给电动汽车充电的太阳能系统（带充换电及燃油备用的车顶太阳能新能源汽车被首次提出和研究）

来源：消费日报网

武汉工程大学机电工程学院动力工程系副主任黄忠文副教授带领动力学工程技术团队，近几年长期在新能源工程科学领域展开不懈研究。综合参考国内外新能源汽车和太阳能汽车的技术现状，基于方便车主使用和节能减排的基本原则为出发点，通过努力探索研究，获得了可靠的技术成果。

首次提出和研究了换电式混合动力汽车、换电式增程电动汽车、车顶太阳能光伏发电站式新能源汽车等实用新型的新能源汽车系统，并全面系统阐述了相关技术的机械结构系统以及动力工作系统的实用性完整性解决方案。目前，关于换电式混合动力汽车、换电式增程电动汽车、车顶太阳能光伏发电站式新能源汽车的发明技术已经向国家知识产权局申请专利并获得批准，得到授权。

针对不同用户分类，普及新能源汽车，充电方便的就可主要用充电车型，家庭及工作单位附近有换电服务站的就可主要用换电车型，白天让汽车接收太阳光条件好的用户就可以选择车顶太阳能光伏发电的车型，即使不进行充换电，车顶太阳能光伏发电也可以提供每年3000公里至5000公里左右的真正意义上节能减排的行驶里程，是否充换电成为用户的可选项。日常优先使用车顶太阳能光伏发电及充换电的节能减排电力能源，燃料能源作为备用能源及长途时使用。

一、发展实用新型新能源汽车，加快实现能源转型革命：

第一次能源转型：以煤炭为主的蒸汽机。

第二次能源转型：以石油为主的发动机。

第三次能源转型：节能减排的可再生新能源（太阳能风能核能等）；

电动机驱动的新能源汽车。

二、专利中的实用新型新能源汽车，下面一种类型比较理想，可以重点规划：

车顶太阳能光伏发电站及插（换）电式 增程式电动汽车 动力系统示意图

三、专利技术中，实用新型新能源汽车系统的主要思想：

1.可以重点坚持发展电驱化：

优先采用电动机驱动取代发动机的直接驱动。

除了发展纯电动汽车之外，在规划发展混合动力汽车时，尽量优先发展增程式电动汽车。增程式电动汽车的优点为：不需要手动或自动变速箱；燃油发电机一般可以为均匀区域转动，运转平稳，效率高；各零部件布局有较大灵活性。

2.车顶光伏使供电能源多样化：

尽量多方面提供电力能源，优先使用车顶光伏发电的清洁可再生能源，插换电为补充，燃油能源作为长途或备用使用。

一方面在日常使用时，灵活做到有什么电能就用什么电能，用户也会优先选择低费用的电力能源。另一方面，含有备用的传统能源动力，无续航里程方面的后顾之忧，车主用户的接受程度高，这种新能源汽车可以普及推广。那么，在整体汽车行业上来说，就可以实现进一步的综合意义上的节能减排战略。

3.配套设施相互促进化：

究竟是优先配套建设充换电设施，还是优先发展新能源汽车应用呢？

本发明解决了这个难题，在政府指导支持鼓励下，汽车生产企业可以首先将这种实用新型的新能源汽车推向市场，反过来带动充换电设施的配套建设，相互促进，良性循环。

4.尽量既有插电又发展换电：

除了插电方式之外，尽量规划增加换电方式。

汽车生产厂家及4s店等经营单位，首先在大中城市设立一些“维修保养及换电”服务站进行试运行，然后再逐步推广。这样，某一个汽车生产厂家就可以形成自己的换电网络。

至于将来，不同厂家汽车产品之间的换电网络，能否形成统一标准，需要政府相关部门协调制定。

四、专利中的实用新型新能源汽车，相当于对用户进行了分类，可以快速发展。

对于单一充电的纯电动汽车，绝大部分家庭用户不愿意购买，因为有续航忧虑。从用户角度来说，不太在乎一次性的行驶里程有多么远，关键在于解决怎么样能够随时方便的补充电力能源继续行驶，所以供电能源必须多样化。

各个品牌的纯电动汽车虽然具有一定的销量，但对家庭用户来说，纯电动汽车本身又具有续航忧虑问题，所以很难快速发展，不断扩大规模。

本实用新型的新能源汽车，属于能够被广大用户接受的普及型新能源汽车，而且是真正的节能减排，国家政策也会大力支持。调整增加主攻这种实用新型的新能源汽车，基本上没有技术难度，涉及的相关技术已经比较成熟，乘用车汽车企业都可以生产，主要就看哪些企业能够率先合作发展，抢占时间制高点，率先扩大市场规模。

按照本实用新型专利技术，不仅增加换电方式，而且重点还增加车顶太阳能光伏发电。那么实际上就是对用户进行了分类：充电方便的就可主要用充电车型，家庭及工作单位附近有换电服务站的就可主要用换电车型，白天让汽车接收太阳光条件好的用户就可以选择车顶太阳能光伏发电的车型，即使不进行充换电，车顶光伏也可以提供每年3000公里至5000公里左右的真正意义上节能减排的行驶里程。日常优先使用车顶太阳能光伏发电及充换电的节能减排电力能源，燃料能源作为备用能源及长途时使用。

