太陽能汽車

概述

　　太陽能汽車 solar car

　　太陽能發(fā)電在汽車上的應(yīng)用，將能夠有效降低全球環(huán)境污染，創(chuàng)造潔凈的生活環(huán)境，隨著全球經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，太陽能汽車作為一個(gè)產(chǎn)業(yè)已經(jīng)不是一個(gè)神話。燃燒汽油的汽車是城市中一個(gè)重要的污染源頭，汽車排放的廢氣包括二氧化硫和氮氧化物都會(huì)引致空氣污染，影響我們的健康。現(xiàn)在各國的科學(xué)家正致力開發(fā)產(chǎn)生較少污染的電動(dòng)汽車，希望可以取代燃燒汽油的汽車。但由于現(xiàn)在各大城市的主要電力都是來自燃燒化石燃料的，使用電動(dòng)汽車會(huì)增加用電的需求，即間接增加發(fā)電廠釋放的污染物。有鑒于此，一些環(huán)保人士就提倡發(fā)展太陽能汽車，太陽能汽車使用太陽能電池把光能轉(zhuǎn)化成電能，電能會(huì)在儲(chǔ)電池中存起備用，用來推動(dòng)汽車的電動(dòng)機(jī)。由于太陽能車不用燃燒化石燃料，所以不會(huì)放出有害物。據(jù)估計(jì)，如果由太陽能汽車取代燃汽車輛，每輛汽車的二氧化碳排放量可減少43至54%。

產(chǎn)生背景及意義

　　　汽車用的燃料是汽油和柴油等，它們都是從石油中提煉出來的。然而，石油這種礦物燃料是不能再生的，用一點(diǎn)就少一點(diǎn)，總有一天要用完。據(jù)科學(xué)家們預(yù)計(jì)，目前世界上已探明的石油儲(chǔ)量將于2020年左右被采盡。因此，汽車將會(huì)出現(xiàn)挨受“饑餓”的危險(xiǎn)，人類將面臨著能源的挑戰(zhàn)。
　　從另一方面來說，石油本身就是一種寶貴的化工原料，可以用來制造塑料、合成橡膠和合成纖維等。把石油作為燃料燒掉了，不但十分可惜，而且還污染了人類賴以生存的環(huán)境。

　　解決這個(gè)難題的唯一可行辦法，就是加緊開發(fā)新能源。而太陽能就是這些新開發(fā)能源中的佼佼者。

應(yīng)用現(xiàn)狀

　　到目前為止，太陽能在汽車上的應(yīng)用技術(shù)主要有兩個(gè)方面：一是作為驅(qū)動(dòng)力，二是用作汽車輔助設(shè)備的能源。

　　1、作為驅(qū)動(dòng)力

　　這一應(yīng)用方式，一般采用特殊裝置吸收太陽能，再轉(zhuǎn)化為電能驅(qū)動(dòng)汽車運(yùn)行。按照應(yīng)用太陽能的程度又可分為如下兩種形式：

　?。?）太陽能作為第一驅(qū)動(dòng)力驅(qū)動(dòng)汽車

　　完全用太陽能為驅(qū)動(dòng)力代替?zhèn)鹘y(tǒng)燃油，是幾代汽車工作者的夢想。1982年澳大利亞人漢斯和帕金用玻璃纖維和鋁制成了一部“靜靜的完成者”太陽能汽車。車頂部裝有能吸收太陽能的裝置，給兩個(gè)電池充電，電池再給發(fā)動(dòng)機(jī)提供電力。12月19曰，兩入駕駛著這輛車，從澳大利亞西海岸的珀思出發(fā)，橫穿澳大利亞大陸，于1983年1月7曰到達(dá)東海岸的悉尼，實(shí)現(xiàn)了一次偉大的創(chuàng)舉。這種太陽能汽車與傳統(tǒng)的汽車不論在外觀還是運(yùn)行原理上都有很大的不同，太陽能汽車已經(jīng)沒有發(fā)動(dòng)機(jī)、底盤、驅(qū)動(dòng)、變速箱等構(gòu)件，而是由電池板、儲(chǔ)電器和電機(jī)組成．利用貼在車體外表的太陽電池板，將太陽能直接轉(zhuǎn)換成電能，再通過電能的消耗，驅(qū)動(dòng)車輛行駛，車的行駛快慢只要控制輸入電機(jī)的電流就可以解決。目前此類太陽車的車速最高能達(dá)到lOOkm/h以上，而無太陽光最大續(xù)行能力也在100km左右。

　　還有一種概念上的太陽能汽車，這種汽車在車體上沒有安裝光伏電池板，而只是配置蓄電池，而電能全部來自專門的太陽能發(fā)電裝置。優(yōu)點(diǎn)是外觀與現(xiàn)有車輛類似，沒有"另類"的感覺，缺點(diǎn)是要經(jīng)常到太陽能電站充電，當(dāng)然續(xù)行能力也受到限制。

　?。?）太陽能和其它能量混合驅(qū)動(dòng)汽車

　　太陽能輻射強(qiáng)度較弱，光伏電池板造價(jià)昂貴，加之蓄電池容量和天氣的限制，使得完全靠太陽能驅(qū)動(dòng)的汽車的實(shí)用性受到極大的限制，不利于推廣。因此就出現(xiàn)了一種采用太陽能和其它能量混合驅(qū)動(dòng)的汽車。

　　復(fù)合能源汽車外觀與傳統(tǒng)汽車相似，只是在車表面加裝了部分太陽能吸收裝置，比如車頂電池板，用于給蓄電池充電或直接作為動(dòng)力源。這種汽車既有汽油發(fā)動(dòng)機(jī)，又有電動(dòng)機(jī)，汽油發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)前輪，蓄電池給電動(dòng)機(jī)供電驅(qū)動(dòng)后輪。電動(dòng)機(jī)用于低速行駛。當(dāng)車速達(dá)到某一速度以后，汽油發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)，電動(dòng)機(jī)脫離驅(qū)動(dòng)軸，汽車便像普通汽車一樣行駛。

　　由于采用了混合驅(qū)動(dòng)形式，帶來了諸多好處。首先，因?yàn)橛衅桶l(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，所以蓄電池不會(huì)過放電，蓄電池的容量只要滿足一天使用即可，與全用蓄電池的車相比，其容量可減少一半，也減輕了車重；其次，城市中大多數(shù)車輛都處在低速行駛狀態(tài)下，采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)可最大可能的降低城市局部污染。

　　2、作為汽車輔助能源

　　傳統(tǒng)的小轎車，功率一般在幾十千瓦左右，而太陽輻射功率至多1kW/m2，目前的光電轉(zhuǎn)換效率小于30%。因此全部用太陽能驅(qū)動(dòng)傳統(tǒng)的轎車，需要幾十平方米的接收面積，顯然難以達(dá)到。但在傳統(tǒng)汽車上可以用太陽能作為輔助動(dòng)力，以減少常規(guī)燃料的消耗，而且現(xiàn)代汽車的電器化程度曰益提高，各輔助設(shè)備的耗電量也因此急劇增加。這方面的應(yīng)用主要有以下幾種形式：

　　（1）太陽能用作汽車蓄電池的輔助充電能源

　　在轎車上加裝太陽電池后，可在車輛停止使用時(shí)，繼續(xù)為電池充電，從而避免電池過度放電，節(jié)約能源。

　　日本應(yīng)慶大學(xué)設(shè)計(jì)了一款叫做Luciole（螢火蟲）的概念車，它的顏色像螢火蟲。這款車曾在北京展覽過，車頂上貼有近一平方米的轉(zhuǎn)換效率較高的光伏板，作用是輔助給12伏的電池充電，當(dāng)12伏電池充滿后，12伏電池又會(huì)給主電池充電。電池充滿電時(shí)，這輛概念車能行駛800公里。

