導(dǎo)語(yǔ)：太陽(yáng)能在汽車(chē)的應(yīng)用及前景分析一文來(lái)源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀(guān)點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢(xún)客服老師，歡迎參考。

太陽(yáng)能蓄電池的結(jié)構(gòu)原理

太陽(yáng)能汽車(chē)的“心臟”就是電力存儲(chǔ)系統(tǒng)，它由蓄電池和電能組組成。蓄電池組相當(dāng)于普通汽車(chē)的油箱。一輛太陽(yáng)能汽車(chē)使用蓄電池組來(lái)儲(chǔ)存電能以便在必要時(shí)使用，太陽(yáng)能汽車(chē)啟動(dòng)裝置控制著蓄電池組，但是當(dāng)太陽(yáng)能汽車(chē)開(kāi)動(dòng)后，是通過(guò)太陽(yáng)能陣列提供能量，再充到蓄電池組內(nèi)。由于技術(shù)原因，蓄電池存儲(chǔ)能量是有限的，而且還分不同類(lèi)型（鉛酸蓄電池、鎳鎘蓄電池、鋰電池以及鋰聚合物電池）。在太陽(yáng)能汽車(chē)頂上，有一個(gè)圓弧形的太陽(yáng)能電池板，板上整齊地排列著許多太陽(yáng)能電池。這些太陽(yáng)能電池在陽(yáng)光的照射下，電極之間產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，通過(guò)連接2個(gè)電極的導(dǎo)線(xiàn)，就會(huì)有電流輸出。太陽(yáng)能電池方陣是太陽(yáng)能汽車(chē)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(lèi)型受到太陽(yáng)能汽車(chē)尺寸和部件費(fèi)用等的制約。目前，主要有2種類(lèi)型的光電池板：硅電池和砷化合物電池。一般等級(jí)的太陽(yáng)能汽車(chē)通常使用硅電池板，硅太陽(yáng)能電池能把10%～15%的太陽(yáng)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。許多獨(dú)立的硅片被組合，形成太陽(yáng)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(yáng)能汽車(chē)。這些方陣的工作電壓通常在50～200V，并能提供1000W的電力。方陣輸出功率的大小受到太陽(yáng)、云層的覆蓋度和溫度的影響。超級(jí)太陽(yáng)能汽車(chē)也能使用通常類(lèi)型的太陽(yáng)能光電板，但更多的是使用太空級(jí)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，汽車(chē)在運(yùn)動(dòng)時(shí)，被轉(zhuǎn)換的太陽(yáng)能被直接送到發(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(yáng)能電池方陣不能提供足夠的能量來(lái)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)太陽(yáng)能汽車(chē)不運(yùn)動(dòng)時(shí)，所有能量都將通過(guò)太陽(yáng)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(lái)推動(dòng)汽車(chē)。當(dāng)太陽(yáng)能汽車(chē)開(kāi)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(guò)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。回充到蓄電池中的能量非常少，但是卻非常實(shí)用。

太陽(yáng)能天窗的原理與優(yōu)點(diǎn)

