太陽能汽車

從某種意義上講，太陽能汽車也是電動汽車的一種，所不同的是電動汽車的蓄電池靠工業電網充電，而太陽能汽車用的是太陽能電池。太陽能汽車使用太陽能電池把光能轉化成電能，電能會在儲電池中存起備用，用來推動汽車的電動機。由於太陽能車不用燃燒化石燃料，所以不會放出有害物。據估計，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%。

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。太陽能電池依據所用半導體材料不同，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。在陽光下，太陽能光伏電池板採集陽光，併產生人們通用的電流。這種能量被蓄電池儲存並為以後旅行提供動力。或者直接提供給發動機也可以邊開邊蓄電。能量通過發動機控制器帶動車輪運動，推動太陽能汽車前進。而且沒有內燃機，太陽能電動車在行駛時聽不到燃油汽車內燃機的轟鳴聲。

到目前為止，太陽能在汽車上的應用技術主要有兩個方面：一、作為驅動力；二、用作汽車輔助設備的能源。

這一應用方式，一般採用特殊裝置吸收太陽能，再轉化為電能驅動汽車運行。按照應用太陽能的程度又可分為如下兩種形式：

太陽能作為第一驅動力驅動汽車

完全用太陽能為驅動力代替傳統燃油，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製成了一部“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，給兩個電池充電，電池再給發動機提供電力。12月19日，兩人駕駛著這輛車，從澳大利亞西海岸的珀思出發，橫穿澳大利亞大陸，於1983年1月7日到達東海岸的悉尼，實現了一次偉大的創舉。這種太陽能汽車與傳統的汽車不論在外觀還是運行原理上都有很大的不同，太陽能汽車已經沒有發動機、底盤、驅動、變速箱等構件，而是由電池板、儲電器和電機組成．利用貼在車體外表的太陽電池板，將太陽能直接轉換成電能，再通過電能的消耗，驅動車輛行駛，車的行駛快慢只要控制輸入電機的電流就可以解決。目前此類太陽車的車速最高能達到100km/h以上，而無太陽光最大續行能力也在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電裝置。優點是外觀與現有車輛類似，沒有"另類"的感覺，缺點是要經常到太陽能電站充電，當然續行能力也受到限制。

太陽能和其它能量混合驅動汽車

太陽能輻射強度較弱，光伏電池板造價昂貴，加之蓄電池容量和天氣的限制，使得完全靠太陽能驅動的汽車的實用性受到極大的限制，不利於推廣。因此就出現了一種採用太陽能和其它能量混合驅動的汽車。

複合能源汽車外觀與傳統汽車相似，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，用於給蓄電池充電或直接作為動力源。這種汽車既有汽油發動機，又有電動機，汽油發動機驅動前輪，蓄電池給電動機供電驅動後輪。電動機用於低速行駛。當車速達到某一速度以後，汽油發動機起動，電動機脫離驅動軸，汽車便像普通汽車一樣行駛。

由於採用了混合驅動形式，帶來了諸多好處。首先，因為有汽油發動機驅動，所以蓄電池不會過放電，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，城市中大多數車輛都處在低速行駛狀態下，採用電機驅動可最大可能的降低城市局部污染。

汽車輔助能源

傳統的小轎車，功率一般在幾十千瓦左右，而太陽輻射功率至多1kW/m2，目前的光電轉換效率小於30%。因此全部用太陽能驅動傳統的轎車，需要幾十平方米的接收面積，顯然難以達到。但在傳統汽車上可以用太陽能作為輔助動力，以減少常規燃料的消耗，而且現代汽車的電氣化程度日益提高，各輔助設備的耗電量也因此急劇增加。這方面的應用主要有以下幾種形式：

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，繼續為電池充電，從而避免電池過度放電，節約能源。

日本應慶大學設計了一款叫做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換效率較高的光伏板，作用是輔助給12伏的電池充電，當12伏電池充滿后，12伏電池又會給主電池充電。電池充滿電時，這輛概念車能行駛800公里。

用於驅動風扇和汽車空調等系統

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

汽車天窗的玻璃下方設置有太陽能電池，太陽能電池與設置的控制單元輸入端相連接，輸入端連接車輛空調系統的溫度感測器，同時輸入端還與蓄電池和點火器相連接。玻璃下方的太陽能電池吸收太陽能，經汽車天窗控制單元可對蓄電池進行充電，保證蓄電池的電能充足，同時延長蓄電池的使用壽命。而太陽能天窗帶給消費者的最直接好處是，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，能自動調節車內溫度。利用內置在天窗內部的太陽能集電板依靠陽光所產生的電力，經過控制系統來驅動鼓風機，將車廂外的冷空氣導入車內，驅除車內熱氣，達到降溫的目的。當駕駛者及乘員再打開車門及坐在座位上，不會感覺熱浪襲人、悶熱難耐，汽車的空調系統可以在最短時間內將車內溫度降至舒適的程度。同時可以改善車內的空氣狀況，冬天也可以減少車內前擋風玻璃的結霜。根據資料顯示，與沒有通風降溫的車型相比，安裝了太陽能天窗的汽車駕駛室內的溫度最高降低20℃。利用太陽能供電，節能降溫，十分有效地減少了汽車內由熱所產生的“孤島”效應。

