汽车新能源领域的太阳能技术运用技巧探讨

赵延杰

（惠州城市职业学院 516003)

1 太阳能技术运用的背景

目前世界各地的汽车能源几乎都是使用燃料，而燃料中无论是汽油还是柴油都是来自于石油。而石油这种能源是属于不可再生能源的，随着汽车保有量的增加，石油终会有枯竭。同时，对于石油资源来说，由于其应用广泛，而且又不是可再生能源，所以其价值较高，它不仅可以运用在汽车领域中，也可以用于塑料凳行业。如果仅仅将石油用于汽车燃料，将会是一种浪费。所以为了保护石油资源，就有必要将汽车对于石油的以来进行替代[1]。

太阳能是一种清洁能源，而且取之不竭。随着现代科学技术的发展，将太阳能运用于汽车领域将变成可能。同时，将太阳能运用于汽车，还是对环境的可靠保护，对于污染治理来说，尤为重要。

当下，世界各国的科学家们正在想方设法把太阳能运用到汽车动力上来。他们提出了太阳能汽车的概念。所谓的太阳能汽车是指汽车动力源不依靠传统的燃油，而依赖于太阳能，将太阳能收集并转化，作为汽车的动力行驶，从而减小汽车对石油的依赖。这对于保护石油意义重大。近年来，加拿大人马塞洛结果多年的研究，开发出了一种太阳能汽车，并且使用这一汽车，从加拿大开到了美国，充分展示了太阳能汽车的优势。因此，将太阳能运用到汽车驱动领域的成功，标志着太阳能可以替代石油，作为汽车动力源。

2 太阳能汽车的技术分析

2.1 太阳能电池技术

在太阳能汽车之中，太阳能电池的研究至关重要，可以说太阳能电池是该种类型汽车的核心装置与技术，只有在汽车上安装了太阳能电池才能充分利用太阳能，使太阳能可以真正作为汽车的驱动力，从而保证汽车的正常行驶。

一般来说，太阳能汽车的电池需要具备以下功能：尽最大可能地对太阳光进行吸收，需要将太阳能进行高效率地转化，使得太阳能的热能变为电能，最后就是需要将太阳能所转化的电池能得以释放出来，并且能驱动汽车行驶。在太阳能汽车的研究过程中，如何提高太阳能电池对太阳的转化效率成为关键[2]。

太阳能电池驱动汽车基本上可以分为3种形式：一是直接驱动，太阳能电池在获取太阳能之后不经过蓄电池组，而是直接通过相关的控制设备，传递到电动机上，然后电动机推动传动系统，来驱动汽车的正常行驶。二是间接驱动，太阳能电池在接收太阳能的基础上，将其转化为电能，电能通过控制器首先将电源存储在蓄电池中，然后在汽车发动的时候，再将电源传输到控制器中，最后推动电机运转，从而驱动汽车发动。最后是混合驱动，混合驱动结合了直接驱动和间接驱动2种形式，既可以在汽车行驶的过程中直接驱动电机，也可以将电能存储在蓄电池中。

2.2 能量管理技术

汽车能力管理的技术中，结果相关的研究发现。当在不同的环境条件下（如：温度、光照强度等），太阳能电池对光的转化效率也是不同的。而且研究发现了一些规律，如何利用好这些规律，是提高太阳能汽车能量管理的关键。因此，对汽车蓄电池进行跟踪研究，获取一定的数据支撑，便于提高对太阳能的转化。在一般情况下，常采取对太阳能电池利用电导进行测量和恒定电压方法进行测量等。

太阳能汽车的能量管理包括：蓄电池充电控制、双向DC-DC变换器控制等。

其中蓄电池充电控制注意的是，太阳能汽车在光照条件较好的时候行驶，其蓄电池中存储的能量会被不断地进行消耗，而且太阳能充电器也会不断地将太阳能转化为电能存储在蓄电池中。因此，面对这种情况应该尽可能避免对蓄电池的过度充电，过度充电会降低蓄电池的使用寿命，甚至会损坏蓄电池，在这种持续不断的放电和充电过程中还要保证过程稳定。

对于双向DC-DC变换器控制来说，主要有3种模式：蓄电池恒流放电、超级电容恒流充电和超级电容恒压放电。

2.3 车体设计技术

就目前太阳能汽车的设计而言，其与传统的石油动力汽车相比，在外形设计上有很大区别。根据调查研究，目前市场上已经设计完成并且销售的太阳能汽车大多数都是出现扁平状，这是因为需要在最大面积上接收太阳能，并且最大可能降低空气阻力。另外，为了进一步确保太阳能汽车的行驶安全，在太阳能汽车设计时，还需要进一步对太阳能汽车进行安全性能测试，最终使得太阳能汽车符合产品标准。

另外太阳能汽车的车头设计也要考虑相关因素的影响。对于一般的以石油为燃料的汽车而言，将汽车车头圆角曲率的半径增加，可以降低空气的阻力，但是这种方法对于太阳能汽车来说却不合适，如果将太阳能汽车的圆角曲率增加，则会导致车头变厚，这样会使得太阳能电池板的面积缩小，不利于对太阳能的收集。

除此之外，汽车的驾驶舱也不同于一般的汽车。这是因为传统的汽车驾驶舱设计会导致太阳能电池安装面积降低。所以在设计太阳能电池汽车需要采取气泡状的驾驶舱。

3 太阳能在汽车上的运用实例

为了进一步说明太阳能技术在汽车上的运用，我们以奇瑞某车型为例。该车型在汽车顶部安装了太阳能电池板，可以有效地采集太阳能。如果阳光强烈，则在汽车熄火时，可以依靠太阳能蓄电池驱动汽车内部的风扇，将车内温度导出车外。在该款车型正常的行驶过程中，则也会讲电源进行存储[3]。

在这款车型内部的用电设备上，所采取的全部是电压为12 V的电器（除了鼓风机为250 V以外），太阳能电池板的电压为18 V，功率为100 W。车顶面积大约有1m2，车顶形状呈现流线型，前后左右方向都有一定弧度，采取的是单晶硅电池片。为了将最大可能地利用好车顶，将太阳能电池片切割成小块，以避免该种电池片不能弯曲的难题。对于切割的单晶硅面积，则需要根据车顶的弯曲情况决定。最后，该种车型所使用的单晶硅一共有2292片。天使为了满足组件电压，一共安排了36片电池片进行串联，总计64串。

该款车型采取电池片收集太阳能，然后将太阳能转化为电能储存在蓄电池中，然后通过相应的控制器来控制蓄电池中的典礼供应，这样既可以降低发动机负载，也可以降低能耗，这种流线型的太阳能收集系统与车体完美结合，使得车型美观，尽最大可能收集了太阳能。

【参考文献】

[1]杨列宸.汽车新能源领域的太阳能技术及运用之研究[J].科研,2016(11):78.

[2]张卓哲,王浙冉.汽车新能源领域的太阳能技术应用研究[J].科技创新与应用,2017(25):51-52.

[3]江玉婷.汽车新能源领域的太阳能技术应用[J].时代汽车，2017(16):28-29.