【太陽能電動車】太陽能電動車怎么樣太陽能電動車充電器介紹

太陽能是可再生、可持續性發展的戰略能源。當華爾街風暴席卷全球時，各先進技術國家無不在新能源領域下賭注、投資本，以期獲得經濟復興。特別是以汽車產業為經濟支柱的國家，尤其在新能源汽車動力上力圖有所創新和發展，如在電動汽車、燃料電池汽車領域紛紛投入巨資，而在太陽能汽車領域更是探索不止，力度加大。由于太陽能是各種可再生能源中最重要的基本能源，通過轉換裝置把太陽輻射能轉換成電能利用，屬于太陽能光發電技術。光電轉換裝置通常是利用半導體器件的光伏效應原理進行光電轉換的，因此也稱太陽能光伏技術，又稱太陽能光伏電池。

據報道，太陽能光伏技術不僅在先進技術國家得到快速發展，中國的太陽能產業也以每年20%~30%的速度增長。到2020年，太陽能領域的銷售額將增加一倍，屆時中國將有1%的能源消耗來自太陽能。今后幾年，我國太陽能使用不僅在能源領域會獲得飛速發展，在汽車領域的應用也會得到不斷的提高。

車身特點

1、結構具有輕、小、巧、美四大特性。車型輕，能大幅度減輕能源的消耗，降低成本；車身小，可在城市中心地帶穿街走巷行駛（不超過兩人并排騎自行車占用的道路面積），增加道路流量，改善交通狀況；結構設計巧妙、實用、緊湊、堅固、耐用；流線型外觀，造型美觀大方。

2、以光、電代替油，可節約有限的石油資源。白天，太陽能電池把光能轉換為電能自動存儲在動力電池中。在晚間或陰雨天，可以利用家用交流電（220V）進行充電，確保車輛照常行駛。

3、節能，本發明的太陽能電動車，耗能少，只需采用3-4平米的太陽能電池組件便可行駛起來。燃油汽車在能量轉換過程中要遵守卡諾循環的規律來做功，熱效率比較低，約為12%-15%，只有1/3左右的能量用在推動車輛前進上，其余2/3左右的能量損失在發動機和驅動鏈上；而太陽能電動車的能量轉換不受卡諾循環規律的限制，熱效率要高得多，可達到34%-40%，90%的能量用于推動車輛前進。

4、高度重視安全問題，將主動安全性列為重要問題考慮，在車身的前部特別設計內保險結構，保障駕駛員的生命安全，每個座位上都設有三點式安全帶、座椅頭枕。另外，前后保險杠、高位剎車燈、轉向燈、前大燈、尾燈、后視鏡、安全擋風玻璃、雨刮器等配置一應俱全，而且還可以選裝兒童安全座椅等選配裝置。

5、作為一種低速車，其設計、生產和安全標準與傳統轎車相比毫不遜色。前后均有獨立懸掛，四輪鼓式制動，采用創新前橋和傳向系統，30km/h速度到停止的剎車距離不超過7.3米。

6、無污染。因為不用燃油，本車不會排放污染大氣的有害氣體。

7、無噪音。沒有內燃機，行駛時不會聽到燃油汽車的轟鳴聲。

8、使用費用低廉。車上配有充電器和充放電控制器，有兩路電源可向動力電池充電。有太陽光時，太陽能電池組件通過充放電控制器向動力電池充電，公里行駛成本為零；無太陽光時，隨時隨地都能用家用220V電源，通過充電器向動力電池充電，公里行駛成本為3分錢。

9、易駕駛。無需電子點火，只需踩踏加速板便可啟動，利用控制器控制車速，勿需換檔、踩離合器，簡化了駕駛的復雜性，避免了因操作失誤而造成的事故隱患，安全性高。特別適合婦女和老年人駕駛。

10、方便。由于車身結構簡單，除了定期更換動力電池外，基本不需日常保養，省卻了傳統汽車必須經常更換機油、添加冷卻水等定期養護的煩惱。小巧玲瓏的車身，可以輕而易舉地將車泊入擁擠不堪的都市停車場。

11、太陽能電動車的最大優勢是環保、節能、安全、經濟，批量生產的成本將控制在人民幣5-6千元左右，其市場目標鎖定在普通百姓家庭，將成為中國老百姓買得起、用得起、開得動的物美價廉的交通工具產品。

電池特點

1、適合為48V配置的電動車野外或行駛途中補充電源。

2、太陽能充電器可以實現一邊行駛、一邊充電，幫助電動車增加行程達50%以上。

3、太陽能充電器，既增強電動車行駛、爬坡的動力，又減輕電機的負載磨損。

4、太陽能充電器及時對放電狀態下的電動車蓄電池補充電量，對于減輕蓄電池極板硫化，延長蓄電池使用壽命效果顯著。同時又能長期節省電費開支，是降低電動車的使用成本的好幫手。

5、太陽能充電器安裝方便，美觀適用，節能環保。

6、本產品使用壽命可達12年左右，應用價值很高。

驅動方式

太陽能電動車因具所選擇的元件不同，布置方案也有所不同。

主要有3大類：

1、傳統型驅動方式

這種布置方式容易實現，操作和控制簡單。但能量損耗較高、噪聲較大、整車質量較重、行駛速度較低、續駛里程較短。

2、減速驅動方式

這種方式便于布置、較易驅動、質量輕、噪聲小。但控制相對復雜，并有一定的能量損耗。

3、獨立驅動方式

這種驅動方式動力傳動系元件最少、結構最簡單、噪聲最低、車重最輕、可控性好，但造價高，控制成為關鍵問題。

工作原理

陽光照射電池陣列時，產生光生電流。能量（電流）通過峰值功率跟蹤器2被直接傳送到電機控制器中，驅動電機5旋轉，使車輛行駛。剩余電量由蓄電池儲存起來，以便太陽電池板電量不足或陰雨天氣時驅動電機。這一過程由控制器控制。車輛的啟動、加速、轉向、制動由駕駛員操縱。