目前國內銷售的車型當中，賓士E級，奧迪A8、A6L、A4、途銳等部分車型都已配備了太陽能天窗。

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

無污染，無噪音。因為不用燃油，太陽能電動車不會排放污染大氣的有害氣體。沒有內燃機，太陽能電動車在行駛時聽不到燃油汽車內燃機的轟鳴聲。

與燃油汽車的比較優勢。實用型太陽能動力車除行駛速度遠低於燃油汽車外，與燃油汽車相比，還是有諸多優勢的。首先，太陽能電動車耗能少，只需採用3-4平方米的太陽電池組件便可使太陽能電動車行駛起來。燃油汽車在能量轉換過程中要遵守卡諾循環的規律來作功，熱效率比較低，只有1/3左右的能量消耗在推動車輛前進上，其餘2/3左右的能量損失在發動機和驅動鏈上；而太陽能電動車的熱量轉換不受卡諾循環規律的限制，90%的能量用於推動車輛前進。

其次，易於駕駛。無需電子點火，只需踩踏加速踏板便可啟動，利用控制器使車速變化。不需換擋、踩離合器，簡化了駕駛的複雜性，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，太陽能動力車採用創新前橋和轉向系統，前後獨立懸掛，四輪鼓式制動從時速30公里到突然剎車，剎車線不超過7.3米。

由於太陽能電動車結構簡單，除了定期更換蓄電池以外，基本上不需日常保養，省去了傳統汽車必須經常更換機油，添加冷卻水等定期保養的煩惱。小巧的車身，靈便轉向，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，既造成了大量的能源浪費，又加重了空氣污染，使用太陽能電動車，減速停車時，可以不讓電動機空轉，大大提高了能源使用效率和減少了空氣污染。

再次，太陽能電動車沒有內燃機、離合器、變速箱、傳動軸、散熱器、排氣管等零部件，結構簡單，製造難度降低。

金焰四射的太陽，其表面是一片烈焰翻騰的火海，溫度為6000K左右。在太陽內部，溫度高達兩千萬度以上。所以，太陽能一刻不停地發出大量的光和熱，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50年代就製成了第一個光電池。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星上的鐵翅膀，也是一種供衛星用電的太陽能電池板。

太陽能電池依據所用半導體材料不同，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矽片。在矽片的一面均勻地摻進一些硼，另一面摻入一些磷，並在矽片的兩面裝上電極，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，電極之間產生電動勢，然後通過連接兩個電極的導線，就會有電流輸出。

通常，硅太陽能電池能把10%～15%的太陽能轉變成電能。它既使用方便，經久耐用，又很乾凈，不污染環境，是比較理想的一種電源。只是光電轉換的比率小了一些。美國已研製成光電轉換率達35%的高性能太陽能電池。澳大利亞用激光技術製成的太陽能電池，其光電轉換率達24.2%，而且成本與柴油發電相當。這些都為光電池在汽車上的應用開闢了廣闊的前景。

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動汽車運動的動力，這種汽車就是新興起的太陽能汽車。太陽能汽車利用太陽能的一般方法。在陽光下，太陽能光伏電池板採集陽光，併產生人們通用的電流。這種能量被蓄電池儲存並為以後旅行提供動力。或者直接提供給發動機也可以邊開邊蓄電。能量通過發動機控制器帶動車輪運動，推動太陽能汽車前進。

太陽能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）組成。方陣類型受到太陽能汽車尺寸和部件費用等的制約。目前，主要有兩種類型的光電池板：硅電池和砷化合物電池。環繞地球衛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設備所使用。一般等級的太陽能汽車通常使用硅電池板。許多獨立的矽片（接近1000個）被組合，形成太陽電池方陣。依靠光伏電源供電動發動機驅動太陽能汽車。這些方陣的通常工作電壓在50V~200V之間，並能提供1O00W的電力。方陣輸出功率的大小受到太陽、雲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，但是比普通的矽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，車子在運動時，被轉換的太陽能光被直接送到發動機控制系統。但有時提供的能量要大於發動機需求的電力，那麼多餘的能量就會被蓄電池儲存以備後用。當太陽電池方陣不能提供足夠的能量來驅動發動機時，蓄電池內的被儲存的備用能量將會自動補充。當然，當太陽能汽車不運動時，所有能量都將通過太陽能光伏陣列儲存在蓄電池內。也可以利用一些迴流的能量來推動汽車。當太陽能汽車開始減速時，換用通用的機械制動，這時發動機將變成了一個發電機，能量通過發動機控制器反向進入蓄電池內進行儲存。回充到蓄電池中的能量是非常少的，但是卻非常實用。

