太阳能电动汽车原理

1、如何实现太阳能电池在电动汽车上的应用?

到目前为止，太阳能在汽车上的应用技术主要有两个方面：一、作为驱动力；二、用作汽车辅助设备的能源。
汽车主要动力
这一应用方式，一般采用特殊装置吸收太阳能，再转化为电能驱动汽车运行。按照应用太阳能的程度又可分为如下两种形式： （1）太阳能作为第一驱动力驱动汽车 完全用太阳能为驱动力代替传统燃油，是几代汽车工作者的梦想。1982年澳大利亚人汉斯和帕金用玻璃纤维和铝制成了一部“静静的完成者”太阳能汽车。车顶部装有能吸收太阳能的装置，给两个电池充电，电池再给发动机提供电力。12月19曰，两人驾驶着这辆车，从澳大利亚西海岸的珀思出发，横穿澳大利亚大陆，于1983年1月7曰到达东海岸的悉尼，实现了一次伟大的创举。这种太阳能汽车与传统的汽车不论在外观还是运行原理上都有很大的不同，太阳能汽车已经没有发动机、底盘、驱动、变速箱等构件，而是由电池板、储电器和电机组成．利用贴在车体外表的太阳电池板，将太阳能直接转换成电能，再通过电能的消耗，驱动车辆行驶，车的行驶快慢只要控制输入电机的电流就可以解决。目前此类太阳车的车速最高能达到100km/h以上，而无太阳光最大续行能力也在100km左右。 还有一种概念上的太阳能汽车，这种汽车在车体上没有安装光伏电池板，而只是配置蓄电池，而电能全部来自专门的太阳能发电装置。优点是外观与现有车辆类似，没有"另类"的感觉，缺点是要经常到太阳能电站充电，当然续行能力也受到限制。 （2）太阳能和其它能量混合驱动汽车 太阳能辐射强度较弱，光伏电池板造价昂贵，加之蓄电池容量和天气的限制，使得完全靠太阳能驱动的汽车的实用性受到极大的限制，不利于推广。因此就出现了一种采用太阳能和其它能量混合驱动的汽车。 复合能源汽车外观与传统汽车相似，只是在车表面加装了部分太阳能吸收装置，比如车顶电池板，用于给蓄电池充电或直接作为动力源。这种汽车既有汽油发动机，又有电动机，汽油发动机驱动前轮，蓄电池给电动机供电驱动后轮。电动机用于低速行驶。当车速达到某一速度以后，汽油发动机起动，电动机脱离驱动轴，汽车便像普通汽车一样行驶。 由于采用了混合驱动形式，带来了诸多好处。首先，因为有汽油发动机驱动，所以蓄电池不会过放电，蓄电池的容量只要满足一天使用即可，与全用蓄电池的车相比，其容量可减少一半，也减轻了车重；其次，城市中大多数车辆都处在低速行驶状态下，采用电机驱动可最大可能的降低城市局部污染。
汽车辅助能源
传统的小轿车，功率一般在几十千瓦左右，而太阳辐射功率至多1kW/m2，目前的光电转换效率小于30%。因此全部用太阳能驱动传统的轿车，需要几十平方米的接收面积，显然难以达到。但在传统汽车上可以用太阳能作为辅助动力，以减少常规燃料的消耗，而且现代汽车的电器化程度曰益提高，各辅助设备的耗电量也因此急剧增加。这方面的应用主要有以下几种形式：(责任编辑：admin) （1）太阳能用作汽车蓄电池的辅助充电能源 在轿车上加装太阳电池后，可在车辆停止使用时，继续为电池充电，从而避免电池过度放电，节约能源。 日本应庆大学设计了一款叫做Luciole（萤火虫）的概念车，它的颜色像萤火虫。这款车曾在北京展览过，车顶上贴有近一平方米的转换效率较高的光伏板，作用是辅助给12伏的电池充电，当12伏电池充满后，12伏电池又会给主电池充电。电池充满电时，这辆概念车能行驶800公里。 （2）用于驱动风扇和汽车空调等系统 汽车在阳光下停泊，由于车内空气不流通，使得车体成了收集太阳能的温室，造成车内温度升高，使车内释放大量的有害物质，从而使车内空气品质变糟。若加装太阳能装置，比如加装太阳能风扇等，则可以为车辆在停泊期间无能耗提供新风并降温，保证车辆再次上路时有良好的空气品质。 汽车天窗的玻璃下方设置有太阳能电池，太阳能电池与设置的控制单元输入端相连接，输入端连接车辆空调系统的温度传感器，同时输入端还与蓄电池和点火器相连接。玻璃下方的太阳能电池吸收太阳能，经汽车天窗控制单元可对蓄电池进行充电，保证蓄电池的电能充足，同时延长蓄电池的使用寿命。而太阳能天窗带给消费者的最直接好处是，在夏天高温天气里，汽车在烈日下停车熄火，完全没有能源供给时，能自动调节车内温度。利用内置在天窗内部的太阳能集电板依靠阳光所产生的电力，经过控制系统来驱动鼓风机，将车厢外的冷空气导入车内，驱除车内热气，达到降温的目的。当驾驶者及乘员再打开车门及坐在座位上，不会感觉热浪袭人、闷热难耐，汽车的空调系统可以在最短时间内将车内温度降至舒适的程度。同时可以改善车内的空气状况，冬天也可以减少车内前挡风玻璃的结霜。根据资料显示，与没有通风降温的车型相比，安装了太阳能天窗的汽车驾驶室内的温度最高降低20℃。利用太阳能供电，节能降温，十分有效地减少了汽车内由热所产生的“孤岛”效应。 目前国内销售的车型当中，奔驰E级，奥迪A8、A6L、A4、途锐等部分车型都已配备了太阳能天窗。

