太陽能汽車 又名：solarcar

概述

　　太陽能汽車 solar car

　　太陽能發(fā)電在汽車上的應(yīng)用，將能夠有效降低全球環(huán)境污染，創(chuàng)造潔凈的生活環(huán)境，隨著全球經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，太陽能汽車作為一個產(chǎn)業(yè)已經(jīng)不是一個神話。燃燒汽油的汽車是城市中一個重要的污染源頭，汽車排放的廢氣包括二氧化硫和氮氧化物都會引致空氣污染，影響我們的健康?，F(xiàn)在各國的科學(xué)家正致力開發(fā)產(chǎn)生較少污染的電動汽車，希望可以取代燃燒汽油的汽車。但由于現(xiàn)在各大城市的主要電力都是來自燃燒化石燃料的，使用電動汽車會增加用電的需求，即間接增加發(fā)電廠釋放的污染物。有鑒于此，一些環(huán)保人士就提倡發(fā)展太陽能汽車，太陽能汽車使用太陽能電池把光能轉(zhuǎn)化成電能，電能會在儲電池中存起備用，用來推動汽車的電動機(jī)。由于太陽能車不用燃燒化石燃料，所以不會放出有害物。據(jù)估計(jì)，如果由太陽能汽車取代燃汽車輛，每輛汽車的二氧化碳排放量可減少43至54%。

產(chǎn)生背景及意義

　　　汽車用的燃料是汽油和柴油等，它們都是從石油中提煉出來的。然而，石油這種礦物燃料是不能再生的，用一點(diǎn)就少一點(diǎn)，總有一天要用完。據(jù)科學(xué)家們預(yù)計(jì)，目前世界上已探明的石油儲量將于2020年左右被采盡。因此，汽車將會出現(xiàn)挨受“饑餓”的危險，人類將面臨著能源的挑戰(zhàn)。
　　從另一方面來說，石油本身就是一種寶貴的化工原料，可以用來制造塑料、合成橡膠和合成纖維等。把石油作為燃料燒掉了，不但十分可惜，而且還污染了人類賴以生存的環(huán)境。

　　解決這個難題的唯一可行辦法，就是加緊開發(fā)新能源。而太陽能就是這些新開發(fā)能源中的佼佼者。

應(yīng)用現(xiàn)狀

　　到目前為止，太陽能在汽車上的應(yīng)用技術(shù)主要有兩個方面：一是作為驅(qū)動力，二是用作汽車輔助設(shè)備的能源。

　　1、作為驅(qū)動力

　　這一應(yīng)用方式，一般采用特殊裝置吸收太陽能，再轉(zhuǎn)化為電能驅(qū)動汽車運(yùn)行。按照應(yīng)用太陽能的程度又可分為如下兩種形式：

　?。?）太陽能作為第一驅(qū)動力驅(qū)動汽車

　　完全用太陽能為驅(qū)動力代替?zhèn)鹘y(tǒng)燃油，是幾代汽車工作者的夢想。1982年澳大利亞人漢斯和帕金用玻璃纖維和鋁制成了一部“靜靜的完成者”太陽能汽車。車頂部裝有能吸收太陽能的裝置，給兩個電池充電，電池再給發(fā)動機(jī)提供電力。12月19曰，兩入駕駛著這輛車，從澳大利亞西海岸的珀思出發(fā)，橫穿澳大利亞大陸，于1983年1月7曰到達(dá)東海岸的悉尼，實(shí)現(xiàn)了一次偉大的創(chuàng)舉。這種太陽能汽車與傳統(tǒng)的汽車不論在外觀還是運(yùn)行原理上都有很大的不同，太陽能汽車已經(jīng)沒有發(fā)動機(jī)、底盤、驅(qū)動、變速箱等構(gòu)件，而是由電池板、儲電器和電機(jī)組成．利用貼在車體外表的太陽電池板，將太陽能直接轉(zhuǎn)換成電能，再通過電能的消耗，驅(qū)動車輛行駛，車的行駛快慢只要控制輸入電機(jī)的電流就可以解決。目前此類太陽車的車速最高能達(dá)到lOOkm/h以上，而無太陽光最大續(xù)行能力也在100km左右。

　　還有一種概念上的太陽能汽車，這種汽車在車體上沒有安裝光伏電池板，而只是配置蓄電池，而電能全部來自專門的太陽能發(fā)電裝置。優(yōu)點(diǎn)是外觀與現(xiàn)有車輛類似，沒有"另類"的感覺，缺點(diǎn)是要經(jīng)常到太陽能電站充電，當(dāng)然續(xù)行能力也受到限制。

　　（2）太陽能和其它能量混合驅(qū)動汽車

　　太陽能輻射強(qiáng)度較弱，光伏電池板造價昂貴，加之蓄電池容量和天氣的限制，使得完全靠太陽能驅(qū)動的汽車的實(shí)用性受到極大的限制，不利于推廣。因此就出現(xiàn)了一種采用太陽能和其它能量混合驅(qū)動的汽車。

　　復(fù)合能源汽車外觀與傳統(tǒng)汽車相似，只是在車表面加裝了部分太陽能吸收裝置，比如車頂電池板，用于給蓄電池充電或直接作為動力源。這種汽車既有汽油發(fā)動機(jī)，又有電動機(jī)，汽油發(fā)動機(jī)驅(qū)動前輪，蓄電池給電動機(jī)供電驅(qū)動后輪。電動機(jī)用于低速行駛。當(dāng)車速達(dá)到某一速度以后，汽油發(fā)動機(jī)起動，電動機(jī)脫離驅(qū)動軸，汽車便像普通汽車一樣行駛。

　　由于采用了混合驅(qū)動形式，帶來了諸多好處。首先，因?yàn)橛衅桶l(fā)動機(jī)驅(qū)動，所以蓄電池不會過放電，蓄電池的容量只要滿足一天使用即可，與全用蓄電池的車相比，其容量可減少一半，也減輕了車重；其次，城市中大多數(shù)車輛都處在低速行駛狀態(tài)下，采用電機(jī)驅(qū)動可最大可能的降低城市局部污染。