在太陽能汽車裡最高級的組件部分就是電力系統。它們包括峰值電力監控儀、發動機控制器和數據採集系統。電力系統最基本的功能就是控制和管理整個系統中的電力。峰值電力監控儀條件電力來源於太陽能光伏陣列，光伏陣列把能量傳遞給另外的蓄電池用於儲存或直接傳遞給發動機控制器用於推動發動機。當太陽能光伏陣列正在給蓄電池充電的時候，電池組電力監控儀會保護蓄電池組因過充而被損壞。電池組電力監控儀的號碼數值隨我們的設計而被使用在太陽能汽車裡。峰值電力監控儀是由輕質材料構成，發動機的啟動需要配備不同型號的發動機控制器，使用的工作效率一般超過90%。從監控系統獲得的數據常常用來判斷太陽能汽車的狀況，並用來解決太陽能汽車出現的問題。

在太陽能汽車裡使用什麼類型的發動機沒有限制。大多數太陽能汽車使用的發動機是雙線圈直流無刷電機，這種直流無刷電機是相當輕質的材料機器，在額定的RPM（每秒轉速）達到98%的使用效率。但是它們的價格比普通有刷型交流發動機要貴一些。

早期的太陽能汽車是在墨西哥製成的。這種汽車，外形像一輛三輪摩托車，在車頂上架有一個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，使汽車的速度達到每小時40公里，由於這輛汽車每天所獲得的電能只能行40分鐘，所以它還不能跑遠路。

1984年9月，中國首次研製的“太陽號”太陽能汽車試驗成功，並開進了北京中南海的勤政殿，向中央領導報喜。這也表明了中國在研製新型汽車方面已達到世界先進水平。

現在世界上很多國家都在研製太陽能汽車，並進行交流和比賽。1987年11月，在澳大利亞舉行了一次世界太陽能汽車拉力大賽。有7個國家的25輛太陽能汽車參加了比賽。賽程全長3200公里，幾乎縱貫整個澳大利亞國土。

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

“聖雷易莎”號太陽能賽車，雖然使用的是普通的硅太陽能電池，但它的設計獨特新穎，採用了像飛機一樣的外形，可以利用行駛時機翼產生的升力來抵消車身的重量，而且安裝了最新研製成功的超導磁性材料製成的電機，因此使這輛賽車在大賽中創造了時速100公里的最高紀錄。

太陽能汽車不僅節省能源，消除了燃料廢氣的污染，而且即使在高速行駛時噪音也很小。因此，太陽能汽車已引起人們的極大興趣，並將在今後得到迅速的發展。

太陽能發電在汽車上的應用，將能夠有效降低全球環境污染，現就我們掌握的相關技術信息同有志於太陽能汽車研發和生產的單位或企業進行探討。

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。由於沒有統一的標準而使得每一輛太陽能汽車各具特色。除了車子長度的強制性要求限制外。當我們設計太陽能汽車的主體時要讓阻力達到最小值。而使太陽能與陽光的接觸比達到最大值，重量要盡量小而安全係數盡量達到最高。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大量的時間進行試跑測試。進而測出並試圖得到最佳的外形效果。一個好的太陽能汽車外形能夠節省幾百瓦的能量，這也是製造一輛好的太陽能汽車所必須的。

最初的挑戰就是如何製造出一個高效的太陽能汽車底盤，從而使其強度和安全度達到最佳，並且重量最小。每一公斤的重量都需要足夠大的能量使得在路面上移動。這就意味著工作組力求使車子的重量減到最小。而這個關鍵的部位就是汽車的底盤。然而，安全是一個基本的要求，底盤必須具有嚴格的強度和安全係數要求。通常，有三種類型的底盤使用在太陽能汽車上。

1.空間框架結構

2.半單體橫造或碳纖維

3.單體橫造

一個空間框架使用一個焊接或保護管結構用於支撐裝載或車體，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。半單體橫造或碳橫樑使用合成橫樑和空間隔開達到支撐裝載的能力，而整合就不能支撐裝載並承受一個整體的腹部底盤。在太陽能汽車的頂部每段是經常分割成片狀，從而能夠附加到腹部盤的上面。一個單體橫造的太陽能汽車的底盤使用軀體結構並用來支撐裝載。這三種類型的太陽能汽車底盤都能製造出強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構的組合方法。在上面結構中有一個例子就是帶有組合空間框架的半單體橫造，可以很好的保護駕駛員。

