天津北方網(wǎng)訊：4月11日，在天津市科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)勵(lì)大會(huì)上，“天津號(hào)”純太陽(yáng)能車正式發(fā)布亮相。戶外曬一天太陽(yáng)，“天津號(hào)”即可滿足絕大部分城市上班族的上下班通勤需求。汽車從此可以告別加油站和充電樁，實(shí)現(xiàn)能源“自給自足”。

隨著生態(tài)環(huán)保理念的普及和節(jié)能降碳目標(biāo)的確立，新能源汽車正加快取代傳統(tǒng)燃油車。

燃油汽車——混合動(dòng)力汽車——充電汽車……汽車演化的下一站是什么？

今后的汽車有沒(méi)有可能既不需要加油，也不需要充電，真正實(shí)現(xiàn)“零使用成本”、“零碳排放”？

4月11日召開(kāi)的天津市科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)勵(lì)大會(huì)上，作為2021年天津市重大科技創(chuàng)新攻關(guān)成果，名為“天津號(hào)”的純太陽(yáng)能汽車正式發(fā)布亮相。這是一款只需要“曬太陽(yáng)”就能行使的高等級(jí)智能車。共有42家單位參與聯(lián)合攻關(guān)，攻克了太陽(yáng)能高效轉(zhuǎn)化、高密度儲(chǔ)能、輕量化材料等多領(lǐng)域前沿技術(shù)，集成了鎂合金、鈣鈦礦、碳纖維、高阻燃降噪材料等47項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)。

據(jù)介紹，測(cè)試數(shù)據(jù)顯示，在晴好天氣下，“天津號(hào)”平均日發(fā)電量達(dá)到7.6度，支撐續(xù)航里程超過(guò)70公里，可以滿足絕大部分城市上班族的上下班需求。在陰天的情況下，太陽(yáng)能電池組件依然能夠發(fā)電。

“天津號(hào)”因此徹底告別了加油站和充電樁。

先看參數(shù)：

“天津號(hào)”是天津市推進(jìn)“雙碳”目標(biāo)、推行重大科技攻關(guān)“揭榜掛帥”的產(chǎn)物，由天津阿爾特汽車工程技術(shù)開(kāi)發(fā)有限公司“揭榜”牽頭，中電科十八所、力神電池、中汽中心、南開(kāi)大學(xué)、天津工業(yè)大學(xué)、天津理工大學(xué)、天津松正等單位參與研發(fā)，集成了全市新能源、新材料、人工智能、汽車制造等優(yōu)勢(shì)領(lǐng)域最新科技創(chuàng)新成果。核心部件100%由天津企業(yè)、高校、科研單位研發(fā)制造。

（“天津號(hào)”車身及其內(nèi)部）

“天津號(hào)”的整車設(shè)計(jì)、制造和整車集成調(diào)試由天津阿爾特公司承擔(dān)。該公司多年來(lái)在汽車設(shè)計(jì)領(lǐng)域積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，總經(jīng)理王彥輝曾帶隊(duì)參與了蔚來(lái)汽車、一汽奔騰、高端定制卡爾曼汽車等上百款車型的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)。

（“天津號(hào)”的“產(chǎn)床”——天津阿爾特公司總裝四工位）

因?yàn)橥耆蕾囂?yáng)能行駛，“天津號(hào)”的研發(fā)首先要解決太陽(yáng)能充電量和車身輕量化的課題。

研究人員創(chuàng)造性地采用可電動(dòng)伸展折疊機(jī)構(gòu)和高光電轉(zhuǎn)化效率太陽(yáng)能電池組件技術(shù)。為了減輕車體重量，使用了全鋁車身骨架、碳纖維加鋁合金的車門和車輪、RTM碳纖維復(fù)材、碳纖維覆蓋件、PC玻璃等，使得整車重量降低到1020kg，相比同類研發(fā)車型減重50%以上。

接下來(lái)咱們一起看看，這輛“未來(lái)之車”究竟有哪些“黑科技”，讓汽車徹底甩掉“能源尾巴”，“自給自足”跑起來(lái)。

飛馬展翅

設(shè)計(jì)單位：天津阿爾特公司

“天津號(hào)”在行駛狀態(tài)下，車頂雙側(cè)太陽(yáng)能電池板處于收合狀態(tài)。車輛停駛時(shí)，太陽(yáng)能電池板展開(kāi)，增大受光發(fā)電面積，把更多太陽(yáng)光轉(zhuǎn)化為電能。