　?。?）用于驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇和汽車空調(diào)等系統(tǒng)

　　汽車在陽光下停泊，由于車內(nèi)空氣不流通，使得車體成了收集太陽能的溫室，造成車內(nèi)溫度升高，使車內(nèi)釋放大量的有害物質(zhì)，從而使車內(nèi)空氣品質(zhì)變糟。若加裝太陽能裝置，比如加裝太陽能風(fēng)扇等，則可以為車輛在停泊期間無能耗提供新風(fēng)并降溫，保證車輛再次上路時(shí)有良好的空氣品質(zhì)。

　　汽車天窗的玻璃下方設(shè)置有太陽能電池，太陽能電池與設(shè)置的控制單元輸入端相連接，輸入端連接車輛空調(diào)系統(tǒng)的溫度傳感器，同時(shí)輸入端還與蓄電池和點(diǎn)火器相連接。玻璃下方的太陽能電池吸收太陽能，經(jīng)汽車天窗控制單元可對蓄電池進(jìn)行充電，保證蓄電池的電能充足，同時(shí)延長蓄電池的使用壽命。而太陽能天窗帶給消費(fèi)者的最直接好處是，在夏天高溫天氣里，汽車在烈日下停車熄火，完全沒有能源供給時(shí)，能自動(dòng)調(diào)節(jié)車內(nèi)溫度。利用內(nèi)置在天窗內(nèi)部的太陽能集電板依靠陽光所產(chǎn)生的電力，經(jīng)過控制系統(tǒng)來驅(qū)動(dòng)鼓風(fēng)機(jī)，將車廂外的冷空氣導(dǎo)入車內(nèi)，驅(qū)除車內(nèi)熱氣，達(dá)到降溫的目的。當(dāng)駕駛者及乘員再打開車門及坐在座位上，不會(huì)感覺熱浪襲人、悶熱難耐，汽車的空調(diào)系統(tǒng)可以在最短時(shí)間內(nèi)將車內(nèi)溫度降至舒適的程度。同時(shí)可以改善車內(nèi)的空氣狀況，冬天也可以減少車內(nèi)前擋風(fēng)玻璃的結(jié)霜。根據(jù)資料顯示，與沒有通風(fēng)降溫的車型相比，安裝了太陽能天窗的汽車駕駛室內(nèi)的溫度最高降低20℃。利用太陽能供電，節(jié)能降溫，十分有效地減少了汽車內(nèi)由熱所產(chǎn)生的“孤島”效應(yīng)。

　　目前國內(nèi)銷售的車型當(dāng)中，奔馳E級，奧迪A8、A6L、A4、途銳等部分車型都已配備了太陽能天窗。

優(yōu)勢

　　太陽能電動(dòng)車以光電代油，可節(jié)約有限的石油資源。白天，太陽電池把光能轉(zhuǎn)換為電能自動(dòng)存儲(chǔ)在動(dòng)力電池中，在晚間還可以利用低谷電（220V）充電。

　　無污染，無噪音。因?yàn)椴挥萌加?，太陽能電?dòng)車不會(huì)排放污染大氣的有害氣體。沒有內(nèi)燃機(jī)，太陽能電動(dòng)車在行駛時(shí)聽不到燃油汽車內(nèi)燃機(jī)的轟鳴聲。

　　與燃油汽車的比較優(yōu)勢。實(shí)用型太陽能動(dòng)力車除行駛速度遠(yuǎn)低于燃油汽車外，與燃油汽車相比，還是有諸多優(yōu)勢的。首先，太陽能電動(dòng)車耗能少，只需采用3-4平方米的太陽電池組件便可使太陽能電動(dòng)車行駛起來。燃油汽車在能量轉(zhuǎn)換過程中要遵守卡諾循環(huán)的規(guī)律來作功，熱效率比較低，只有1/3左右的能量消耗在推動(dòng)車輛前進(jìn)上，其余2/3左右的能量損失在發(fā)動(dòng)機(jī)和驅(qū)動(dòng)鏈上；而太陽能電動(dòng)車的熱量轉(zhuǎn)換不受卡諾循環(huán)規(guī)律的限制，90%的能量用于推動(dòng)車輛前進(jìn)。

　　其次，易于駕駛。無需電子點(diǎn)火，只需踩踏加速踏板便可啟動(dòng)，利用控制器使車速變化。不需換擋、踩離合器，簡化了駕駛的復(fù)雜性，避免了因操作失誤而造成的事故隱患，特別適合婦女和老年人駕駛。另外，太陽能動(dòng)力車采用創(chuàng)新前橋和轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，前后獨(dú)立懸掛，四輪鼓式制動(dòng)從時(shí)速30公里到突然剎車，剎車線不超過7.3米。

　　由于太陽能電動(dòng)車結(jié)構(gòu)簡單，除了定期更換蓄電池以外，基本上不需日常保養(yǎng)，省去了傳統(tǒng)汽車必須經(jīng)常更換機(jī)油，添加冷卻水等定期保養(yǎng)的煩惱。小巧的車身，靈便轉(zhuǎn)向，可以輕而易舉的將車泊入擁擠不堪的都市停車場。

　　在都市行車，為了等候交通信號燈，必須不斷的停車和啟動(dòng)，既造成了大量的能源浪費(fèi)，又加重了空氣污染，使用太陽能電動(dòng)車，減速停車時(shí)，可以不讓電動(dòng)機(jī)空轉(zhuǎn)，大大提高了能源使用效率和減少了空氣污染。

　　再次，太陽能電動(dòng)車沒有內(nèi)燃機(jī)、離合器、變速箱、傳動(dòng)軸、散熱器、排氣管等零部件，結(jié)構(gòu)簡單，制造難度降低。

工作原理

　　金焰四射的太陽，其表面是一片烈焰翻騰的火海，溫度為6000℃左右。在太陽內(nèi)部，溫度高達(dá)兩千萬度以上。所以，太陽能一刻不停地發(fā)出大量的光和熱，為人類送來光明和溫暖，它也成了取之不盡、用之不竭的能源聚寶盆。

　　將太陽光變成電能，是利用太陽能的一條重要途徑。人們早在本世紀(jì)50年代就制成了第一個(gè)光電池。將光電池裝在汽車上，用它將太陽光不斷地變成電能，使汽車開動(dòng)起來。這種汽車就是新興起的太陽能汽車。

　　你看，在太陽能汽車上裝有密密麻麻像蜂窩一樣的裝置，它就是太陽能電池板。平常我們看到的人造衛(wèi)星上的鐵翅膀，也是一種供衛(wèi)星用電的太陽能電池板。

　　太陽能電池依據(jù)所用半導(dǎo)體材料不同，通常分為硅電池、硫化鎘電池、砷化鎵電池等，其中最常用的是硅太陽能電池。

　　硅太陽能電池有圓形的、半圓形的和長方形的等幾種。在電池上有像紙一樣薄的小硅片。在硅片的一面均勻地?fù)竭M(jìn)一些硼，另一面摻入一些磷，并在硅片的兩面裝上電極，它就能將光能變成電能。

　　在“利比特布利克二號太陽能汽車頂上，有一個(gè)圓弧形的太陽能電池板，板上整齊地排列著許多太陽能電池。這些太陽能電池在陽光的照射下，電極之間產(chǎn)生電動(dòng)勢，然后通過連接兩個(gè)電極的導(dǎo)線，就會(huì)有電流輸出。