太陽能電池是一種對光有響應并能將光轉換成電力的器件裝置。能產生光伏效應的材料有許多種，如單晶硅、多晶硅、非晶硅、砷化鎵、硒銦銅等，它們的發電原理基本相同。以晶體為例：P型晶體硅經過摻雜磷可得N型硅，形成P-N結。當光線照射太陽能電池陣列板的表面時，一部分光子被硅材料吸收，光子的能量傳遞給了硅原子，使電子產生了躍遷，成為自由電子，在P-N結兩側集驟形成了電位差，當外部電路接通時，在該電壓的作用下，將會有電流流過外部電路，從而產生一定的輸出功率。這個過程的實質是：光子能量轉換成電能的過程。太陽能陣列電池板是由光敏半導體材料制成的，大多使用硅化合物。

根據所用材料的不同，太陽能電池板可分為：硅太陽能電池；以無機鹽如砷化鎵III-V化合物、硫化鎘、硒銦銅等多元化合物為材料的電池；功能高分子材料制備的太陽能電池；和納米晶太陽能電池等。不論以何種材料來制作電池，對太陽能電池材料一般的要求有：半導體材料的禁帶不能太寬；要有較高的光電轉換效率；材料本身對環境不造成污染；材料便于工業化生產且材料性能穩定。基于以上幾個方面考慮，硅是最理想的太陽能電池材料，這也是太陽能電池板以硅材料為主的主要原因。

太陽能電池組件是供電系統中的核心部分，也是太陽能供電系統中價值最高的部分。其作用是將太陽的輻射能量轉換為電能，或送往蓄電池中存儲起來，或推動負載工作。太陽能組件中的質量和成本將直接決定整個系統的質量和成本。太陽能控制器的作用是管理和控制整個系統的工作狀態，并對蓄電池起到充電保護、過放電保護的作用，與純電動汽車的電動源控制管理系統具有相同的作用。在溫差較大的地方，合格的控制器還應具備溫度補償的功能。其它附加功能如光控、時控等應當都是控制器的可選項。蓄電池的作用是在有光照時將太陽能電池組件所提供出的電能儲存起來，到需要的時候再釋放出來。

太陽能電池組件是由單個光伏電池拼接組成，或由折疊式支架拼接組成陣列。因為單個光伏電池（如硅電池）的電壓太低，所以都要把它們串、并聯構成有實用價值的光伏電池板，陣列成一個應用單元，然后根據供電要求，再由多個應用單元的串、并聯組成整個太陽能光伏電池板的供電組件。蓄電池組是太陽能光伏電池的儲能裝置，在夜間或光照不足及負載消耗超出光伏電池的發電量時，由蓄電池組向負載供電。為了減輕整個系統的重量，應采用高能蓄電池組。

太陽能電動汽車與燃油汽車在動力結構上有很大的不同，但與純電動汽車的結構卻有許多相同之處。所不同的是純電動汽車的充電方式必須依靠電源，而太陽能電動汽車的電能裝置來自于太陽能光伏電池和電源兩種充電方式，而純電動車不必背負巨大的太陽能光伏陳列電池板。當太陽能電池板產生電能，與控制裝置和儲能裝置連接后，再由另一端連接負載，負載就是電動汽車的電動機（驅動裝置）。一般在電動車運行時，被轉換的太陽光能通過控制裝置直運送到負載，而在停駛或太陽光足時，剩余部分的電能向蓄電池充電并儲存起來，當太陽光不足時，由太陽能光伏電池和蓄電池同時向負載供電；當汽車減速或剎車時，還應設計“回授性制動裝置”，將電能量通過控制器，將發動機變成發電機，反向進入蓄電池進行儲存。用互補式不間斷供電技術，改變嚴重依賴天氣的缺陷，完善電動車的性能。

在設計電動車整個供電系統時應綜合考慮以下幾個方面：

一是光強與負載。太陽能光伏電池是一種光電轉換裝置，其輸出功率的大小取決于光照的強度，要拼裝多大的太陽能光伏電池組件主要取決于能夠接受光照的強度及所用負載的大小。

二是蓄電池組的選擇。要根據光伏電池組合的發電容量來選擇蓄電池組的容量，以便在陰雨天及晚上可以由蓄電池向負載供電，為了減輕系統重要，最好選用高比能量的蓄電池。

三是機械強。考慮到電動汽車的整個供電系統都是在運動和運行中使用，必須考慮系統的機械強度，耐腐蝕性，耐氣候變化等各種因素。太陽能光伏電池組陣列應采取高強度鋼化玻璃外殼，支架系統應采用高強度材料。使整個供電系統具有便于運行、重量輕、效率高、可靠性好、造價低等優勢。

太陽能光伏電池板是將太陽能量轉變為電能，是因為光子在日光下產生能量帶動電子從一個半運動的金屬粒子的一層轉移到另一層面，電子的運動產生了通用的電力。太陽能光伏電池板可以由光電轉化率、能量比大小來選擇。由于許多獨立的硅片被組合，形成龐大的太陽能光伏陣列，并產生能夠電動汽車驅動的電能，而這種電能量還必須達到高電壓、高功率的程度，這就要有一個重要的系統-電力控制系統。

電動汽車的心臟部位就是電源及其蓄電池組，而運行系統基本上是由電源、電控、電機來組成。而在太陽能電動汽車上其控制系統不僅僅控制電動源（電池），還要增加太陽能光伏電池陣列的控制功能。太陽能光伏電池所供應的電壓與蓄電池組飽和電壓基本相同，可以直接耦合，在太陽能功率充足時，多余的能量進入儲能的蓄電池，在太陽能光電功率不足時由蓄電池完成電力驅動的任務。這些，必須由控制系統來完成。控制系統的功能就是對充電和放電的過程進行控制和保護，這樣才能保證對整個電動源系統的正常充電、放電及其對電動汽車的驅動。最簡單的控制系統也應該起到以下三個方面的作用：