在外觀(guān)上，太陽(yáng)能天窗與普通玻璃天窗有較大區(qū)別。太陽(yáng)能天窗上安裝了格柵狀的太陽(yáng)能電池板，在天窗開(kāi)啟后，通風(fēng)透氣的效果與普通天窗一樣，但在天窗關(guān)閉時(shí)，從車(chē)內(nèi)則看不到天空。這種太陽(yáng)能天窗是在汽車(chē)天窗的玻璃下方設(shè)置有太陽(yáng)能電池。太陽(yáng)能電池與設(shè)置的控制單元輸入端相連接，輸入端連接車(chē)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。點(diǎn)火開(kāi)關(guān)打開(kāi)后，用此選裝開(kāi)關(guān)可使太陽(yáng)能天窗移動(dòng)到需要的位置。當(dāng)駐車(chē)或在無(wú)人看管汽車(chē)的情況下離開(kāi)汽車(chē)時(shí)，一定要將太陽(yáng)能天窗完全關(guān)閉。陽(yáng)光充足時(shí)，鼓風(fēng)機(jī)在關(guān)閉點(diǎn)火開(kāi)關(guān)之后自動(dòng)切換為太陽(yáng)能運(yùn)行模式。此后鼓風(fēng)機(jī)電機(jī)由太陽(yáng)能電池驅(qū)動(dòng)，并為汽車(chē)內(nèi)部空間提供新鮮空氣。只有在信息娛樂(lè)系統(tǒng)內(nèi)設(shè)置了通風(fēng)功能，并且太陽(yáng)能天窗已處于外翻或關(guān)閉狀態(tài)時(shí)，才能運(yùn)行通風(fēng)。關(guān)閉點(diǎn)火開(kāi)關(guān)后，只要沒(méi)有開(kāi)啟駕駛員或副駕駛員車(chē)門(mén)，那么約10min內(nèi)仍然能夠打開(kāi)或關(guān)閉太陽(yáng)能天窗。遮陽(yáng)板與太陽(yáng)能天窗以固定方式連在一起，不能單獨(dú)移動(dòng)。為使氣流產(chǎn)生的風(fēng)滯噪聲降至最小，導(dǎo)流板根據(jù)車(chē)速和天窗開(kāi)度自動(dòng)移動(dòng)到最佳的外翻高度，此外還能明顯降低車(chē)內(nèi)空氣的振動(dòng)噪聲。玻璃下方的太陽(yáng)能電池吸收太陽(yáng)能，經(jīng)汽車(chē)天窗控制單元可對(duì)蓄電池進(jìn)行充電，保證蓄電池的電能充足，同時(shí)延長(zhǎng)蓄電池的使用壽命。太陽(yáng)能天窗帶給消費(fèi)者的最直接好處是，在高溫天氣里，汽車(chē)在烈日下停車(chē)熄火，完全沒(méi)有能源供給時(shí)，能自動(dòng)調(diào)節(jié)車(chē)內(nèi)溫度。利用內(nèi)置在天窗內(nèi)部的太陽(yáng)能集電板依靠陽(yáng)光所產(chǎn)生的電力，經(jīng)過(guò)控制系統(tǒng)來(lái)驅(qū)動(dòng)鼓風(fēng)機(jī)，將車(chē)廂外的冷空氣導(dǎo)入車(chē)內(nèi)，驅(qū)除車(chē)內(nèi)熱氣，達(dá)到降溫的目的。當(dāng)駕駛者及乘員再打開(kāi)車(chē)門(mén)及坐在座位上，不會(huì)感覺(jué)悶熱難耐，汽車(chē)的空調(diào)系統(tǒng)可以在最短時(shí)間內(nèi)將車(chē)內(nèi)溫度降至舒適的程度。同時(shí)可以改善車(chē)內(nèi)的空氣狀況，冬天也可以減少車(chē)內(nèi)前擋風(fēng)玻璃的結(jié)霜。根據(jù)資料，與沒(méi)有通風(fēng)降溫的車(chē)型相比，安裝了太陽(yáng)能天窗的汽車(chē)駕駛室內(nèi)的溫度最低可降至20℃。太陽(yáng)能天窗利用太陽(yáng)能供電，節(jié)能降溫，十分有效地減少了汽車(chē)內(nèi)由熱所產(chǎn)生的“孤島”效應(yīng)。目前國(guó)內(nèi)銷(xiāo)售的車(chē)型當(dāng)中，奔馳E級(jí)、奧迪A8、A6L、A4和途銳等部分車(chē)型都已配備了太陽(yáng)能天窗。新奧迪A6L太陽(yáng)能天窗可以在陽(yáng)光充足時(shí)利用太陽(yáng)能將鼓風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，將車(chē)內(nèi)外空氣進(jìn)行交換，不消耗電能和其他能量；輝騰轎車(chē)車(chē)頂天窗上整合了28個(gè)太陽(yáng)能電池板，總共可提供24W的能量，還可以在車(chē)輛靜止的狀態(tài)下為電扇供電，減少蓄電池能量消耗。裝備了太陽(yáng)能天窗的車(chē)型，一定程度上降低了空調(diào)的使用頻率，除了能為駕乘者提供舒適的用車(chē)環(huán)境以外，也有利于節(jié)省燃油，更加環(huán)保。目前，配備天窗的車(chē)型在國(guó)內(nèi)已十分流行，如果能在原有天窗的基礎(chǔ)上加上太陽(yáng)能的功能，雖然會(huì)增加一定的造車(chē)成本，但從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，有助于節(jié)省燃油以及環(huán)境保護(hù)，同樣也是未來(lái)轎車(chē)的發(fā)展趨勢(shì)[2]。

太陽(yáng)能汽車(chē)充滿(mǎn)商機(jī)

