太阳能电动及其充电器介绍

【太阳能电动车】太阳能电动车怎么样太阳能电动车充电器介绍

太阳能是可再生、可持续性发展的战略能源。当华尔街风暴席卷全球时，各先进技术国家无不在新能源领域下赌注、投资本，以期获得经济复兴。特别是以汽车产业为经济支柱的国家，尤其在新能源汽车动力上力图有所创新和发展，如在电动汽车、燃料电池汽车领域纷纷投入巨资，而在太阳能汽车领域更是探索不止，力度加大。由于太阳能是各种可再生能源中最重要的基本能源，通过转换装置把太阳辐射能转换成电能利用，属于太阳能光发电技术。光电转换装置通常是利用半导体器件的光伏效应原理进行光电转换的，因此也称太阳能光伏技术，又称太阳能光伏电池。

据报道，太阳能光伏技术不仅在先进技术国家得到快速发展，中国的太阳能产业也以每年20%~30%的速度增长。到2020年，太阳能领域的销售额将增加一倍，届时中国将有1%的能源消耗来自太阳能。今后几年，我国太阳能使用不仅在能源领域会获得飞速发展，在汽车领域的应用也会得到不断的提高。

车身特点

1、结构具有轻、小、巧、美四大特性。车型轻，能大幅度减轻能源的消耗，降低成本；车身小，可在城市中心地带穿街走巷行驶（不超过两人并排骑自行车占用的道路面积），增加道路流量，改善交通状况；结构设计巧妙、实用、紧凑、坚固、耐用；流线型外观，造型美观大方。

2、以光、电代替油，可节约有限的石油资源。白天，太阳能电池把光能转换为电能自动存储在动力电池中。在晚间或阴雨天，可以利用家用交流电（220V）进行充电，确保车辆照常行驶。

3、节能，本发明的太阳能电动车，耗能少，只需采用3-4平米的太阳能电池组件便可行驶起来。燃油汽车在能量转换过程中要遵守卡诺循环的规律来做功，热效率比较低，约为12%-15%，只有1/3左右的能量用在推动车辆前进上，其余2/3左右的能量损失在发动机和驱动链上；而太阳能电动车的能量转换不受卡诺循环规律的限制，热效率要高得多，可达到34%-40%，90%的能量用于推动车辆前进。

4、高度重视安全问题，将主动安全性列为重要问题考虑，在车身的前部特别设计内保险结构，保障驾驶员的生命安全，每个座位上都设有三点式安全带、座椅头枕。另外，前后保险杠、高位刹车灯、转向灯、前大灯、尾灯、后视镜、安全挡风玻璃、雨刮器等配置一应俱全，而且还可以选装儿童安全座椅等选配装置。

5、作为一种低速车，其设计、生产和安全标准与传统轿车相比毫不逊色。前后均有独立悬挂，四轮鼓式制动，采用创新前桥和传向系统，30km/h速度到停止的刹车距离不超过7.3米。

6、无污染。因为不用燃油，本车不会排放污染大气的有害气体。

7、无噪音。没有内燃机，行驶时不会听到燃油汽车的轰鸣声。

8、使用费用低廉。车上配有充电器和充放电控制器，有两路电源可向动力电池充电。有太阳光时，太阳能电池组件通过充放电控制器向动力电池充电，公里行驶成本为零；无太阳光时，随时随地都能用家用220V电源，通过充电器向动力电池充电，公里行驶成本为3分钱。

9、易驾驶。无需电子点火，只需踩踏加速板便可启动，利用控制器控制车速，勿需换档、踩离合器，简化了驾驶的复杂性，避免了因操作失误而造成的事故隐患，安全性高。特别适合妇女和老年人驾驶。

10、方便。由于车身结构简单，除了定期更换动力电池外，基本不需日常保养，省却了传统汽车必须经常更换机油、添加冷却水等定期养护的烦恼。小巧玲珑的车身，可以轻而易举地将车泊入拥挤不堪的都市停车场。

11、太阳能电动车的最大优势是环保、节能、安全、经济，批量生产的成本将控制在人民币5-6千元左右，其市场目标锁定在普通百姓家庭，将成为中国老百姓买得起、用得起、开得动的物美价廉的交通工具产品。

电池特点

1、适合为48V配置的电动车野外或行驶途中补充电源。

2、太阳能充电器可以实现一边行驶、一边充电，帮助电动车增加行程达50%以上。

3、太阳能充电器，既增强电动车行驶、爬坡的动力，又减轻电机的负载磨损。

4、太阳能充电器及时对放电状态下的电动车蓄电池补充电量，对于减轻蓄电池极板硫化，延长蓄电池使用寿命效果显著。同时又能长期节省电费开支，是降低电动车的使用成本的好帮手。

