車的零部件組成就更為簡單，像內燃機、離合器、變速箱等都不需要，生產難度低，且在日常維護過程中只需要關注電池的狀態(tài)，定期針對電池進行更換即可，這樣能夠有效控制維修成本的支出。除此之外，太陽能汽車不需要離合器、無需電子點火也不用換擋，對駕駛員的駕駛操作要求較低，操作極為便捷。

1.1.3 不會對環(huán)境造成污染

傳統(tǒng)汽車是以石油作為能源，在汽車行駛過程中會排放大量的有害氣體，進而對生態(tài)環(huán)境造成負面影響，尤其是汽車在制動和啟動過程中，能耗會增加，尾氣排放量也會進一步提升。相比之下，太陽能汽車運行過程中消耗的是電能，并不會產生汽車尾氣，也會有效避免不可再生能源的消耗，有利于生態(tài)環(huán)境的保護。

1.2 現階段太陽能汽車發(fā)展狀況

在三十年前，太陽能動力汽車就已經誕生，然而這些年來一直無法走出實驗室的重要原因就是能源轉化效率低。在早期太陽能汽車研發(fā)過程中，太陽能蓄電電池板采用的是單晶硅片，能源轉化率只有14%，相當于在這樣的能換轉化環(huán)境中汽車續(xù)航里程只能維持在十公里左右，這樣的技術標準遠遠無法達到汽車量產推廣的標準。從我國太陽能汽車研發(fā)歷史來看，1984年我國首次研制的“太陽號”太陽能汽車試驗成功，2006年我國首輛太陽能汽車在南京亮相，能夠實現行駛速度最高88km/h。截止目前，我國市面上已經出現了許多電動系統(tǒng)與燃氣并用的新能源汽車，真正的純太陽能汽車仍然多數停留在實驗階段。其中漢能就已經突破技術限制，日前發(fā)布了4款太陽能汽車，其更是全球第一臺薄膜式太陽能發(fā)電汽車，可日均行駛80-100公里，蓄電池最大續(xù)航里程能達到350公里。現如今，太陽能汽車技術應用現狀主要包括兩大部分：

1.2.1 驅動能源技術

以太陽能作為驅動能源運用于汽車領域，其應用技術主要包括以下幾個方面：一是電池。目前太陽能汽車所用的光伏電池主要是晶硅電池和薄膜電池兩種，且兩者在能源轉化效率上存在差異性。實現太陽能電池技術的提升有助于提高光電轉化率，目前許多國家已經開始致力于太陽能電池的研究工作并獲得了一定的研究成績，例如美國能源部研發(fā)的電池能夠使光電轉化率達到40%；二是車體。為了提升太陽能汽車的采光效果，在汽車車體設計上通過選擇扁平式來減少空氣阻力，增加光能吸收效率。在對車體底盤設計上則主要有三種設計形式，包括承載式結構、半承載框架結構、無載荷組合式殼體等，其都可以保證汽車車體擁有充足的承載水平；三是蓄電池。太陽能易受自然因素的影響，當光能轉化電能無法滿足實際需求之時，需要安裝蓄電池作為輔助電源?，F階段，太陽能汽車蓄電池多會選擇鋰電池和鎳氫電池，且蓄電池在汽車中的使用會綜合考慮汽車的環(huán)保問題、成本問題以及儲備情況等；四是電力驅動。太陽能汽車在電力驅動設計環(huán)節(jié)中主要包含了電動機、功率電子器件與控制器這三種技術，多數在設計過程中會選擇輪邊驅動設計，電動機依據永磁無刷直流電機進行工作；五是能源管理。在太陽能汽車電池能源管理中，需要依據能源管理技術對太陽能電池進行全面優(yōu)化，以實現電池運行時間及運行效率的有效延長，例如結合DSP對輸出電壓與電流實施調節(jié)，以保障汽車運行中擁有最大輸出功率。此外，太陽能汽車能源管理系統(tǒng)需要同電池、蓄電池相符，以確保汽車運行性能的穩(wěn)定性。

1.2.2 輔助能源技術

太陽能汽車設計中，通過輔助能源技術能夠幫助其提升安全性，并有效控制燃料消耗情況。首先，在蓄電池輔助能源應用上，通過引用太陽能技術，在汽車停止過程中利用蓄電池充電，以充分保證電池隨時隨地擁有充足電量，也盡可能的減少能源的消耗；其次，在天窗設計應用上，可以放置太陽能電池板作為空調傳感器、點火器等零件啟動電源，也可以在車內安裝鼓風機，利用電池板產生的電源將車外冷空氣引入車內，以降低車內溫度，減少空調的使用，這樣不僅能夠減少耗能，也能夠保障車內環(huán)境安全；最后，在輔助空調系統(tǒng)應用上，將太陽能技術運用在車內氣流管理系統(tǒng)中，能夠保證汽車在不運行狀態(tài)下，自主檢測車內溫度，避免因車內溫度過高衍生出不良氣體或物質，通過系統(tǒng)預期設定自動向車內流入新鮮空氣。除此之外，在太陽能汽車設計中，一些設計師還設計安裝太陽能半導體空調，通過整合太陽能技術和半導體熱電制冷技術，以為車內進行溫度調節(jié)。