一是按照使用要求給出穩定的電壓、電流；

二是蓄電池過充電或過放電時可以報警或自動切斷電路；

三是負載發生短路時可以自動切斷電源電路。

控制系統是控制太陽能光伏電池陣列板對蓄電池的充電以及蓄電池和太陽能電池對負載的放電過程，實現對太陽能光伏電池和蓄電池的科學管理，指示蓄電池過壓、欠壓等運行狀態，具有兩路負載輸出的管理，或兩路負載可以隨意設置為同時工作、分時工作或單獨工作等模式，同時具有負載過流、短路保護功能，具有較高的自動化和智能化水平。其硬件結構主要由電壓采集電路、負載輸出控制與檢測電路、指示或顯示電路及鍵盤電路等部分組成。電壓采集電路包括太陽能光伏電池板和蓄電池電壓采集，用于太陽光線強弱的識別以及蓄電池電壓的獲取等。

在電動源控制系統利用子系統的控制功能對蓄電池進行充電管理時，若太陽能光伏電池正常充電蓄電池時，控制器將關斷負載，以保證負載不被損傷，當充電電壓高于保護電壓時自動關斷對蓄電池的充電；此后若電池電壓掉至維護電壓時，蓄電池進入浮充狀態，當蓄電池低于維護電壓時，啟動的應當是均充狀態。當蓄電池荷電電壓低于保護電壓時，控制系統應當自動關閉負載開關，以保護蓄電池不受損壞。在蓄電池負載關閉后，有兩路充電電路可選擇使用，在太陽光照較強時自動啟動太陽能光伏電池板充電電路，使其發揮更大功效，或使用外充電源進行快速充電。

太陽能電動汽車電動源控制系統的軟件設計與硬件電路是相對應的，包括有主程序、定時中斷程序、A/D轉換子程序、外部轉換子程序及鍵盤處理子程序、充放電管理子程序、負載管理子程序等。作為太陽能電動汽車的“心臟”——電動源的控制系統，不僅僅需要具備基本的電力控制功能，還要能體現現代控制理念，也就是達到“一體化”控制，并實現“智能化”的控制管理能力，在基本電動源電力系統基礎上，“智能化”的電動源控制系統是以電子模塊為控制中心，增加了以鍵盤輸入、遙控及液晶顯示組成的人工界面模塊，還增加了以安全報警模塊，在內部控制算法還可采取模糊控制或其它智能控制算法實現，此外還可以使用預留可擴展模塊.

蓄電池組

太陽能電動車的蓄電池組，要根據光伏電池組件的發電容量來合理選擇蓄電池組的容量，以便在陰雨天及晚上可以由蓄電池組向負載供電。那么具體選擇何種蓄電池，不能不做各種蓄電池性能的綜合分析。

電動汽車蓄電池的研發經歷是從鉛酸電池開始的，鉛酸動力電池經歷了100余年的發展，在人們研發了鎳氫動力電池及繼而又研發了鋰動力電池之后，便被業內猜測該退出歷史舞臺了。然而，鉛酸電池仍然是大量生產的蓄電池系列。鉛酸電池作為比較成熟的蓄電池技術雖然比能量、比功率和能量密度都比較低，但是高的性價比及高倍率放電，仍然成為唯一能大批量生產的電動車用電池，其主要應用于大量進入市場的電動自行車。但鉛酸電池在電動汽車上的應用尚存在續駛里程短，使用壽命差、及體積大、質量重、不環保等缺點，不僅在電動汽車的應用上受到阻礙，想成為太陽能電動汽車上的儲能電池范疇應用其難度是可想而知的。

鎳氫蓄電池在鋰離子蓄電池出現以前，曾在電動汽車上廣泛試用，其比能量達到75~80Wh/kg，比功率達160~230w/kg，循環使用壽命超過600次。由于鎳氫蓄電池在安全性方面較有優勢，所以在混合動力汽車的應用方面已經達到趨于成熟的境界。應用比較好的汽車廠商如日本豐田、美國通用等公司。但鎳氫電池在價格上遠高于鉛酸蓄電池，以及能量密度低于鋰離子蓄電池，所以，難以成為太陽能電動汽車的首選蓄電池。

太陽能電動汽車的蓄電池是通過太陽能光伏電池板給予充電的（在光照不足時也可以通過外接電源充電）。為了最大限度地降低整個電動汽車的重量，方便電動汽車的運行，選擇大容量高倍率蓄能的鋰離子蓄電池，是太陽能電動汽車的最佳選擇。雖然鋰離子蓄電池與鉛酸蓄電池的成本相比有所增加，但在相同容量的情況下，比采用鉛酸電池減輕4倍以上的重量，因為鋰離子蓄電池在比能量、循環壽命、自放電率及環保諸多方面都具有優越的性能。它的比能量可達150Wh/kg，是鎳氫電池的2倍以上，鉛酸蓄電池的4倍以上。由于比能量是鉛酸蓄電池的四分之一，從這個角度分析鋰離子蓄電池對能量消耗的資源就少。由于鋰離子蓄電池所用元素的儲量比較多，資源較豐富，因此，鉛酸蓄電池和鎳氫蓄電池可能會進一步漲價，鋰蓄電池成本反而會進一步降低。