5、太阳能充电器安装方便，美观适用，节能环保。

6、本产品使用寿命可达12年左右，应用价值很高。

驱动方式

太阳能电动车因具所选择的元件不同，布置方案也有所不同。

主要有3大类：

1、传统型驱动方式

这种布置方式容易实现，操作和控制简单。但能量损耗较高、噪声较大、整车质量较重、行驶速度较低、续驶里程较短。

2、减速驱动方式

这种方式便于布置、较易驱动、质量轻、噪声小。但控制相对复杂，并有一定的能量损耗。

3、独立驱动方式

这种驱动方式动力传动系元件最少、结构最简单、噪声最低、车重最轻、可控性好，但造价高，控制成为关键问题。

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。

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。

在设计电动车整个供电系统时应综合考虑以下几个方面：

一是光强与负载。太阳能光伏电池是一种光电转换装置，其输出功率的大小取决于光照的强度，要拼装多大的太阳能光伏电池组件主要取决于能够接受光照的强度及所用负载的大小。

二是蓄电池组的选择。要根据光伏电池组合的发电容量来选择蓄电池组的容量，以便在阴雨天及晚上可以由蓄电池向负载供电，为了减轻系统重要，最好选用高比能量的蓄电池。

三是机械强。考虑到电动汽车的整个供电系统都是在运动和运行中使用，必须考虑系统的机械强度，耐腐蚀性，耐气候变化等各种因素。太阳能光伏电池组阵列应采取高强度钢化玻璃外壳，支架系统应采用高强度材料。使整个供电系统具有便于运行、重量轻、效率高、可靠性好、造价低等优势。

太阳能光伏电池板是将太阳能量转变为电能，是因为光子在日光下产生能量带动电子从一个半运动的金属粒子的一层转移到另一层面，电子的运动产生了通用的电力。太阳能光伏电池板可以由光电转化率、能量比大小来选择。由于许多独立的硅片被组合，形成庞大的太阳能光伏阵列，并产生能够电动汽车驱动的电能，而这种电能量还必须达到高电压、高功率的程度，这就要有一个重要的系统-电力控制系统。

电动汽车的心脏部位就是电源及其蓄电池组，而运行系统基本上是由电源、电控、电机来组成。而在太阳能电动汽车上其控制系统不仅仅控制电动源（电池），还要增加太阳能光伏电池阵列的控制功能。太阳能光伏电池所供应的电压与蓄电池组饱和电压基本相同，可以直接耦合，在太阳能功率充足时，多余的能量进入储能的蓄电池，在太阳能光电功率不足时由蓄电池完成电力驱动的任务。这些，必须由控制系统来完成。控制系统的功能就是对充电和放电的过程进行控制和保护，这样才能保证对整个电动源系统的正常充电、放电及其对电动汽车的驱动。最简单的控制系统也应该起到以下三个方面的作用：

一是按照使用要求给出稳定的电压、电流；

二是蓄电池过充电或过放电时可以报警或自动切断电路；

三是负载发生短路时可以自动切断电源电路。

控制系统是控制太阳能光伏电池阵列板对蓄电池的充电以及蓄电池和太阳能电池对负载的放电过程，实现对太阳能光伏电池和蓄电池的科学管理，指示蓄电池过压、欠压等运行状态，具有两路负载输出的管理，或两路负载可以随意设置为同时工作、分时工作或单独工作等模式，同时具有负载过流、短路保护功能，具有较高的自动化和智能化水平。其硬件结构主要由电压采集电路、负载输出控制与检测电路、指示或显示电路及键盘电路等部分组成。电压采集电路包括太阳能光伏电池板和蓄电池电压采集，用于太阳光线强弱的识别以及蓄电池电压的获取等。

在电动源控制系统利用子系统的控制功能对蓄电池进行充电管理时，若太阳能光伏电池正常充电蓄电池时，控制器将关断负载，以保证负载不被损伤，当充电电压高于保护电压时自动关断对蓄电池的充电；此后若电池电压掉至维护电压时，蓄电池进入浮充状态，当蓄电池低于维护电压时，启动的应当是均充状态。当蓄电池荷电电压低于保护电压时，控制系统应当自动关闭负载开关，以保护蓄电池不受损坏。在蓄电池负载关闭后，有两路充电电路可选择使用，在太阳光照较强时自动启动太阳能光伏电池板充电电路，使其发挥更大功效，或使用外充电源进行快速充电。

太阳能电动汽车电动源控制系统的软件设计与硬件电路是相对应的，包括有主程序、定时中断程序、A/D转换子程序、外部转换子程序及键盘处理子程序、充放电管理子程序、负载管理子程序等。作为太阳能电动汽车的“心脏”——电动源的控制系统，不仅仅需要具备基本的电力控制功能，还要能体现现代控制理念，也就是达到“一体化”控制，并实现“智能化”的控制管理能力，在基本电动源电力系统基础上，“智能化”的电动源控制系统是以电子模块为控制中心，增加了以键盘输入、遥控及液晶显示组成的人工界面模块，还增加了以安全报警模块，在内部控制算法还可采取模糊控制或其它智能控制算法实现，此外还可以使用预留可扩展模块.