2、太阳能板直接给电动汽车充电技术怎么实现？

理论上可以实现，实际情况是太阳能电池板没地方放。就算整个车顶全部用太阳能电池板铺平，其产生的电能也不能推动电动汽车行进。
实际上，是通过太阳能电池板给车载蓄电瓶充电，让蓄电瓶驱动电动车行驶。但由于太阳能板的输出功率不够，电动车的行驶距离，由蓄电瓶的容量决定。

3、为什么要制造电动汽车和太阳能汽车？

如何解决汽车的污染问题，是世人所关注的问题之一，尽管为减少汽车燃料消耗和排气污染采取了许多技术措施，但基本只是改良性质，治标而不治本。汽车还在不断增多，能源和环境问题日趋尖锐。采用新能源代替石油燃料的呼声也随之越来越高。

科学家们经过多年的研究和试验，近年来研制出了几种以新能源为动力的无污染车辆，尽管技术还有待完善，但毕竟给人们带来了希望。电动汽车和太阳能汽车便是这些处于试验开发阶段的车辆中的两种。

4、电动汽车为什么不用太阳能发电

太阳能发电功率太小，无法让汽车动起来，除非经过长时间的储能。现在这项技术正在研发中。
太阳能的能源是来自地球外部天体的能源（主要是太阳能），是太阳中的氢原子核在超高温时聚变释放的巨大能量，人类所需能量的绝大部分都直接或间接地来自太阳。我们生活所需的煤炭、石油、天然气等化石燃料都是因为各种植物通过光合作用把太阳能转变成化学能在植物体内贮存下来后，再由埋在地下的动植物经过漫长的地质年代形成。此外，水能、风能、波浪能、海流能等也都是由太阳能转换来的。

5、太阳能电动车的工作原理

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6、太阳能动力汽车：与纯电动汽车有何不同

前者使用的是太阳能，是将太阳的光能转换成电能，驱动汽车，如果没有太阳就不能行驶，后者使用电池驱动汽车，没电了只需要充电即可。
由上述工作原理的不同，会产生许多不同的结果（例举一、二）：
1、太阳能更环保，零排放，纯电动有排放（例如，我国70%发电量来自火力发电），
2、太阳能电池板面积大，影响汽车的外观和体积缩小，纯电动可以任意改变外形，缩小体积等。

