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[摘 要]新能源汽车在未来将会成为汽车产业的研究主体，而电动汽车又将会是其中的重点。现下，由于纯电动汽车的动力源（蓄电池）问题无法很好地解决；因此，太阳能增程电动车的应用将会为电动车蓄能提供保证。
[关键词]新能源；太阳能；增程式；汽车
中图分类号：TM 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）17-0387-01
0 引言
随着世界现代汽车工业格局的发展变化，汽车工业将面临的最大问题是能源的消耗及尾气排放对环境所造成的破坏。目前虽有纯电动汽车及混合动力汽车已被开发或少量上市，但相当长的一段时间里大部分汽车仍然都在使用石油作为动力来源。汽车尾气中有近200种不同的化合物，其中包含了大量的对人体有害的气体，据统计汽车尾气污染所造成的空气污染约占整个城市空气污染物的60%，甚至各别地区高达90%[1]。因此，零污染的新能源汽车必将会成为未来汽车行业的发展趋势，本文针对新能源汽车中的一种应用太阳能光伏发电系统对电动汽车进行增程的太阳能增程式汽车进行初探。
1 太阳能增程式汽车的发展现状
太阳能增程式汽车是伴随着太阳能汽车发展起来的，世界上第一辆太阳能汽车时速为13公里，于1978年被英国人于研制成功，1982年墨西哥研制出了时速为40公里的三轮太阳能车，但是由于其每天所获能量较小不能行使太远的距离。1999年一辆最高时速超过100公里的新型太阳能汽车被巴西圣保罗大学的科研人员设计出来。2003年，由荷兰制造的太阳能汽车“nuna”在澳大利亚太阳能汽车比赛上取得了冠军，它以每小时170公里创造了太阳能汽车史上的最高时速[2]。
我国太阳能汽车事业起步相对较晚，多数太阳能汽车的研制工作均由各院校和科研机构在进行。1984年我国首次成功研制了第一辆太阳能汽车“太阳号”。1996年清华大学的“追日”号太阳能汽车研制成功，时速可达80km/h[3]。这辆车也成为我国第一代参加国际性大赛的太阳能汽车。2001年上海交大使用串联电阻调速的“思源”号太阳能汽车问世，该车结构上与“追日”号相仿。太阳能汽车技术正在被各科研团队、高校所研究，并逐渐走向成熟。
2 太阳能增程式汽车的结构初探
到目前为止，太阳能技术在汽车上的应用主要有驱动力和汽车辅助能源两个方面。作为驱动力而言，一般采用特殊的吸收太阳能的装置，将其转化为电能来驱动汽车运行。而作为汽车的辅助能源，则主要在电气设备上进行辅助应用，大部分还是靠石油燃料进行供给[3]。
太阳能增程式汽车是基于电动汽车的基础，应用太阳能光伏发电技术增加电动车的续航里程，缓解了传统电动汽车，蓄电池组体积庞大、充电时间长、维护困难、造价高、行驶里程短等问题。太阳能增程式电动汽车的整体结构与传统汽车有明显差别，太阳能增程式电动汽车没有内燃机、离合器、变速箱、散热器、排气管等零部件，结构简单，制造难度低。太阳能增程式电动汽车包括车体部分（车架，车身）、电子控制系统（蓄电池，控制器等）、电动机、驱动系统（电机、车桥、车轮）、光伏发电系统（光伏矩阵、峰值跟踪器等）、转向系统和制动系统等。
2.1 太阳电池方阵
太阳能增程式汽车能量提供是由电动车专用铅酸蓄电池和太阳电池方阵组成，太阳电池方阵由许多PV光电池板组成。方阵类型受到太阳能增程式汽车的外形尺寸和零部件费用及续航要求等条件的制约。目前，主要有砷化合物电池和硅电池两种类型的太阳能电池板，而随着柔性太阳能电池板的出现，在一定程度上解决了车身造型与太阳能电池板匹配的难题。
2.2 电子控制系统
太阳能增程式汽车电子控制系统是关键技术总成，其包括峰值跟踪器、电机控制器和数据采集系统。根据驾驶员发出的不同指令进行匹配不同门电路进而实现对整车的控制。
2.3 电动机
太阳能增程式汽车里使用的电动机类型较广泛，目前现有太阳能汽车大多数使用的电动机是直流无刷电机，这种直流无刷电机是相当轻质材料制成的，在额定的RPM（每秒转速）下能达到98%的使用效率，但是其价格也相比其他要高一些[4]。