蓄电池组

太阳能电动车的蓄电池组，要根据光伏电池组件的发电容量来合理选择蓄电池组的容量，以便在阴雨天及晚上可以由蓄电池组向负载供电。那么具体选择何种蓄电池，不能不做各种蓄电池性能的综合分析。

电动汽车蓄电池的研发经历是从铅酸电池开始的，铅酸动力电池经历了100余年的发展，在人们研发了镍氢动力电池及继而又研发了锂动力电池之后，便被业内猜测该退出历史舞台了。然而，铅酸电池仍然是大量生产的蓄电池系列。铅酸电池作为比较成熟的蓄电池技术虽然比能量、比功率和能量密度都比较低，但是高的性价比及高倍率放电，仍然成为唯一能大批量生产的电动车用电池，其主要应用于大量进入市场的电动自行车。但铅酸电池在电动汽车上的应用尚存在续驶里程短，使用寿命差、及体积大、质量重、不环保等缺点，不仅在电动汽车的应用上受到阻碍，想成为太阳能电动汽车上的储能电池范畴应用其难度是可想而知的。

镍氢蓄电池在锂离子蓄电池出现以前，曾在电动汽车上广泛试用，其比能量达到75~80Wh/kg，比功率达160~230w/kg，循环使用寿命超过600次。由于镍氢蓄电池在安全性方面较有优势，所以在混合动力汽车的应用方面已经达到趋于成熟的境界。应用比较好的汽车厂商如日本丰田、美国通用等公司。但镍氢电池在价格上远高于铅酸蓄电池，以及能量密度低于锂离子蓄电池，所以，难以成为太阳能电动汽车的首选蓄电池。

太阳能电动汽车的蓄电池是通过太阳能光伏电池板给予充电的（在光照不足时也可以通过外接电源充电）。为了最大限度地降低整个电动汽车的重量，方便电动汽车的运行，选择大容量高倍率蓄能的锂离子蓄电池，是太阳能电动汽车的最佳选择。虽然锂离子蓄电池与铅酸蓄电池的成本相比有所增加，但在相同容量的情况下，比采用铅酸电池减轻4倍以上的重量，因为锂离子蓄电池在比能量、循环寿命、自放电率及环保诸多方面都具有优越的性能。它的比能量可达150Wh/kg，是镍氢电池的2倍以上，铅酸蓄电池的4倍以上。由于比能量是铅酸蓄电池的四分之一，从这个角度分析锂离子蓄电池对能量消耗的资源就少。由于锂离子蓄电池所用元素的储量比较多，资源较丰富，因此，铅酸蓄电池和镍氢蓄电池可能会进一步涨价，锂蓄电池成本反而会进一步降低。

太阳能电动汽车的电动源系统采用锂离子蓄电池重要的是减轻重量，提高整个系统的轻便性能。另外它的单位体积能量很大，高达400Wh/L，相同容量的体积是铅酸电池的三分之一到四分之一，为进行轻巧、灵活的设计要求提供了更为广阔的设计空间。另外锂离子蓄电池的反复充电寿命长，单体电池的循环次数可达1500次以上。作为电池组如果有好的监控管理系统，在充放电时达到均衡程度，仍然可达1000次以上。因为太阳能蓄电池在使用时常常可以浮充或浅放，其电池组寿命不会像纯电动汽车那样短。锂离子蓄电池的另一个优点是自放电率低，这在连续阴天和在夜间蓄存电能都有相当大的好处，可以提高电动车的性能。在锂离子蓄电池的荷电容量保持60%~80%计算，使用年限应不低于3~5年，寿命相当于铅酸电池的三倍左右。由于锂离子蓄电池不含铅和镉等重金属，被业内称为绿色环保电池。随着我国锂离子动力型蓄电池技术的不断提高，特别在锂离子动力电池使用、管理、控制技术的突破并会不断提高水平，其电池的使用寿命也会越来越长，性价比也会越来越有优势，在电动汽车上的使用也会越来越广泛。锂离子动力型蓄电池不仅在太阳能电动汽车上、纯电动汽车上，和燃料电池汽车得到广泛的应用，还会在特种、航海等领域得到广泛的应用。现代表国际先进技术水平的锂铁、锂锰二大动力型蓄电池，分别由中信国安盟固利和深圳雷天公司生产，并成功地运用在大型载人客车上，2008年奥运会上，这种先进技术的大客车做为场馆应专用接送运动员的现代客车，尽显了中国科技奥运的风采。

太阳能电动汽车驱动系统

汽车的功能所在就是驱动。太阳能电动汽车的目的当然也在于此。无论采用何种电动汽车的目的当然也在于此。无论采用何种电动机负载，其设计和使用目标都是为满足电动汽车的行驶需要。由于直流电机有良好的调整性能，早期开发的电动汽车大多采用了直流电机。近代电子技术和控制技术的发展，交流感应电机、永磁无刷电机、开关阻磁电机的应用范围逐步扩大、性能越来越完善，电动汽车所用的直流电机也由这些电机所取代。总的趋势是交流电机将取代直流电机。