　　通常，硅太陽能電池能把10%～15%的太陽能轉(zhuǎn)變成電能。它既使用方便，經(jīng)久耐用，又很干凈，不污染環(huán)境，是比較理想的一種電源。只是光電轉(zhuǎn)換的比率小了一些。近年來，美國已研制成光電轉(zhuǎn)換率達(dá)35%的高性能太陽能電池。澳大利亞用激光技術(shù)制成的太陽能電池，其光電轉(zhuǎn)換率達(dá)24.2%，而且成本與柴油發(fā)電相當(dāng)。這些都為光電池在汽車上的應(yīng)用開辟了廣闊的前景。

　　將光電池裝在汽車上，用它將太陽光不斷地變成電能作為驅(qū)動(dòng)汽車運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力,這種汽車就是新興起的太陽能汽車。太陽能汽車?yán)锰柲艿囊话惴椒?。在陽光下?span id="o1ix4e5" class='hrefStyle'>太陽能光伏電池板采集陽光，并產(chǎn)生人們通用的電流。這種能量被蓄電池儲(chǔ)存并為以后旅行提供動(dòng)力?；蛘咧苯犹峁┙o發(fā)動(dòng)機(jī)也可以邊開邊蓄電。能量通過發(fā)動(dòng)機(jī)控制器帶動(dòng)車輪運(yùn)動(dòng)，推動(dòng)太陽能汽車前進(jìn)。

太陽能汽車的構(gòu)造

　?。?）太陽電池方陣

　　太陽電池方陣是太陽能汽車的能源。方陣是由許多PV光電池板（通常有好幾百個(gè)）組成。方陣類型受到太陽能汽車尺寸和部件費(fèi)用等的制約。目前，主要有兩種類型的光電池板：硅電池和砷化合物電池。環(huán)繞地球衛(wèi)星使用的太陽電池使用的是典型的砷化合物電池，而硅電池則更為普遍的為地面基礎(chǔ)設(shè)備所使用。一般等級的太陽能汽車通常使用硅電池板。許多獨(dú)立的硅片（接近1000個(gè)）被組合，形成太陽電池方陣。依靠光伏電源供電動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)太陽能汽車。這些方陣的通常工作電壓在50V~200V之間，并能提供1O00W的電力。方陣輸出功率的大小受到太陽、云層的覆蓋度和溫度的影響。超級太陽能汽車也能使用通常類型的太陽能光電板。但更多的是使用太空級光電板。這種板很小，但是比普通的硅片電池板要昂貴得多，然而它們的使用效率非常高。

　　一般情況下，車子在運(yùn)動(dòng)時(shí)，被轉(zhuǎn)換的太陽能光被直接送到發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)。但有時(shí)提供的能量要大于發(fā)動(dòng)機(jī)需求的電力，那么多余的能量就會(huì)被蓄電池儲(chǔ)存以備后用。當(dāng)太陽電池方陣不能提供足夠的能量來驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，蓄電池內(nèi)的被儲(chǔ)存的備用能量將會(huì)自動(dòng)補(bǔ)充。當(dāng)然，當(dāng)太陽能汽車不運(yùn)動(dòng)時(shí)，所有能量都將通過太陽能光伏陣列儲(chǔ)存在蓄電池內(nèi)。也可以利用一些回流的能量來推動(dòng)汽車。當(dāng)太陽能汽車開始減速時(shí)，換用通用的機(jī)械制動(dòng)，這時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)將變成了一個(gè)發(fā)電機(jī)，能量通過發(fā)動(dòng)機(jī)控制器反向進(jìn)入蓄電池內(nèi)進(jìn)行儲(chǔ)存?；爻涞叫铍姵刂械哪芰渴欠浅Ｉ俚?，但是卻非常實(shí)用。

　?。?）電力系統(tǒng)

　　太陽能汽車的心臟部位就是電力系統(tǒng)，它由蓄電池和電能組成，電力系統(tǒng)控制器管理全部電力的供應(yīng)和收集工作。蓄電池組就相當(dāng)于普通汽車的油箱。一個(gè)太陽能汽車使用蓄電池組來儲(chǔ)存電能以便在必要時(shí)使用，太陽能汽車啟動(dòng)裝置控制著蓄電池組，但是當(dāng)太陽能汽車開動(dòng)后，是通過太陽能陣列提供能量，從而再充到蓄電池組內(nèi)。由于重要的原因，大量的蓄電池作為能量被使用是有限的。目前在太陽能汽車上所用的蓄電池主要有如下幾種：1.鉛酸蓄電池，2.鎳鎘蓄電池，3.鋰電池，4.鋰聚合物電池。

　　鎳鎘、鎳氫和鋰電池比普通的鉛酸蓄電池遠(yuǎn)遠(yuǎn)提高了蓄電能力，重量比普通電池要輕的多。但是他們很少在太陽能汽車中被廣泛使用，主要是維護(hù)起來很小心，并且很昂貴。另外一種蓄電池能夠提供強(qiáng)勁能量的就是鋰電池，在今后蓄電池的儲(chǔ)存能力將會(huì)更高。

　　電池組是由幾個(gè)獨(dú)立的模塊連接起來，并形成系統(tǒng)所須的電壓。比較有代表性的系統(tǒng)電壓一般是在84-108V。蓄電池組由幾個(gè)獨(dú)立的模塊連接起來，并形成系統(tǒng)所須的電壓。我們可以使用的系統(tǒng)電壓在84V-108V。

　?。?）電力控制系統(tǒng)

　　在太陽能汽車?yán)镒罡呒壍慕M件部分就是電力系統(tǒng)。它們包括峰值電力監(jiān)控儀、發(fā)動(dòng)機(jī)控制器和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。電力系統(tǒng)最基本的功能就是控制和管理整個(gè)系統(tǒng)中的電力。峰值電力監(jiān)控儀條件電力來源于太陽能光伏陣列，光伏陣列把能量傳遞給另外的蓄電池用于儲(chǔ)存或直接傳遞給發(fā)動(dòng)機(jī)控制器用于推動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)。當(dāng)太陽能光伏陣列正在給蓄電池充電的時(shí)候，電池組電力監(jiān)控儀會(huì)保護(hù)蓄電池組因過充而被損壞。電池組電力監(jiān)控儀的號碼數(shù)值隨我們的設(shè)計(jì)而被使用在太陽能汽車?yán)铩７逯惦娏ΡO(jiān)控儀是由輕質(zhì)材料構(gòu)成，并且一般效率能達(dá)到95%以上。發(fā)動(dòng)機(jī)控制器控制發(fā)動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)，而發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)信號是來自駕駛員的加速裝置。對發(fā)動(dòng)機(jī)控制器電力管理是通過程序來完成的。發(fā)動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)需要配備不同型號的發(fā)動(dòng)機(jī)控制器，使用的工作效率一般超過90%。很多太陽能汽車使用精確數(shù)據(jù)檢測系統(tǒng)來管理整個(gè)太陽能汽車的電力系統(tǒng)，其中包括，太陽能光伏陣列、蓄電池組、發(fā)動(dòng)機(jī)控制器和發(fā)動(dòng)機(jī)。在有些時(shí)候，我們需要掌控電池的電壓和電流。從監(jiān)控系統(tǒng)獲得的數(shù)據(jù)常常用來判斷太陽能汽車的狀況，并用來解決太陽能汽車出現(xiàn)的問題。

　?。?）電動(dòng)機(jī)

　　在太陽能汽車?yán)锸褂檬裁搭愋偷陌l(fā)動(dòng)機(jī)沒有限制。大多數(shù)太陽能汽車使用的發(fā)動(dòng)機(jī)是雙線圈直流無刷電機(jī)，這種直流無刷電機(jī)是相當(dāng)輕質(zhì)的材料機(jī)器，在額定的RPM（每秒轉(zhuǎn)速）達(dá)到98%的使用效率。但是它們的價(jià)格比普通有刷型交流發(fā)動(dòng)機(jī)要貴一些。