近年來(lái)，各國(guó)都在競(jìng)相研發(fā)新型太陽(yáng)能汽車(chē)。美國(guó)已研制成光電轉(zhuǎn)換率達(dá)35%的高性能太陽(yáng)能電池，為光電池在汽車(chē)上應(yīng)用開(kāi)辟了廣闊的前景。太陽(yáng)能汽車(chē)已經(jīng)在一些幅員遼闊國(guó)家或沙漠地區(qū)得到有效的應(yīng)用。全球最負(fù)盛名的太陽(yáng)能汽車(chē)比賽在澳大利亞已經(jīng)連續(xù)舉辦了20多年，為推動(dòng)太陽(yáng)能汽車(chē)的發(fā)展作出了巨大貢獻(xiàn)。據(jù)介紹，由瑞士的4所理工大學(xué)聯(lián)合成功開(kāi)發(fā)的“太陽(yáng)能的士”，其制造得到了幾家技術(shù)領(lǐng)先的瑞士公司的支持。“太陽(yáng)能的士”的50%的動(dòng)力來(lái)自裝載了Q-Cells公司提供的高效太陽(yáng)能電池片的掛車(chē)，其動(dòng)力心臟———ZEBRA電池可以保證在沒(méi)有陽(yáng)光的情況下駕駛300km。其50%的動(dòng)力需求將會(huì)在瑞士的太陽(yáng)能發(fā)電站補(bǔ)充?！疤?yáng)能的士”歷時(shí)18個(gè)月，跨越5個(gè)大洲、50個(gè)國(guó)家，至少行駛5萬(wàn)km，成為人類(lèi)歷史上第1個(gè)不消耗一滴汽油、無(wú)絲毫尾氣排放而環(huán)球旅行的交通工具。據(jù)報(bào)道，在環(huán)保汽車(chē)備受追捧的背景下，日本汽車(chē)巨頭一方面競(jìng)相推出油電混合動(dòng)力車(chē)、電動(dòng)汽車(chē)來(lái)?yè)屨际袌?chǎng)，另一方面相繼開(kāi)始了搭載太陽(yáng)能電池汽車(chē)的研發(fā)。日產(chǎn)汽車(chē)公司的純電動(dòng)與零排放新車(chē)Leaf已在日美歐市場(chǎng)銷(xiāo)售。據(jù)悉，該公司正考慮把太陽(yáng)能技術(shù)用于此款新車(chē)，在其車(chē)頂后半部安裝太陽(yáng)能電池板，為車(chē)載空調(diào)和其他部分車(chē)載設(shè)備提供輔助能源，從而提高電動(dòng)車(chē)的續(xù)駛能力。本田公司也在積極進(jìn)行電動(dòng)汽車(chē)和太陽(yáng)能技術(shù)的研究開(kāi)發(fā)，并且已經(jīng)試制出搭載太陽(yáng)能電池的電動(dòng)汽車(chē)樣車(chē)。與日產(chǎn)公司一樣，其樣車(chē)的太陽(yáng)能目前也是用于為車(chē)載空調(diào)及其他車(chē)載設(shè)備提供輔助電源。用更新和更高的環(huán)境技術(shù)減少溫室氣體排放，降低燃油費(fèi)用，已成為日本車(chē)商競(jìng)爭(zhēng)的關(guān)鍵所在。太陽(yáng)能在汽車(chē)上的應(yīng)用前景：一是太陽(yáng)能主要在傳統(tǒng)汽車(chē)上作輔助電池用，而不是作為汽車(chē)的驅(qū)動(dòng)力，因?yàn)樗荒軒?dòng)空調(diào)里面的壓縮機(jī)，空調(diào)里的壓縮機(jī)上千瓦，太陽(yáng)能只可以帶動(dòng)空調(diào)里的電扇，作為輔助動(dòng)力使用；二是太陽(yáng)能可以作充電站，比如在房子上搭很多的太陽(yáng)能板，把太陽(yáng)能收集起來(lái)給電動(dòng)汽車(chē)充電；三是利用太陽(yáng)能制氫，由太陽(yáng)能先發(fā)電，用電解水的電制出氫氣后，儲(chǔ)存在一個(gè)大罐子里，給汽車(chē)?yán)锏娜剂想姵丶託?，氫和氧氣再化合生成水同時(shí)放出電，供汽車(chē)使用。目前，太陽(yáng)能車(chē)代替燃油車(chē)還不能廣泛推廣使用，主要是因?yàn)樘?yáng)能電池能量密度小，轉(zhuǎn)化效率低，價(jià)格昂貴，技術(shù)還不成熟。但是太陽(yáng)能電動(dòng)車(chē)是最清潔的綠色環(huán)保汽車(chē)，可以對(duì)電動(dòng)車(chē)的核心技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新改造，利用發(fā)電型智能控制系統(tǒng)，延長(zhǎng)電池使用壽命，增加續(xù)駛里程。所以它的推廣具有廣闊的前景[3]。

太陽(yáng)能汽車(chē)是一種靠太陽(yáng)能來(lái)驅(qū)動(dòng)的汽車(chē)。相比傳統(tǒng)熱機(jī)驅(qū)動(dòng)的汽車(chē)，太陽(yáng)能汽車(chē)能實(shí)現(xiàn)真正的零排放。正因?yàn)槠洵h(huán)保的特點(diǎn)，太陽(yáng)能汽車(chē)被諸多國(guó)家所提倡，太陽(yáng)能汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展也日益蓬勃。相信在不久的將來(lái)，太陽(yáng)能定會(huì)在汽車(chē)上逐漸應(yīng)用普及，這也是汽車(chē)企業(yè)一項(xiàng)任重而道遠(yuǎn)的責(zé)任。

本文作者：崔立宏工作單位：東風(fēng)本田汽車(chē)有限公司