　　2、作為汽車輔助能源

　　傳統(tǒng)的小轎車，功率一般在幾十千瓦左右，而太陽輻射功率至多1kW/m2，目前的光電轉(zhuǎn)換效率小于30%。因此全部用太陽能驅(qū)動傳統(tǒng)的轎車，需要幾十平方米的接收面積，顯然難以達(dá)到。但在傳統(tǒng)汽車上可以用太陽能作為輔助動力，以減少常規(guī)燃料的消耗，而且現(xiàn)代汽車的電器化程度曰益提高，各輔助設(shè)備的耗電量也因此急劇增加。這方面的應(yīng)用主要有以下幾種形式：

　?。?）太陽能用作汽車蓄電池的輔助充電能源

　　在轎車上加裝太陽電池后，可在車輛停止使用時，繼續(xù)為電池充電，從而避免電池過度放電，節(jié)約能源。

　　日本應(yīng)慶大學(xué)設(shè)計(jì)了一款叫做Luciole（螢火蟲）的概念車，它的顏色像螢火蟲。這款車曾在北京展覽過，車頂上貼有近一平方米的轉(zhuǎn)換效率較高的光伏板，作用是輔助給12伏的電池充電，當(dāng)12伏電池充滿后，12伏電池又會給主電池充電。電池充滿電時，這輛概念車能行駛800公里。

　?。?）用于驅(qū)動風(fēng)扇和汽車空調(diào)等系統(tǒng)

　　汽車在陽光下停泊，由于車內(nèi)空氣不流通，使得車體成了收集太陽能的溫室，造成車內(nèi)溫度升高，使車內(nèi)釋放大量的有害物質(zhì)，從而使車內(nèi)空氣品質(zhì)變糟。若加裝太陽能裝置，比如加裝太陽能風(fēng)扇等，則可以為車輛在停泊期間無能耗提供新風(fēng)并降溫，保證車輛再次上路時有良好的空氣品質(zhì)。

　　汽車天窗的玻璃下方設(shè)置有太陽能電池，太陽能電池與設(shè)置的控制單元輸入端相連接，輸入端連接車輛空調(diào)系統(tǒng)的溫度傳感器，同時輸入端還與蓄電池和點(diǎn)火器相連接。玻璃下方的太陽能電池吸收太陽能，經(jīng)汽車天窗控制單元可對蓄電池進(jìn)行充電，保證蓄電池的電能充足，同時延長蓄電池的使用壽命。而太陽能天窗帶給消費(fèi)者的最直接好處是，在夏天高溫天氣里，汽車在烈日下停車熄火，完全沒有能源供給時，能自動調(diào)節(jié)車內(nèi)溫度。利用內(nèi)置在天窗內(nèi)部的太陽能集電板依靠陽光所產(chǎn)生的電力，經(jīng)過控制系統(tǒng)來驅(qū)動鼓風(fēng)機(jī)，將車廂外的冷空氣導(dǎo)入車內(nèi)，驅(qū)除車內(nèi)熱氣，達(dá)到降溫的目的。當(dāng)駕駛者及乘員再打開車門及坐在座位上，不會感覺熱浪襲人、悶熱難耐，汽車的空調(diào)系統(tǒng)可以在最短時間內(nèi)將車內(nèi)溫度降至舒適的程度。同時可以改善車內(nèi)的空氣狀況，冬天也可以減少車內(nèi)前擋風(fēng)玻璃的結(jié)霜。根據(jù)資料顯示，與沒有通風(fēng)降溫的車型相比，安裝了太陽能天窗的汽車駕駛室內(nèi)的溫度最高降低20℃。利用太陽能供電，節(jié)能降溫，十分有效地減少了汽車內(nèi)由熱所產(chǎn)生的“孤島”效應(yīng)。

　　目前國內(nèi)銷售的車型當(dāng)中，奔馳E級，奧迪A8、A6L、A4、途銳等部分車型都已配備了太陽能天窗。

優(yōu)勢

　　太陽能電動車以光電代油，可節(jié)約有限的石油資源。白天，太陽電池把光能轉(zhuǎn)換為電能自動存儲在動力電池中，在晚間還可以利用低谷電（220V）充電。

　　無污染，無噪音。因?yàn)椴挥萌加?，太陽能電動車不會排放污染大氣的有害氣體。沒有內(nèi)燃機(jī)，太陽能電動車在行駛時聽不到燃油汽車內(nèi)燃機(jī)的轟鳴聲。

　　與燃油汽車的比較優(yōu)勢。實(shí)用型太陽能動力車除行駛速度遠(yuǎn)低于燃油汽車外，與燃油汽車相比，還是有諸多優(yōu)勢的。首先，太陽能電動車耗能少，只需采用3-4平方米的太陽電池組件便可使太陽能電動車行駛起來。燃油汽車在能量轉(zhuǎn)換過程中要遵守卡諾循環(huán)的規(guī)律來作功，熱效率比較低，只有1/3左右的能量消耗在推動車輛前進(jìn)上，其余2/3左右的能量損失在發(fā)動機(jī)和驅(qū)動鏈上；而太陽能電動車的熱量轉(zhuǎn)換不受卡諾循環(huán)規(guī)律的限制，90%的能量用于推動車輛前進(jìn)。

　　其次，易于駕駛。無需電子點(diǎn)火，只需踩踏加速踏板便可啟動，利用控制器使車速變化。不需換擋、踩離合器，簡化了駕駛的復(fù)雜性，避免了因操作失誤而造成的事故隱患，特別適合婦女和老年人駕駛。另外，太陽能動力車采用創(chuàng)新前橋和轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，前后獨(dú)立懸掛，四輪鼓式制動從時速30公里到突然剎車，剎車線不超過7.3米。

　　由于太陽能電動車結(jié)構(gòu)簡單，除了定期更換蓄電池以外，基本上不需日常保養(yǎng)，省去了傳統(tǒng)汽車必須經(jīng)常更換機(jī)油，添加冷卻水等定期保養(yǎng)的煩惱。小巧的車身，靈便轉(zhuǎn)向，可以輕而易舉的將車泊入擁擠不堪的都市停車場。