太陽能汽車的歷史

　　早期的太陽能汽車是在墨西哥制成的。這種汽車，外形像一輛三輪摩托車，在車頂上架有一個(gè)裝太陽能電池的大棚。在陽光照射下，太陽能電池供給汽車電能，使汽車的速度達(dá)到每小時(shí)40公里，由于這輛汽車每天所獲得的電能只能行40分鐘，所以它還不能跑遠(yuǎn)路。

　　1984年9月，我國首次研制的“太陽號”太陽能汽車試驗(yàn)成功，并開進(jìn)了北京中南海的勤政殿，向中央領(lǐng)導(dǎo)報(bào)喜。這也表明了我國在研制新型汽車方面已達(dá)到世界先進(jìn)水平。

　　現(xiàn)在世界上很多國家都在研制太陽能汽車，并進(jìn)行交流和比賽。1987年11月，在澳大利亞舉行了一次世界太陽能汽車?yán)Υ筚悺Ｓ?個(gè)國家的25輛太陽能汽車參加了比賽。賽程全長3200公里，幾乎縱貫整個(gè)澳大利亞國土。

　　在這次大賽中，美國“圣雷易莎”號太陽能賽車以44小時(shí)54分的成績跑完全程，奪得了冠軍。

　　“圣雷易莎”號太陽能賽車，雖然使用的是普通的硅太陽能電池，但它的設(shè)計(jì)獨(dú)特新穎，采用了像飛機(jī)一樣的外形，可以利用行駛時(shí)機(jī)翼產(chǎn)生的升力來抵消車身的重量，而且安裝了最新研制成功的超導(dǎo)磁性材料制成的電機(jī)，因此使這輛賽車在大賽中創(chuàng)造了時(shí)速100公里的最高紀(jì)錄。

　　太陽能汽車不僅節(jié)省能源，消除了燃料廢氣的污染，而且即使在高速行駛時(shí)噪音也很小。因此，太陽能汽車已引起人們的極大興趣，并將在今后得到迅速的發(fā)展。

太陽能汽車的設(shè)計(jì)制造

　　太陽能發(fā)電在汽車上的應(yīng)用，將能夠有效降低全球環(huán)境污染，創(chuàng)造潔凈的生活環(huán)境，隨著全球經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，太陽能汽車作為一個(gè)產(chǎn)業(yè)已經(jīng)不是一個(gè)神話?，F(xiàn)就我們掌握的相關(guān)技術(shù)信息同有志于太陽能汽車研發(fā)和生產(chǎn)的單位或企業(yè)進(jìn)行探討。

　　太陽能汽車最具魅力的部分就是車身。光滑而又具有異域風(fēng)情的外觀是吸引眼球的部分，太陽能汽車是由若干主體部件組成。由于沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)而使得每一輛太陽能汽車各具特色。除了車子長度的強(qiáng)制性要求限制外。當(dāng)我們設(shè)計(jì)太陽能汽車的主體時(shí)要讓阻力達(dá)到最小值。而使太陽能與陽光的接觸比達(dá)到最大值，重量要盡量小而安全系數(shù)盡量達(dá)到最高。在這些方面我們得到很多理論作為支撐，如在車子的形狀和尺寸上我們花費(fèi)大量的時(shí)間進(jìn)行試跑測試。進(jìn)而測出并試圖得到最佳的外形效果。一個(gè)好的太陽能汽車外形能夠節(jié)省幾百瓦的能量，這也是制造一輛好的太陽能汽車所必須的。

　　最初的挑戰(zhàn)就是如何制造出一個(gè)高效的太陽能汽車底盤，從而使其強(qiáng)度和安全度達(dá)到最佳，并且重量最小。每一公斤的重量都需要足夠大的能量使得在路面上移動(dòng)。這就意味著工作組力求使車子的重量減到最小。而這個(gè)關(guān)鍵的部位就是汽車的底盤。然而，安全是一個(gè)基本的要求，底盤必須具有嚴(yán)格的強(qiáng)度和安全系數(shù)要求。通常，有三種類型的底盤使用在太陽能汽車上。

　　　1、空間框架結(jié)構(gòu)
　　　2、半單體橫造或碳纖維
　　　3、單體橫造

　　一個(gè)空間框架使用一個(gè)焊接或保護(hù)管結(jié)構(gòu)用于支撐裝載或車體，這種車體重量輕，但不能裝載。合成的外殼是可以將分離的底盤組裝起來。半單體橫造或碳橫梁使用合成橫梁和空間隔開達(dá)到支撐裝載的能力，而整合就不能支撐裝載并承受一個(gè)整體的腹部底盤。在太陽能汽車的頂部每段是經(jīng)常分割成片狀，從而能夠附加到腹部盤的上面。一個(gè)單體橫造的太陽能汽車的底盤使用軀體結(jié)構(gòu)并用來支撐裝載。這三種類型的太陽能汽車底盤都能制造出強(qiáng)勁而又輕量型的太陽能汽車出來。許多太陽能汽車使用我們以上提到的三種底盤結(jié)構(gòu)的組合方法。在上面結(jié)構(gòu)中有一個(gè)例子就是帶有組合空間框架的半單體橫造，可以很好的保護(hù)駕駛員。

　　由于太陽能汽車中復(fù)合材料得到廣泛的應(yīng)用，在這里我們需要對合成材料進(jìn)行定義。這種合成材料是由象三明治夾層一樣結(jié)構(gòu)材料構(gòu)成。碳纖維、KEVLAR和玻璃纖維，是一種普通的合成建筑材料。蜂窩狀和泡沫塑料是常用的合成填充材料。這些材料用環(huán)氧基樹脂保護(hù)起來。組合在具有KEVLAR和碳纖維的材料里。能夠獲得人需要的強(qiáng)度材料（相當(dāng)于鋼的強(qiáng)度），但是是非常輕質(zhì)的材料。

　　太陽能陣列

　　太陽能陣列是太陽能汽車的一種資源。陣列是由許多PV光電池板（通常有好幾百個(gè)）組成。這些光電池板是將太陽能能量轉(zhuǎn)變成電能。每一組使用太陽能光電板技術(shù)的一種來制造陣列。這些陣列類型需要符合比賽規(guī)則，受到太陽能汽車尺寸和部件的費(fèi)用等的制約。

　　太陽能光電池板是通過電線連接。若干個(gè)電線串并聯(lián)在一起，連接光電池片從而達(dá)到蓄電池規(guī)定的電壓。這里有幾種方法使得太陽能光電池組合在一起。但是一個(gè)最基本的目標(biāo)就是在有限的空間內(nèi)能夠盡可能的裝上多的太陽能光電池板。太陽能光電板很脆弱并且很容易被損壞。這些光電池板保護(hù)主要來自于天氣和空氣壓縮而出現(xiàn)裂口。有幾種方法可以壓縮光電池板，目標(biāo)是增加最小的重量來保護(hù)太陽能光電池板。

　　在白天里，電力是通過太陽能光電池陣列依靠天氣和太陽的位置而得到能量，通過太陽能陣列自己的轉(zhuǎn)換變成動(dòng)力。在晴朗陽光普照的正午，一個(gè)好的太陽能汽車太陽能陣列能產(chǎn)生超過1000W（1.3HP）的能量。這些能量經(jīng)過太陽能陣列通過發(fā)電機(jī)被使用或者被蓄電池儲(chǔ)存以備后用。