大多数太阳能电动汽车使用的电动机是双线圈交流无刷电机，这种交流无刷电机是轻质材料制造，非常适合于太阳能电动汽车“轻”的要求，在额定的RPM（每秒转速）达到99%的使用效率。这比以前使用直接引导式驱动传送动力装置要先进。这种传送动力的装置也称其为机械驱动。这种机械驱动系统还有选用传统汽车的变速器、传动轴、后桥和半轴等部件的。而电动机通过链条和履带同一个单一的齿轮传动装置，与车轮链接的引导式装置要比机械驱动装置先进了一步。有的还使用变频履带式驱动传送动力给车轮驱动，但这种变频履带式电动机需要精确地安装和有效的精细的配置。2013年，太阳能电动汽车多齿轮传送装置已经被淘汰，双线圈电动机成为电动车常用的传动装置。在双线圈之间转换改变了电动机的速度，低速线圈能为太阳能汽车的启动和减速提供高的转力矩，而高速线圈则为汽车运行提供高效率和最佳的运行效果。特别在轴式驱动设计中，一个轴式电动机去除了许多外加的传送设备，这大大提高了驾驶车辆的效率，缩减了用于驱动车轮而需要的能量。

轴式驱动系统结构更加紧凑，安装和拆卸也更加方便，不占据车体空间，有利于布置蓄电池。而电动车机电一体化驱动系统是由左右两个双联式电动机组成，分别驱动两个车轮。在双联式电机之间装有电子控制的差速器，用来控制双联电动机在车辆直线行驶时同步转动和汽车转弯时的差速转动。机电一体化驱动系统仅采用两根半轴来驱动车轮，使电动车的驱动模式形成独特的驱动系统，使结构更加紧凑，是电动汽车的主要驱动模式。而轮式电机驱动系统，是将电动机直接装在电动汽车的车轮里，用来直接驱动电动汽车的驱动轮。这种驱动式不但提高了传动效率，不占电动汽车的本身和底盘空间，而且减少了车辆的悬挂重量，截止2013年，所有电动汽车主要采取的驱动设计方案。轮式电机驱动系统可以两轮驱动，也可以设计四轮驱动。在太阳能电动汽车的设计中应该是最佳驱动方案。

发展概况

人类步入太阳能汽车领域只有26年的历史。1982年墨西哥研制出三轮太阳能汽车，速度达到每小时40km，由于这辆车所获得的电能每天只能行驶40分钟，所以它还不能跑远距离。然而，虽然只有这短短的40分钟，却是人类向太阳能汽车领域进军的第一步，这种汽车的设计在目前来看虽然很粗陋，在车体顶上架有一个装太阳能电池的大棚，依赖太阳光的辐射来供应汽车的电能，但是却给人类在通往太阳能汽车领域的旅途中提供了更多更宝贵的经验和理论与实践等方面的依据和数据。从此后，日本、德国、美国、法国等一批先进国家也研制出太阳能电动车，并在各种展会和特定的场合进行交流和比赛。

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“NunaII”（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。

上世纪90年代初，美国也开始举办“全美太阳能车挑战赛”，历年来全部由全美各大学组队参赛，与澳大利亚赛事不同的是，因缺少企业车队参加，美国比赛的平均车速较慢，但是更注重大学生在工程创新上的实践能力。

最有运营价值并有望步入商业化市场的是一种“日光出租车”的太阳能汽车，原创者是瑞士工程师路易斯。2007年12月起从印度尼西亚的巴厘岛开始，驾驶这辆车环游世界，迄今行程已达43万km。2008年5月23日到达北京。他认为，太阳能汽车已经完全能够应用于人们的日常生活，这辆车的售价在1.5万瑞士法郎上下，重要的是驾驶成本低廉，1美元的电可以行驶160km。而这辆太阳能出租车重量只有500千克，有两个座位，在没有阳光完全使用充电电池时，每天可以行驶300km，阳光充足时可以行驶400km。

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。

发展规划

汽车产业是国民经济的重要支柱产业，在国民经济和社会发展中发挥着重要作用。随着我国经济持续快速发展和城镇化进程加速推进，今后较长一段时期汽车需求量仍将保持增长势头，由此带来的能源紧张和环境污染问题将更加突出。加快培育和发展节能汽车与新能源汽车，既是有效缓解能源和环境压力，推动汽车产业可持续发展的紧迫任务，也是加快汽车产业转型升级、培育新的经济增长点和国际竞争优势的战略举措。为落实国务院关于发展战略性新兴产业和加强节能减排工作的决策部署，加快培育和发展节能与新能源汽车产业，特制定本规划。规划期为2012—2020年。

