汽車新能源領(lǐng)域的太陽能技術(shù)運用技巧探討

趙延杰

（惠州城市職業(yè)學(xué)院 516003)

1 太陽能技術(shù)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(yīng)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(lǐng)域中，也可以用于塑料凳行業(yè)。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(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，將太陽能運用于汽車領(lǐng)域?qū)⒆兂煽赡?。同時，將太陽能運用于汽車，還是對環(huán)境的可靠保護，對于污染治理來說，尤為重要。

當(dāng)下，世界各國的科學(xué)家們正在想方設(shè)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(tǒng)的燃油，而依賴于太陽能，將太陽能收集并轉(zhuǎn)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(jié)果多年的研究，開發(fā)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(yōu)勢。因此，將太陽能運用到汽車驅(qū)動領(lǐng)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(shù)分析

2.1 太陽能電池技術(shù)

在太陽能汽車之中，太陽能電池的研究至關(guān)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(shù)，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(qū)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(zhuǎn)化，使得太陽能的熱能變?yōu)殡娔?，最后就是需要將太陽能所轉(zhuǎn)化的電池能得以釋放出來，并且能驅(qū)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(zhuǎn)化效率成為關(guān)鍵[2]。

太陽能電池驅(qū)動汽車基本上可以分為3種形式：一是直接驅(qū)動，太陽能電池在獲取太陽能之后不經(jīng)過蓄電池組，而是直接通過相關(guān)的控制設(shè)備，傳遞到電動機上，然后電動機推動傳動系統(tǒng)，來驅(qū)動汽車的正常行駛。二是間接驅(qū)動，太陽能電池在接收太陽能的基礎(chǔ)上，將其轉(zhuǎn)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(fā)動的時候，再將電源傳輸?shù)娇刂破髦?，最后推動電機運轉(zhuǎn)，從而驅(qū)動汽車發(fā)動。最后是混合驅(qū)動，混合驅(qū)動結(jié)合了直接驅(qū)動和間接驅(qū)動2種形式，既可以在汽車行駛的過程中直接驅(qū)動電機，也可以將電能存儲在蓄電池中。

2.2 能量管理技術(shù)

汽車能力管理的技術(shù)中，結(jié)果相關(guān)的研究發(fā)現(xiàn)。當(dāng)在不同的環(huán)境條件下（如：溫度、光照強度等），太陽能電池對光的轉(zhuǎn)化效率也是不同的。而且研究發(fā)現(xiàn)了一些規(guī)律，如何利用好這些規(guī)律，是提高太陽能汽車能量管理的關(guān)鍵。因此，對汽車蓄電池進行跟蹤研究，獲取一定的數(shù)據(jù)支撐，便于提高對太陽能的轉(zhuǎn)化。在一般情況下，常采取對太陽能電池利用電導(dǎo)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(zhuǎn)化為電能存儲在蓄電池中。因此，面對這種情況應(yīng)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?xí)p壞蓄電池，在這種持續(xù)不斷的放電和充電過程中還要保證過程穩(wěn)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(shè)計技術(shù)

就目前太陽能汽車的設(shè)計而言，其與傳統(tǒng)的石油動力汽車相比，在外形設(shè)計上有很大區(qū)別。根據(jù)調(diào)查研究，目前市場上已經(jīng)設(shè)計完成并且銷售的太陽能汽車大多數(shù)都是出現(xiàn)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(shè)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(chǎn)品標準。

另外太陽能汽車的車頭設(shè)計也要考慮相關(guān)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(dǎo)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(tǒng)的汽車駕駛艙設(shè)計會導(dǎo)致太陽能電池安裝面積降低。所以在設(shè)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(shù)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(qū)動汽車內(nèi)部的風(fēng)扇，將車內(nèi)溫度導(dǎo)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(nèi)部的用電設(shè)備上，所采取的全部是電壓為12 V的電器（除了鼓風(fēng)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(xiàn)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(jù)車頂?shù)膹澢闆r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(lián)，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(zhuǎn)化為電能儲存在蓄電池中，然后通過相應(yīng)的控制器來控制蓄電池中的典禮供應(yīng)，這樣既可以降低發(fā)動機負載，也可以降低能耗，這種流線型的太陽能收集系統(tǒng)與車體完美結(jié)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(lǐng)域的太陽能技術(shù)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(lǐng)域的太陽能技術(shù)應(yīng)用研究[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用,2017(25):51-52.

[3]江玉婷.汽車新能源領(lǐng)域的太陽能技術(shù)應(yīng)用[J].時代汽車，2017(16):28-29.