太陽能電動汽車的電動源系統采用鋰離子蓄電池重要的是減輕重量，提高整個系統的輕便性能。另外它的單位體積能量很大，高達400Wh/L，相同容量的體積是鉛酸電池的三分之一到四分之一，為進行輕巧、靈活的設計要求提供了更為廣闊的設計空間。另外鋰離子蓄電池的反復充電壽命長，單體電池的循環次數可達1500次以上。作為電池組如果有好的監控管理系統，在充放電時達到均衡程度，仍然可達1000次以上。因為太陽能蓄電池在使用時常常可以浮充或淺放，其電池組壽命不會像純電動汽車那樣短。鋰離子蓄電池的另一個優點是自放電率低，這在連續陰天和在夜間蓄存電能都有相當大的好處，可以提高電動車的性能。在鋰離子蓄電池的荷電容量保持60%~80%計算，使用年限應不低于3~5年，壽命相當于鉛酸電池的三倍左右。由于鋰離子蓄電池不含鉛和鎘等重金屬，被業內稱為綠色環保電池。隨著我國鋰離子動力型蓄電池技術的不斷提高，特別在鋰離子動力電池使用、管理、控制技術的突破并會不斷提高水平，其電池的使用壽命也會越來越長，性價比也會越來越有優勢，在電動汽車上的使用也會越來越廣泛。鋰離子動力型蓄電池不僅在太陽能電動汽車上、純電動汽車上，和燃料電池汽車得到廣泛的應用，還會在特種、航海等領域得到廣泛的應用。現代表國際先進技術水平的鋰鐵、鋰錳二大動力型蓄電池，分別由中信國安盟固利和深圳雷天公司生產，并成功地運用在大型載人客車上，2008年奧運會上，這種先進技術的大客車做為場館應專用接送運動員的現代客車，盡顯了中國科技奧運的風采。

太陽能電動汽車驅動系統

汽車的功能所在就是驅動。太陽能電動汽車的目的當然也在于此。無論采用何種電動汽車的目的當然也在于此。無論采用何種電動機負載，其設計和使用目標都是為滿足電動汽車的行駛需要。由于直流電機有良好的調整性能，早期開發的電動汽車大多采用了直流電機。近代電子技術和控制技術的發展，交流感應電機、永磁無刷電機、開關阻磁電機的應用范圍逐步擴大、性能越來越完善，電動汽車所用的直流電機也由這些電機所取代。總的趨勢是交流電機將取代直流電機。

大多數太陽能電動汽車使用的電動機是雙線圈交流無刷電機，這種交流無刷電機是輕質材料制造，非常適合于太陽能電動汽車“輕”的要求，在額定的RPM（每秒轉速）達到99%的使用效率。這比以前使用直接引導式驅動傳送動力裝置要先進。這種傳送動力的裝置也稱其為機械驅動。這種機械驅動系統還有選用傳統汽車的變速器、傳動軸、后橋和半軸等部件的。而電動機通過鏈條和履帶同一個單一的齒輪傳動裝置，與車輪鏈接的引導式裝置要比機械驅動裝置先進了一步。有的還使用變頻履帶式驅動傳送動力給車輪驅動，但這種變頻履帶式電動機需要精確地安裝和有效的精細的配置。2013年，太陽能電動汽車多齒輪傳送裝置已經被淘汰，雙線圈電動機成為電動車常用的傳動裝置。在雙線圈之間轉換改變了電動機的速度，低速線圈能為太陽能汽車的啟動和減速提供高的轉力矩，而高速線圈則為汽車運行提供高效率和最佳的運行效果。特別在軸式驅動設計中，一個軸式電動機去除了許多外加的傳送設備，這大大提高了駕駛車輛的效率，縮減了用于驅動車輪而需要的能量。

軸式驅動系統結構更加緊湊，安裝和拆卸也更加方便，不占據車體空間，有利于布置蓄電池。而電動車機電一體化驅動系統是由左右兩個雙聯式電動機組成，分別驅動兩個車輪。在雙聯式電機之間裝有電子控制的差速器，用來控制雙聯電動機在車輛直線行駛時同步轉動和汽車轉彎時的差速轉動。機電一體化驅動系統僅采用兩根半軸來驅動車輪，使電動車的驅動模式形成獨特的驅動系統，使結構更加緊湊，是電動汽車的主要驅動模式。而輪式電機驅動系統，是將電動機直接裝在電動汽車的車輪里，用來直接驅動電動汽車的驅動輪。這種驅動式不但提高了傳動效率，不占電動汽車的本身和底盤空間，而且減少了車輛的懸掛重量，截止2013年，所有電動汽車主要采取的驅動設計方案。輪式電機驅動系統可以兩輪驅動，也可以設計四輪驅動。在太陽能電動汽車的設計中應該是最佳驅動方案。

發展概況

人類步入太陽能汽車領域只有26年的歷史。1982年墨西哥研制出三輪太陽能汽車，速度達到每小時40km，由于這輛車所獲得的電能每天只能行駛40分鐘，所以它還不能跑遠距離。然而，雖然只有這短短的40分鐘，卻是人類向太陽能汽車領域進軍的第一步，這種汽車的設計在目前來看雖然很粗陋，在車體頂上架有一個裝太陽能電池的大棚，依賴太陽光的輻射來供應汽車的電能，但是卻給人類在通往太陽能汽車領域的旅途中提供了更多更寶貴的經驗和理論與實踐等方面的依據和數據。從此后，日本、德國、美國、法國等一批先進國家也研制出太陽能電動車，并在各種展會和特定的場合進行交流和比賽。

1987年11月，在澳大利亞舉行了第一次世界太陽能汽車拉力大賽，賽程全長3200km，幾乎縱貫整個澳大利亞。其靈感來自丹麥冒險家、環保倡導者索斯特洛甫，其也在1982年設計并建造了一臺命名為“安靜的到達者”號太陽能汽車。這次比賽有7個國家的25輛太陽能汽車參加，結果美國的“圣雷易莎號”太陽能賽車以44小時54分鐘的成績跑完全程，奪得冠軍。“圣雷易莎號”雖然使用的是普通的硅太陽能電池，但它的設計獨特新穎，采用了象飛機樣的外形，可以利用行駛時機翼產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磁性材料制成的電機，因此使這輛賽車在大賽中創造了時速100km的最高記錄。打那以后，賽事的發展相當順利，索斯特洛甫在1996年將這一賽事的主辦權出售給了南澳大利亞政府，后者在1999年將這項原來三年一度的賽事改成了兩年一度。到2005年，參賽的太陽能汽車平均時速已達103km，冠軍賽車的最高時速已達到147km；同時大賽也擴充為幾個不同級別以適應不同的賽車。而在2003年澳大利亞太陽能汽車的比賽中，由荷蘭學生制造的“NunaII”（紐納2號）吸納安裝了歐洲太空局發明的太陽能細胞，以30小時54分鐘跑完了3010km的路程，創造了太陽能汽車最高時速170km的新世界記錄，并取得了該次比賽的冠軍。

