去年年底，总部位于圣地亚哥的Aptera Motors公司宣布了所谓的首款无需充电的太阳能电动汽车（sEV）“他们说，这辆车在充满电的情况下可以载人行驶1000英里，适合大多数日常使用。
Aptera电机“永不充电”sEV的原型。使用的图像由起名叫“Aptera”汽车
随着太阳能电池技术成本的降低和效率的提高太阳能电池板汽车甚至在知名汽车制造商中获得了吸引力例如，现代提供了一款带有集成太阳能电池板的索纳塔混合动力车。丰田同样与太阳能制造商松下合作，为“普锐斯Prime”配备太阳能电池板。
虽然薄膜太阳能电池和车辆集成光伏电池近年来取得了显著进步，使这些早期原型成为可能，但一些设计挑战阻碍了SEV“太阳能范围”及其随后的广泛采用。
什么是VIPV？
薄膜太阳能电池和组件技术的进步产生了车辆集成光伏（VIPV）的概念，安装在车辆上的太阳能电池用于为车辆的一些电子设备供电。产生的电力可用于为电子控制单元、显示器、空调单元等供电。
如下所示，VIPV概念可应用于内燃机（ICE）车辆。
VIPV为冰上车辆提供动力。图片由路德维希·克朗塔勒
然而，考虑到距离焦虑和电动汽车充电站不足，开发商现在转向太阳能模块，以尽可能扩大电动汽车的驾驶范围。
太阳射程的（许多）绊脚石
VIPV系统产生的电能，以及我们可以预期的额外太阳能范围，取决于几个不同的因素，如驾驶模式、电动汽车消耗、车顶面积、车辆位置和气候条件。
不同用户的驾驶模式可能会有显著差异。例如，通常停放在开阔区域且遮阳效果可以忽略不计的电动汽车，其发电量可能比中午停放在地下停车场几个小时的电动汽车大得多。
屋顶面积有限，这是太阳能电池的主要位置，可以限制太阳能范围。图片由能源圣人
车顶区域是集成太阳能电池的主要选项，它决定了有多少太阳能电池可以轻松集成到车辆中。目前电动汽车的车顶面积约为1.7至2.3米2。能耗（以kWh/km为单位）决定了车辆使用可用能源的效率。对于今天的电动汽车，能耗范围为13至24 kWh/100km。
其他一些重要的影响太阳能范围的因素是太阳能组件的峰值功率，逆变器效率，和电池充电效率。此外，当太阳能可用时，电池不应该完全充电，这样它可以存储捕获的太阳能。
太阳射程的理论分解
通过集成峰值功率为250 W/m的太阳能模块2在车顶面积为2m的电动汽车上2，该车可获得500瓦的最大功率。电池容量为40千瓦时的sEV需要80小时才能充满电池。
然而，现实地说，这些模块不会一整天都得到最大的阳光。下图显示了新泽西州纽瓦克市一年中三个不同月的日照强度变化情况。
1月、3月和7月期间纽瓦克的太阳强度邓巴·P·伯尼
此图表说明了需要对当地阳光强度进行实际的扩展范围估计。来自世界不同地区的一些研究将此本地信息考虑在内，并评估了VIPV系统的性能。根据这些研究，VIPV系统产生的功率仅占一部分一阵是典型用户年平均行驶距离的13-23%．
随着太阳射程的扩大，光年变得富有创意
有两种主要的方法来增加太阳能范围:将太阳能电池集成到车身的其他表面(除了车顶)和开发新的效率更高的太阳能电池技术。
例如，光年一号，一辆原型全电动太阳能汽车，将太阳能背接触电池技术集成到车顶和发动机罩中。总面积为5米2-与传统电动汽车相比增加了两倍以上。
光年一号的主要特征。使用的图像由光年
该公司称，与目前市场上的电动汽车相比，“光年一号”的节能效率(83 Wh/km)高出两到三倍，其大型太阳能电池板每小时可行驶12公里，因此用户无需每天充电。
拉伸太阳能量的其他方法
尽管“光年一号”的侧面没有任何太阳能电池，但可以利用这些区域进一步扩展电动汽车的太阳能续航里程。光年选择不包括太阳能门，因为这可能会增加汽车的生产复杂性。此外，有了太阳能门，汽车的两侧需要增加电缆和玻璃，使其更重。
请注意，太阳能门的能量产出相对有限，因为这些电池是垂直的，没有一个有利的方向，以最大限度地暴露在阳光下。而且，每次只有车的一侧暴露在阳光下。
有趣的是，有一些特殊类型的有机太阳能电池可以集成到电动车的透明表面上。这些电池部分是透明的，但仍然能够捕捉能量。汽车制造商还必须考虑到，除了高效外，集成在车身中的面板应该是耐用的和美观的。
弯曲太阳能电池板的挑战
应该注意的是，集成到车身中的太阳能电池板必须是弯曲的。使用弯曲面板时，电池的辐照度不均匀。该部分阴影导致电池之间的电失配，并降低光伏阵列的效率。
对于弯曲模块，为了优化性能，需要仔细研究发电量。这将使车身的设计更加复杂。未来的太阳能电动汽车甚至可能需要先进的控制和太阳能预测。
如果您过去曾设计过电动汽车系统，那么您认为sEV的设计和采用还存在哪些其他问题？在下面的评论中分享你的想法。