7、太阳能电动车可以一边行驶一边充电吗？

太阳能电动车可以一边行驶一边充电。

电动车是一种以电力为能源的车子，一般使用铅酸电池或是锂离子电池进行供电。而太阳能电动车是在此基础上，将太阳能转化成电能对车进行供电的，在很大程度上降低了电动车的使用成本，而且非常环保。其结构性能更加卓越超群，及时有效地补充电动车野外行驶途中的电量，增强行驶电能，维护和延长蓄电池使用寿命。设计独特，安装使用方便，保持电动车现有的配置和车辆结构，是目前同类产品中功率最大、价格最低、性能最优的太阳能充电器。
阳光照射电池阵列时，产生光生电流。能量(电流)通过峰值功率跟踪器2被直接传送到电机控制器中，驱动电机5旋转，使车辆行驶。剩余电量由蓄电池储存起来，以便太阳电池板电量不足或阴雨天气时驱动电机。这一过程由控制器控制。车辆的启动、加速、转向、制动由驾驶员操纵。
太阳能电池是一种对光有响应并能将光转换成电力的器件装置。能产生光伏效应的材料有许多种，如单晶硅、多晶硅、非晶硅、砷化镓、硒铟铜等，它们的发电原理基本相同。以晶体为例：P型晶体硅经过掺杂磷可得N型硅，形成P-N结。当光线照射太阳能电池阵列板的表面时，一部分光子被硅材料吸收，光子的能量传递给了硅原子，使电子产生了跃迁，成为自由电子，在P-N结两侧集骤形成了电位差，当外部电路接通时，在该电压的作用下，将会有电流流过外部电路，从而产生一定的输出功率。这个过程的实质是：光子能量转换成电能的过程。太阳能阵列电池板是由光敏半导体材料制成的，大多使用硅化合物。
根据所用材料的不同，太阳能电池板可分为：硅太阳能电池；以无机盐如砷化镓III-V化合物、硫化镉、硒铟铜等多元化合物为材料的电池；功能高分子材料制备的太阳能电池；和纳米晶太阳能电池等。不论以何种材料来制作电池，对太阳能电池材料一般的要求有：半导体材料的禁带不能太宽；要有较高的光电转换效率；材料本身对环境不造成污染；材料便于工业化生产且材料性能稳定。基于以上几个方面考虑，硅是最理想的太阳能电池材料，这也是太阳能电池板以硅材料为主的主要原因。
太阳能电池组件是供电系统中的核心部分，也是太阳能供电系统中价值最高的部分。其作用是将太阳的辐射能量转换为电能，或送往蓄电池中存储起来，或推动负载工作。太阳能组件中的质量和成本将直接决定整个系统的质量和成本。太阳能控制器的作用是管理和控制整个系统的工作状态，并对蓄电池起到充电保护、过放电保护的作用，与纯电动汽车的电动源控制管理系统具有相同的作用。在温差较大的地方，合格的控制器还应具备温度补偿的功能。其它附加功能如光控、时控等应当都是控制器的可选项。蓄电池的作用是在有光照时将太阳能电池组件所提供出的电能储存起来，到需要的时候再释放出来。
太阳能电池组件是由单个光伏电池拼接组成，或由折叠式支架拼接组成阵列。因为单个光伏电池（如硅电池）的电压太低，所以都要把它们串、并联构成有实用价值的光伏电池板，阵列成一个应用单元，然后根据供电要求，再由多个应用单元的串、并联组成整个太阳能光伏电池板的供电组件。蓄电池组是太阳能光伏电池的储能装置，在夜间或光照不足及负载消耗超出光伏电池的发电量时，由蓄电池组向负载供电。为了减轻整个系统的重量，应采用高能蓄电池组。
太阳能电动汽车与燃油汽车在动力结构上有很大的不同，但与纯电动汽车的结构却有许多相同之处。所不同的是纯电动汽车的充电方式必须依靠电源，而太阳能电动汽车的电能装置来自于太阳能光伏电池和电源两种充电方式，而纯电动车不必背负巨大的太阳能光伏陈列电池板。当太阳能电池板产生电能，与控制装置和储能装置连接后，再由另一端连接负载，负载就是电动汽车的电动机（驱动装置）。一般在电动车运行时，被转换的太阳光能通过控制装置直运送到负载，而在停驶或太阳光足时，剩余部分的电能向蓄电池充电并储存起来，当太阳光不足时，由太阳能光伏电池和蓄电池同时向负载供电；当汽车减速或刹车时，还应设计“回授性制动装置”，将电能量通过控制器，将发动机变成发电机，反向进入蓄电池进行储存。用互补式不间断供电技术，改变严重依赖天气的缺陷，完善电动车的性能。

8、电动汽车与太阳能汽车有什么区别？

太阳能汽车从某种意义上来说，它也是一种电动车。它们之间的区别只在于：一般的电动车所使用的蓄电池需要靠工业电网来充电，而太阳能汽车则带有一套专用的太阳能充电系统，包括随车电网和将太阳能转换为电能的光电元件。这些元件统称为“太阳能电池。”

研制这种带专用太阳能充电系统的太阳能汽车，现在看来已不再是一件异想天开的事，只要能研制出将太阳能转化为电能(太阳能电池)或热能(斯特林发动机)—的装置就可以实现。在这种条件下，地球上一半的空间将有可能利用太阳的光能和热能，无论是北欧地区还是极地地带，利用太阳能汽车都是可行的，更不用说赤道附近地区了。

9、为什么不能把太阳能蓄电全面纳入电动汽车上？

加装了可自行制造电力的太阳能板，也称太阳能电池，其发电原理为光电效应，以硅太阳能电池为例，当太阳光照射时，光能将硅原子中的电子激发出来，而产生电子和空穴的对流，这些电子和空穴均会受到内建电位的影响，分别被N型及P型半导体吸引，而聚集在两端，此时外部如果用电极连接起来，形成一个回路，因此产生的电流就可以为外接的电池进行充电，或者直接提供给电机为车辆提供动力。

