2.2.1 太阳能电动汽车基本构造

车身外罩、车架、车轮与轮胎、转向系、制动系统、悬架系统等要素组合构成太阳能车体的基本结构；太阳电池、电机为其动力源；蓄电池为其储能装置。对于概念型太阳能电动汽车，其车体构造、底盘布置与纯电动汽车没有什么太大区别，在构造组成上两者最大的区别就在于太阳能概念车最后在车身外面贴太阳电池板，以及多了对太阳电池充放电的控制和管理的电力电子控制系统。而对于现有的太阳能竞赛汽车，其大都是单人驾驶，无论是从外形或者内部结构及其总布置都与传统汽车或者纯电动汽车有很大不同，比如，为了驾驶员的视野，驾驶员座舱是突出的；也不强调乘坐和驾驶如同轿车一样的舒适性，而仅仅考虑驾驶员的生理需求和操纵方便性。目前太阳能电动汽车还是以竞赛用车占多数，以下将对竞赛用太阳能电动汽车的车身、车架及车轮布局进行介绍。

1.车身

由于受太阳能利用技术的限制，同时为了确保太阳能电动汽车的性能，太阳能电动汽车要具有小的空气阻力和迎风面积，所以首先太阳能汽车的车身外形一般是宽而且是扁平状的；其次，太阳能车车身结构一般采用轻量化而且刚性强度高的单壳式车身结构，也称为罩式车身。所谓单壳式车身是没有骨架，只靠外壳支撑用所谓的“结构式外壁”构造而形成的车身；最后，因要在车身外表面贴太阳电池，而太阳电池又为脆硬性材料，不能承受太大的弯曲度，故太阳能汽车车身的曲度不能很大。车身外罩的制作一般采用FRP（Fiber Reinforced Plastics）材料成型技术。车全长一般为4～5m，宽一般1500～1800mm。图2-5所示为竞赛用太阳能电动汽车的典型车身外形。

2.车架结构

太阳能电动汽车多数是由底盘与罩式车身组合而成。虽然罩式车身无一例外地全部是由FRP制的单壳车身，但是底盘车架部分就有空间框架结构或者整体式车架两种形式。作为车身基本骨架的车架，要求要达到以下3个要求：拥有在行驶过程不被破坏的强度；轻量化以获得良好的行驶性能；足够的刚性以提高行驶稳定性。兹将空间车架和整体式车架介绍如下：

图2-5 竞赛用太阳能电动汽车的典型车身外形

（1）空间车架（桁架结构） 很多太阳能车辆的车架（见图2-6）都采用以铝（或者钢）制的薄壁管件，利用焊接工艺连接的方式。车架强度刚性最弱的部位处在车架材料不能通过的驾驶员周边的开口部分。这种车架必须考虑上侧管件由于支撑载荷的压缩变形，特别是对强度刚性要求比较高的太阳能电动汽车，上侧纵向的主管件最好比其他部位的管件大一个尺寸。部件不能受到极大的弯曲应力是空间车架设计的基本原则。

图2-6 太阳能车辆的车架示意图

（2）整体式车架 整体式车架形状的自由度高、重量轻且能够抵受冲击，制作材料一般选用环氧树脂系胶水加固的CFRP，虽然材料费有点高，但是在制作上，因为用剪刀，钳子和胶水之类的就可以制作材料，与需要用到焊接器件和焊接技巧的金属管式空间车架相比，比较容易制作。

3.车轮及其布局

汽车一般都是4轮车，但是对于太阳能电动汽车，3轮车是其主流。把滚动阻力降到最低的最基本条件就是要使全部轮胎都必须朝正确的方向行走，因为太阳能电动汽车一般只有3轮，所以只要把左右前轮前束角设为零度即可。

（1）前两轮后一轮布局（3轮车） 前面两车轮作为转向轮，后面一个车轮作为驱动轮的布局，在弯道前减速时转弯的稳定性也容易得到保证，是最标准的布局。

（2）前一轮后两轮布局（3轮车） 与上述的布局相反，制动与转弯性能较差，特别是在减速加转弯的时候，因为其向前扑倒的形状，侧翻的危险性高，一般不被采用。但是，因为转向轮只有一个，所以全部轮胎的转弯中心都一致，能有效防止转弯阻力的恶化。