由於太陽能汽車中複合材料得到廣泛的應用，在這裡我們需要對合成材料進行定義。這種合成材料是由象三明治夾層一樣結構材料構成。碳纖維、KEVLAR和玻璃纖維，是一種普通的合成建築材料。蜂窩狀和泡沫塑料是常用的合成填充材料。這些材料用環氧基樹脂保護起來。組合在具有KEVLAR和碳纖維的材料里。能夠獲得人需要的強度材料（相當於鋼的強度），但是是非常輕質的材料。

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）組成。這些光電池板是將太陽能能量轉變成電能。每一組使用太陽能光電板技術的一種來製造陣列。這些陣列類型需要符合比賽規則，受到太陽能汽車尺寸和部件的費用等的制約。

太陽能光電池板是通過電線連接。若干個電線串並聯在一起，連接光電池片從而達到蓄電池規定的電壓。這裡有幾種方法使得太陽能光電池組合在一起。但是一個最基本的目標就是在有限的空間內能夠儘可能的裝上多的太陽能光電池板。太陽能光電板很脆弱並且很容易被損壞。這些光電池板保護主要來自於天氣和空氣壓縮而出現裂口。有幾種方法可以壓縮光電池板，目標是增加最小的重量來保護太陽能光電池板。

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換變成動力。在晴朗陽光普照的正午，一個好的太陽能汽車太陽能陣列能產生超過1000W（1.3HP）的能量。這些能量經過太陽能陣列通過發電機被使用或者被蓄電池儲存以備後用。

一個太陽能光電板能將太陽能轉變為電能。光子在日光下產生能量帶動電子從一個半運動的金屬離子的一層轉移到另一個層面，電子的運動產生了通用的電力。

目前，主要有兩種類型的光電板：硅和砷化物。在這裡有幾個不同的等級並且有不同的效能。環繞地球衛星是典型的使用砷化合物，而硅則更為普遍的為地球（陸地）基礎設備的使用。

一般等級的太陽能汽車通常使用陸地級硅電池板。許多獨立的矽片（靠近1000個）被組合，形成太陽能陣列。依靠電動發動機驅動太陽能汽車。這些陳列的通常工作電壓在50-200V，並能提供1000W的電力。能量的大小受到太陽、雲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，但是比普通的矽片電池板要昂貴的多，然而它們的使用效率非常的高。光電池板具有很強的技術性。它們的發展和使用是隨著技術的發展而發展。並有部分是用於太空旅行和衛星輸送系統中。

在單一用途的太陽能汽車設計和製造重量輕而能耗低的太陽能機動車----競賽（或者是“競技”，依靠太陽的光線）相似於方程式賽車的一種。太陽能汽車沒有作為交通運輸工具的要求設計。它們的座位有限（通常是一個人，也有時是兩個座位），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的發展提供一個很好的機會。為今後的民用化推廣奠定基礎。註：在作為旅行工具美國的太陽能汽車已經挑戰常規，另外太陽能汽車還有許多其他的特性。

用工作、時間和金錢去開發一個高性能的太陽能汽車是一個偉大的創造，在這種構想後面是一個巨大無比的商機。一輛太陽能汽車的原理是相當簡單的，這在後面“能量流圖表”中有相關的闡述。為了使太陽光提供的能量得到最大的吸收利用，工作組使用一個設計工序來開發一個安全、可靠而有性能很高的太陽能機動車。

用一個由計算機設計出的模型製造一個太陽能汽車。我們可以開發出一個工具，它能幫助我們學習更多關於太陽能汽車如何工作，一個太陽能汽車由哪些部件構成，並且它們有是如何被組合在一起，結果我們發現這些工作是個簡單的系統。我們分析組件部分由六個基本系統構成：1、駕駛控制系統，2、電氣系統，3、驅動器系統，4、機械系統，5、太陽能陣列系統，6、汽車軀體和底盤

太陽能汽車使用太陽能電池把光能轉化成電能，電能會在儲電池中存起備用，用來推動汽車的電動機。由於太陽能車不用燃燒化石燃料，所以不會放出有害物。據估計，如果由太陽能汽車取代燃氣車輛，每輛汽車的二氧化碳排放量可減少43至54%。

設計並製造一輛太陽能汽車可能需要花費兩年以上的時間，這是一個非常龐大的項目工程。為了能夠成功的投入使用，每一工作組隊員都必須列一個工作計劃。這個計劃將隨著項目的發展而不斷變化。但是，它能夠提供一個穩定的路線，那就是最終保持項目的順利前進並達到最終的目標。計劃開始是一個時間圖表，它被用來制訂項目的輪廓，從而決定花費的時間、資金以及各個階段設計的步驟和設計流程。

