半路沒(méi)電了怎么辦？給你的電動(dòng)汽車(chē)裝個(gè)太陽(yáng)能車(chē)頂！

本文主要就太陽(yáng)能發(fā)電單元，在插電式混合動(dòng)力和純電動(dòng)汽車(chē)上的應用做一些探討。

1）Prius Prime的太陽(yáng)能車(chē)頂

豐田在Prius上面是較早采用太陽(yáng)能車(chē)頂的，在之前采用了半幅車(chē)頂，留出了天窗的空間；整個(gè)功率為60W。前后兩個(gè)類(lèi)型的太陽(yáng)能單體的實(shí)際構造，如圖1所示。

圖1 上一代Prius的60W 太陽(yáng)能車(chē)頂

而最近發(fā)布的PriusPrime（歐洲和日本版本）對太陽(yáng)能電池板進(jìn)行了革新，它的電池系統只有8.8Kwh（120kg，351.5V），這個(gè)太陽(yáng)能板在整個(gè)系統里面主要包括三部分：

1） 太陽(yáng)能車(chē)頂模塊：如圖所示，官方聲稱(chēng)的最大輸出為180W

2） 12V鎳氫電池：作為容納太陽(yáng)能發(fā)電的首要電源

3） DCDC變化器：如圖3所示，DCDC有高壓輸出，分兩個(gè)接頭在兩種模式下轉換

a.可以經(jīng)由車(chē)載充電機到電池系統

b.也可以直接進(jìn)入輸出總線(xiàn)，在車(chē)輛驅動(dòng)的時(shí)候輸出部分能量

圖2PriusPrime的系統（電氣化部分）

如下圖2所示，車(chē)頂模塊有兩片構成，根據文獻3里面每塊的輸出設計最大為94W。

圖3 太陽(yáng)能三件套

在前期設計的考慮的時(shí)候，主要是根據選擇樣本點(diǎn)，選擇不同的時(shí)間上來(lái)監測實(shí)際的太陽(yáng)能發(fā)電輸出效能；而實(shí)際車(chē)主是可以通過(guò)整個(gè)大屏后臺的顯示數據，來(lái)監控頭頂上的這個(gè)東西，在當前時(shí)刻的功率，以及在整個(gè)使用壽命過(guò)程中，到底發(fā)了多少電，相對應的是多少的續航里程。

圖4 太陽(yáng)能的實(shí)用效率和顯示界面

在目前的效能來(lái)看，不同季節、不同的工作日和不同的功率電池配比等因素下，太陽(yáng)能板對整個(gè)系統的供電是不同的，根據參考文獻1，可以根據文獻中1kW的20%的折算，粗略的估計下的效能為10%左右，每天0.5Kwh。

·不同的時(shí)間段停放的區域會(huì )導致挺大的不同

·不同季節因素大約有5%的差異，可以參見(jiàn)參考文獻4

圖5 不同Solar Panel的影響因素

2） 太陽(yáng)能汽車(chē)是否可行？

其實(shí)這個(gè)問(wèn)題，可以和國內的一家做太陽(yáng)能汽車(chē)的企業(yè)結合在一起。同樣，我們可以看到工程師們，給某輛改裝車(chē).通過(guò)這個(gè)案例的實(shí)際分析，我們可以對這個(gè)類(lèi)型獲得更多的質(zhì)疑和探討的角度。在這個(gè)實(shí)際改裝配置中，平均的發(fā)電的情況為2.09 kWh/天，相當于續航里程14.6 km；最大的發(fā)電量為4.23 kWh/天，對應的續航里程約為29.6 km。

圖6 把太陽(yáng)能電池擴展到車(chē)身上

整車(chē)的電能效率問(wèn)題：太陽(yáng)能汽車(chē)布置在不同位置的發(fā)電效能是不同的，這個(gè)問(wèn)題是客觀(guān)存在的，因此在不同的時(shí)段，按照理想估算和實(shí)際測試的結果會(huì )有挺大的差異；而如圖6所示，不同的太陽(yáng)能發(fā)電模組，需要通過(guò)線(xiàn)纜進(jìn)行匯總和橋接之后匯集到DCDC變換器里面，里面需要通過(guò)半導體器件分離，就會(huì )存在導線(xiàn)阻抗壓降、半導體壓降和整個(gè)轉換器的轉換效率等影響整體發(fā)電效率的一些問(wèn)題。

圖7 車(chē)頂、前后和兩側各個(gè)位置的差異

小結：總體來(lái)看，目前在車(chē)頂配太陽(yáng)能電池板，在PHEV配合小電池組（5～10kWh）這個(gè)配置上，可以發(fā)揮一些作用。

參考文獻：

1) Techno-Economic Analysis of Solar Hybrid Vehicles Part 1: Analysis of Solar Hybrid Vehicle Potential Considering Wellto-Wheel GHG Emissions

2) Techno-Economic Analysis of Solar Hybrid Vehicles Part 2: Comparative Analysis of Economic, Environmental, and Usability Benefits

3) Solar Module Laminated Constitution for Automobiles

4) Effectiveness and Issues of Automotive Electric Power Generating System Using Solar Modules