2 未來太陽能汽車發(fā)展的實用化對策

2.1 技術提升策略

隨著新能源技術在汽車領域的快速發(fā)展，太陽能汽車的優(yōu)勢逐步凸顯出來。未來，太陽能汽車發(fā)展主要需提升以下五大技術：第一，電池技術。太陽能電池技術能量轉換率越高，汽車運行成本會得到大幅降低，其對未來太陽能汽車能否得到大幅度推廣起著至關重要的作用。可見，未來各國在太陽能汽車電池研究方面需要著重電池轉化率最大化提升研究；第二，車體技術。從當前太陽能汽車車體設計現狀來看，汽車車型情況需要與太陽能量吸收、空氣阻力、安全性等方面進行綜合考量。未來，太陽能汽車量產投入市場之前，需要進行大量的仿真測試（例如風動測試），并通過權威性的測評之后方可進行廣泛應用；第三，蓄電池技術。針對蓄電池在太陽能汽車的應用，未來在研發(fā)過程中需要綜合考慮多種因素，包括能量及功率對比、成本、電池容量、使用時長、穩(wěn)定性、安全性等方面；第四，能量管理技術。需要在保證蓄電池與其能力系統(tǒng)相匹配基礎上，盡可能保證太陽能能源利用最大化，這樣方能進一步提升未來太陽能汽車的行駛距離，強化電池壽命。

2.2 市場前景及運用領域

每年我國太陽能輻照總量超502萬kJ/m2，年日照時數超2200h的地區(qū)，占我國整體國土面積的三分之二，尤其西藏、新疆、青海、甘肅等地的總輻射量和日照時數更是極為豐富。這為我國發(fā)展太陽能技術，研發(fā)太陽能汽車提供了必要的資源條件。事實上，太陽能汽車的研發(fā)及投入使用受陽光強弱、氣候、太陽高度角等因素的影響較大，在投入市場使用過程中會受到較大的影響及沖擊。為太陽能汽車尋找理想的應用領域就顯得極具實用性。從太陽能汽車的使用先決條件來看，其工作場所需要陽光充足，以為汽車提供足夠的能量來源，車身需要盡可能輕量化，需對速度和載重沒有較高要求，并需要在光照條件欠佳的環(huán)境下仍然能夠利用電動模式予以驅動。從現階段我國市場發(fā)展環(huán)境來看，太陽能汽車可以首先將市場投入在觀光游覽車方向，通過“太陽能電池 -蓄電池 -人力混合”的驅動模式，作為電動汽車入市的切入點。從旅游行業(yè)角度來看，觀光游覽車是一種特殊的代步車輛，其行駛速度較慢（通常車速只有10-30km/h），需要具備安全、舒適、便捷等性能，以便于游客能夠在車內能夠悠閑的觀賞景區(qū)風景。此外，景區(qū)對環(huán)境保護的要求也比較高，太陽能觀光游覽車能夠滿足上述所有的性能要求，其無疑是未來觀光游覽領域的一個重要革新。

總之，隨著當前石油資源的不斷枯竭，因汽車尾氣排放導致環(huán)境污染嚴重，太陽能汽車的研發(fā)能夠有效解決不可再生能源消耗及環(huán)境問題，其以清潔、環(huán)保的性能能夠真正實現交通工具的污染物“零排放”。雖然太陽能汽車在研發(fā)過程中仍然還存在許多問題，在入市過程中還有許多技術問題亟待進一步攻克，但是隨著這些技術的不斷提升，太陽能汽車性能將會越來越穩(wěn)定，相信未來太陽能汽車的應用領域將會越來越廣泛。

參考文獻：

[1]李江華.太陽能技術在汽車新能源領域中的實踐與探究[J].科技風，2018（35）：7.

[2]趙延杰.汽車新能源領域的太陽能技術運用技巧探討[J].汽車與駕駛維修（維修版），2018（04）：89-90.

[3]張翔.太陽能汽車是噱頭，還是未來發(fā)展趨勢[J].廣東經濟，2016（12）：85-87.