　　太陽能光電板

　　一個(gè)太陽能光電板能將太陽能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堋?span id="55ixkpd" class='hrefStyle'>光子在日光下產(chǎn)生能量帶動(dòng)電子從一個(gè)半運(yùn)動(dòng)的金屬粒子的一層轉(zhuǎn)移到另一個(gè)層面，電子的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生了通用的電力。

　　目前，主要有兩種類型的光電板：硅和砷化物。在這里有幾個(gè)不同的等級并且有不同的效能。環(huán)繞地球衛(wèi)星是典型的使用砷化合物，而硅則更為普遍的為地球（陸地）基礎(chǔ)設(shè)備的使用。

　　一般等級的太陽能汽車通常使用陸地級硅電池板。許多獨(dú)立的硅片（靠近1000個(gè)）被組合，形成太陽能陣列。依靠電動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)太陽能汽車。這些陳列的通常工作電壓在50-200V，并能提供1000W的電力。能量的大小受到太陽、云層的覆蓋度和溫度的影響陣列的輸出。

　　超級太陽能汽車通常類型的太陽能光電板也能使用。但更多的是使用太空級光電板。這種板很小，但是比普通的硅片電池板要昂貴的多，然而它們的使用效率非常的高。光電池板具有很強(qiáng)的技術(shù)性。它們的發(fā)展和使用是隨著技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展。并有部分是用于太空旅行和衛(wèi)星輸送系統(tǒng)中。
　　太陽能汽車之旅

　　在單一用途的太陽能汽車設(shè)計(jì)和制造重量輕而能耗低的太陽能機(jī)動(dòng)車----競賽（或者是“競技”，依靠太陽的光線）相似于方程式賽車的一種。太陽能汽車沒有作為交通運(yùn)輸工具的要求設(shè)計(jì)。它們的座位有限（通常是一個(gè)人，也有時(shí)是兩個(gè)座位），它們有很少的貨艙，而且僅僅能在白天行使。我們這樣做卻能為我們未來技術(shù)的發(fā)展提供一個(gè)很好的機(jī)會(huì)。為今后的民用化推廣奠定基礎(chǔ)。注：在作為旅行工具美國的太陽能汽車已經(jīng)挑戰(zhàn)常規(guī)，另外太陽能汽車還有許多其他的特性。

　　用工作、時(shí)間和金錢去開發(fā)一個(gè)高性能的太陽能汽車是一個(gè)偉大的創(chuàng)造，在這種構(gòu)想后面是一個(gè)巨大無比的商機(jī)。一輛太陽能汽車的原理是相當(dāng)簡單的，這在后面“能量流圖表”中有相關(guān)的闡述。為了使太陽光提供的能量得到最大的吸收利用，工作組使用一個(gè)設(shè)計(jì)工序來開發(fā)一個(gè)安全、可靠而有性能很高的太陽能機(jī)動(dòng)車。

　　用一個(gè)由計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)出的模型制造一個(gè)太陽能汽車。我們可以開發(fā)出一個(gè)工具，它能幫助我們學(xué)習(xí)更多關(guān)于太陽能汽車如何工作，一個(gè)太陽能汽車由哪些部件構(gòu)成，并且它們有是如何被組合在一起，結(jié)果我們發(fā)現(xiàn)這些工作是個(gè)簡單的系統(tǒng)。我們分析組件部分由六個(gè)基本系統(tǒng)構(gòu)成：1、駕駛控制系統(tǒng)，2、電氣系統(tǒng)，3、驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)，4、機(jī)械系統(tǒng)，5、太陽能陣列系統(tǒng)，6、汽車軀體和底盤

太陽能汽車的系統(tǒng)構(gòu)造

　　設(shè)計(jì)并制造一輛太陽能汽車可能需要花費(fèi)兩年以上的時(shí)間，這是一個(gè)非常龐大的項(xiàng)目工程。為了能夠成功的投入使用，每一工作組隊(duì)員都必須列一個(gè)工作計(jì)劃。這個(gè)計(jì)劃將隨著項(xiàng)目的發(fā)展而不斷變化。但是，它能夠提供一個(gè)穩(wěn)定的路線，那就是最終保持項(xiàng)目的順利前進(jìn)并達(dá)到最終的目標(biāo)。計(jì)劃開始是一個(gè)時(shí)間圖表，它被用來制訂項(xiàng)目的輪廓，從而決定花費(fèi)的時(shí)間、資金以及各個(gè)階段設(shè)計(jì)的步驟和設(shè)計(jì)流程。

　　有一個(gè)很奇怪的現(xiàn)象，從一開始到結(jié)束有一個(gè)共同的地方就是一個(gè)計(jì)劃是對整個(gè)項(xiàng)目的成功是非常重要的。這里包括調(diào)整目標(biāo)和客觀情況。實(shí)施項(xiàng)目之前小組開始設(shè)計(jì)，我們必須能知道我們想在什么地方什么時(shí)間進(jìn)行。圖紙被用到最終的太陽能汽車上面會(huì)受到目標(biāo)和項(xiàng)目客觀因素的影響。使用“頭腦風(fēng)暴”法能夠引發(fā)很多點(diǎn)子。若干個(gè)最初的設(shè)計(jì)可以被考慮，在命令設(shè)計(jì)相關(guān)系統(tǒng)之前首先共同的目標(biāo)就是汽車的形狀。初始的設(shè)計(jì)會(huì)隨著汽車底盤設(shè)計(jì)、機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)、電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)、驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)設(shè)計(jì)和太陽能光伏陣列設(shè)計(jì)而發(fā)展。設(shè)計(jì)圖稿通過展示決定對未來的調(diào)查，以至于最后的圖案被確定時(shí)才能去除。這里需要考慮如下方面的影響因素。如：1、成本，2、效能，3、制造的可能性，4、順應(yīng)規(guī)則，5、系統(tǒng)的適應(yīng)性，6、時(shí)間的緊迫性，7、重量負(fù)荷。

　　這是從事這個(gè)項(xiàng)目，小組必須考慮到工廠和其他的重要因素。

　　難得有一個(gè)設(shè)計(jì)能適應(yīng)所有的區(qū)域。如，用一個(gè)車軸發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)比一個(gè)簡單的減少傳遞要高效的多，也重要的多。但是花費(fèi)也頗為昂貴。項(xiàng)目組必須具有對最佳替換物具有決策權(quán)。接下來的步驟就是對項(xiàng)目程序最佳化，并精選出最初的設(shè)計(jì)方案。這里有一個(gè)替代的過程，利用現(xiàn)代先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)程序進(jìn)行科學(xué)的分析。例如：一個(gè)組合性的太陽能汽車底盤需要分析使用時(shí)的壓力，或者車體的外觀需要一個(gè)建模的程序進(jìn)行分析。比如，VSAERO，難的部分即使如何選擇最終的設(shè)計(jì)方案。這就是說項(xiàng)目計(jì)劃對一個(gè)項(xiàng)目的成功是如此的重要。

　　在建造一輛太陽能汽車中，設(shè)計(jì)幾個(gè)系統(tǒng)的開始仍然是圖紙?jiān)O(shè)計(jì)階段，在開始設(shè)計(jì)階段整個(gè)過程是艱辛的。解決一個(gè)個(gè)可能出現(xiàn)的問題是對一個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)具有非常大的影響。接近最后的建造階段，測試階段開始。在合成系統(tǒng)之前測試單個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行情況，最后對整輛太陽能汽車拼裝；但是這還沒有完成，這里還需要若干的時(shí)間或周期對其性能進(jìn)行檢測。雖然在圖紙中感覺所有問題都迎刃而解，但我們?nèi)砸M(jìn)行相應(yīng)的測試。當(dāng)所有系統(tǒng)拼裝完畢，再次對太陽能汽車進(jìn)行測試。