有一個很奇怪的現象，從一開始到結束有一個共同的地方就是一個計劃是對整個項目的成功是非常重要的。這裡包括調整目標和客觀情況。實施項目之前小組開始設計，我們必須能知道我們想在什麼地方什麼時間進行。圖紙被用到最終的太陽能汽車上面會受到目標和項目客觀因素的影響。使用“頭腦風暴”法能夠引發很多點子。若干個最初的設計可以被考慮，在命令設計相關係統之前首先共同的目標就是汽車的形狀。初始的設計會隨著汽車底盤設計、機械系統設計、電氣系統設計、驅動器系統設計和太陽能光伏陣列設計而發展。設計圖稿通過展示決定對未來的調查，以至於最後的圖案被確定時才能去除。這裡需要考慮如下方面的影響因素。如：1、成本，2、效能，3、製造的可能性，4、順應規則，5、系統的適應性，6、時間的緊迫性，7、重量負荷。

這是從事這個項目，小組必須考慮到工廠和其他的重要因素。

難得有一個設計能適應所有的區域。如，用一個車軸發動機設計比一個簡單的減少傳遞要高效的多，也重要的多。但是花費也頗為昂貴。項目組必須具有對最佳替換物具有決策權。接下來的步驟就是對項目程序最佳化，並精選出最初的設計方案。這裡有一個替代的過程，利用現代先進的計算機技術程序進行科學的分析。例如：一個組合性的太陽能汽車底盤需要分析使用時的壓力，或者車體的外觀需要一個建模的程序進行分析。比如，VSAERO，難的部分即使如何選擇最終的設計方案。這就是說項目計劃對一個項目的成功是如此的重要。

在建造一輛太陽能汽車中，設計幾個系統的開始仍然是圖紙設計階段，在開始設計階段整個過程是艱辛的。解決一個個可能出現的問題是對一個系統設計具有非常大的影響。接近最後的建造階段，測試階段開始。在合成系統之前測試單個系統運行情況，最後對整輛太陽能汽車拼裝；但是這還沒有完成，這裡還需要若干的時間或周期對其性能進行檢測。雖然在圖紙中感覺所有問題都迎刃而解，但我們仍要進行相應的測試。當所有系統拼裝完畢，再次對太陽能汽車進行測試。

最後，經過幾個月的艱辛工作和時間的洗禮，每個人都對此心中有數。推出一輛太陽能汽車的時刻才真正來臨，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，能量數的變化受到時間、天氣條件和地理位置的影響。這些可利用的太陽能數值被我們所知，被暴晒的太陽能的計算方法是以每秒多少瓦來計算的或W/㎡，在南美洲，在一個明朗的天氣里，下午太陽能暴晒地球大約是1000W/㎡。但是在早上、晚上或者多雲的天氣，太陽的位置變化都會影響太陽的數值。

小組必須知道什麼時間、什麼位置對太陽能汽車是最佳的。

給出了一個在太陽能汽車利用能量流的一般方法。一般情況下，車子在運動時，被轉換的太陽能光被直接送到發動機控制系統，但有時提供的能量要大於發動機需求的電力。那麼多餘的能量就會被蓄電池儲存以備後用。當太陽能陣列不能提供足夠的能量來驅動發動機時，這時蓄電池內的被儲存的備用能量將會自動補充。當然，當太陽能汽車不運動時，所有能量將通過太陽能光伏陣列儲存在蓄電池內。這裡也有一種方法可以有一些迴流的能量來推動汽車。當太陽能汽車開始減速時，替代通用的機械制動，發動機將變成了一個發電機，能量流向後通過發動機控制器反向進入蓄電池內進行儲存。這就是我們所知道的“回授性制動裝置”。能量數值回充到蓄電池中是非常少的，但是卻非常實用。

大多數太陽能汽車是單座而且對駕駛員來說也很少有樂趣。少數太陽能汽車也能搭乘一個乘客。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。

太陽能汽車在普通汽車裡也有一些標準未來將成立，如轉向信號（前方和後方）、剎車燈、加速裝置（汽油踏板）、後視鏡、空調裝置和通用的導航系統……然而，大多數太陽能汽車沒有一個茶杯架，我們可以使用一種變相的系統為我們駕駛員或乘客裝水，僅有的收音機，是駕駛員可以通過一兩個公共頻道與相關工作人員取得聯繫。當然，我們現在利用先進的技術可以讓我們汽車上先進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安全，有幾點：護腕安全、頭盔，另外，駕駛汽車時，駕駛員更為重要的職能是注意汽車的系統安全和觀察儀錶是否出現的異常問題。在極少數太陽能汽車裡，乘客會幫助處理太陽能汽車系統的問題，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於太陽能汽車系統。

駕駛員/乘客是一個小組全體成員的希望，對一個競賽來說，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略和提供路況信息給駕駛員是必須的。