2.4 车体
考虑到车体的有效利用率，以及太阳能电池提供的电能是有限的，在进行车体设计时，一方面主要考虑减轻车体的质量，采用最轻质的材料来制造车架，甚至可以使用航空材料；另一方面，尽量降低车体的风阻系数和轮胎的滚动阻力，以此来减小车体的整体损耗，必要时需进行风洞试验。以下为本太阳能增程式汽车底盘布置图。
3 太阳能增程式汽车存在问题
太阳能增程式汽车真正走进大众生活还有很多问题需要解决。
（1）太阳能电池板转换率较低。
根据目前技术水平太阳能电池板的光电转换效率一般都在17%—20%左右，最高的也仅达到24%，
将导致太阳能增程式汽车的续航里程很难增加到人们满意的程度。
（2）制造成本高。
为了满足车身轻量化的设计要求，太阳能增程式汽车往往会选用一些价格昂贵的航空材料，或者一些复合材料这就导致了制造成本的增加。
（3）续航能力受外界环境影响较大。
由于采用太阳能对汽车进行增程，这就导致了外界气温、天气状况、路面与阳光形成的角度等对其增程能力都有影响。
4 结论
不可再生能源日益匮乏的今天，太阳能增程式汽车在实现零污染新能源汽车的道路上扮演着至关重要的角色，对于缓解能源危机，环境恶化等问题有着其重要的意义。太阳能增程式汽车仍存在着很多技术上的挑战，相信不久的将来其定会在汽车产业上得到应用普及。
太阳能增程式汽车作为新的事物正在不断的贴近人们的生活，在全球倡导节能环保的时代，太阳能的广泛应用不仅能为人们生活带来便利，也会给我们赖以生存的地球带来和谐的发展。
基金项目
黑龙江工程学院大学生创新项目——太阳能电动车研发设计
参考文献
[1] 简林莎，郎明华，吉跟昌，卢吉国.太阳能电动汽车总体设计和匹配[J] 长安大学学报（自然科学版）2013.01.
[2] 李春芳.太阳能电动车关键技术研究J[J].吉林大学博士学位论文2011.6.
[3] 王好战等.“思源”号太阳能电动车的研制.上海汽车，2002.12.
[4] 张琪，黄东，郑宏飞·太阳能在汽车上应用的前景与挑战[J].太阳能.2006（4）.
[关键词]新能源；太阳能；增程式；汽车
中图分类号：TM 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）17-0387-01
0 引言
随着世界现代汽车工业格局的发展变化，汽车工业将面临的最大问题是能源的消耗及尾气排放对环境所造成的破坏。目前虽有纯电动汽车及混合动力汽车已被开发或少量上市，但相当长的一段时间里大部分汽车仍然都在使用石油作为动力来源。汽车尾气中有近200种不同的化合物，其中包含了大量的对人体有害的气体，据统计汽车尾气污染所造成的空气污染约占整个城市空气污染物的60%，甚至各别地区高达90%[1]。因此，零污染的新能源汽车必将会成为未来汽车行业的发展趋势，本文针对新能源汽车中的一种应用太阳能光伏发电系统对电动汽车进行增程的太阳能增程式汽车进行初探。
1 太阳能增程式汽车的发展现状
太阳能增程式汽车是伴随着太阳能汽车发展起来的，世界上第一辆太阳能汽车时速为13公里，于1978年被英国人于研制成功，1982年墨西哥研制出了时速为40公里的三轮太阳能车，但是由于其每天所获能量较小不能行使太远的距离。1999年一辆最高时速超过100公里的新型太阳能汽车被巴西圣保罗大学的科研人员设计出来。2003年，由荷兰制造的太阳能汽车“nuna”在澳大利亚太阳能汽车比赛上取得了冠军，它以每小时170公里创造了太阳能汽车史上的最高时速[2]。
我国太阳能汽车事业起步相对较晚，多数太阳能汽车的研制工作均由各院校和科研机构在进行。1984年我国首次成功研制了第一辆太阳能汽车“太阳号”。1996年清华大学的“追日”号太阳能汽车研制成功，时速可达80km/h[3]。这辆车也成为我国第一代参加国际性大赛的太阳能汽车。2001年上海交大使用串联电阻调速的“思源”号太阳能汽车问世，该车结构上与“追日”号相仿。太阳能汽车技术正在被各科研团队、高校所研究，并逐渐走向成熟。