上世紀90年代初，美國也開始舉辦“全美太陽能車挑戰賽”，歷年來全部由全美各大學組隊參賽，與澳大利亞賽事不同的是，因缺少企業車隊參加，美國比賽的平均車速較慢，但是更注重大學生在工程創新上的實踐能力。

最有運營價值并有望步入商業化市場的是一種“日光出租車”的太陽能汽車，原創者是瑞士工程師路易斯。2007年12月起從印度尼西亞的巴厘島開始，駕駛這輛車環游世界，迄今行程已達43萬km。2008年5月23日到達北京。他認為，太陽能汽車已經完全能夠應用于人們的日常生活，這輛車的售價在1.5萬瑞士法郎上下，重要的是駕駛成本低廉，1美元的電可以行駛160km。而這輛太陽能出租車重量只有500千克，有兩個座位，在沒有陽光完全使用充電電池時，每天可以行駛300km，陽光充足時可以行駛400km。

國外研發太陽能汽車的行為也刺激了我國科研技術人員的熱情，1984年9月，我國首次研發的“太陽號”太陽能汽車試驗成功，并開進中南海向中央報喜，表明我國在研制新型動力汽車方面已經不甘落后。該車安裝了2808塊單晶硅片，組成10m2的硅陣列板，三個車輪，自重159kg，車速20km/h。

1996年清華大學參照日本太陽能車競賽規范，研制出“追日”號太陽能汽車。該車重800kg，最高時速80公里，造價7.8萬美元，系采用我國第五代電池板產品，太陽能轉化率達14%。同年11月又成功研制了“中國1號”，一次充電可行駛150~220km，最高時速為80~85km的太陽能電動汽車。

2001年，首輛可載人太陽能電動車“思源號”在上海交大誕生。該車只要在陽光下曬3~4小時，便能行駛10多公里。但由于蓄電池容量小、續航能力差、以及車體設計風阻較大，無法完成代步車的任務。之后，太陽能研究所推出可搭乘6名乘客的太陽能車，但時速只有40km左右，續駛能力也就一個小時。至2006年底，我國首輛太陽能轎車在南京亮相、最高時速可達88公里，如加上電能，晚上能跑220km、白天可跑290km。到2008年，我國首批批量生產的太陽車汽車在展會亮相，這批太陽能汽車售價只有三萬多元，太陽能轉化率達到14%~17%，最高時速可達60~70公里，一次充電可行駛150公里以上，這是我國真正實現產業化的首批太陽能汽車。至此，我國太陽能電動車可試進入商業化階段。

發展規劃

汽車產業是國民經濟的重要支柱產業，在國民經濟和社會發展中發揮著重要作用。隨著我國經濟持續快速發展和城鎮化進程加速推進，今后較長一段時期汽車需求量仍將保持增長勢頭，由此帶來的能源緊張和環境污染問題將更加突出。加快培育和發展節能汽車與新能源汽車，既是有效緩解能源和環境壓力，推動汽車產業可持續發展的緊迫任務，也是加快汽車產業轉型升級、培育新的經濟增長點和國際競爭優勢的戰略舉措。為落實國務院關于發展戰略性新興產業和加強節能減排工作的決策部署，加快培育和發展節能與新能源汽車產業，特制定本規劃。規劃期為2012—2020年。

發展現狀及面臨的形勢

新能源汽車是指采用新型動力系統，完全或主要依靠新型能源驅動的汽車，本規劃所指新能源汽車主要包括純電動汽車、插電式混合動力汽車及燃料電池汽車。節能汽車是指以內燃機為主要動力系統，綜合工況燃料消耗量優于下一階段目標值的汽車。發展節能與新能源汽車是降低汽車燃料消耗量，緩解燃油供求矛盾，減少尾氣排放，改善大氣環境，促進汽車產業技術進步和優化升級的重要舉措。

我國新能源汽車經過近10年的研究開發和示范運行，基本具備產業化發展基礎，電池、電機、電子控制和系統集成等關鍵技術取得重大進步，純電動汽車和插電式混合動力汽車開始小規模投放市場。汽車節能技術推廣應用也取得積極進展，通過實施乘用車燃料消耗量限值標準和鼓勵購買小排量汽車的財稅政策等措施，先進內燃機、高效變速器、輕量化材料、整車優化設計以及混合動力等節能技術和產品得到大力推廣，汽車平均燃料消耗量明顯降低；天然氣等替代燃料汽車技術基本成熟并初步實現產業化，形成了一定市場規模。但總體上看，我國新能源汽車整車和部分核心零部件關鍵技術尚未突破，產品成本高，社會配套體系不完善，產業化和市場化發展受到制約；汽車節能關鍵核心技術尚未完全掌握，燃料經濟性與國際先進水平相比還有一定差距，節能型小排量汽車市場占有率偏低。

為應對日益突出的燃油供求矛盾和環境污染問題，世界主要汽車生產國紛紛加快部署，將發展新能源汽車作為國家戰略，加快推進技術研發和產業化，同時大力發展和推廣應用汽車節能技術。節能與新能源汽車已成為國際汽車產業的發展方向，未來10年將迎來全球汽車產業轉型升級的重要戰略機遇期。目前我國汽車產銷規模已居世界首位，預計在未來一段時期仍將持續增長，必須抓住機遇、抓緊部署，加快培育和發展節能與新能源汽車產業，促進汽車產業優化升級，實現由汽車工業大國向汽車工業強國轉變。