太陽能汽車的心臟部位就是電力系統，它由蓄電池和電能組成，電力系統控制器管理全部電力的供應和收集工作。蓄電池組就相當於普通汽車的油箱。一個太陽能汽車使用蓄電池組來儲存電能以便在必要時使用，太陽能汽車啟動裝置控制著蓄電池組，但是當太陽能汽車開動后，是通過太陽能陣列提供能量，從而再充到蓄電池組內。由於重要的原因，大量的蓄電池作為能量被使用是有限的。而且設備也還要分不同類型蓄電池，在美國太陽能挑戰隊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遠提高蓄電能力，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，主要是維護起來很小心，並且很昂貴。

電池組是由幾個獨立的模塊連接起來，並形成系統所需的電壓。代表性地，我們可以使用的系統電壓在84-108V，依靠它的電力系統，有時我們在太陽能汽車運動時降低系統電壓。

絕大部分我們在安裝電力組件時去除輔架，雖然我們在安裝時也有傳統性的組件或者適用我們太陽能汽車的一般性組件。

峰值電力監控儀是非常的輕質材料構成，並且一般效率能達到95%以上。發動機控制器控制發動機的啟動，而發動機啟動信號是來自駕駛員的加速裝置。對發動機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範疇。由於發動機的啟動需要配備不同型號的發動機控制器。當然我們也能夠根據發動機工作原理設計圖紙來買一台控制器，我們都使用多種型號的發動機控制器，並且使用的工作效率超過90%。從監控系統獲得的數據常常用來指定相關的應對策略，來解決製造太陽能汽車時出現的問題。這些有駕駛員收集到的數據在實際太陽能汽車中被運用（如無線數據通訊）

在太陽能汽車裡使用什麼類型的發動機沒有限制，一般額定的是2-5HP，大多數太陽能汽車使用的發動機是雙線圈交流（DC）無刷機，這種交流（DC）無刷機是相當輕質的材料機器，在額定的RPM（每秒轉速）達到98%的使用效率。但是它們的價格比普通有刷型交流發動機要昂貴的多。由於在太陽能汽車裡多齒輪傳送裝置使用很少，雙線圈性發動機是常用的傳送動力裝置。在雙線圈之間轉換改變了發動機的速度頻率。低速線圈為太陽能車子的啟動和減速提供高的“轉力矩”，而高速線圈則為太陽能汽車運行提供高效率和最佳的運行效果。類似於我們所說的電力系統，大多數人不願意購買現有的發動機，但是有些是由於客戶或自己按太陽能車子的要求製造。

在太陽能汽車裡有三個基本類型的傳動力方式的變化：

1.單減引導式驅動，

2.變頻履帶式驅動，

3.軸式驅動

以前，一般大多數使用直接引導式驅動傳送動力。發動機是通過一個鏈條或一個履帶同一個單一的齒輪傳送裝置並與車輪連接。如果組件定位準並小心安裝的話，維護傳送裝置是很可靠而且容易。當整個設計全部完成使用效率應超過75%。有很少人使用變頻履帶式驅動傳送動力給車輪。齒輪比的改變引起發動機速度的增加。在低速度下引起發動機啟動速率的增大。但仍能保持太陽能汽車以一個高速度高效率的行駛效果。變頻履帶式發動機需要精確的安裝和有效精細的配置。

自1995年以來，當有些人使用軸式驅動設計太陽能汽車時，高速度，舒適的駕駛受到人們的歡迎。一個軸式發動機去除了許多外加的傳送設備。這大大提高了駕駛車輛的效率，縮減了用於驅動車輪而需要的能量。軸式驅動使用低轉速原因是齒輪傳動裝置的減少，這樣會輕微的降低它的效率。但是它們仍能夠達到95%的高效率運行。

太陽能汽車中機械系統在概念里是很簡單的，但是我們在設計中，應盡量減少摩擦力和重量，根據不同的路況來設計需要的強度。輕質金屬如鋁合金和合成金屬是常用的，使重量和強度達到最大程度。針對重量和強度的比例從而製造高效率的組件。機械系統包括剎車制動、方向盤和輪胎等。美國太陽能挑戰賽規則設定最低標準。機械組件必須是可見的，但是也有些太陽能汽車在設計中沒有任何的標準。

典型的太陽能汽車一般有3個或4個車輪，一般三個車輪的配置是兩個前輪和一個後輪（通常是驅動輪）。四個輪子的太陽能汽車一般跟普通的機動車是一樣（其中後面一個輪子是驅動輪）。另外四輪太陽能汽車的兩個後輪並排靠近中央位置（類似於普通三輪機動車的配置）。