　　最后，經(jīng)過幾個(gè)月的艱辛工作和時(shí)間的洗禮，每個(gè)人都對此心中有數(shù)。推出一輛太陽能汽車的時(shí)刻才真正來臨，你就可以做穿越地域的旅行了。
　　太陽的能量整天都照向地球。然而，能量數(shù)的變化受到時(shí)間、天氣條件和地理位置的影響。這些可利用的太陽能數(shù)值被我們所知，被暴曬的太陽能的計(jì)算方法是以每秒多少瓦來計(jì)算的或W/㎡，在南美洲，在一個(gè)明朗的天氣里，下午太陽能暴曬地球大約是1000W/㎡。但是在早上、晚上或者多云的天氣，太陽的位置變化都會(huì)影響太陽的數(shù)值。

　　小組必須知道什么時(shí)間、什么位置對太陽能汽車是最佳的。

　　給出了一個(gè)在太陽能汽車?yán)媚芰苛鞯囊话惴椒?。在陽光下，太陽能光伏電池板采集陽光，并產(chǎn)生人們通用的電流。這種能量被蓄電池儲(chǔ)存并為以后旅行提供動(dòng)力?；蛘咧苯犹峁┙o發(fā)動(dòng)機(jī)也可以邊開邊蓄電。能量通過發(fā)動(dòng)機(jī)控制器帶動(dòng)車輪運(yùn)動(dòng)，推動(dòng)太陽能汽車前進(jìn)。

　　一般情況下，車子在運(yùn)動(dòng)時(shí)，被轉(zhuǎn)換的太陽能光被直接送到發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)，但有時(shí)提供的能量要大于發(fā)動(dòng)機(jī)需求的電力。那么多余的能量就會(huì)被蓄電池儲(chǔ)存以備后用。當(dāng)太陽能陣列不能提供足夠的能量來驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，這時(shí)蓄電池內(nèi)的被儲(chǔ)存的備用能量將會(huì)自動(dòng)補(bǔ)充。當(dāng)然，當(dāng)太陽能汽車不運(yùn)動(dòng)時(shí)，所有能量將通過太陽能光伏陣列儲(chǔ)存在蓄電池內(nèi)。這里也有一種方法可以有一些回流的能量來推動(dòng)汽車。當(dāng)太陽能汽車開始減速時(shí)，替代通用的機(jī)械制動(dòng)，發(fā)動(dòng)機(jī)將變成了一個(gè)發(fā)電機(jī)，能量流向后通過發(fā)動(dòng)機(jī)控制器反向進(jìn)入蓄電池內(nèi)進(jìn)行儲(chǔ)存。這就是我們所知道的“回授性制動(dòng)裝置”。能量數(shù)值回充到蓄電池中是非常少的，但是卻非常實(shí)用。

　　發(fā)動(dòng)機(jī)控制器

　　大多數(shù)太陽能汽車是單座而且對駕駛員來說也很少有樂趣。少數(shù)太陽能汽車也能搭乘一個(gè)乘客。駕駛員和乘客能看到前方但是很不舒適，鐵夾子位置和高的溫度。但是，他們卻得到未來太陽能汽車駕駛的榮譽(yù)。

　　太陽能汽車在普通汽車?yán)镆灿幸恍?biāo)準(zhǔn)未來將成立，如轉(zhuǎn)向信號（前方和后方）、剎車燈、加速裝置（汽油踏板）、后視鏡、空調(diào)裝置和通用的導(dǎo)航系統(tǒng)……然而，大多數(shù)太陽能汽車沒有一個(gè)茶杯架，我們可以使用一種變相的系統(tǒng)為我們駕駛員或乘客裝水，僅有的收音機(jī)，是駕駛員可以通過一兩個(gè)公共頻道與相關(guān)工作人員取得聯(lián)系。當(dāng)然，我們現(xiàn)在利用先進(jìn)的技術(shù)可以讓我們汽車上先進(jìn)的東西都可以安裝到太陽能汽車上。
　　駕駛員和乘客必須保護(hù)安全，有幾點(diǎn)：護(hù)腕安全、頭盔，另外，駕駛汽車時(shí)，駕駛員更為重要的職能是注意汽車的系統(tǒng)安全和觀察儀表是否出現(xiàn)的異常問題。在極少數(shù)太陽能汽車?yán)?，乘客?huì)幫助處理太陽能汽車系統(tǒng)的問題，太陽能汽車跟普通的汽車具有相似的測量方法。而這些信息主要來源于太陽能汽車系統(tǒng)。

　　駕駛員/乘客是一個(gè)小組全體成員的希望，對一個(gè)競賽來說，小組所有成員都把目光集中在這輛太陽能汽車上，支持小組為保證太陽能汽車安全正常行駛制訂戰(zhàn)略和提供路況信息給駕駛員是必須的。

　　電力系統(tǒng)
 

　　太陽能汽車的心臟部位就是電力系統(tǒng)，它由蓄電池和電能組成，電力系統(tǒng)控制器管理全部電力的供應(yīng)和收集工作。蓄電池組就相當(dāng)于普通汽車的油箱。一個(gè)太陽能汽車使用蓄電池組來儲(chǔ)存電能以便在必要時(shí)使用，太陽能汽車啟動(dòng)裝置控制著蓄電池組，但是當(dāng)太陽能汽車開動(dòng)后，是通過太陽能陣列提供能量，從而再充到蓄電池組內(nèi)。由于重要的原因，大量的蓄電池作為能量被使用是有限的。而且設(shè)備也還要分不同類型蓄電池，在美國太陽能挑戰(zhàn)隊(duì)蓄電池主要有如下幾種：1、鉛酸蓄電池，2、鎳鎘蓄電池，3、鋰電池，4、鋰聚合物電池。

　　鎳鎘、鎳氫和鋰電池比普通的鉛酸蓄電池遠(yuǎn)遠(yuǎn)提高蓄電能力，重量比普通電池要輕的多。但是他們很少在太陽能汽車中被廣泛使用，主要是維護(hù)起來很小心，并且很昂貴。

　　電池組是由幾個(gè)獨(dú)立的模塊連接起來，并形成系統(tǒng)所須的電壓。代表性地，我們可以使用的系統(tǒng)電壓在84-108V，依靠它的電力系統(tǒng)，有時(shí)我們在太陽能汽車運(yùn)動(dòng)時(shí)降低系統(tǒng)電壓。

　　在太陽能汽車?yán)镒罡呒壍慕M件部分就是電力系統(tǒng)。它們包括峰值電力監(jiān)控儀、發(fā)動(dòng)機(jī)控制器和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。電力系統(tǒng)最基本的功能就是控制和管理整個(gè)系統(tǒng)中的電力。絕大部分我們在安裝電力組件時(shí)去除輔架，雖然我們在安裝時(shí)也有傳統(tǒng)性的組件或者適用我們太陽能汽車的一般性組件。