能源帶來(lái)動(dòng)力。得到能源、把能源轉(zhuǎn)化為行駛動(dòng)力，是汽車的根本。

以現(xiàn)有的技術(shù)，造一輛太陽(yáng)能汽車并不難，難的是這輛汽車要具有實(shí)用性，能夠滿足日常出行的電量需求。按照天津市“揭榜掛帥”榜單要求，“天津號(hào)”續(xù)航里程不能低于50公里，最高車速不低于每小時(shí)50公里，搭載人數(shù)不能少于3人。

50公里的續(xù)航里程，覆蓋了我國(guó)大多數(shù)城市居民日常出行往返距離?！?021年度中國(guó)主要城市通勤監(jiān)測(cè)報(bào)告》顯示，中國(guó)主要城市單程平均通勤距離在14公里以內(nèi)，北京單程平均通勤距離為11.1公里，天津的數(shù)字則為8.4。即便考慮到個(gè)體差異，50公里續(xù)航里程也可以滿足多數(shù)人的代步需求，具備了實(shí)用性。

根據(jù)工作人員測(cè)算，滿足每天50公里續(xù)航要求，車頂至少要鋪裝8平方米的太陽(yáng)能電池板，普通汽車車頂面積根本達(dá)不到這一要求。阿爾特公司先后考慮了抽拉、翻轉(zhuǎn)等多種方案，最后決定使用雙側(cè)電動(dòng)鷗翼展開(kāi)式太陽(yáng)能電池板。

砷化鎵太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)

研發(fā)單位：中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第十八研究所

“大國(guó)重器”為“天津號(hào)”整車供電。這一系統(tǒng)光電轉(zhuǎn)化效率達(dá)31%，遠(yuǎn)超一般光伏發(fā)電裝置，還具有輕型超薄、使用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于我國(guó)神舟十二號(hào)飛船和“天河”空間站核心艙等航天器。

太陽(yáng)能電池板面積達(dá)到要求后，接下來(lái)要解決的難題是太陽(yáng)能電池板的光電轉(zhuǎn)化效率，設(shè)計(jì)要求是達(dá)到31%。但目前市面上光電轉(zhuǎn)化效率高的太陽(yáng)能電池板，只能達(dá)到20%左右。

坐落在天津的中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第十八研究所，拿出了自己最先進(jìn)的空間砷化鎵薄膜太陽(yáng)能電池組件技術(shù)。這一技術(shù)被用在了我國(guó)神舟十二號(hào)飛船和“天河”空間站核心艙的太陽(yáng)翼上，是名副其實(shí)的“國(guó)之重器”。

（我國(guó)空間站“天河”號(hào)核心艙）

這是十八所的砷化鎵太陽(yáng)電池第一次從太空走向地面應(yīng)用。當(dāng)太陽(yáng)光穿過(guò)大氣層，光譜大幅衰減之后，光電轉(zhuǎn)化率下降到了25%。研究人員經(jīng)過(guò)反復(fù)優(yōu)化，電腦模擬轉(zhuǎn)化率終于可以達(dá)到31%。在地面試驗(yàn)中，盡管當(dāng)天到了下午云層增厚，太陽(yáng)時(shí)隱時(shí)現(xiàn)，全天充電量仍然達(dá)到6.6度，而“天津號(hào)”連續(xù)行駛50公里只需5度電，達(dá)到要求。

鈣鈦礦太陽(yáng)能電池

研發(fā)單位：南開(kāi)大學(xué)張曉丹團(tuán)隊(duì)、天津理工大學(xué)曹煥奇團(tuán)隊(duì)

鈣鈦礦太陽(yáng)能電池負(fù)責(zé)為“天津號(hào)”LED內(nèi)飾燈等部件供電。南開(kāi)大學(xué)研發(fā)的鈣鈦礦晶硅疊層太陽(yáng)電池成本低，光電轉(zhuǎn)化效率達(dá)28.59%，處于國(guó)內(nèi)外先進(jìn)水平。天津理工大學(xué)研發(fā)的曲面鈣鈦礦太陽(yáng)電池還可以鋪設(shè)于復(fù)雜零件表面。

