阿波羅之光──南台科大太陽能車設計與製作

■整輯：謝惠子 ■圖片提供：艾和昌

1993年艾和昌博士在密西根大學求學時，曾驚鴻緣會該校獲得全美太陽能車大賽總冠軍之車種，從此埋下研發本土太陽能車之希望種苗；1995年艾博士返台任教於南台科大，這樣的念頭未曾忘卻；直至1998年秋天，太陽能雛型車「阿波羅一號」終於在校方、學生及國科會的協助下誕生，不僅常受邀參展，廣獲各界好評，未來更計畫打造第四代太陽能車出國參賽，希望能在太陽能車世界大賽中締造佳績。

南台科技大學的太陽能車研發工作目前已邁入第三代，第一代之設計製作始於1998年2月，並於短短八個月內製作完成單人座賽車型太陽能雛型車；限於經費的緣故，第一代所研製之太陽能車僅定位於雛型車，目的在於吸收製車經驗，並做初步路試資料擷取，以瞭解實際行駛時太陽光電能供需關係，做為新一代太陽能車製作參考。

第二代於1999年2月著手進行，歷時九個月完成，此階段之重要成果為完成外型設計製作、太陽能電池焊接與封裝技術開發，以及儀表控制面板等重要零組件整合作業。第三代則延續前兩代研製成果，同時引領學生組成一支研發工作小組，應用科學理論與實務經驗，重新規劃、設計及製作出一部可靠度高、性能佳、速度快及耐久性良好，並且符合「太陽能車世界大賽」規定的參賽型太陽能車。

種子教育，追日工程

有別於前兩代車，第三代車為增加太陽電池模組光電轉換效率，除應用較二代車效率更高（光電轉換效率為16.5％）之太陽電池外；在進行封裝前，更對太陽電池做適當的幾何切割，以便在串接太陽電池時能技巧性遮住其表面之電流匯集線路，進而增加模組有效集光面積。此外，為保護太陽電池及連結之焊線，不受空氣中水分、其他化合物之侵蝕及灰塵等侵害，而致降低轉換效率，同時延長模組之使用壽命，特別商借士林電機公司的熱壓真空製程設備，進行太陽電池模組封裝。

該車配備專為太陽能車設計之高效率、永磁性直流無刷馬達，直接帶動驅動輪，因此尖峰效率可達95％，且重量僅20公斤，配合控制器可達到無段變速、煞車回充電力、電源保護等功能。此外，車體由鋁合金管材氬焊製成骨架，其上、下覆蓋低風阻之流線造型外殼，殼材由自行開發鋁製之蜂巢為蕊材、其外披覆特殊玻璃纖維（Kevlar）製成，該複合材料具重量輕、強度高、且易於加工優點，並可大幅減輕車體重量。

重新設計與製作完成之第三代太陽能車於2001年12月竣工，時速可達每小時90～110公里，為增加車體安全設計，另於前兩輪安裝碟式油壓煞車系統，後輪配合驅動馬達以電子式斷電做為煞車。完成之太陽能車具有流線外型以減低車子行駛之風阻；車罩表面85％面積適宜舖設太陽光電池模組，減少車子體積；活動車頭及大弧面擋風遮罩，可方便人員進出，亦有較佳視野，因此整體設計看來相當美觀大方。

迢迢長路，體現未來

隨著第三代太陽能車於2002年12月完成「南北走透透」的實際路試活動，開創我國太陽能車路試挑戰之歷史紀錄後，目前該校最大目標，即希望代表台灣參加在澳洲舉行的世界太陽能車大賽，以期將我國本土製造的太陽能車推向國際舞台，展現台灣科技實力；而參與製作學生亦能應用所學，增進實務經驗，也落實國內能源科學教育之成效，進一步倡導新能源科技應用及提高國人環保意識。

負責計畫指導的艾和昌博士亦表示，此執行成果不僅能提供我國在新能源載具之設計及製作能力，其各部組件的開發對未來太陽能相關產業極具應用價值，如：重量輕、強度高、易加工之蜂巢與特殊玻璃纖維之複材結構開發，及太陽電池焊接與封裝方法開發等，不僅將此特殊技術在國內紮根（人才訓練），亦可直接有助於未來產業應用太陽光電能源於消費性產品、偏遠住宅之供電系統、遠距離通訊之電力供應、民生用電器之供電裝置、衛星動力及太空探測動力供電系統等，取代部份電力之供應，直接減少因發電所帶來之環境破壞及潛在危險。因此，在本世紀太陽能之開發與應用實具有其光明的遠景及重要性。（感謝南台科技大學機械工程系艾和昌副教授提供參考資料）