指導思想和基本原則

（一）指導思想。

以鄧小平理論和“三個代表”重要思想為指導，深入貫徹落實科學發展觀，把培育和發展節能與新能源汽車產業作為加快轉變經濟發展方式的一項重要任務，立足國情，依托產業基礎，按照市場主導、創新驅動、重點突破、協調發展的要求，發揮企業主體作用，加大政策扶持力度，營造良好發展環境，提高節能與新能源汽車創新能力和產業化水平，推動汽車產業優化升級，增強汽車工業的整體競爭能力。

（二）基本原則。

堅持產業轉型與技術進步相結合。加快培育和發展新能源汽車產業，推動汽車動力系統電動化轉型。堅持統籌兼顧，在培育發展新能源汽車產業的同時，大力推廣普及節能汽車，促進汽車產業技術升級。

堅持自主創新與開放合作相結合。加強創新發展，把技術創新作為推動我國節能與新能源汽車產業發展的主要驅動力，加快形成具有自主知識產權的技術、標準和品牌。充分利用全球創新資源，深層次開展國際科技合作與交流，探索合作新模式。

堅持政府引導與市場驅動相結合。在產業培育期，積極發揮規劃引導和政策激勵作用，聚集科技和產業資源，鼓勵節能與新能源汽車的開發生產，引導市場消費。進入產業成熟期后，充分發揮市場對產業發展的驅動作用和配置資源的基礎作用，營造良好的市場環境，促進節能與新能源汽車大規模商業化應用。

堅持培育產業與加強配套相結合。以整車為龍頭，培育并帶動動力電池、電機、汽車電子、先進內燃機、高效變速器等產業鏈加快發展。加快充電設施建設，促進充電設施與智能電網、新能源產業協調發展，做好市場營銷、售后服務以及電池回收利用，形成完備的產業配套體系。

技術路線和主要目標

（一）技術路線。

以純電驅動為新能源汽車發展和汽車工業轉型的主要戰略取向，當前重點推進純電動汽車和插電式混合動力汽車產業化，推廣普及非插電式混合動力汽車、節能內燃機汽車，提升我國汽車產業整體技術水平。

（二）主要目標。

產業化取得重大進展。到2015年，純電動汽車和插電式混合動力汽車累計產銷量力爭達到50萬輛；到2020年，純電動汽車和插電式混合動力汽車生產能力達200萬輛、累計產銷量超過500萬輛，燃料電池汽車、車用氫能源產業與國際同步發展。

燃料經濟性顯著改善。到2015年，當年生產的乘用車平均燃料消耗量降至6.9升/百公里，節能型乘用車燃料消耗量降至5.9升/百公里以下。到2020年，當年生產的乘用車平均燃料消耗量降至5.0升/百公里，節能型乘用車燃料消耗量降至4.5升/百公里以下；商用車新車燃料消耗量接近國際先進水平。

技術水平大幅提高。新能源汽車、動力電池及關鍵零部件技術整體上達到國際先進水平，掌握混合動力、先進內燃機、高效變速器、汽車電子和輕量化材料等汽車節能關鍵核心技術，形成一批具有較強競爭力的節能與新能源汽車企業。

配套能力明顯增強。關鍵零部件技術水平和生產規模基本滿足國內市場需求。充電設施建設與新能源汽車產銷規模相適應，滿足重點區域內或城際間新能源汽車運行需要。

管理制度較為完善。建立起有效的節能與新能源汽車企業和產品相關管理制度，構建市場營銷、售后服務及動力電池回收利用體系，完善扶持政策，形成比較完備的技術標準和管理規范體系。

主要任務

（一）實施節能與新能源汽車技術創新工程。

增強技術創新能力是培育和發展節能與新能源汽車產業的中心環節，要強化企業在技術創新中的主體地位，引導創新要素向優勢企業集聚，完善以企業為主體、市場為導向、產學研用相結合的技術創新體系，通過國家科技計劃、專項等渠道加大支持力度，突破關鍵核心技術，提升產業競爭力。

加強新能源汽車關鍵核心技術研究。大力推進動力電池技術創新，重點開展動力電池系統安全性、可靠性研究和輕量化設計，加快研制動力電池正負極、隔膜、電解質等關鍵材料及其生產、控制與檢測等裝備，開發新型超級電容器及其與電池組合系統，推進動力電池及相關零配件、組合件的標準化和系列化；在動力電池重大基礎和前沿技術領域超前部署，重點開展高比能動力電池新材料、新體系以及新結構、新工藝等研究，集中力量突破一批支撐長遠發展的關鍵共性技術。加強新能源汽車關鍵零部件研發，重點支持驅動電機系統及核心材料，電動空調、電動轉向、電動制動器等電動化附件的研發。開展燃料電池電堆、發動機及其關鍵材料核心技術研究。把握世界新能源汽車發展動向，對其他類型的新能源汽車技術加大研究力度。

到2015年，純電動乘用車、插電式混合動力乘用車最高車速不低于100公里/小時，純電驅動模式下綜合工況續駛里程分別不低于150公里和50公里；動力電池模塊比能量達到150瓦時/公斤以上，成本降至2元/瓦時以下，循環使用壽命穩定達到2000次或10年以上；電驅動系統功率密度達到2.5千瓦/公斤以上，成本降至200元/千瓦以下。到2020年，動力電池模塊比能量達到300瓦時/公斤以上，成本降至1.5元/瓦時以下。

加大節能汽車技術研發力度。以大幅提高汽車燃料經濟性水平為目標，積極推進汽車節能技術集成創新和引進消化吸收再創新。重點開展混合動力技術研究，開發混合動力專用發動機和機電耦合裝置，支持開展柴油機高壓共軌、汽油機缸內直噴、均質燃燒以及渦輪增壓等高效內燃機技術和先進電子控制技術的研發；支持研制六檔及以上機械變速器、雙離合器式自動變速器、商用車自動控制機械變速器；突破低阻零部件、輕量化材料與激光拼焊成型技術，大幅提高小排量發動機的技術水平。開展高效控制氮氧化物等污染物排放技術研究。

