第一節(jié) 產(chǎn)品技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

因為太陽能的不穩(wěn)定性、分散性（強烈時大約1千瓦/平方米）以及太陽能收集裝置效率低、成本高，太陽能直接作為汽車或自行車的動力是很困難的，而用固定裝置大規(guī)模收集太陽能用以發(fā)電，給電瓶汽車、電瓶自行車充電作動力是比較現(xiàn)實的，現(xiàn)在就可以做到。

隨著石油資源的緊缺、燃料價格上漲，各個國家在太陽能電動車的研發(fā)上取得了一些成績。2003年澳大利亞太陽能汽車比賽上，由荷蘭學生制造的“NunaII”（紐納2號）太陽能汽車取得了冠軍，紐納2號安裝了歐洲太空局發(fā)明的太陽能細胞，它以30小時54分鐘的時間跑完了3010公里的路程，創(chuàng)造了太陽能汽車最高時速170公里的新世界紀錄。2006年，我國首輛太陽能轎車在南京亮相，這輛可以直接切換電能的太陽能汽車行駛速度最高可達每小時88公里。如果加上電能，這輛車晚上能跑220公里，白天可跑290公里。

目前太陽能電動車廣泛應用的技術(shù)是加大太陽能的受光面積，即在車體的頂部加大了太陽能電池板的使用量，通過受光面積的增加來提高太陽能的轉(zhuǎn)化率。在太陽能電動車的儲能裝置方面提高了蓄電池的容量，以使達到為車體提供更充足的動力。

雖然新型研發(fā)的太陽能電動車也具備了相當長的日行里程，但是太陽能車大范圍替代燃油車在目前還不能實現(xiàn)，主要是因為太陽能電池能量密度小、轉(zhuǎn)化效率低、價格昂貴，技術(shù)還不成熟，但是太陽能電動車是最清潔、最有發(fā)展前景的綠色環(huán)保汽車，所以它的推廣還是非常有前景的。

第二節(jié) 產(chǎn)品工藝特點或流程

1、太陽能電動車原理

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摻進一些硼，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。

這些太陽能電池在陽光的照射下，電極之間產(chǎn)生電動勢，然后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(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。

2、太陽能電動車系統(tǒng)構(gòu)造

1）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和收集工作。蓄電池組就相當于普通汽車的油箱。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(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，在美國太陽能蓄電池主要有：鉛酸蓄電池、鎳鎘蓄電池、鋰電池、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，并且很昂貴。

電池組是由幾個獨立的模塊連接起來，并形成系統(tǒng)所須的電壓。代表性地，可以使用的系統(tǒng)電壓在84-108V，依靠它的電力系統(tǒng)，有時在太陽能汽車運動時降低系統(tǒng)電壓。

在太陽能汽車里最高級的組件部分就是電力系統(tǒng)。它們包括峰值電力監(jiān)控儀、發(fā)動機控制器和數(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系統(tǒng)中的電力。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(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存或直接傳遞給發(fā)動機控制器用于推動發(fā)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(jiān)控儀會保護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)計而被使用在太陽能汽車里。峰值電力監(jiān)控儀是非常的輕質(zhì)材料構(gòu)成，并且一般效率能達到95%以上。發(fā)動機控制器控制發(fā)動機的啟動，而發(fā)動機啟動信號是來自駕駛員的加速裝置。對發(fā)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范疇。由于發(fā)動機的啟動需要配備不同型號的發(fā)動機控制器。當然也能夠根據(jù)發(fā)動機工作原理設(shè)計圖紙來買一臺控制器。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)動機控制器和發(fā)動機。

2）驅(qū)動輪

在太陽能汽車里使用什么類型的發(fā)動機沒有限制，一般額定的是2-5HP，大多數(shù)太陽能汽車使用的發(fā)動機是雙線圈交流（DC）無刷機，這種交流（DC）無刷機是相當輕質(zhì)的材料機器，在額定的RPM（每秒轉(zhuǎn)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(fā)動機要昂貴的多。由于在太陽能汽車里多齒輪傳送裝置使用很少，雙線圈性發(fā)動機是常用的傳送動力裝置。在雙線圈之間轉(zhuǎn)換改變了發(fā)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(zhuǎn)力距”，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。