　　在都市行車，為了等候交通信號燈，必須不斷的停車和啟動，既造成了大量的能源浪費(fèi)，又加重了空氣污染，使用太陽能電動車，減速停車時，可以不讓電動機(jī)空轉(zhuǎn)，大大提高了能源使用效率和減少了空氣污染。

　　再次，太陽能電動車沒有內(nèi)燃機(jī)、離合器、變速箱、傳動軸、散熱器、排氣管等零部件，結(jié)構(gòu)簡單，制造難度降低。

工作原理

　　金焰四射的太陽，其表面是一片烈焰翻騰的火海，溫度為6000℃左右。在太陽內(nèi)部，溫度高達(dá)兩千萬度以上。所以，太陽能一刻不停地發(fā)出大量的光和熱，為人類送來光明和溫暖，它也成了取之不盡、用之不竭的能源聚寶盆。

　　將太陽光變成電能，是利用太陽能的一條重要途徑。人們早在本世紀(jì)50年代就制成了第一個光電池。將光電池裝在汽車上，用它將太陽光不斷地變成電能，使汽車開動起來。這種汽車就是新興起的太陽能汽車。

　　你看，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(dǎo)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?fù)竭M(jìn)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。

　　在“利比特布利克二號太陽能汽車頂上，有一個圓弧形的太陽能電池板，板上整齊地排列著許多太陽能電池。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(dǎo)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。近年來，美國已研制成光電轉(zhuǎn)換率達(dá)35%的高性能太陽能電池。澳大利亞用激光技術(shù)制成的太陽能電池，其光電轉(zhuǎn)換率達(dá)24.2%，而且成本與柴油發(fā)電相當(dāng)。這些都為光電池在汽車上的應(yīng)用開辟了廣闊的前景。

　　將光電池裝在汽車上，用它將太陽光不斷地變成電能作為驅(qū)動汽車運(yùn)動的動力,這種汽車就是新興起的太陽能汽車。太陽能汽車?yán)锰柲艿囊话惴椒āＴ陉柟庀拢?span id="pbudvvt" class='hrefStyle'>太陽能光伏電池板采集陽光，并產(chǎn)生人們通用的電流。這種能量被蓄電池儲存并為以后旅行提供動力?；蛘咧苯犹峁┙o發(fā)動機(jī)也可以邊開邊蓄電。能量通過發(fā)動機(jī)控制器帶動車輪運(yùn)動，推動太陽能汽車前進(jìn)。

太陽能汽車的構(gòu)造

　?。?）太陽電池方陣

　　太陽電池方陣是太陽能汽車的能源。方陣是由許多PV光電池板（通常有好幾百個）組成。方陣類型受到太陽能汽車尺寸和部件費(fèi)用等的制約。目前，主要有兩種類型的光電池板：硅電池和砷化合物電池。環(huán)繞地球衛(wèi)星使用的太陽電池使用的是典型的砷化合物電池，而硅電池則更為普遍的為地面基礎(chǔ)設(shè)備所使用。一般等級的太陽能汽車通常使用硅電池板。許多獨(dú)立的硅片（接近1000個）被組合，形成太陽電池方陣。依靠光伏電源供電動發(fā)動機(jī)驅(qū)動太陽能汽車。這些方陣的通常工作電壓在50V~200V之間，并能提供1O00W的電力。方陣輸出功率的大小受到太陽、云層的覆蓋度和溫度的影響。超級太陽能汽車也能使用通常類型的太陽能光電板。但更多的是使用太空級光電板。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，車子在運(yùn)動時，被轉(zhuǎn)換的太陽能光被直接送到發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)。但有時提供的能量要大于發(fā)動機(jī)需求的電力，那么多余的能量就會被蓄電池儲存以備后用。當(dāng)太陽電池方陣不能提供足夠的能量來驅(qū)動發(fā)動機(jī)時，蓄電池內(nèi)的被儲存的備用能量將會自動補(bǔ)充。當(dāng)然，當(dāng)太陽能汽車不運(yùn)動時，所有能量都將通過太陽能光伏陣列儲存在蓄電池內(nèi)。也可以利用一些回流的能量來推動汽車。當(dāng)太陽能汽車開始減速時，換用通用的機(jī)械制動，這時發(fā)動機(jī)將變成了一個發(fā)電機(jī)，能量通過發(fā)動機(jī)控制器反向進(jìn)入蓄電池內(nèi)進(jìn)行儲存?；爻涞叫铍姵刂械哪芰渴欠浅Ｉ俚?，但是卻非常實(shí)用。

　?。?）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(yīng)和收集工作。蓄電池組就相當(dāng)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(dāng)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。目前在太陽能汽車上所用的蓄電池主要有如下幾種：1.鉛酸蓄電池，2.鎳鎘蓄電池，3.鋰電池，4.鋰聚合物電池。

　　鎳鎘、鎳氫和鋰電池比普通的鉛酸蓄電池遠(yuǎn)遠(yuǎn)提高了蓄電能力，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(hù)起來很小心，并且很昂貴。另外一種蓄電池能夠提供強(qiáng)勁能量的就是鋰電池，在今后蓄電池的儲存能力將會更高。

　　電池組是由幾個獨(dú)立的模塊連接起來，并形成系統(tǒng)所須的電壓。比較有代表性的系統(tǒng)電壓一般是在84-108V。蓄電池組由幾個獨(dú)立的模塊連接起來，并形成系統(tǒng)所須的電壓。我們可以使用的系統(tǒng)電壓在84V-108V。

　?。?）電力控制系統(tǒng)

　　在太陽能汽車?yán)镒罡呒壍慕M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(jī)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。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(jī)控制器用于推動發(fā)動機(jī)。當(dāng)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(hù)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(jì)而被使用在太陽能汽車?yán)?。峰值電力監(jiān)控儀是由輕質(zhì)材料構(gòu)成，并且一般效率能達(dá)到95%以上。發(fā)動機(jī)控制器控制發(fā)動機(jī)的啟動，而發(fā)動機(jī)啟動信號是來自駕駛員的加速裝置。對發(fā)動機(jī)控制器電力管理是通過程序來完成的。發(fā)動機(jī)的啟動需要配備不同型號的發(fā)動機(jī)控制器，使用的工作效率一般超過90%。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(jī)控制器和發(fā)動機(jī)。在有些時候，我們需要掌控電池的電壓和電流。從監(jiān)控系統(tǒng)獲得的數(shù)據(jù)常常用來判斷太陽能汽車的狀況，并用來解決太陽能汽車出現(xiàn)的問題。