加快建立節能與新能源汽車研發體系。引導企業加大節能與新能源汽車研發投入，鼓勵建立跨行業的節能與新能源汽車技術發展聯盟，加快建設共性技術平臺。重點開展純電動乘用車、插電式混合動力乘用車、混合動力商用車、燃料電池汽車等關鍵核心技術研發；建立相關行業共享的測試平臺、產品開發數據庫和專利數據庫，實現資源共享；整合現有科技資源，建設若干國家級整車及零部件研究試驗基地，構建完善的技術創新基礎平臺；建設若干具有國際先進水平的工程化平臺，發展一批企業主導、科研機構和高等院校積極參與的產業技術創新聯盟。推動企業實施商標品牌戰略，加強知識產權的創造、運用、保護和管理，構建全產業鏈的專利體系，提升產業競爭能力。

（二）科學規劃產業布局。

我國已建設形成完整的汽車產業體系，發展節能與新能源汽車既要利用好現有產業基礎，也要充分發揮市場機制作用，加強規劃引導，以提高發展效率。

統籌發展新能源電動汽車整車生產能力。根據產業發展的實際需要和產業政策要求，合理發展新能源汽車整車生產能力。現有汽車企業實施改擴建時要統籌考慮建設新能源汽車產能。在產業發展過程中，要注意防止低水平盲目投資和重復建設。

重點建設動力電池產業聚集區域。積極推進動力電池規模化生產，加快培育和發展一批具有持續創新能力的動力電池生產企業，力爭形成2—3家產銷規模超過百億瓦時、具有關鍵材料研發生產能力的龍頭企業，并在正負極、隔膜、電解質等關鍵材料領域分別形成2—3家骨干生產企業。

增強關鍵零部件研發生產能力。鼓勵有關市場主體積極參與、加大投入力度，發展一批符合產業鏈聚集要求、具有較強技術創新能力的關鍵零部件企業，在驅動電機、高效變速器等領域分別培育2—3家骨干企業，支持發展整車企業參股、具有較強國際競爭力的專業化汽車電子企業。

（三）加快推廣應用和試點示范。

新能源汽車尚處于產業化初期，需要加大政策支持力度，積極開展推廣試點示范，加快培育市場，推動技術進步和產業發展。節能汽車已具備產業化基礎，需要綜合采用標準約束、財稅支持等措施加以推廣普及。

扎實推進新能源汽車試點示范。在大中型城市擴大公共服務領域新能源汽車示范推廣范圍，開展私人購買新能源汽車補貼試點，重點在國家確定的試點城市集中開展新能源汽車產品性能驗證及生產使用、售后服務、電池回收利用的綜合評價。探索具有商業可行性的市場推廣模式，協調發展充電設施，形成試點帶動技術進步和產業發展的有效機制。

探索新能源汽車及電池租賃、充換電服務等多種商業模式，形成一批優質的新能源汽車服務企業。繼續開展燃料電池汽車運行示范，提高燃料電池系統的可靠性和耐久性，帶動氫的制備、儲運和加注技術發展。

大力推廣普及節能汽車。建立完善的汽車節能管理制度，促進混合動力等各類先進節能技術的研發和應用，加快推廣普及節能汽車。出臺以企業平均燃料消耗量和分階段目標值為基礎的汽車燃料消耗量管理辦法，2012年開始逐步對在中國境內銷售的國產、進口汽車實施燃料消耗量管理，切實開展相關測試和評價考核工作，并提出2016至2020年汽車產品節能技術指標和年度要求。實施重型商用車燃料消耗量標示制度和氮氧化物等污染物排放公示制度。

因地制宜發展替代燃料汽車。發展替代燃料汽車是減少車用燃油消耗的必要補充。積極開展車用替代燃料制造技術的研發和應用，鼓勵天然氣（包括液化天然氣）、生物燃料等資源豐富的地區發展替代燃料汽車。探索其他替代燃料汽車技術應用途徑，促進車用能源多元化發展。

（四）積極推進充電設施建設。

完善的充電設施是發展新能源汽車產業的重要保障。要科學規劃，加強技術開發，探索有效的商業運營模式，積極推進充電設施建設，適應新能源汽車產業化發展的需要。

制定總體發展規劃。研究制定新能源汽車充電設施總體發展規劃，支持各類適用技術發展，根據新能源汽車產業化進程積極推進充電設施建設。在產業發展初期，重點在試點城市建設充電設施。試點城市應按集約化利用土地、標準化施工建設、滿足消費者需求的原則，將充電設施納入城市綜合交通運輸體系規劃和城市建設相關行業規劃，科學確定建設規模和選址分布，適度超前建設，積極試行個人和公共停車位分散慢充等充電技術模式。通過總結試點經驗，確定符合區域實際和新能源汽車特點的充電設施發展方向。

開展充電設施關鍵技術研究。加快制定充電設施設計、建設、運行管理規范及相關技術標準，研究開發充電設施接網、監控、計量、計費設備和技術，開展車網融合技術研究和應用，探索新能源汽車作為移動式儲能單元與電網實現能量和信息雙向互動的機制。

探索商業運營模式。試點城市應加大政府投入力度，積極吸引社會資金參與，根據當地電力供應和土地資源狀況，因地制宜建設慢速充電樁、公共快速充換電等設施。鼓勵成立獨立運營的充換電企業，建立分時段充電定價機制，逐步實現充電設施建設和管理市場化、社會化。

發展前景

長期以來，晶體硅是用作太陽能電池中吸收光的主要半導體材料。盡管它是一種間接禁帶半導體材料，吸光能力相對較弱，但由于它可以借鑒微電子工藝技術、容易制備出高效穩定的太陽能電池，仍然占據著光伏電池發電的主要份額。由于單晶硅光電轉換率一般為15%，最大的可達22%，所以市場份額較多晶硅大一些。但多晶硅的光電轉換率比單晶硅雖然較低，造價成本小，在太陽能光伏電池發電的應用領域會有可能逐漸爭奪來大量的市場。而在太陽能電動汽車的應用上，單晶硅仍然會占據統治地位，單晶硅的光電轉換率必將比多晶硅的轉換效率要高出7~8%。