除了十八所提供的整車供電之外，阿爾特公司還決定嘗試性加入另一種新型技術(shù)——鈣鈦礦太陽(yáng)能電池，南開(kāi)大學(xué)張曉丹和天津理工大學(xué)曹煥奇的團(tuán)隊(duì)，承擔(dān)了這項(xiàng)任務(wù)。這種電池的一項(xiàng)用途是在前風(fēng)擋內(nèi)側(cè)，為L(zhǎng)ED內(nèi)飾燈供電；另一項(xiàng)是貼合在自動(dòng)駕駛攝像頭上，展示其柔性功能。“見(jiàn)縫插針”的鋪設(shè)，使“天津號(hào)”車身的太陽(yáng)能電池覆蓋盡可能達(dá)到極致。

據(jù)了解，鈣鈦礦電池是公認(rèn)的下一代太陽(yáng)能電池技術(shù)，也被稱作新概念太陽(yáng)能電池。這種電池發(fā)電性能優(yōu)異，而且原材料易獲取、成本相對(duì)低廉。此次在“天津號(hào)”上應(yīng)用，也是為今后的產(chǎn)業(yè)化探路。

力神高比能電池

研發(fā)單位：天津力神電池股份有限公司

重量?jī)H為普通電池的一半，電芯能量密度高達(dá)330Wh/Kg，具有長(zhǎng)循環(huán)、高功率、高低溫性能優(yōu)的特點(diǎn)，隨時(shí)為“天津號(hào)”存儲(chǔ)電量。

太陽(yáng)光轉(zhuǎn)化為電能后，必須儲(chǔ)存在儲(chǔ)能電池里。而衡量電池技術(shù)的重要參數(shù)是能量密度，它是指單位質(zhì)量或體積內(nèi)儲(chǔ)存的能量。在國(guó)內(nèi)電池行業(yè)領(lǐng)域，天津力神電池科研實(shí)力雄厚，此前成功把鋰離子動(dòng)力電池能量密度水平提升到了300?Wh/Kg。

根據(jù)“天津號(hào)”的輕量化要求，留給電池的重量?jī)H65公斤，只有常規(guī)電池的一半，因此電池能量密度必須達(dá)到330Wh/Kg。力神電池項(xiàng)目組為此展開(kāi)了科研攻關(guān)，通過(guò)對(duì)材料和配方重新優(yōu)化，最終達(dá)到了要求。

除了“零碳”、“輕質(zhì)”，“天津號(hào)”還立足于運(yùn)用最前沿的汽車駕駛技術(shù)——智能駕駛。

坐落在天津的中國(guó)汽車技術(shù)研究中心，是中國(guó)汽車行業(yè)權(quán)威的技術(shù)研究機(jī)構(gòu)。他們讓“天津號(hào)”實(shí)現(xiàn)了國(guó)內(nèi)領(lǐng)先的L4+級(jí)自動(dòng)駕駛。

對(duì)于“天津號(hào)”而言，使用自動(dòng)駕駛技術(shù)首先面臨的難題是能量限制。在整車全天總用電量5度的設(shè)計(jì)指標(biāo)下，留給自動(dòng)駕駛“運(yùn)算大腦”的電量不足1度電。

科研人員不斷優(yōu)化算法，采用最先進(jìn)的融合感知定位技術(shù)，使得“天津號(hào)”不僅能識(shí)別各種類型的紅綠燈、應(yīng)對(duì)各種惡劣天氣和復(fù)雜路況，甚至在丟失衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)的情況下還能自如駕駛。

一輛僅靠太陽(yáng)能、不依賴其他任何外部能源驅(qū)動(dòng)的零排放、高等級(jí)智能汽車，由此誕生。

據(jù)了解，“天津號(hào)”純太陽(yáng)能車從圖紙?jiān)O(shè)計(jì)，到去年10月29日在天津體育館外的試跑場(chǎng)地試跑，僅僅用了5個(gè)多月。

“天津號(hào)”純太陽(yáng)能車的成功研制，是天津市研發(fā)制造實(shí)力的集中展現(xiàn)，彰顯了天津門類齊全、根基深厚的制造業(yè)基礎(chǔ)?！疤旖蛱?hào)”也是天津集成創(chuàng)新能力的實(shí)際檢驗(yàn)，集成42家單位的47項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)，其中16項(xiàng)達(dá)到了國(guó)際或國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平，促成了12項(xiàng)高?？蒲谐晒涞厥痉稇?yīng)用，實(shí)現(xiàn)了多學(xué)科、多領(lǐng)域和不同產(chǎn)業(yè)間的交叉融合。（津云新聞編輯李彤）

（部分圖片由天津阿爾特公司提供）