　?。?）電動機(jī)

　　在太陽能汽車?yán)锸褂檬裁搭愋偷陌l(fā)動機(jī)沒有限制。大多數(shù)太陽能汽車使用的發(fā)動機(jī)是雙線圈直流無刷電機(jī)，這種直流無刷電機(jī)是相當(dāng)輕質(zhì)的材料機(jī)器，在額定的RPM（每秒轉(zhuǎn)速）達(dá)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(jī)要貴一些。

太陽能汽車的歷史

　　早期的太陽能汽車是在墨西哥制成的。這種汽車，外形像一輛三輪摩托車，在車頂上架有一個裝太陽能電池的大棚。在陽光照射下，太陽能電池供給汽車電能，使汽車的速度達(dá)到每小時40公里，由于這輛汽車每天所獲得的電能只能行40分鐘，所以它還不能跑遠(yuǎn)路。

　　1984年9月，我國首次研制的“太陽號”太陽能汽車試驗(yàn)成功，并開進(jìn)了北京中南海的勤政殿，向中央領(lǐng)導(dǎo)報(bào)喜。這也表明了我國在研制新型汽車方面已達(dá)到世界先進(jìn)水平。

　　現(xiàn)在世界上很多國家都在研制太陽能汽車，并進(jìn)行交流和比賽。1987年11月，在澳大利亞舉行了一次世界太陽能汽車?yán)Υ筚?。?個國家的25輛太陽能汽車參加了比賽。賽程全長3200公里，幾乎縱貫整個澳大利亞國土。

　　在這次大賽中，美國“圣雷易莎”號太陽能賽車以44小時54分的成績跑完全程，奪得了冠軍。

　　“圣雷易莎”號太陽能賽車，雖然使用的是普通的硅太陽能電池，但它的設(shè)計(jì)獨(dú)特新穎，采用了像飛機(jī)一樣的外形，可以利用行駛時機(jī)翼產(chǎn)生的升力來抵消車身的重量，而且安裝了最新研制成功的超導(dǎo)磁性材料制成的電機(jī)，因此使這輛賽車在大賽中創(chuàng)造了時速100公里的最高紀(jì)錄。

　　太陽能汽車不僅節(jié)省能源，消除了燃料廢氣的污染，而且即使在高速行駛時噪音也很小。因此，太陽能汽車已引起人們的極大興趣，并將在今后得到迅速的發(fā)展。

太陽能汽車的設(shè)計(jì)制造

　　太陽能發(fā)電在汽車上的應(yīng)用，將能夠有效降低全球環(huán)境污染，創(chuàng)造潔凈的生活環(huán)境，隨著全球經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，太陽能汽車作為一個產(chǎn)業(yè)已經(jīng)不是一個神話?，F(xiàn)就我們掌握的相關(guān)技術(shù)信息同有志于太陽能汽車研發(fā)和生產(chǎn)的單位或企業(yè)進(jìn)行探討。

　　太陽能汽車最具魅力的部分就是車身。光滑而又具有異域風(fēng)情的外觀是吸引眼球的部分，太陽能汽車是由若干主體部件組成。由于沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)而使得每一輛太陽能汽車各具特色。除了車子長度的強(qiáng)制性要求限制外。當(dāng)我們設(shè)計(jì)太陽能汽車的主體時要讓阻力達(dá)到最小值。而使太陽能與陽光的接觸比達(dá)到最大值，重量要盡量小而安全系數(shù)盡量達(dá)到最高。在這些方面我們得到很多理論作為支撐，如在車子的形狀和尺寸上我們花費(fèi)大量的時間進(jìn)行試跑測試。進(jìn)而測出并試圖得到最佳的外形效果。一個好的太陽能汽車外形能夠節(jié)省幾百瓦的能量，這也是制造一輛好的太陽能汽車所必須的。

　　最初的挑戰(zhàn)就是如何制造出一個高效的太陽能汽車底盤，從而使其強(qiáng)度和安全度達(dá)到最佳，并且重量最小。每一公斤的重量都需要足夠大的能量使得在路面上移動。這就意味著工作組力求使車子的重量減到最小。而這個關(guān)鍵的部位就是汽車的底盤。然而，安全是一個基本的要求，底盤必須具有嚴(yán)格的強(qiáng)度和安全系數(shù)要求。通常，有三種類型的底盤使用在太陽能汽車上。

　　　1、空間框架結(jié)構(gòu)
　　　2、半單體橫造或碳纖維
　　　3、單體橫造

　　一個空間框架使用一個焊接或保護(hù)管結(jié)構(gòu)用于支撐裝載或車體，這種車體重量輕，但不能裝載。合成的外殼是可以將分離的底盤組裝起來。半單體橫造或碳橫梁使用合成橫梁和空間隔開達(dá)到支撐裝載的能力，而整合就不能支撐裝載并承受一個整體的腹部底盤。在太陽能汽車的頂部每段是經(jīng)常分割成片狀，從而能夠附加到腹部盤的上面。一個單體橫造的太陽能汽車的底盤使用軀體結(jié)構(gòu)并用來支撐裝載。這三種類型的太陽能汽車底盤都能制造出強(qiáng)勁而又輕量型的太陽能汽車出來。許多太陽能汽車使用我們以上提到的三種底盤結(jié)構(gòu)的組合方法。在上面結(jié)構(gòu)中有一個例子就是帶有組合空間框架的半單體橫造，可以很好的保護(hù)駕駛員。

　　由于太陽能汽車中復(fù)合材料得到廣泛的應(yīng)用，在這里我們需要對合成材料進(jìn)行定義。這種合成材料是由象三明治夾層一樣結(jié)構(gòu)材料構(gòu)成。碳纖維、KEVLAR和玻璃纖維，是一種普通的合成建筑材料。蜂窩狀和泡沫塑料是常用的合成填充材料。這些材料用環(huán)氧基樹脂保護(hù)起來。組合在具有KEVLAR和碳纖維的材料里。能夠獲得人需要的強(qiáng)度材料（相當(dāng)于鋼的強(qiáng)度），但是是非常輕質(zhì)的材料。