2 太阳能增程式汽车的结构初探
到目前为止，太阳能技术在汽车上的应用主要有驱动力和汽车辅助能源两个方面。作为驱动力而言，一般采用特殊的吸收太阳能的装置，将其转化为电能来驱动汽车运行。而作为汽车的辅助能源，则主要在电气设备上进行辅助应用，大部分还是靠石油燃料进行供给[3]。
太阳能增程式汽车是基于电动汽车的基础，应用太阳能光伏发电技术增加电动车的续航里程，缓解了传统电动汽车，蓄电池组体积庞大、充电时间长、维护困难、造价高、行驶里程短等问题。太阳能增程式电动汽车的整体结构与传统汽车有明显差别，太阳能增程式电动汽车没有内燃机、离合器、变速箱、散热器、排气管等零部件，结构简单，制造难度低。太阳能增程式电动汽车包括车体部分（车架，车身）、电子控制系统（蓄电池，控制器等）、电动机、驱动系统（电机、车桥、车轮）、光伏发电系统（光伏矩阵、峰值跟踪器等）、转向系统和制动系统等。
2.1 太阳电池方阵
太阳能增程式汽车能量提供是由电动车专用铅酸蓄电池和太阳电池方阵组成，太阳电池方阵由许多PV光电池板组成。方阵类型受到太阳能增程式汽车的外形尺寸和零部件费用及续航要求等条件的制约。目前，主要有砷化合物电池和硅电池两种类型的太阳能电池板，而随着柔性太阳能电池板的出现，在一定程度上解决了车身造型与太阳能电池板匹配的难题。
2.2 电子控制系统
太阳能增程式汽车电子控制系统是关键技术总成，其包括峰值跟踪器、电机控制器和数据采集系统。根据驾驶员发出的不同指令进行匹配不同门电路进而实现对整车的控制。
2.3 电动机
太阳能增程式汽车里使用的电动机类型较广泛，目前现有太阳能汽车大多数使用的电动机是直流无刷电机，这种直流无刷电机是相当轻质材料制成的，在额定的RPM（每秒转速）下能达到98%的使用效率，但是其价格也相比其他要高一些[4]。
2.4 车体
考虑到车体的有效利用率，以及太阳能电池提供的电能是有限的，在进行车体设计时，一方面主要考虑减轻车体的质量，采用最轻质的材料来制造车架，甚至可以使用航空材料；另一方面，尽量降低车体的风阻系数和轮胎的滚动阻力，以此来减小车体的整体损耗，必要时需进行风洞试验。以下为本太阳能增程式汽车底盘布置图。
3 太阳能增程式汽车存在问题
太阳能增程式汽车真正走进大众生活还有很多问题需要解决。
（1）太阳能电池板转换率较低。
根据目前技术水平太阳能电池板的光电转换效率一般都在17%—20%左右，最高的也仅达到24%，
将导致太阳能增程式汽车的续航里程很难增加到人们满意的程度。
（2）制造成本高。
为了满足车身轻量化的设计要求，太阳能增程式汽车往往会选用一些价格昂贵的航空材料，或者一些复合材料这就导致了制造成本的增加。
（3）续航能力受外界环境影响较大。
由于采用太阳能对汽车进行增程，这就导致了外界气温、天气状况、路面与阳光形成的角度等对其增程能力都有影响。
4 结论
不可再生能源日益匮乏的今天，太阳能增程式汽车在实现零污染新能源汽车的道路上扮演着至关重要的角色，对于缓解能源危机，环境恶化等问题有着其重要的意义。太阳能增程式汽车仍存在着很多技术上的挑战，相信不久的将来其定会在汽车产业上得到应用普及。
太阳能增程式汽车作为新的事物正在不断的贴近人们的生活，在全球倡导节能环保的时代，太阳能的广泛应用不仅能为人们生活带来便利，也会给我们赖以生存的地球带来和谐的发展。
基金项目
黑龙江工程学院大学生创新项目——太阳能电动车研发设计
参考文献
[1] 简林莎，郎明华，吉跟昌，卢吉国.太阳能电动汽车总体设计和匹配[J] 长安大学学报（自然科学版）2013.01.
[2] 李春芳.太阳能电动车关键技术研究J[J].吉林大学博士学位论文2011.6.
[3] 王好战等.“思源”号太阳能电动车的研制.上海汽车，2002.12.
[4] 张琪，黄东，郑宏飞·太阳能在汽车上应用的前景与挑战[J].太阳能.2006（4）.