发展现状及面临的形势

新能源汽车是指采用新型动力系统，完全或主要依靠新型能源驱动的汽车，本规划所指新能源汽车主要包括纯电动汽车、插电式混合动力汽车及燃料电池汽车。节能汽车是指以内燃机为主要动力系统，综合工况燃料消耗量优于下一阶段目标值的汽车。发展节能与新能源汽车是降低汽车燃料消耗量，缓解燃油供求矛盾，减少尾气排放，改善大气环境，促进汽车产业技术进步和优化升级的重要举措。

我国新能源汽车经过近10年的研究开发和示范运行，基本具备产业化发展基础，电池、电机、电子控制和系统集成等关键技术取得重大进步，纯电动汽车和插电式混合动力汽车开始小规模投放市场。汽车节能技术推广应用也取得积极进展，通过实施乘用车燃料消耗量限值标准和鼓励购买小排量汽车的财税政策等措施，先进内燃机、高效变速器、轻量化材料、整车优化设计以及混合动力等节能技术和产品得到大力推广，汽车平均燃料消耗量明显降低；天然气等替代燃料汽车技术基本成熟并初步实现产业化，形成了一定市场规模。但总体上看，我国新能源汽车整车和部分核心零部件关键技术尚未突破，产品成本高，社会配套体系不完善，产业化和市场化发展受到制约；汽车节能关键核心技术尚未完全掌握，燃料经济性与国际先进水平相比还有一定差距，节能型小排量汽车市场占有率偏低。

为应对日益突出的燃油供求矛盾和环境污染问题，世界主要汽车生产国纷纷加快部署，将发展新能源汽车作为国家战略，加快推进技术研发和产业化，同时大力发展和推广应用汽车节能技术。节能与新能源汽车已成为国际汽车产业的发展方向，未来10年将迎来全球汽车产业转型升级的重要战略机遇期。目前我国汽车产销规模已居世界首位，预计在未来一段时期仍将持续增长，必须抓住机遇、抓紧部署，加快培育和发展节能与新能源汽车产业，促进汽车产业优化升级，实现由汽车工业大国向汽车工业强国转变。

指导思想和基本原则

（一）指导思想。

以邓小平理论和“三个代表”重要思想为指导，深入贯彻落实科学发展观，把培育和发展节能与新能源汽车产业作为加快转变经济发展方式的一项重要任务，立足国情，依托产业基础，按照市场主导、创新驱动、重点突破、协调发展的要求，发挥企业主体作用，加大政策扶持力度，营造良好发展环境，提高节能与新能源汽车创新能力和产业化水平，推动汽车产业优化升级，增强汽车工业的整体竞争能力。

（二）基本原则。

坚持产业转型与技术进步相结合。加快培育和发展新能源汽车产业，推动汽车动力系统电动化转型。坚持统筹兼顾，在培育发展新能源汽车产业的同时，大力推广普及节能汽车，促进汽车产业技术升级。

坚持自主创新与开放合作相结合。加强创新发展，把技术创新作为推动我国节能与新能源汽车产业发展的主要驱动力，加快形成具有自主知识产权的技术、标准和品牌。充分利用全球创新资源，深层次开展国际科技合作与交流，探索合作新模式。

坚持政府引导与市场驱动相结合。在产业培育期，积极发挥规划引导和政策激励作用，聚集科技和产业资源，鼓励节能与新能源汽车的开发生产，引导市场消费。进入产业成熟期后，充分发挥市场对产业发展的驱动作用和配置资源的基础作用，营造良好的市场环境，促进节能与新能源汽车大规模商业化应用。

坚持培育产业与加强配套相结合。以整车为龙头，培育并带动动力电池、电机、汽车电子、先进内燃机、高效变速器等产业链加快发展。加快充电设施建设，促进充电设施与智能电网、新能源产业协调发展，做好市场营销、售后服务以及电池回收利用，形成完备的产业配套体系。

技术路线和主要目标

（一）技术路线。

以纯电驱动为新能源汽车发展和汽车工业转型的主要战略取向，当前重点推进纯电动汽车和插电式混合动力汽车产业化，推广普及非插电式混合动力汽车、节能内燃机汽车，提升我国汽车产业整体技术水平。

（二）主要目标。

产业化取得重大进展。到2015年，纯电动汽车和插电式混合动力汽车累计产销量力争达到50万辆；到2020年，纯电动汽车和插电式混合动力汽车生产能力达200万辆、累计产销量超过500万辆，燃料电池汽车、车用氢能源产业与国际同步发展。

燃料经济性显著改善。到2015年，当年生产的乘用车平均燃料消耗量降至6.9升/百公里，节能型乘用车燃料消耗量降至5.9升/百公里以下。到2020年，当年生产的乘用车平均燃料消耗量降至5.0升/百公里，节能型乘用车燃料消耗量降至4.5升/百公里以下；商用车新车燃料消耗量接近国际先进水平。