　　太陽能陣列

　　太陽能陣列是太陽能汽車的一種資源。陣列是由許多PV光電池板（通常有好幾百個）組成。這些光電池板是將太陽能能量轉(zhuǎn)變成電能。每一組使用太陽能光電板技術(shù)的一種來制造陣列。這些陣列類型需要符合比賽規(guī)則，受到太陽能汽車尺寸和部件的費(fèi)用等的制約。

　　太陽能光電池板是通過電線連接。若干個電線串并聯(lián)在一起，連接光電池片從而達(dá)到蓄電池規(guī)定的電壓。這里有幾種方法使得太陽能光電池組合在一起。但是一個最基本的目標(biāo)就是在有限的空間內(nèi)能夠盡可能的裝上多的太陽能光電池板。太陽能光電板很脆弱并且很容易被損壞。這些光電池板保護(hù)主要來自于天氣和空氣壓縮而出現(xiàn)裂口。有幾種方法可以壓縮光電池板，目標(biāo)是增加最小的重量來保護(hù)太陽能光電池板。

　　在白天里，電力是通過太陽能光電池陣列依靠天氣和太陽的位置而得到能量，通過太陽能陣列自己的轉(zhuǎn)換變成動力。在晴朗陽光普照的正午，一個好的太陽能汽車太陽能陣列能產(chǎn)生超過1000W（1.3HP）的能量。這些能量經(jīng)過太陽能陣列通過發(fā)電機(jī)被使用或者被蓄電池儲存以備后用。

　　太陽能光電板

　　一個太陽能光電板能將太陽能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堋?span id="s5bndul" class='hrefStyle'>光子在日光下產(chǎn)生能量帶動電子從一個半運(yùn)動的金屬粒子的一層轉(zhuǎn)移到另一個層面，電子的運(yùn)動產(chǎn)生了通用的電力。

　　目前，主要有兩種類型的光電板：硅和砷化物。在這里有幾個不同的等級并且有不同的效能。環(huán)繞地球衛(wèi)星是典型的使用砷化合物，而硅則更為普遍的為地球（陸地）基礎(chǔ)設(shè)備的使用。

　　一般等級的太陽能汽車通常使用陸地級硅電池板。許多獨(dú)立的硅片（靠近1000個）被組合，形成太陽能陣列。依靠電動發(fā)動機(jī)驅(qū)動太陽能汽車。這些陳列的通常工作電壓在50-200V，并能提供1000W的電力。能量的大小受到太陽、云層的覆蓋度和溫度的影響陣列的輸出。

　　超級太陽能汽車通常類型的太陽能光電板也能使用。但更多的是使用太空級光電板。這種板很小，但是比普通的硅片電池板要昂貴的多，然而它們的使用效率非常的高。光電池板具有很強(qiáng)的技術(shù)性。它們的發(fā)展和使用是隨著技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展。并有部分是用于太空旅行和衛(wèi)星輸送系統(tǒng)中。
　　太陽能汽車之旅

　　在單一用途的太陽能汽車設(shè)計(jì)和制造重量輕而能耗低的太陽能機(jī)動車----競賽（或者是“競技”，依靠太陽的光線）相似于方程式賽車的一種。太陽能汽車沒有作為交通運(yùn)輸工具的要求設(shè)計(jì)。它們的座位有限（通常是一個人，也有時是兩個座位），它們有很少的貨艙，而且僅僅能在白天行使。我們這樣做卻能為我們未來技術(shù)的發(fā)展提供一個很好的機(jī)會。為今后的民用化推廣奠定基礎(chǔ)。注：在作為旅行工具美國的太陽能汽車已經(jīng)挑戰(zhàn)常規(guī)，另外太陽能汽車還有許多其他的特性。

　　用工作、時間和金錢去開發(fā)一個高性能的太陽能汽車是一個偉大的創(chuàng)造，在這種構(gòu)想后面是一個巨大無比的商機(jī)。一輛太陽能汽車的原理是相當(dāng)簡單的，這在后面“能量流圖表”中有相關(guān)的闡述。為了使太陽光提供的能量得到最大的吸收利用，工作組使用一個設(shè)計(jì)工序來開發(fā)一個安全、可靠而有性能很高的太陽能機(jī)動車。

　　用一個由計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)出的模型制造一個太陽能汽車。我們可以開發(fā)出一個工具，它能幫助我們學(xué)習(xí)更多關(guān)于太陽能汽車如何工作，一個太陽能汽車由哪些部件構(gòu)成，并且它們有是如何被組合在一起，結(jié)果我們發(fā)現(xiàn)這些工作是個簡單的系統(tǒng)。我們分析組件部分由六個基本系統(tǒng)構(gòu)成：1、駕駛控制系統(tǒng)，2、電氣系統(tǒng)，3、驅(qū)動器系統(tǒng)，4、機(jī)械系統(tǒng)，5、太陽能陣列系統(tǒng)，6、汽車軀體和底盤

太陽能汽車的系統(tǒng)構(gòu)造

　　設(shè)計(jì)并制造一輛太陽能汽車可能需要花費(fèi)兩年以上的時間，這是一個非常龐大的項(xiàng)目工程。為了能夠成功的投入使用，每一工作組隊(duì)員都必須列一個工作計(jì)劃。這個計(jì)劃將隨著項(xiàng)目的發(fā)展而不斷變化。但是，它能夠提供一個穩(wěn)定的路線，那就是最終保持項(xiàng)目的順利前進(jìn)并達(dá)到最終的目標(biāo)。計(jì)劃開始是一個時間圖表，它被用來制訂項(xiàng)目的輪廓，從而決定花費(fèi)的時間、資金以及各個階段設(shè)計(jì)的步驟和設(shè)計(jì)流程。