太陽能汽車中有多檔位制動被安裝。太陽能車子之間由於在實際中車身與底盤的不同而各異。在太陽能汽車裡大部分使用前制動檔位閘的比較普遍。而且有兩個A手掛檔設置，這與普通的機動車很相似。具有代表性的，後退制動檔類似於在摩托車的前面使用而此時用在後面。我們設計這些掛檔足見是有利於太陽能汽車自由的移動和滑行從而達到最佳的效果。當然，這樣設計需要進行適當的調整，從而便於組合與維護。

在整個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並符合標準，這是每一輛太陽能汽車所必須具備的，一般有兩個獨立的剎車系統。在太陽能汽車中圓盤剎車是普遍採用的一種。因為它們很適合，並有很好的制動力，有些愛好者使用機械型剎車，利用的是水力學的原理。機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調。為了達到最好的效果，剎車被設計成通過剎車操作桿自由移動，從而使剎車墊摩擦剎車表面進行剎車。

在太陽能汽車的駕駛系統，像駕駛員制動系統變化是很大的。我們必須製造一個弧形半徑，按要求用特殊方式使用。但是設計必須是很自由活潑的。專業設計的理念應是保證駕駛的可靠性和安全高效。駕駛系統必須經過精確的駕駛測試才能設計。因為任何細微的失誤都可能導致無法估量的後果，進而造成輪胎爆裂。在過去的比賽中，由於自行車車輪和車胎重量輕而且很小的摩擦力，經常被使用到太陽能汽車上（滾動摩擦力小）。當支撐起整個太陽能汽車時這些車輪和車胎就出現超重情況了。從而影響太陽能汽車的駕駛和安全性能。ASC規則中明確規定不準出現太陽能汽車車輪和車胎出現超載現象。幸運的是，現在流行的太陽能汽車競賽敦促一些輪胎生產廠家製造符合太陽能汽車的輪胎。我們使用先進的輪胎，重量輕、摩擦力強，從而提高了太陽能汽車的安全和使用效能。

航行工程師對物體周圍的空氣流進行研究發現了一個方法。一個航行的物體的研究得出在設計車身的外形時一定要盡量的使空氣的阻力達到最小。空氣釋放出的阻力從而阻止物體移動通過。空氣阻力影響了物體的外形。

空氣阻力產生了一個航行的拉力。如果一個物體是流線的，空氣在它的周圍平滑的流動並且產生的拉力很少，因此這樣需要很小的能量就能移動物體。這樣設計中就必須考慮“航流”。當一個物體產生很小的空氣流時，需要更多的能量來推動他向前移動。

我們的目標就是設計太陽能汽車時它具有最小的航行拉力。但仍能保持太陽能陳列有一個平滑的表面，並為駕駛員和組件提供足夠舒適的空間。在一至兩天的時間測試運動形狀的工作就能完成。首先是建造一個平滑的模型用來測試。在風道里檢測太陽能汽車通過空氣流的過程。第二，就是使用一個強大的計算程序對空氣流的模擬試驗用計算機來控制模型汽車。

深紫色區域標明動力空氣但是它是向下流動，紅色區域高的動力空氣向上部流動。對分離流大家都很清楚，太太陽能汽車後車輪有一點動力流出現。

我們生活在一個電池能量的世界，從高爾夫兩輪運貨車到電視設備。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間）。高效的電力經太陽能汽車陣列通過蓄電池儲存幫助我們獲得最大的能量。常州作為生產製造基地，蓄電池的成熟程度已經具有相當的規模，而且隨著常州電動車市場的逐漸成熟，帶動蓄電池廠家研發力度。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。由一個及多個太陽能光伏電板串聯起來，使轉變成化學能儲存電力。按照同樣的方式將所有光伏電板連起來，在兩個光伏電池板之間流動的電流叫電極，電極通常是不同的材料，電極被分為含有電磁的材料，這種物質引導離子運動，當兩個電極通過一個長的導線連接起來時，一個環形的電路就形成了。

化學物質將化學能量轉變為電能。化學物質通過反應轉化成電能。這種反應就是通過原子的移動走向另一端引起電子的運動，在這時化學反應就自己產生。電極兩端就形成了電壓。電壓端是通過化學反應產生的。在電解液內，反應產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。當所有的化學能量都被使用后，電壓就降至到零。在有電壓的情況下，如果化學反應在反向運行，那就開始充電了。

太陽能汽車的電池組電壓必須達到電動發動機的電壓。組合起來的電池組就形成了一個“電池包”，通過額外的能量使其達到最高峰值。當太陽被雲層遮蓋時就為太陽能車子提供電力。電池組通過光伏陣列補充能量。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、手提收音機和玩具等上面。第二種蓄電池就是可以重複充電的蓄電池，這就是我們經常說的“可充蓄電池”。在機動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複利用。但是鎳鎘蓄電池現在或不久的時間將被大量的應用。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勁能量的就是鋰電池，在今後蓄電池的儲存能力將會更高。

