汽車新能源領域的太陽能技術運用技巧探討

趙延杰

（惠州城市職業學院 516003)

1 太陽能技術運用的背景

目前世界各地的汽車能源幾乎都是使用燃料，而燃料中無論是汽油還是柴油都是來自于石油。而石油這種能源是屬于不可再生能源的，隨著汽車保有量的增加，石油終會有枯竭。同時，對于石油資源來說，由于其應用廣泛，而且又不是可再生能源，所以其價值較高，它不僅可以運用在汽車領域中，也可以用于塑料凳行業。如果僅僅將石油用于汽車燃料，將會是一種浪費。所以為了保護石油資源，就有必要將汽車對于石油的以來進行替代[1]。

太陽能是一種清潔能源，而且取之不竭。隨著現代科學技術的發展，將太陽能運用于汽車領域將變成可能。同時，將太陽能運用于汽車，還是對環境的可靠保護，對于污染治理來說，尤為重要。

當下，世界各國的科學家們正在想方設法把太陽能運用到汽車動力上來。他們提出了太陽能汽車的概念。所謂的太陽能汽車是指汽車動力源不依靠傳統的燃油，而依賴于太陽能，將太陽能收集并轉化，作為汽車的動力行駛，從而減小汽車對石油的依賴。這對于保護石油意義重大。近年來，加拿大人馬塞洛結果多年的研究，開發出了一種太陽能汽車，并且使用這一汽車，從加拿大開到了美國，充分展示了太陽能汽車的優勢。因此，將太陽能運用到汽車驅動領域的成功，標志著太陽能可以替代石油，作為汽車動力源。

2 太陽能汽車的技術分析

2.1 太陽能電池技術

在太陽能汽車之中，太陽能電池的研究至關重要，可以說太陽能電池是該種類型汽車的核心裝置與技術，只有在汽車上安裝了太陽能電池才能充分利用太陽能，使太陽能可以真正作為汽車的驅動力，從而保證汽車的正常行駛。

一般來說，太陽能汽車的電池需要具備以下功能：盡最大可能地對太陽光進行吸收，需要將太陽能進行高效率地轉化，使得太陽能的熱能變為電能，最后就是需要將太陽能所轉化的電池能得以釋放出來，并且能驅動汽車行駛。在太陽能汽車的研究過程中，如何提高太陽能電池對太陽的轉化效率成為關鍵[2]。

太陽能電池驅動汽車基本上可以分為3種形式：一是直接驅動，太陽能電池在獲取太陽能之后不經過蓄電池組，而是直接通過相關的控制設備，傳遞到電動機上，然后電動機推動傳動系統，來驅動汽車的正常行駛。二是間接驅動，太陽能電池在接收太陽能的基礎上，將其轉化為電能，電能通過控制器首先將電源存儲在蓄電池中，然后在汽車發動的時候，再將電源傳輸到控制器中，最后推動電機運轉，從而驅動汽車發動。最后是混合驅動，混合驅動結合了直接驅動和間接驅動2種形式，既可以在汽車行駛的過程中直接驅動電機，也可以將電能存儲在蓄電池中。

2.2 能量管理技術

汽車能力管理的技術中，結果相關的研究發現。當在不同的環境條件下（如：溫度、光照強度等），太陽能電池對光的轉化效率也是不同的。而且研究發現了一些規律，如何利用好這些規律，是提高太陽能汽車能量管理的關鍵。因此，對汽車蓄電池進行跟蹤研究，獲取一定的數據支撐，便于提高對太陽能的轉化。在一般情況下，常采取對太陽能電池利用電導進行測量和恒定電壓方法進行測量等。

太陽能汽車的能量管理包括：蓄電池充電控制、雙向DC-DC變換器控制等。

其中蓄電池充電控制注意的是，太陽能汽車在光照條件較好的時候行駛，其蓄電池中存儲的能量會被不斷地進行消耗，而且太陽能充電器也會不斷地將太陽能轉化為電能存儲在蓄電池中。因此，面對這種情況應該盡可能避免對蓄電池的過度充電，過度充電會降低蓄電池的使用壽命，甚至會損壞蓄電池，在這種持續不斷的放電和充電過程中還要保證過程穩定。

對于雙向DC-DC變換器控制來說，主要有3種模式：蓄電池恒流放電、超級電容恒流充電和超級電容恒壓放電。

2.3 車體設計技術

就目前太陽能汽車的設計而言，其與傳統的石油動力汽車相比，在外形設計上有很大區別。根據調查研究，目前市場上已經設計完成并且銷售的太陽能汽車大多數都是出現扁平狀，這是因為需要在最大面積上接收太陽能，并且最大可能降低空氣阻力。另外，為了進一步確保太陽能汽車的行駛安全，在太陽能汽車設計時，還需要進一步對太陽能汽車進行安全性能測試，最終使得太陽能汽車符合產品標準。

另外太陽能汽車的車頭設計也要考慮相關因素的影響。對于一般的以石油為燃料的汽車而言，將汽車車頭圓角曲率的半徑增加，可以降低空氣的阻力，但是這種方法對于太陽能汽車來說卻不合適，如果將太陽能汽車的圓角曲率增加，則會導致車頭變厚，這樣會使得太陽能電池板的面積縮小，不利于對太陽能的收集。

除此之外，汽車的駕駛艙也不同于一般的汽車。這是因為傳統的汽車駕駛艙設計會導致太陽能電池安裝面積降低。所以在設計太陽能電池汽車需要采取氣泡狀的駕駛艙。

3 太陽能在汽車上的運用實例

為了進一步說明太陽能技術在汽車上的運用，我們以奇瑞某車型為例。該車型在汽車頂部安裝了太陽能電池板，可以有效地采集太陽能。如果陽光強烈，則在汽車熄火時，可以依靠太陽能蓄電池驅動汽車內部的風扇，將車內溫度導出車外。在該款車型正常的行駛過程中，則也會講電源進行存儲[3]。

在這款車型內部的用電設備上，所采取的全部是電壓為12 V的電器（除了鼓風機為250 V以外），太陽能電池板的電壓為18 V，功率為100 W。車頂面積大約有1m2，車頂形狀呈現流線型，前后左右方向都有一定弧度，采取的是單晶硅電池片。為了將最大可能地利用好車頂，將太陽能電池片切割成小塊，以避免該種電池片不能彎曲的難題。對于切割的單晶硅面積，則需要根據車頂的彎曲情況決定。最后，該種車型所使用的單晶硅一共有2292片。天使為了滿足組件電壓，一共安排了36片電池片進行串聯，總計64串。

該款車型采取電池片收集太陽能，然后將太陽能轉化為電能儲存在蓄電池中，然后通過相應的控制器來控制蓄電池中的典禮供應，這樣既可以降低發動機負載，也可以降低能耗，這種流線型的太陽能收集系統與車體完美結合，使得車型美觀，盡最大可能收集了太陽能。

【參考文獻】

[1]楊列宸.汽車新能源領域的太陽能技術及運用之研究[J].科研,2016(11):78.

[2]張卓哲,王浙冉.汽車新能源領域的太陽能技術應用研究[J].科技創新與應用,2017(25):51-52.

[3]江玉婷.汽車新能源領域的太陽能技術應用[J].時代汽車，2017(16):28-29.