　　有一個很奇怪的現(xiàn)象，從一開始到結(jié)束有一個共同的地方就是一個計(jì)劃是對整個項(xiàng)目的成功是非常重要的。這里包括調(diào)整目標(biāo)和客觀情況。實(shí)施項(xiàng)目之前小組開始設(shè)計(jì)，我們必須能知道我們想在什么地方什么時間進(jìn)行。圖紙被用到最終的太陽能汽車上面會受到目標(biāo)和項(xiàng)目客觀因素的影響。使用“頭腦風(fēng)暴”法能夠引發(fā)很多點(diǎn)子。若干個最初的設(shè)計(jì)可以被考慮，在命令設(shè)計(jì)相關(guān)系統(tǒng)之前首先共同的目標(biāo)就是汽車的形狀。初始的設(shè)計(jì)會隨著汽車底盤設(shè)計(jì)、機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)、電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)、驅(qū)動器系統(tǒng)設(shè)計(jì)和太陽能光伏陣列設(shè)計(jì)而發(fā)展。設(shè)計(jì)圖稿通過展示決定對未來的調(diào)查，以至于最后的圖案被確定時才能去除。這里需要考慮如下方面的影響因素。如：1、成本，2、效能，3、制造的可能性，4、順應(yīng)規(guī)則，5、系統(tǒng)的適應(yīng)性，6、時間的緊迫性，7、重量負(fù)荷。

　　這是從事這個項(xiàng)目，小組必須考慮到工廠和其他的重要因素。

　　難得有一個設(shè)計(jì)能適應(yīng)所有的區(qū)域。如，用一個車軸發(fā)動機(jī)設(shè)計(jì)比一個簡單的減少傳遞要高效的多，也重要的多。但是花費(fèi)也頗為昂貴。項(xiàng)目組必須具有對最佳替換物具有決策權(quán)。接下來的步驟就是對項(xiàng)目程序最佳化，并精選出最初的設(shè)計(jì)方案。這里有一個替代的過程，利用現(xiàn)代先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)程序進(jìn)行科學(xué)的分析。例如：一個組合性的太陽能汽車底盤需要分析使用時的壓力，或者車體的外觀需要一個建模的程序進(jìn)行分析。比如，VSAERO，難的部分即使如何選擇最終的設(shè)計(jì)方案。這就是說項(xiàng)目計(jì)劃對一個項(xiàng)目的成功是如此的重要。

　　在建造一輛太陽能汽車中，設(shè)計(jì)幾個系統(tǒng)的開始仍然是圖紙?jiān)O(shè)計(jì)階段，在開始設(shè)計(jì)階段整個過程是艱辛的。解決一個個可能出現(xiàn)的問題是對一個系統(tǒng)設(shè)計(jì)具有非常大的影響。接近最后的建造階段，測試階段開始。在合成系統(tǒng)之前測試單個系統(tǒng)運(yùn)行情況，最后對整輛太陽能汽車拼裝；但是這還沒有完成，這里還需要若干的時間或周期對其性能進(jìn)行檢測。雖然在圖紙中感覺所有問題都迎刃而解，但我們?nèi)砸M(jìn)行相應(yīng)的測試。當(dāng)所有系統(tǒng)拼裝完畢，再次對太陽能汽車進(jìn)行測試。

　　最后，經(jīng)過幾個月的艱辛工作和時間的洗禮，每個人都對此心中有數(shù)。推出一輛太陽能汽車的時刻才真正來臨，你就可以做穿越地域的旅行了。
　　太陽的能量整天都照向地球。然而，能量數(shù)的變化受到時間、天氣條件和地理位置的影響。這些可利用的太陽能數(shù)值被我們所知，被暴曬的太陽能的計(jì)算方法是以每秒多少瓦來計(jì)算的或W/㎡，在南美洲，在一個明朗的天氣里，下午太陽能暴曬地球大約是1000W/㎡。但是在早上、晚上或者多云的天氣，太陽的位置變化都會影響太陽的數(shù)值。

　　小組必須知道什么時間、什么位置對太陽能汽車是最佳的。

　　給出了一個在太陽能汽車?yán)媚芰苛鞯囊话惴椒?。在陽光下，太陽能光伏電池板采集陽光，并產(chǎn)生人們通用的電流。這種能量被蓄電池儲存并為以后旅行提供動力。或者直接提供給發(fā)動機(jī)也可以邊開邊蓄電。能量通過發(fā)動機(jī)控制器帶動車輪運(yùn)動，推動太陽能汽車前進(jìn)。

　　一般情況下，車子在運(yùn)動時，被轉(zhuǎn)換的太陽能光被直接送到發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)，但有時提供的能量要大于發(fā)動機(jī)需求的電力。那么多余的能量就會被蓄電池儲存以備后用。當(dāng)太陽能陣列不能提供足夠的能量來驅(qū)動發(fā)動機(jī)時，這時蓄電池內(nèi)的被儲存的備用能量將會自動補(bǔ)充。當(dāng)然，當(dāng)太陽能汽車不運(yùn)動時，所有能量將通過太陽能光伏陣列儲存在蓄電池內(nèi)。這里也有一種方法可以有一些回流的能量來推動汽車。當(dāng)太陽能汽車開始減速時，替代通用的機(jī)械制動，發(fā)動機(jī)將變成了一個發(fā)電機(jī)，能量流向后通過發(fā)動機(jī)控制器反向進(jìn)入蓄電池內(nèi)進(jìn)行儲存。這就是我們所知道的“回授性制動裝置”。能量數(shù)值回充到蓄電池中是非常少的，但是卻非常實(shí)用。

　　發(fā)動機(jī)控制器

　　大多數(shù)太陽能汽車是單座而且對駕駛員來說也很少有樂趣。少數(shù)太陽能汽車也能搭乘一個乘客。駕駛員和乘客能看到前方但是很不舒適，鐵夾子位置和高的溫度。但是，他們卻得到未來太陽能汽車駕駛的榮譽(yù)。