綜上所述，太陽能汽車在製造過程中並不複雜，如果有相關的企業和單位投入更高的熱情和對未來充滿信心，誰佔領這片先機市場則誰就是這個市場的領頭羊，他將帶來的是一個產業，形成的是未來王國。

太徠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，電池對太陽時產生的電壓為120伏，並對車上的電動機提供10安的電流，求太陽能電池將太陽能轉化為電能的效率為多少，120*10/8*1000=15%，如果這輛汽車的電動機將電能最終轉化為機械能的效率為75%,當汽車受到的牽引力為150牛並在水平面上勻速行駛時，汽車的行駛速度為多大，120*10*75%=900瓦，900/150=6米/秒。

一是太陽能電池板的造價依然太高；二是太陽能電池板的能效還是較低。

新車亮相最近，加拿大男子馬塞洛開著他研製的新型太陽能汽車從加拿大來到了美國洛杉磯，向人們展示他的傑作。安裝在汽車表面的這些小型太陽能電池板可以為這輛車提供所需的能量。在陽光充足的日子裡，這輛車每天可以跑成百上千公里。而且它只要6秒鐘就可以將時速從0提高到50公里，而最高車速可以達到每小時112公里。馬塞洛說，他用10年時間，花了50萬美元才完成了這款太陽能汽車。

另類太陽能汽車委內瑞拉西蒙·玻利瓦爾大學的學生與 TI 合作，使用MSP430微控制器等大約30 個 TI 的器件構建出一部太陽能汽車。這部採用 TI 技術的汽車與其他 13 部由南美大學開發的太陽能汽車共同參加穿越智利沙漠的“阿塔卡瑪太陽能挑戰賽”，並取得了第5名。新浪環球地理訊 北京時間12月28日消息，據美國國家地理報道，長期以來人們一直在努力探索將太陽能轉化為動能的先進技術，尤其是如何利用太陽能驅動汽車的技術。於是，有工程師想到了在汽車上安裝寬大平滑的光電板用於接收和轉化太陽能從而為汽車提供動力的方案，這其實就是太陽能汽車的雛形。

今年秋季，來自5個國家的11個參賽隊齊聚智利阿塔卡馬沙漠，帶來了由他們設計的各種奇形怪狀的輪式太陽能汽車，參加一項獨特的賽車項目--“阿塔卡馬太陽能挑戰賽”，該項賽事要求只能用兩種最古老的力量，即人力或太陽能量來驅動汽車。“阿塔卡馬太陽能挑戰賽”是拉丁美洲首次舉辦的國際太陽能賽車大賽。賽車場地位於世界上最乾旱的阿塔卡馬沙漠，賽程長約1060公里，比賽分三天三個階段進行。賽道起點位於亨伯斯通鎮，途經海岸城市安托法加斯塔和內陸城市卡拉馬，最後返回到亨伯斯通鎮附近的波索-阿爾蒙特市。這項比賽是根據平均時速和獨立(無其他外力驅動)行駛的距離來決定勝負。參加本次“阿塔卡馬太陽能挑戰賽”的11支車隊分別來自厄瓜多、阿根廷、波多黎各、智利等國，其中兩支車隊參加“純太陽能”組比賽，其餘的車隊均參加混合動力組的比賽。混合動力特指既採用太陽能又採用腳踏驅動。

實用型的太陽能汽車主要有兩種：一是與比賽用車相近的專用車身上裝載的5～7平方米電池和3～5千瓦時的蓄電池的汽車，二是在輕型且結構緊湊的專用車身上裝載2～3平方米的太陽能電池和5～9千瓦時的蓄電池汽車。

另外，還有一種實用型太陽能汽車，就是將市場上出售的小型乘用車改造后的電動汽車上裝載1．5～2平方米的太陽能電池和14～18千瓦時的蓄電池的車。實用型太陽能車上的車載蓄電池，除應付天氣變化外，還起到在太陽能電池電力不足時，能配合太陽能電池一同工作的作用。

比賽用太陽能汽車的車身為了減少空氣阻力，將其側斷面製成流線型；為了使車身更為輕便，大量使用了輕合金，複合材料等來製造。而且在車身表面搭載了面積在7～10平方米的太陽能電池。另外，為了應付太陽輻射量及天氣情況的變化，增添了3～5千瓦時的蓄電池。

汽車利用太陽能作為動力不會污染環境，相比傳統熱機驅動的汽車，太陽能汽車是真正的零排放。而且太陽能也是“取之不盡，用之不竭”的清潔能源，因此太陽能汽車的研究開發長期以來一直受到普遍關注，太陽能汽車被諸多國家所提倡，太陽能汽車產業的發展也日益蓬勃。但太陽能汽車還沒有實用化，主要原因是成本過高，行駛里程不長。