技术水平大幅提高。新能源汽车、动力电池及关键零部件技术整体上达到国际先进水平，掌握混合动力、先进内燃机、高效变速器、汽车电子和轻量化材料等汽车节能关键核心技术，形成一批具有较强竞争力的节能与新能源汽车企业。

配套能力明显增强。关键零部件技术水平和生产规模基本满足国内市场需求。充电设施建设与新能源汽车产销规模相适应，满足重点区域内或城际间新能源汽车运行需要。

管理制度较为完善。建立起有效的节能与新能源汽车企业和产品相关管理制度，构建市场营销、售后服务及动力电池回收利用体系，完善扶持政策，形成比较完备的技术标准和管理规范体系。

主要任务

（一）实施节能与新能源汽车技术创新工程。

增强技术创新能力是培育和发展节能与新能源汽车产业的中心环节，要强化企业在技术创新中的主体地位，引导创新要素向优势企业集聚，完善以企业为主体、市场为导向、产学研用相结合的技术创新体系，通过国家科技计划、专项等渠道加大支持力度，突破关键核心技术，提升产业竞争力。

加强新能源汽车关键核心技术研究。大力推进动力电池技术创新，重点开展动力电池系统安全性、可靠性研究和轻量化设计，加快研制动力电池正负极、隔膜、电解质等关键材料及其生产、控制与检测等装备，开发新型超级电容器及其与电池组合系统，推进动力电池及相关零配件、组合件的标准化和系列化；在动力电池重大基础和前沿技术领域超前部署，重点开展高比能动力电池新材料、新体系以及新结构、新工艺等研究，集中力量突破一批支撑长远发展的关键共性技术。加强新能源汽车关键零部件研发，重点支持驱动电机系统及核心材料，电动空调、电动转向、电动制动器等电动化附件的研发。开展燃料电池电堆、发动机及其关键材料核心技术研究。把握世界新能源汽车发展动向，对其他类型的新能源汽车技术加大研究力度。

到2015年，纯电动乘用车、插电式混合动力乘用车最高车速不低于100公里/小时，纯电驱动模式下综合工况续驶里程分别不低于150公里和50公里；动力电池模块比能量达到150瓦时/公斤以上，成本降至2元/瓦时以下，循环使用寿命稳定达到2000次或10年以上；电驱动系统功率密度达到2.5千瓦/公斤以上，成本降至200元/千瓦以下。到2020年，动力电池模块比能量达到300瓦时/公斤以上，成本降至1.5元/瓦时以下。

加大节能汽车技术研发力度。以大幅提高汽车燃料经济性水平为目标，积极推进汽车节能技术集成创新和引进消化吸收再创新。重点开展混合动力技术研究，开发混合动力专用发动机和机电耦合装置，支持开展柴油机高压共轨、汽油机缸内直喷、均质燃烧以及涡轮增压等高效内燃机技术和先进电子控制技术的研发；支持研制六档及以上机械变速器、双离合器式自动变速器、商用车自动控制机械变速器；突破低阻零部件、轻量化材料与激光拼焊成型技术，大幅提高小排量发动机的技术水平。开展高效控制氮氧化物等污染物排放技术研究。

加快建立节能与新能源汽车研发体系。引导企业加大节能与新能源汽车研发投入，鼓励建立跨行业的节能与新能源汽车技术发展联盟，加快建设共性技术平台。重点开展纯电动乘用车、插电式混合动力乘用车、混合动力商用车、燃料电池汽车等关键核心技术研发；建立相关行业共享的测试平台、产品开发数据库和专利数据库，实现资源共享；整合现有科技资源，建设若干国家级整车及零部件研究试验基地，构建完善的技术创新基础平台；建设若干具有国际先进水平的工程化平台，发展一批企业主导、科研机构和高等院校积极参与的产业技术创新联盟。推动企业实施商标品牌战略，加强知识产权的创造、运用、保护和管理，构建全产业链的专利体系，提升产业竞争能力。

（二）科学规划产业布局。

我国已建设形成完整的汽车产业体系，发展节能与新能源汽车既要利用好现有产业基础，也要充分发挥市场机制作用，加强规划引导，以提高发展效率。

统筹发展新能源电动汽车整车生产能力。根据产业发展的实际需要和产业政策要求，合理发展新能源汽车整车生产能力。现有汽车企业实施改扩建时要统筹考虑建设新能源汽车产能。在产业发展过程中，要注意防止低水平盲目投资和重复建设。

重点建设动力电池产业聚集区域。积极推进动力电池规模化生产，加快培育和发展一批具有持续创新能力的动力电池生产企业，力争形成2—3家产销规模超过百亿瓦时、具有关键材料研发生产能力的龙头企业，并在正负极、隔膜、电解质等关键材料领域分别形成2—3家骨干生产企业。

增强关键零部件研发生产能力。鼓励有关市场主体积极参与、加大投入力度，发展一批符合产业链聚集要求、具有较强技术创新能力的关键零部件企业，在驱动电机、高效变速器等领域分别培育2—3家骨干企业，支持发展整车企业参股、具有较强国际竞争力的专业化汽车电子企业。