混合动力汽车存在电动驱动和传统发动机驱动两种驱动并存的缺点，可以加大力度优先发展增程式电动汽车。对于增程式电动汽车，燃料发电机主要作为长途使用及备用能源，与纯电动汽车相比，虽然多了一台发电机系统，但是由于采用了多样化能源，增程式电动汽车动力电池的容量相比纯电动汽车可以降低很多。车顶光伏也比较简单，即使增加车顶光伏，造价比较低而且可以发电，相当于可以忽略不计。所以增程式电动汽车与纯电动汽车相比，在总造价成本方面，应该旗鼓相当。

本实用新型的新能源汽车，应该是可以快速发展的重要方向。

五、新能源汽车类型总结

1、氢燃料电动汽车：氢气燃料使用成本高，即存在减排但不节能的缺点。

2、单一充电或换电的纯电动汽车：

适合于出租车等公共领域，以及少部分家庭用户。不管动力电池容量有多么大，即使是500公里以上行驶里程，在用户心里方面也都存在续航忧虑问题，绝大部分家庭用户不愿意积极购买。

3、插电式混合动力汽车：

没有续航忧虑，适合于有充电条件的少部分用户。但存在电动驱动和传统发动机驱动两种驱动并存的缺点。

4、插电式增程式电动汽车：

没有续航忧虑，适合于有充电条件的少部分用户。

5、实用新型专利，换电式混合动力汽车：没有续航忧虑，适合处在换电服务站周边区域的部分用户。存在电动驱动和传统发动机驱动两种驱动并存缺点。

6、实用新型专利，换电式增程式电动汽车：没有续航忧虑，适合处在换电服务站周边区域的部分用户。只有电动驱动，不需要变速箱，备有燃油发电机。

7、实用新型专利，车顶太阳能光伏发电站式新能源汽车，主要包括：

车顶太阳能光伏发电站及插（换）电式 纯电动汽车，

适合于日常行驶里程比较少的用户，如果日常行驶里程比较多，相对来说，则车顶光伏的意义不算大。另外，必须具备充换电条件，还是存在续航忧虑问题。

车顶太阳能光伏发电站及插（换）电式 混合动力汽车，

没有续航忧虑，适合日常行驶里程比较少的大部分家庭用户，存在电动驱动和传统发动机驱动两种驱动并存的缺点。

车顶太阳能光伏发电站及插（换）电式 增程式电动汽车，

没有续航忧虑，适合日常行驶里程比较少的大部分家庭用户，只有电动驱动，不需要变速箱，备有燃油发电机。

六、新能源汽车经营推广

1、继续发展已有的纯电动汽车。但在目前阶段，新能源汽车不能只走纯电动汽车这一条路线。存在续航忧虑问题，进入广大家庭用户比较缓慢。

2、重点规划发展，插电式混合动力汽车，插电式增程式电动汽车，建议优先发展插电式增程式电动汽车。

3、向市场推出，增加车顶太阳能的车型，车顶光伏及插电式混合动力汽车，车顶光伏及插电式增程式电动汽车，建议优先考虑车顶光伏及插电式增程式电动汽车。在车顶形状方面来说，MPV车顶比较适合安装车顶太阳能光伏发电板，SUV车顶需要适当改进。

4、汽车生产企业根据发展状况，规划安排“销售维修换电”服务站，并酌情推出，换电式混合动力汽车，换电式增程式电动汽车，车顶光伏及换电式混合动力汽车，车顶光伏及换电式增程式电动汽车。建议优先考虑换电式增程式电动汽车，车顶光伏及换电式增程式电动汽车。

5、不同类型用户，自由选择适合于自己的新能源车型

日常行驶里程比较短的用户，如果汽车在白天接收太阳光的条件比较好，例如大城市非中心城区、院所、学校、中小城市、城镇等，就非常适合选择含有车顶光伏的车型。建议选择车顶光伏及插电式增程式电动汽车或者车顶光伏及换电式增程式电动汽车。这种用户由于日常行驶里程比较短，有车顶光伏进行充电，可能基本上不需要怎么充电或换电，是否充换电就成为可选项，运行成本低，燃油作为备用或长途使用，无续航忧虑。这类具有比较多数量的用户愿意积极购买。

汽车在白天接收太阳光的条件不好的用户，建议选择插电式增程式电动汽车或者换电式增程式电动汽车。

爱好纯电动汽车的用户以及出租车等公共类用户，一般就选用纯电动汽车。

热烈欢迎相关企业积极交流合作，为普及新能源汽车应用不断奋斗。

1（停车时扩展开的）车顶太阳能光伏发电站系统 2汽车系统

（a） 停车时接收太阳的结构系统示意图

1（行驶时缩小折叠的）车顶太阳能光伏发电站系统 2汽车系统

（b） 行驶时的结构系统示意图

,