制約太陽能電動汽車發展的瓶頸就是光電轉換效率的問題。一般一輛可滿足電動汽車電動源使用的電源能量，大約需70平方米的太陽能光伏電池陳列板,故實現電動汽車的商業化，太陽能電動汽車取代純電動車和氫能汽車還不可能實現。因為太陽能的不穩定性、分散性（強烈時大約1千瓦/平方米）以及太陽能光伏電池的能量密度小、太陽能收集裝置轉化效率低、成本高，所以還不能廣泛推廣應用。

為了提高太陽能電池效率，早在上世紀70年代人們就考慮采用聚焦技術，想通過特別的光學系統將光線聚焦到太陽能電池板上，使太陽能的入射功率提高2000倍。但是由于可靠性和空間問題，這一技術暫時并未得到應用。而采用聚集太陽能形成高溫產生能量新方法，已經被意大利科學家CarloRubbia研究出成果。正在進行商業化應用開發。日本夏普公司展示了一種新系統，可以通過菲涅爾透鏡將太陽能聚焦在太陽能電池板上，使轉換效率大大提高，在25px2的太陽能電池上實現了捕捉230W太陽能的記錄。這種聚光式光電轉換效率提高的技術使電能密度提高到傳統光伏電池的5倍。太陽能高新技術的開發、使太陽能電動汽車的發展帶來新的曙光。

太陽能電動汽車普遍采用質輕價貴的特種航天材料，造價自然十分高昂。材料的應用和技術能力，很難滿足汽車高度行駛的足夠動力；以及太陽能電動汽車功率小、速度慢、承重能力低等弱點，要想使太陽能汽車正式步入人們的生活，正經得需要幾十年的功夫。然而，人們對太陽能汽車的研究步伐是不可能停止的，因為太陽能電動汽車畢竟是最理想、最清潔、最有發展前景的永不枯竭的綠色可持續應用的汽車。當人們用固定裝置大規模收集太陽能用以發電、取暖、熱水等都成為現實的時候，用太陽能電池給電動汽車充電，或者用太陽能的固定裝置發電后給蓄電池充電，用來更換電動汽車的動力源，應該是非常現實的措施。電動汽車利用太陽能發電、充電，對于偏遠無電力網的地區，或電力不足的地方是完全可行的，并且是一種非常明智的選擇。

產業發展

新能源汽車產業是汽車行業中的后起之秀，其短短十余年的發展已形成了較為完整的技術體系、產品體系、標準體系和管理體系，被確定為我國汽車行業未來發展的主導方向。新能源汽車的發展積累了很多寶貴經驗，下述特點非常值得摩托車行業借鑒，即：正確的行業規劃布局；扎實的基礎工作；高效的產業結構；完善的標準體系建設；良好的政策支持環境。

第一，通過制定具有針對性的行業規劃布局，為新能源汽車行業發展確立了切實可行的技術路線和階段目標。通過一系列目標明確的規劃方案，確立了以“純電動汽車”作為產業轉型戰略方向，以“三縱三橫”作為技術創新主戰略，依據行業實際和全球發展動態制定了不同階段的產品發展目標和技術發展目標。

第二，通過扎實的基礎工作，在基礎理論、關鍵零部件和關鍵技術領域取得突破性進展。從把發展新能源汽車列入“863計劃”重大專項至今，我國在新能源汽車產業共獲得3000余項專利，建立了30多個新能源汽車技術創新平臺，取得了包括雙CAN總線控制網絡系統、交流感應電機和永磁電機的全數字四象限矢量控制技術、純電動和混合動力及燃料電池汽車的整車集成技術，特別是居于世界領先地位的鋰電池技術和獨創的換電技術等在內的多項重大技術突破，構成了新能源汽車綜合技術的基本體系，為太陽能汽車產業發展奠定了較為扎實的技術基礎。

第三，開展包括產學研合作等多種形式的戰略合作，構建新型高效的產業結構。按照“積極引領，聯合行動，突出重點，創新發展”的原則，集中優勢資源實現技術與產品突破，推動技術成果在聯盟內部的迅速推廣應用，實現整車企業、零部件企業和研究機構間的互惠互利，共同發展提高。這其中既有國家級的“中央企業電動車產業聯盟”，也有行業級的“汽車行業電動汽車產業聯盟”，還有北京、重慶、吉林、江蘇、安徽等地的地方性新能源汽車產業聯盟。新型產業結構推動了新能源汽車產業的快速發展，同時有利于國家和地方相關政策的支持。

第四，在產業開創之初即著眼于標準體系建設。至今已發布的新能源汽車的專項標準（包括國家標準和行業標準）約60項，還有部分專項標準正在編制與評審中。這些新能源汽車專項標準的技術起點較高，結合了國內外行業發展特點和要求，符合國際發展趨勢，并與原有的汽車標準體系形成高度互補。基本健全的標準體系成為助推新能源汽車產業發展的重要力量。

第五，國家行政和行業管理部門為新能源汽車產業提供了有力的支持，良好的政策環境是新能源汽車產業得以快速良好發展的重要原因。

自新能源汽車列為“863計劃”重大專項以來，國家陸續發布實施了多項政策，形成了以《汽車產業技術進步和技術改造投資方向（2010年版）》、《節能與新能源汽車產業發展規劃（2011～2020）》、《新能源汽車生產企業及產品準入管理規則》、《電動汽車科技發展“十二五”專項規劃》等為主體的行業管理與指導性政策體系，和以《關于開展節能與新能源汽車示范推廣試點工作的通知》、《節能與新能源汽車示范推廣財政補助資金管理暫行辦法》、《私人購買新能源汽車試點財政補助資金管理暫行辦法》、《關于節約能源使用新能源車船車船稅政策的通知》等為主體的產業扶持與市場激勵政策體系。上述十余項已發布實施的專項管理政策構成了新能源汽車產業良好發展的政策支持環境。