（三）加快推广应用和试点示范。

新能源汽车尚处于产业化初期，需要加大政策支持力度，积极开展推广试点示范，加快培育市场，推动技术进步和产业发展。节能汽车已具备产业化基础，需要综合采用标准约束、财税支持等措施加以推广普及。

扎实推进新能源汽车试点示范。在大中型城市扩大公共服务领域新能源汽车示范推广范围，开展私人购买新能源汽车补贴试点，重点在国家确定的试点城市集中开展新能源汽车产品性能验证及生产使用、售后服务、电池回收利用的综合评价。探索具有商业可行性的市场推广模式，协调发展充电设施，形成试点带动技术进步和产业发展的有效机制。

探索新能源汽车及电池租赁、充换电服务等多种商业模式，形成一批优质的新能源汽车服务企业。继续开展燃料电池汽车运行示范，提高燃料电池系统的可靠性和耐久性，带动氢的制备、储运和加注技术发展。

大力推广普及节能汽车。建立完善的汽车节能管理制度，促进混合动力等各类先进节能技术的研发和应用，加快推广普及节能汽车。出台以企业平均燃料消耗量和分阶段目标值为基础的汽车燃料消耗量管理办法，2012年开始逐步对在中国境内销售的国产、进口汽车实施燃料消耗量管理，切实开展相关测试和评价考核工作，并提出2016至2020年汽车产品节能技术指标和年度要求。实施重型商用车燃料消耗量标示制度和氮氧化物等污染物排放公示制度。

因地制宜发展替代燃料汽车。发展替代燃料汽车是减少车用燃油消耗的必要补充。积极开展车用替代燃料制造技术的研发和应用，鼓励天然气（包括液化天然气）、生物燃料等资源丰富的地区发展替代燃料汽车。探索其他替代燃料汽车技术应用途径，促进车用能源多元化发展。

（四）积极推进充电设施建设。

完善的充电设施是发展新能源汽车产业的重要保障。要科学规划，加强技术开发，探索有效的商业运营模式，积极推进充电设施建设，适应新能源汽车产业化发展的需要。

制定总体发展规划。研究制定新能源汽车充电设施总体发展规划，支持各类适用技术发展，根据新能源汽车产业化进程积极推进充电设施建设。在产业发展初期，重点在试点城市建设充电设施。试点城市应按集约化利用土地、标准化施工建设、满足消费者需求的原则，将充电设施纳入城市综合交通运输体系规划和城市建设相关行业规划，科学确定建设规模和选址分布，适度超前建设，积极试行个人和公共停车位分散慢充等充电技术模式。通过总结试点经验，确定符合区域实际和新能源汽车特点的充电设施发展方向。

开展充电设施关键技术研究。加快制定充电设施设计、建设、运行管理规范及相关技术标准，研究开发充电设施接网、监控、计量、计费设备和技术，开展车网融合技术研究和应用，探索新能源汽车作为移动式储能单元与电网实现能量和信息双向互动的机制。

探索商业运营模式。试点城市应加大政府投入力度，积极吸引社会资金参与，根据当地电力供应和土地资源状况，因地制宜建设慢速充电桩、公共快速充换电等设施。鼓励成立独立运营的充换电企业，建立分时段充电定价机制，逐步实现充电设施建设和管理市场化、社会化。

发展前景

长期以来，晶体硅是用作太阳能电池中吸收光的主要半导体材料。尽管它是一种间接禁带半导体材料，吸光能力相对较弱，但由于它可以借鉴微电子工艺技术、容易制备出高效稳定的太阳能电池，仍然占据着光伏电池发电的主要份额。由于单晶硅光电转换率一般为15%，最大的可达22%，所以市场份额较多晶硅大一些。但多晶硅的光电转换率比单晶硅虽然较低，造价成本小，在太阳能光伏电池发电的应用领域会有可能逐渐争夺来大量的市场。而在太阳能电动汽车的应用上，单晶硅仍然会占据统治地位，单晶硅的光电转换率必将比多晶硅的转换效率要高出7~8%。

制约太阳能电动汽车发展的瓶颈就是光电转换效率的问题。一般一辆可满足电动汽车电动源使用的电源能量，大约需70平方米的太阳能光伏电池陈列板,故实现电动汽车的商业化，太阳能电动汽车取代纯电动车和氢能汽车还不可能实现。因为太阳能的不稳定性、分散性（强烈时大约1千瓦/平方米）以及太阳能光伏电池的能量密度小、太阳能收集装置转化效率低、成本高，所以还不能广泛推广应用。