　　太陽能汽車在普通汽車?yán)镆灿幸恍?biāo)準(zhǔn)未來將成立，如轉(zhuǎn)向信號（前方和后方）、剎車燈、加速裝置（汽油踏板）、后視鏡、空調(diào)裝置和通用的導(dǎo)航系統(tǒng)……然而，大多數(shù)太陽能汽車沒有一個茶杯架，我們可以使用一種變相的系統(tǒng)為我們駕駛員或乘客裝水，僅有的收音機(jī)，是駕駛員可以通過一兩個公共頻道與相關(guān)工作人員取得聯(lián)系。當(dāng)然，我們現(xiàn)在利用先進(jìn)的技術(shù)可以讓我們汽車上先進(jìn)的東西都可以安裝到太陽能汽車上。
　　駕駛員和乘客必須保護(hù)安全，有幾點(diǎn)：護(hù)腕安全、頭盔，另外，駕駛汽車時，駕駛員更為重要的職能是注意汽車的系統(tǒng)安全和觀察儀表是否出現(xiàn)的異常問題。在極少數(shù)太陽能汽車?yán)铮丝蜁椭幚硖柲芷囅到y(tǒng)的問題，太陽能汽車跟普通的汽車具有相似的測量方法。而這些信息主要來源于太陽能汽車系統(tǒng)。

　　駕駛員/乘客是一個小組全體成員的希望，對一個競賽來說，小組所有成員都把目光集中在這輛太陽能汽車上，支持小組為保證太陽能汽車安全正常行駛制訂戰(zhàn)略和提供路況信息給駕駛員是必須的。

　　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(yīng)和收集工作。蓄電池組就相當(dāng)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(dāng)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，在美國太陽能挑戰(zhàn)隊(duì)蓄電池主要有如下幾種：1、鉛酸蓄電池，2、鎳鎘蓄電池，3、鋰電池，4、鋰聚合物電池。

　　鎳鎘、鎳氫和鋰電池比普通的鉛酸蓄電池遠(yuǎn)遠(yuǎn)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(hù)起來很小心，并且很昂貴。

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

　　在太陽能汽車?yán)镒罡呒壍慕M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(jī)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(jī)控制器用于推動發(fā)動機(jī)。當(dāng)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(hù)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(jì)而被使用在太陽能汽車?yán)铩７逯惦娏ΡO(jiān)控儀是非常的輕質(zhì)材料構(gòu)成，并且一般效率能達(dá)到95%以上。發(fā)動機(jī)控制器控制發(fā)動機(jī)的啟動，而發(fā)動機(jī)啟動信號是來自駕駛員的加速裝置。對發(fā)動機(jī)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(jī)的啟動需要配備不同型號的發(fā)動機(jī)控制器。當(dāng)然我們也能夠根據(jù)發(fā)動機(jī)工作原理設(shè)計(jì)圖紙來買一臺控制器，我們都使用多種型號的發(fā)動機(jī)控制器，并且使用的工作效率超過90%。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(jī)控制器和發(fā)動機(jī)。在有些時候，我們需要掌控電池的電壓和電流。從監(jiān)控系統(tǒng)獲得的數(shù)據(jù)常常用來指定相關(guān)的應(yīng)對策略，來解決制造太陽能汽車時出現(xiàn)的問題。這些有駕駛員收集到的數(shù)據(jù)在實(shí)際太陽能汽車中被運(yùn)用（如無線數(shù)據(jù)通訊）

　　驅(qū)動輪
 

　　在太陽能汽車?yán)锸褂檬裁搭愋偷陌l(fā)動機(jī)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(jī)是雙線圈交流（DC）無刷機(jī)，這種交流（DC）無刷機(jī)是相當(dāng)輕質(zhì)的材料機(jī)器，在額定的RPM（每秒轉(zhuǎn)速）達(dá)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(jī)要昂貴的多。由于在太陽能汽車?yán)锒帻X輪傳送裝置使用很少，雙線圈性發(fā)動機(jī)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(jī)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(yùn)行提供高效率和最佳的運(yùn)行效果。類似于我們所說的電力系統(tǒng)，大多數(shù)人不愿意購買現(xiàn)有的發(fā)動機(jī)，但是有些是由于客戶或自己按太陽能車子的要求制造。

　　在太陽能汽車?yán)镉腥齻€基本類型的傳動力方式的變化：1、單減引導(dǎo)式驅(qū)動，2、變頻履帶式驅(qū)動，3、軸式驅(qū)動。

　　以前，一般大多數(shù)使用直接引導(dǎo)式驅(qū)動傳送動力。發(fā)動機(jī)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(zhǔn)并小心安裝的話，維護(hù)傳送裝置是很可靠而且容易。當(dāng)整個設(shè)計(jì)全部完成使用效率應(yīng)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(jī)速度的增加。在低速度下引起發(fā)動機(jī)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(jī)需要精確的安裝和有效精細(xì)的配置。

　　自1995年以來，當(dāng)有些人使用軸式驅(qū)動設(shè)計(jì)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(jī)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_(dá)到95%的高效率運(yùn)行。

　　機(jī)械系統(tǒng)

　　太陽能汽車中機(jī)械系統(tǒng)在概念里是很簡單的，但是我們在設(shè)計(jì)中，應(yīng)盡量減少摩擦力和重量，根據(jù)不同的路況來設(shè)計(jì)需要的強(qiáng)度。輕質(zhì)金屬如鋁合金和合成金屬是常用的，使重量和強(qiáng)度達(dá)到最大程度。針對重量和強(qiáng)度的比例從而制造高效率的組件。機(jī)械系統(tǒng)包括剎車制動、方向盤和輪胎等。美國太陽能挑戰(zhàn)賽規(guī)則設(shè)定最低標(biāo)準(zhǔn)。機(jī)械組件必須是可見的，但是也有些太陽能汽車在設(shè)計(jì)中沒有任何的標(biāo)準(zhǔn)。

　　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(jī)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(jī)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(shí)際中車身與底盤的不同而各異。在太陽能汽車?yán)锎蟛糠质褂们爸苿訖n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(jī)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。我們設(shè)計(jì)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(dá)到最佳的效果。當(dāng)然，這樣設(shè)計(jì)需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，從而便于組合與維護(hù)。