　　峰值電力監(jiān)控儀條件電力來源于太陽能光伏陣列，光伏陣列把能量傳遞給另外的蓄電池用于儲(chǔ)存或直接傳遞給發(fā)動(dòng)機(jī)控制器用于推動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)。當(dāng)太陽能光伏陣列正在給蓄電池充電的時(shí)候，電池組電力監(jiān)控儀會(huì)保護(hù)蓄電池組因過充而被損壞。電池組電力監(jiān)控儀的號碼數(shù)值隨我們的設(shè)計(jì)而被使用在太陽能汽車?yán)?。峰值電力監(jiān)控儀是非常的輕質(zhì)材料構(gòu)成，并且一般效率能達(dá)到95%以上。發(fā)動(dòng)機(jī)控制器控制發(fā)動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)，而發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)信號是來自駕駛員的加速裝置。對發(fā)動(dòng)機(jī)控制器電力管理是通過程序來完成的。而這些都在我們討論的范疇。由于發(fā)動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)需要配備不同型號的發(fā)動(dòng)機(jī)控制器。當(dāng)然我們也能夠根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)工作原理設(shè)計(jì)圖紙來買一臺(tái)控制器，我們都使用多種型號的發(fā)動(dòng)機(jī)控制器，并且使用的工作效率超過90%。很多太陽能汽車使用精確數(shù)據(jù)檢測系統(tǒng)來管理整個(gè)太陽能汽車的電力系統(tǒng)，其中包括，太陽能光伏陣列、蓄電池組、發(fā)動(dòng)機(jī)控制器和發(fā)動(dòng)機(jī)。在有些時(shí)候，我們需要掌控電池的電壓和電流。從監(jiān)控系統(tǒng)獲得的數(shù)據(jù)常常用來指定相關(guān)的應(yīng)對策略，來解決制造太陽能汽車時(shí)出現(xiàn)的問題。這些有駕駛員收集到的數(shù)據(jù)在實(shí)際太陽能汽車中被運(yùn)用（如無線數(shù)據(jù)通訊）

　　驅(qū)動(dòng)輪
 

　　在太陽能汽車?yán)锸褂檬裁搭愋偷陌l(fā)動(dòng)機(jī)沒有限制，一般額定的是2-5HP，大多數(shù)太陽能汽車使用的發(fā)動(dòng)機(jī)是雙線圈交流（DC）無刷機(jī)，這種交流（DC）無刷機(jī)是相當(dāng)輕質(zhì)的材料機(jī)器，在額定的RPM（每秒轉(zhuǎn)速）達(dá)到98%的使用效率。但是它們的價(jià)格比普通有刷型交流發(fā)動(dòng)機(jī)要昂貴的多。由于在太陽能汽車?yán)锒帻X輪傳送裝置使用很少，雙線圈性發(fā)動(dòng)機(jī)是常用的傳送動(dòng)力裝置。在雙線圈之間轉(zhuǎn)換改變了發(fā)動(dòng)機(jī)的速度頻率。低速線圈為太陽能車子的啟動(dòng)和減速提供高的“轉(zhuǎn)力距”，而高速線圈則為太陽能汽車運(yùn)行提供高效率和最佳的運(yùn)行效果。類似于我們所說的電力系統(tǒng)，大多數(shù)人不愿意購買現(xiàn)有的發(fā)動(dòng)機(jī)，但是有些是由于客戶或自己按太陽能車子的要求制造。

　　在太陽能汽車?yán)镉腥齻€(gè)基本類型的傳動(dòng)力方式的變化：1、單減引導(dǎo)式驅(qū)動(dòng)，2、變頻履帶式驅(qū)動(dòng)，3、軸式驅(qū)動(dòng)。

　　以前，一般大多數(shù)使用直接引導(dǎo)式驅(qū)動(dòng)傳送動(dòng)力。發(fā)動(dòng)機(jī)是通過一個(gè)鏈條或一個(gè)履帶同一個(gè)單一的齒輪傳送裝置并與車論連接。如果組件定位準(zhǔn)并小心安裝的話，維護(hù)傳送裝置是很可靠而且容易。當(dāng)整個(gè)設(shè)計(jì)全部完成使用效率應(yīng)超過75%。有很少人使用變頻履帶式驅(qū)動(dòng)傳送動(dòng)力給車論。齒輪比的改變引起發(fā)動(dòng)機(jī)速度的增加。在低速度下引起發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)速率的增大。但仍能保持太陽能汽車以一個(gè)高速度高效率的行駛效果。變頻履帶式發(fā)動(dòng)機(jī)需要精確的安裝和有效精細(xì)的配置。

　　自1995年以來，當(dāng)有些人使用軸式驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)太陽能汽車時(shí)，高速度，舒適的駕駛受到人們的歡迎。一個(gè)軸式發(fā)動(dòng)機(jī)去除了許多外加的傳送設(shè)備。這大大提高了駕駛車輛的效率，縮減了用于驅(qū)動(dòng)車論而需要的能量。軸式驅(qū)動(dòng)使用低轉(zhuǎn)速原因是齒輪傳動(dòng)裝置的減少，這樣會(huì)輕微的降低它的效率。但是它們?nèi)阅軌蜻_(dá)到95%的高效率運(yùn)行。

　　機(jī)械系統(tǒng)

　　太陽能汽車中機(jī)械系統(tǒng)在概念里是很簡單的，但是我們在設(shè)計(jì)中，應(yīng)盡量減少摩擦力和重量，根據(jù)不同的路況來設(shè)計(jì)需要的強(qiáng)度。輕質(zhì)金屬如鋁合金和合成金屬是常用的，使重量和強(qiáng)度達(dá)到最大程度。針對重量和強(qiáng)度的比例從而制造高效率的組件。機(jī)械系統(tǒng)包括剎車制動(dòng)、方向盤和輪胎等。美國太陽能挑戰(zhàn)賽規(guī)則設(shè)定最低標(biāo)準(zhǔn)。機(jī)械組件必須是可見的，但是也有些太陽能汽車在設(shè)計(jì)中沒有任何的標(biāo)準(zhǔn)。

　　典型的太陽能汽車一般有3個(gè)或4個(gè)車輪(ASC規(guī)則規(guī)定必須至少有三個(gè))，一般三個(gè)車輪的配置是兩個(gè)前輪和一個(gè)后輪（通常是驅(qū)動(dòng)輪）。四個(gè)輪子的太陽能汽車一般跟普通的機(jī)動(dòng)車是一樣（其中后面一個(gè)輪子是驅(qū)動(dòng)輪）。另外四輪太陽能汽車的兩個(gè)后輪并排靠近中央位置（類似于普通三輪機(jī)動(dòng)車的配置）。

　　太陽能汽車中有多檔位制動(dòng)被安裝。太陽能車子之間由于在實(shí)際中車身與底盤的不同而各異。在太陽能汽車?yán)锎蟛糠质褂们爸苿?dòng)檔位閘的比較普遍。而且有兩個(gè)A手掛檔設(shè)置，這與普通的機(jī)動(dòng)車很相似。具有代表性的，后退制動(dòng)檔類似于在摩托車的前面使用而此時(shí)用在后面。我們設(shè)計(jì)這些掛檔足見是有利于太陽能汽車自由的移動(dòng)和滑行從而達(dá)到最佳的效果。當(dāng)然，這樣設(shè)計(jì)需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，從而便于組合與維護(hù)。

　　在整個(gè)行駛中太陽能汽車的安全是重中之重，太陽能汽車必須有高效的剎車性能并符合標(biāo)準(zhǔn)，這是每一輛太陽能汽車所必須具備的，一般有兩個(gè)獨(dú)立的剎車系統(tǒng)。在太陽能汽車中圓盤剎車是普遍采用的一種。因?yàn)樗鼈兒苓m合，并有很好的制動(dòng)力，有些愛好者使用機(jī)械型剎車，利用的是水力學(xué)的原理。機(jī)械剎車比水力性剎車要小而且輕，但是不需提供如此多的剎車阻力而是需要相互協(xié)調(diào)。為了達(dá)到最好的效果，剎車被設(shè)計(jì)成通過剎車操作桿自由移動(dòng)，從而使剎車墊摩擦剎車表面進(jìn)行剎車。