在太陽能汽車里有三個基本類型的傳動力方式的變化：單減引導式驅(qū)動、變頻履帶式驅(qū)動、軸式驅(qū)動。以前，一般大多數(shù)使用直接引導式驅(qū)動傳送動力。發(fā)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并與車論連接。如果組件定位準并小心安裝的話，維護傳送裝置是很可靠而且容易。當整個設(shè)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(qū)動傳送動力給車論。齒輪比的改變引起發(fā)動機速度的增加。在低速度下引起發(fā)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(fā)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(qū)動設(shè)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(fā)動機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)動車論而需要的能量。軸式驅(qū)動使用低轉(zhuǎn)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?nèi)阅軌蜻_到95%的高效率運行。

3）機械系統(tǒng)

太陽能汽車中機械系統(tǒng)在概念里是很簡單的，但是在設(shè)計中，應盡量減少摩擦力和重量，根據(jù)不同的路況來設(shè)計需要的強度。輕質(zhì)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制造高效率的組件。機械系統(tǒng)包括剎車制動、方向盤和輪胎等。機械組件必須是可見的，但是也有些太陽能汽車在設(shè)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(ASC規(guī)則規(guī)定必須至少有三個)，一般三個車輪的配置是兩個前輪和一個后輪（通常是驅(qū)動輪）。四個輪子的太陽能汽車一般跟普通的機動車是一樣（其中后面一個輪子是驅(qū)動輪）。另外四輪太陽能汽車的兩個后輪并排靠近中央位置（類似于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。太陽能車子之間由于在實際中車身與底盤的不同而各異。在太陽能汽車里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(shè)置，這與普通的機動車很相似。具有代表性的，后退制動檔類似于在摩托車的前面使用而此時用在后面。設(shè)計這些掛檔足見是有利于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(shè)計需要進行適當?shù)恼{(diào)整，從而便于組合與維護。

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并符合標準，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(tǒng)。在太陽能汽車中圓盤剎車是普遍采用的一種。因為它們很適合，并有很好的制動力，有些使用機械型剎車，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(xié)調(diào)。為了達到最好的效果，剎車被設(shè)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(tǒng)，像駕駛員制動系統(tǒng)變化是很大的。必須制造一個弧型半徑，按要求用特殊方式使用。但是設(shè)計必須是很自由活潑的。專業(yè)設(shè)計的理念應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。因為任何細微的失誤都可能導致無法估量的后果，進而造成輪胎爆裂。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(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)定不準出現(xiàn)太陽能汽車車輪和車胎出現(xiàn)超載現(xiàn)象。幸運的是，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。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。

第三節(jié) 國內(nèi)外技術(shù)未來發(fā)展趨勢 分析

1、太陽能電池板技術(shù)

目前太陽能電動車發(fā)展中最重要的影響因素是太陽能電池的技術(shù)水平，為了提高太陽能電動車的穩(wěn)定性和可應用性，太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率、整線生產(chǎn)效率及生產(chǎn)成本的降低是迫切需要解決的。因此，未來太陽能電池的技術(shù)發(fā)展將始終圍繞著以下幾方面進行：

1）提高單機自動化水平、增加批次裝片量、提高單機生產(chǎn)效率。

2）設(shè)備間機械手自動傳送、在線檢測、提高整線生產(chǎn)效率，減少人工干預，降低碎片率。

3）將更先進的工藝技術(shù)物化于設(shè)備，進一步提高太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率、降低每瓦成本。

4）進一步發(fā)展適合大尺寸硅片（從最初的適用于103mm×103mm、125mm×125mm方硅片發(fā)展到目前主流的156mm×156mm方硅片，及未來的210mm×210mm方硅片等）。

2、提高太陽能轉(zhuǎn)化率

在提高太陽能轉(zhuǎn)化率的問題上，關(guān)鍵是要增加光伏板的采光量，可以通過特殊的材料和物理方法將太陽能光伏板附近的光反射到光伏板上，這樣相當于擴大了光伏板的采光面積，因而 研究 和選擇新型材料來提高光伏板的光電轉(zhuǎn)化率是該技術(shù)的重點。

3、智能化

電子控制單元智能化是太陽能電動車發(fā)展過程中的一個比較重要的環(huán)節(jié)。另外，防盜報警功能，電源自動識別功能，自動識別電機、智能鎖功能等人性化設(shè)計都是技術(shù)上的發(fā)展方向?？刂破餍枰S富的附加功能，例如防盜報警，電機程序自動判別，倒車助力，電池電量管理等。這類設(shè)計主要滿足生產(chǎn)者對組裝方便性要求，以及最終客戶對舒適性，安全性等的要求。一般設(shè)計的復雜度不高，但需要單片機有更多的程序和數(shù)據(jù)空間。

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