为了提高太阳能电池效率，早在上世纪70年代人们就考虑采用聚焦技术，想通过特别的光学系统将光线聚焦到太阳能电池板上，使太阳能的入射功率提高2000倍。但是由于可靠性和空间问题，这一技术暂时并未得到应用。而采用聚集太阳能形成高温产生能量新方法，已经被意大利科学家CarloRubbia研究出成果。正在进行商业化应用开发。日本夏普公司展示了一种新系统，可以通过菲涅尔透镜将太阳能聚焦在太阳能电池板上，使转换效率大大提高，在25px2的太阳能电池上实现了捕捉230W太阳能的记录。这种聚光式光电转换效率提高的技术使电能密度提高到传统光伏电池的5倍。太阳能高新技术的开发、使太阳能电动汽车的发展带来新的曙光。

太阳能电动汽车普遍采用质轻价贵的特种航天材料，造价自然十分高昂。材料的应用和技术能力，很难满足汽车高度行驶的足够动力；以及太阳能电动汽车功率小、速度慢、承重能力低等弱点，要想使太阳能汽车正式步入人们的生活，正经得需要几十年的功夫。然而，人们对太阳能汽车的研究步伐是不可能停止的，因为太阳能电动汽车毕竟是最理想、最清洁、最有发展前景的永不枯竭的绿色可持续应用的汽车。当人们用固定装置大规模收集太阳能用以发电、取暖、热水等都成为现实的时候，用太阳能电池给电动汽车充电，或者用太阳能的固定装置发电后给蓄电池充电，用来更换电动汽车的动力源，应该是非常现实的措施。电动汽车利用太阳能发电、充电，对于偏远无电力网的地区，或电力不足的地方是完全可行的，并且是一种非常明智的选择。

产业发展

新能源汽车产业是汽车行业中的后起之秀，其短短十余年的发展已形成了较为完整的技术体系、产品体系、标准体系和管理体系，被确定为我国汽车行业未来发展的主导方向。新能源汽车的发展积累了很多宝贵经验，下述特点非常值得摩托车行业借鉴，即：正确的行业规划布局；扎实的基础工作；高效的产业结构；完善的标准体系建设；良好的政策支持环境。

第一，通过制定具有针对性的行业规划布局，为新能源汽车行业发展确立了切实可行的技术路线和阶段目标。通过一系列目标明确的规划方案，确立了以“纯电动汽车”作为产业转型战略方向，以“三纵三横”作为技术创新主战略，依据行业实际和全球发展动态制定了不同阶段的产品发展目标和技术发展目标。

第二，通过扎实的基础工作，在基础理论、关键零部件和关键技术领域取得突破性进展。从把发展新能源汽车列入“863计划”重大专项至今，我国在新能源汽车产业共获得3000余项专利，建立了30多个新能源汽车技术创新平台，取得了包括双CAN总线控制网络系统、交流感应电机和永磁电机的全数字四象限矢量控制技术、纯电动和混合动力及燃料电池汽车的整车集成技术，特别是居于世界领先地位的锂电池技术和独创的换电技术等在内的多项重大技术突破，构成了新能源汽车综合技术的基本体系，为太阳能汽车产业发展奠定了较为扎实的技术基础。

第三，开展包括产学研合作等多种形式的战略合作，构建新型高效的产业结构。按照“积极引领，联合行动，突出重点，创新发展”的原则，集中优势资源实现技术与产品突破，推动技术成果在联盟内部的迅速推广应用，实现整车企业、零部件企业和研究机构间的互惠互利，共同发展提高。这其中既有国家级的“中央企业电动车产业联盟”，也有行业级的“汽车行业电动汽车产业联盟”，还有北京、重庆、吉林、江苏、安徽等地的地方性新能源汽车产业联盟。新型产业结构推动了新能源汽车产业的快速发展，同时有利于国家和地方相关政策的支持。

第四，在产业开创之初即着眼于标准体系建设。至今已发布的新能源汽车的专项标准（包括国家标准和行业标准）约60项，还有部分专项标准正在编制与评审中。这些新能源汽车专项标准的技术起点较高，结合了国内外行业发展特点和要求，符合国际发展趋势，并与原有的汽车标准体系形成高度互补。基本健全的标准体系成为助推新能源汽车产业发展的重要力量。

第五，国家行政和行业管理部门为新能源汽车产业提供了有力的支持，良好的政策环境是新能源汽车产业得以快速良好发展的重要原因。

自新能源汽车列为“863计划”重大专项以来，国家陆续发布实施了多项政策，形成了以《汽车产业技术进步和技术改造投资方向（2010年版）》、《节能与新能源汽车产业发展规划（2011～2020）》、《新能源汽车生产企业及产品准入管理规则》、《电动汽车科技发展“十二五”专项规划》等为主体的行业管理与指导性政策体系，和以《关于开展节能与新能源汽车示范推广试点工作的通知》、《节能与新能源汽车示范推广财政补助资金管理暂行办法》、《私人购买新能源汽车试点财政补助资金管理暂行办法》、《关于节约能源使用新能源车船车船税政策的通知》等为主体的产业扶持与市场激励政策体系。上述十余项已发布实施的专项管理政策构成了新能源汽车产业良好发展的政策支持环境。