2003/10/05
經濟部能源局
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■撰文：艾和昌
太陽能車的動力完全來自於太陽光，發展至今已能以超過高速公路速限的時速奔馳，本文將簡單介紹太陽能車主要系統組件，及各部整合架構，讓讀者能一窺該新能源載具之面貌。
外型車體，創意機械
世界太陽能車競賽規定，單人座太陽能車的外型設計須在規定之有限空間內做設計，舖設太陽電池陣列總面積不得大於8平方公尺。為考慮太陽電池陣列能有效接收陽光，進而轉換出更多的電力以提供車子動力來源，尚需考量將全車可用電能做最佳利用，因此低風阻之流線外型，幾乎成為目前各國發展太陽能車之最佳造型式樣。
通常車體結構設計均以駕駛者安全為優先考量，及可否完全承受車身負荷。目前太陽能車隊常用之車體結構多為底盤式或桁架式，輕量化車體製作更攸關車速表現。由於車輛行駛時，會受到地面震動與衝擊，一部份由輪胎吸收，絕大部份則需依靠輪胎與車體結構間的懸吊裝置吸收，其主要機件有彈簧、避震器、平穩桿及有關連桿等，用以防止車身各部機件的損壞並使乘坐人員舒適。
三輪型的太陽能車設計多採用前二輪轉向後一輪傳動，前二輪使用F-1賽車常見之雙A型臂與懸吊緩衝器組成之懸吊裝置，後輪則以拖曳式臂做為支架，以便於安裝緩衝器及驅動馬達。此外，也有一些車隊使用麥花臣式懸吊取代雙A臂式，使得車身離地面較高；轉向機構則使用四連桿，以機械式齒輪及齒條傳動方式改變前輪角度達到轉向之目的，可使用一般車輛方向盤或推挽式做操控，前者較易操作，後者則可使車體設計更為扁平化。
光電系統，全車心臟
太陽的輻射光能，需利用太陽電池轉換成電力。太陽能車所使用的太陽電池從地面利用等級的單、多晶矽，一直到太空等級的砷化鎵，其光電轉換效率由14～26％不等，由於太陽電池元件所獲得個別電流通常很小且電壓也很低，故必須藉由焊接，串、併聯而成為較大的陣列，方能獲得具使用價值的電力，目前單人座太陽能車的電力約介於1～2瓩間。
該系統在陽光充足時除能直接驅動太陽能車行駛外，多餘的電力將流向蓄電池組儲存，以備陰天或爬坡時之電力調度使用。太陽能車競賽對車子所能裝載蓄電池的種類、電力總容量及重量均有嚴格限制，以世界太陽能車挑戰賽規定可裝載每小時5瓩之蓄電池而言，若使用鉛酸電池，其重量約125公斤；若使用鋰聚合物電池，重量僅有30公斤。目前大部份車隊均採用鋰聚合物或一般鋰離子蓄電池，雖價格昂貴但可大幅減輕車重。
太陽電池陣列與蓄電池為提供全車動力能量來源之組件，而馬達多使用永磁性直流無刷馬達，且需配合適當之控制器，方可穩定及有效率地控制馬達作動表現。為使車子時速達100公里，目前各國車隊均採用尖峰效率可達95％以上、重量20公斤以下之馬達，並直接崁入輪圈驅動輪子，以減少機械損失。（本文作者為南台科技大學新能源中心主持人）