　　在太陽能汽車的駕駛系統(tǒng)，像駕駛員制動(dòng)系統(tǒng)變化是很大的。我們必須制造一個(gè)弧型半徑，按要求用特殊方式使用。但是設(shè)計(jì)必須是很自由活潑的。專業(yè)設(shè)計(jì)的理念應(yīng)是保證駕駛的可靠性和安全高效。駕駛系統(tǒng)必須經(jīng)過精確的駕駛測試才能設(shè)計(jì)。因?yàn)槿魏渭?xì)微的失誤都可能導(dǎo)致無法估量的后果，進(jìn)而造成輪胎爆裂。在過去的比賽中，由于自行車車輪和車胎重量輕而且很小的摩擦力，經(jīng)常被使用到太陽能汽車上（滾動(dòng)摩擦力?。?。當(dāng)支撐起整個(gè)太陽能汽車時(shí)這些車輪和車胎就出現(xiàn)超重情況了。從而影響太陽能汽車的駕駛和安全性能。ASC規(guī)則中明確規(guī)定不準(zhǔn)出現(xiàn)太陽能汽車車輪和車胎出現(xiàn)超載現(xiàn)象。幸運(yùn)的是，現(xiàn)在流行的太陽能汽車競賽敦促一些輪胎生產(chǎn)廠家制造符合太陽能汽車的輪胎。我們使用先進(jìn)的輪胎，重量輕、摩擦力強(qiáng)，從而提高了太陽能汽車的安全和使用效能。

　　航行——拉力是什么

　　航行工程師對物體周圍的空氣流進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)了一個(gè)方法。一個(gè)航行的物體的研究得出在設(shè)計(jì)車身的外形時(shí)一定要盡量的使空氣的阻力達(dá)到最小?？諝忉尫懦龅淖枇亩柚刮矬w移動(dòng)通過?？諝庾枇τ绊懥宋矬w的外形。

　　空氣阻力產(chǎn)生了一個(gè)航行的拉力。如果一個(gè)物體是流線的，空氣在它的周圍平滑的流動(dòng)并且產(chǎn)生的拉力很少，因此這樣需要很小的能量就能移動(dòng)物體。這樣設(shè)計(jì)中就必須考慮“航流”。當(dāng)一個(gè)物體產(chǎn)生很小的空氣流時(shí)，需要更多的能量來推動(dòng)他向前移動(dòng)。

　　我們的目標(biāo)就是設(shè)計(jì)太陽能汽車時(shí)它具有最小的航行拉力。但仍能保持太陽能陳列有一個(gè)平滑的表面，并為駕駛員和組件提供足夠舒適的空間。在一至兩天的時(shí)間測試運(yùn)動(dòng)形狀的工作就能完成。首先是建造一個(gè)平滑的模型用來測試。在風(fēng)道里檢測太陽能汽車通過空氣流的過程。第二，就是使用一個(gè)強(qiáng)大的計(jì)算程序?qū)諝饬鞯哪M試驗(yàn)用計(jì)算機(jī)來控制模型汽車。

　　深紫色區(qū)域標(biāo)明動(dòng)力空氣但是它是向下流動(dòng)，紅色區(qū)域高的動(dòng)力空氣向上部流動(dòng)。對分離流大家都很清楚，太太陽能汽車后車輪有一點(diǎn)動(dòng)力流出現(xiàn)。

　　蓄電池

　　我們生活在一個(gè)電池能量的世界，從高爾夫兩輪運(yùn)貨車到電視設(shè)備。我們生活中對電力的需求是有限的但它卻是我們的生活必需品。太陽能汽車通過太陽能光伏組件給蓄電池充電（一般可以從早上到下午一整天的時(shí)間）。高效的電力經(jīng)太陽能汽車陣列通過蓄電池儲(chǔ)存幫助我們獲得最大的能量。常州作為生產(chǎn)制造基地，蓄電池的成熟程度已經(jīng)具有相當(dāng)?shù)囊?guī)模，而且隨著常州電動(dòng)車市場的逐漸成熟，帶動(dòng)蓄電池廠家研發(fā)力度。為我們太陽能汽車的蓄電池提供可靠的保證。

　　蓄電池是一種最輕便的電力資源。由一個(gè)及多個(gè)太陽能光伏電板串聯(lián)起來，使轉(zhuǎn)變成化學(xué)能儲(chǔ)存電力。按照同樣的方式將所有光伏電板連起來，在兩個(gè)光伏電池板之間流動(dòng)的電流叫電極，電極通常是不同的材料，電極被分為含有電磁的材料，這種物質(zhì)引導(dǎo)離子運(yùn)動(dòng)，當(dāng)兩個(gè)電極通過一個(gè)長的導(dǎo)線連接起來時(shí)，一個(gè)環(huán)行的電路就形成了。

　　化學(xué)物質(zhì)將化學(xué)能量轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔??；瘜W(xué)物質(zhì)通過反應(yīng)轉(zhuǎn)化成電能。這種反應(yīng)就是通過原子的移動(dòng)走向另一端引起電子的運(yùn)動(dòng)，在這時(shí)化學(xué)反應(yīng)就自己產(chǎn)生。電極兩端就形成了電壓。電壓端是通過化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的。在電解液內(nèi)，反應(yīng)產(chǎn)生了電流從陽極流出通過電線從陽極穿過。這樣通過電線形成電壓，也就是充電。當(dāng)所有的化學(xué)能量都被使用后，電壓就降至到零。在有電壓的情況下，如果化學(xué)反應(yīng)在反向運(yùn)行，那就開始充電了。

　　太陽能汽車的電池組電壓必須達(dá)到電動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)的電壓。組合起來的電池組就形成了一個(gè)“電池包”，通過額外的能量使其達(dá)到最高峰值。當(dāng)太陽被云層遮蓋時(shí)就為太陽能車子提供電力。電池組通過光伏陣列補(bǔ)充能量。最初的蓄電池使用完后就隨便給丟掉了，它們被用在手電筒、照相機(jī)、手提收音機(jī)和玩具等上面。第二種蓄電池就是可以重復(fù)充電的蓄電池，這就是我們經(jīng)常說的“可充蓄電池”。在機(jī)動(dòng)車上使用最多的是鉛酸蓄電池，鉛酸蓄電池是很便宜的。相對安全而且可以重復(fù)利用。但是鎳鎘蓄電池現(xiàn)在或不久的時(shí)間將被大量的應(yīng)用。在相同的重量情況下鎳鎘蓄電池是鉛酸蓄電池的兩倍效率，另外一種蓄電池能夠提供強(qiáng)勁能量的就是鋰電池，在今后蓄電池的儲(chǔ)存能力將會(huì)更高。

　　綜上所述，太陽能汽車在制造過程中并不復(fù)雜，如果有相關(guān)的企業(yè)和單位投入更高的熱情和對未來充滿信心，誰占領(lǐng)這片先機(jī)市場則誰就是這個(gè)市場的領(lǐng)頭羊，他將帶來的是一個(gè)產(chǎn)業(yè)，形成的是未來王國。

　　太陽能汽車上的太陽能電池板的有效面積為8平方米,太陽光照射到電池板每平方米電池上的輻射功率為1千瓦,在晴天,電池對太陽時(shí)產(chǎn)生的電壓為120伏,并對車上的電動(dòng)機(jī)提供10安的電流

　　求太陽能電池將太陽能轉(zhuǎn)化為電能的效率為多少

　　120*10/8*1000=15%

　　如果這輛汽車的電動(dòng)機(jī)將電能最終轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的效率為75%,當(dāng)汽車受到的牽引力為150牛并在水平面上勻速行駛時(shí),汽車的行駛速度為多大

　　120*10*75%=900瓦
　　900/150=6米/秒