太阳能汽车不能量产的原因？

首先是太阳能电池及附属设备太过昂贵，抬高了太阳能汽车价格，导致其售价不会太亲民，一旦出现事故，维修费更是天价起步；其次，光电转化效率低，导致太阳能的发电量不能满足出行的需求，在正常天气下，太阳照射的能量为一千瓦每平方米，目前能量转换率最高太阳能板为25.6%。

按每辆车5平方米的太阳能板覆盖面积来计算，一辆太阳能车的日均发电量也不过6度而已，而目前电动车的百公里耗电量为15度左右，因此太阳能汽车的理想状态下的续航里程也很难达到100公里。

再者，天气因素是太阳能汽车硬伤，在光照不足的状态下，太阳能板的转化率最高下降60%，因此太阳能车的续航里程极不稳定，并且在高楼林立，漫天雾霾的大都市，太阳光将会极为稀缺。

10、有太阳能电动汽车吗

有。

发展历程
1987年11月，在澳大利亚举行了第一次世界太阳能汽车拉力大赛，赛程全长3200km，几乎纵贯整个澳大利亚。其灵感来自丹麦冒险家、环保倡导者索斯特洛甫，其也在1982年设计并建造了一台命名为“安静的到达者”号太阳能汽车。这次比赛有7个国家的25辆太阳能汽车参加，结果美国的“圣雷易莎号”太阳能赛车以44小时54分钟的成绩跑完全程，夺得冠军。“圣雷易莎号”虽然使用的是普通的硅太阳能电池，但它的设计独特新颖，采用了象飞机样的外形，可以利用行驶时机翼产生的升力来抵消车身的重量，而且安装了最新研制成功的超导磁性材料制成的电机，因此使这辆赛车在大赛中创造了时速100km的最高记录。打那以后，赛事的发展相当顺利，索斯特洛甫在1996年将这一赛事的主办权出售给了南澳大利亚政府，后者在1999年将这项原来三年一度的赛事改成了两年一度。到2005年，参赛的太阳能汽车平均时速已达103km，冠军赛车的最高时速已达到147km；同时大赛也扩充为几个不同级别以适应不同的赛车。而在2003年澳大利亚太阳能汽车的比赛中，由荷兰学生制造的“Nuna II”（纽纳2号）吸纳安装了欧洲太空局发明的太阳能细胞，以30小时54分钟跑完了3010km的路程，创造了太阳能汽车最高时速170km的新世界记录，并取得了该次比赛的冠军。
国外研发太阳能汽车的行为也刺激了我国科研技术人员的热情，1984年9月，我国首次研发的“太阳号”太阳能汽车试验成功，并开进中南海向中央报喜，表明我国在研制新型动力汽车方面已经不甘落后。该车安装了2808块单晶硅片，组成10m2的硅阵列板，三个车轮，自重159kg，车速20km/h。
1996年清华大学参照日本太阳能车竞赛规范，研制出“追日”号太阳能汽车。该车重800kg，最高时速80公里，造价7.8万美元，系采用我国第五代电池板产品，太阳能转化率达14%。同年11月又成功研制了“中国1号”，一次充电可行驶150~220km，最高时速为80~85km的太阳能电动汽车。
2001年，首辆可载人太阳能电动车“思源号”在上海交大诞生。该车只要在阳光下晒3~4小时，便能行驶10多公里。但由于蓄电池容量小、续航能力差、以及车体设计风阻较大，无法完成代步车的任务。之后，太阳能研究所推出可搭乘6名乘客的太阳能车，但时速只有40km左右，续驶能力也就一个小时。至2006年底，我国首辆太阳能轿车在南京亮相、最高时速可达88公里，如加上电能，晚上能跑220km、白天可跑290km。到2008年，我国首批批量生产的太阳车汽车在展会亮相，这批太阳能汽车售价只有三万多元，太阳能转化率达到14%~17%，最高时速可达60~70公里，一次充电可行驶150公里以上，这是我国真正实现产业化的首批太阳能汽车。至此，我国太阳能电动车可试进入商业化阶段。
工作原理
阳光照射电池阵列时，产生光生电流。能量(电流)通过峰值功率跟踪器2被直接传送到电机控制器中，驱动电机5旋转，使车辆行驶。剩余电量由蓄电池储存起来，以便太阳电池板电量不足或阴雨天气时驱动电机。这一过程由控制器控制。车辆的启动、加速、转向、制动由驾驶员操纵。