　　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(biāo)準(zhǔn)，這是每一輛太陽能汽車所必須具備的，一般有兩個獨(dú)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?yàn)樗鼈兒苓m合，并有很好的制動力，有些愛好者使用機(jī)械型剎車，利用的是水力學(xué)的原理。機(jī)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(dá)到最好的效果，剎車被設(shè)計(jì)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(jìn)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。我們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(jì)必須是很自由活潑的。專業(yè)設(shè)計(jì)的理念應(yīng)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(jì)。因?yàn)槿魏渭?xì)微的失誤都可能導(dǎo)致無法估量的后果，進(jìn)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?。?。當(dāng)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(zhǔn)出現(xiàn)太陽能汽車車輪和車胎出現(xiàn)超載現(xiàn)象。幸運(yùn)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。我們使用先進(jìn)的輪胎，重量輕、摩擦力強(qiáng)，從而提高了太陽能汽車的安全和使用效能。

　　航行——拉力是什么

　　航行工程師對物體周圍的空氣流進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)了一個方法。一個航行的物體的研究得出在設(shè)計(jì)車身的外形時一定要盡量的使空氣的阻力達(dá)到最小?？諝忉尫懦龅淖枇亩柚刮矬w移動通過?？諝庾枇τ绊懥宋矬w的外形。

　　空氣阻力產(chǎn)生了一個航行的拉力。如果一個物體是流線的，空氣在它的周圍平滑的流動并且產(chǎn)生的拉力很少，因此這樣需要很小的能量就能移動物體。這樣設(shè)計(jì)中就必須考慮“航流”。當(dāng)一個物體產(chǎn)生很小的空氣流時，需要更多的能量來推動他向前移動。

　　我們的目標(biāo)就是設(shè)計(jì)太陽能汽車時它具有最小的航行拉力。但仍能保持太陽能陳列有一個平滑的表面，并為駕駛員和組件提供足夠舒適的空間。在一至兩天的時間測試運(yùn)動形狀的工作就能完成。首先是建造一個平滑的模型用來測試。在風(fēng)道里檢測太陽能汽車通過空氣流的過程。第二，就是使用一個強(qiáng)大的計(jì)算程序?qū)諝饬鞯哪M試驗(yàn)用計(jì)算機(jī)來控制模型汽車。

　　深紫色區(qū)域標(biāo)明動力空氣但是它是向下流動，紅色區(qū)域高的動力空氣向上部流動。對分離流大家都很清楚，太太陽能汽車后車輪有一點(diǎn)動力流出現(xiàn)。

　　蓄電池

　　我們生活在一個電池能量的世界，從高爾夫兩輪運(yùn)貨車到電視設(shè)備。我們生活中對電力的需求是有限的但它卻是我們的生活必需品。太陽能汽車通過太陽能光伏組件給蓄電池充電（一般可以從早上到下午一整天的時間）。高效的電力經(jīng)太陽能汽車陣列通過蓄電池儲存幫助我們獲得最大的能量。常州作為生產(chǎn)制造基地，蓄電池的成熟程度已經(jīng)具有相當(dāng)?shù)囊?guī)模，而且隨著常州電動車市場的逐漸成熟，帶動蓄電池廠家研發(fā)力度。為我們太陽能汽車的蓄電池提供可靠的保證。

　　蓄電池是一種最輕便的電力資源。由一個及多個太陽能光伏電板串聯(lián)起來，使轉(zhuǎn)變成化學(xué)能儲存電力。按照同樣的方式將所有光伏電板連起來，在兩個光伏電池板之間流動的電流叫電極，電極通常是不同的材料，電極被分為含有電磁的材料，這種物質(zhì)引導(dǎo)離子運(yùn)動，當(dāng)兩個電極通過一個長的導(dǎo)線連接起來時，一個環(huán)行的電路就形成了。

　　化學(xué)物質(zhì)將化學(xué)能量轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?。化學(xué)物質(zhì)通過反應(yīng)轉(zhuǎn)化成電能。這種反應(yīng)就是通過原子的移動走向另一端引起電子的運(yùn)動，在這時化學(xué)反應(yīng)就自己產(chǎn)生。電極兩端就形成了電壓。電壓端是通過化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的。在電解液內(nèi)，反應(yīng)產(chǎn)生了電流從陽極流出通過電線從陽極穿過。這樣通過電線形成電壓，也就是充電。當(dāng)所有的化學(xué)能量都被使用后，電壓就降至到零。在有電壓的情況下，如果化學(xué)反應(yīng)在反向運(yùn)行，那就開始充電了。

　　太陽能汽車的電池組電壓必須達(dá)到電動發(fā)動機(jī)的電壓。組合起來的電池組就形成了一個“電池包”，通過額外的能量使其達(dá)到最高峰值。當(dāng)太陽被云層遮蓋時就為太陽能車子提供電力。電池組通過光伏陣列補(bǔ)充能量。最初的蓄電池使用完后就隨便給丟掉了，它們被用在手電筒、照相機(jī)、手提收音機(jī)和玩具等上面。第二種蓄電池就是可以重復(fù)充電的蓄電池，這就是我們經(jīng)常說的“可充蓄電池”。在機(jī)動車上使用最多的是鉛酸蓄電池，鉛酸蓄電池是很便宜的。相對安全而且可以重復(fù)利用。但是鎳鎘蓄電池現(xiàn)在或不久的時間將被大量的應(yīng)用。在相同的重量情況下鎳鎘蓄電池是鉛酸蓄電池的兩倍效率，另外一種蓄電池能夠提供強(qiáng)勁能量的就是鋰電池，在今后蓄電池的儲存能力將會更高。

　　綜上所述，太陽能汽車在制造過程中并不復(fù)雜，如果有相關(guān)的企業(yè)和單位投入更高的熱情和對未來充滿信心，誰占領(lǐng)這片先機(jī)市場則誰就是這個市場的領(lǐng)頭羊，他將帶來的是一個產(chǎn)業(yè)，形成的是未來王國。

　　太陽能汽車上的太陽能電池板的有效面積為8平方米,太陽光照射到電池板每平方米電池上的輻射功率為1千瓦,在晴天,電池對太陽時產(chǎn)生的電壓為120伏,并對車上的電動機(jī)提供10安的電流

　　求太陽能電池將太陽能轉(zhuǎn)化為電能的效率為多少

　　120*10/8*1000=15%

　　如果這輛汽車的電動機(jī)將電能最終轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的效率為75%,當(dāng)汽車受到的牽引力為150牛并在水平面上勻速行駛時,汽車的行駛速度為多大

　　120*10*75%=900瓦
　　900/150=6米/秒