太阳能驱动汽车
世界上第一辆太阳能汽车一次充电可行驶450英里
“光年一号”太阳能汽车于2019年首次亮相。图片来源:光年
荷兰光年(Lightyear)联合创始人兼首席技术官阿乔•范德哈姆(Arjo van der Ham)坐在停在加州硅谷的SUV里。旧金山的阳光明媚，正是范德汉姆喜欢的样子。他正在进行为期三周的巡回展览，展示他公司的太阳能汽车“光年一号”的第一辆原型车。
“我们非常有动力制造一辆太阳能汽车，让人们永远不必担心充电。”
莱克斯·霍夫斯鲁特，光年公司的首席执行官
他的窗外是一辆光滑的银色汽车，自该公司于2019年6月发布以来，它一直是头条新闻。54平方英尺的黑色薄太阳能电池板覆盖在汽车的引擎盖和车顶上，只要有太阳，就能不断地为汽车的电池充电。里程将根据气候和驾驶频率而有所不同，但如果将其放置在永远阳光充足、从未遇到阴影的地方，光靠太阳能，光年一号每年就可以行驶1.2万英里。在有树荫的地方或停在车库里，这款车每年可以行驶约8300英里，而在多云的地方，比如荷兰，它每年可以行驶约4375英里。但这还不是全部。与传统的全电动汽车一样，超高效率的光年一号可以插入240伏插座(美国标准)或直流快速充电站为电池充电，最多可行驶450英里。
作为一家由大学工程系学生创办的自助公司，Lightyear自2016年成立以来已经走过了漫长的道路。如今，该公司拥有130名员工，包括年轻人才和行业资深人士。领英(LinkedIn)将光年评为2019年荷兰最佳创业公司，最近国际会计师事务所德勤(Deloitte)同意从光年购买100万可持续汽车公里，作为租赁协议的一部分。
随着动力的增加，范德汉姆和他的团队认为，到2035年，他们可以实现记录1光年的太阳能里程的目标，相当于5.88万亿英里。这就是他们公司的名字。这一目标背后的使命是将人们从捆绑在充电站上的电线中解放出来，为每个人提供清洁的交通工具。该公司首席执行官莱克斯·霍夫斯鲁特(Lex Hoefsloot)在汽车发布会上对观众说:“我们非常有动力制造一款人们永远不必担心充电的太阳能汽车。”要完成这一使命，他们就必须在电动汽车技术方面取得前所未有的进步。
光年的起源
通往光年之路始于一场比赛，普利司通世界太阳能挑战赛。这项两年一度的比赛始于1987年，要求工程师团队制造出仅靠太阳能就能行驶1875英里的汽车。该球场横跨澳大利亚大陆，起点位于北部海岸的达尔文，方格旗位于南部的阿德莱德。每个团队都必须设计一个系统，有效地平衡电力资源和能源消耗，使用不超过64平方英尺的太阳能电池板。如果汽车开得太快，它会从电池中吸收太多的能量而失速。如果它走得太慢，就会输掉比赛。
这辆为2013年世界太阳能挑战赛设计的汽车在40小时14分钟内行驶了1875英里，最高时速为74.6英里/小时。
2013年世界太阳能挑战赛上，埃因霍温太阳能车队的斯特拉太阳能汽车。联合创始人Qurein Biewenga，首席财务官(左)，Arjo van der Ham，首席技术官(左二)，Lex Hoefsloot，首席执行官(车右)。图片来源:TU/e Bart van Overbeeke
范德汉姆听说过这场比赛，但没有多想。当他在埃因霍温大学读三年级，学习电气工程时，他开始制定计划，攻读硕士学位，然后在一家公司找到一份工作。但突然有一天，他的同学莱克斯·霍夫斯鲁特约我见面。霍夫斯鲁特说，他正在组建一支队伍参加2013年世界太阳能挑战赛，他希望范德汉姆能加入。范德汉姆不确定自己是否愿意加入，但当两位工程师开始在黑板上绘制电气图表时，他对这个想法产生了兴趣。一个小时后，范德汉姆告诉霍夫斯鲁特，他要回家考虑一下。“当我回到家的时候，我在想，‘我在做什么?’我回电说，‘是的，我要这么做，’”范德汉姆说。
那一年，20名学生组成了埃因霍温太阳能队。在将近一年的时间里，该团队在埃因霍温大学电气工程系和机械工程系的几位教员的建议下，不分昼夜地工作，完善他们的汽车设计，并将其命名为斯特拉。他们参加了世界太阳能挑战赛的巡洋舰级，该级别的汽车是为实用性而设计的。(在挑战者级中，汽车是单座空气动力学机器，为持久的续航能力而设计。)
作为第一辆四座“家庭轿车”，斯特拉采用了轻质材料，车轮上装有电动马达，使其重量保持在840磅。使用MATLAB®和仿真软件®来自MathWorks的团队设计了一种高效的能源管理系统，有助于有效利用太阳能，同时还减轻了电池的重量。这辆车在比赛过程中可以容纳三名乘客，平均速度为41.6英里/小时，最高速度为74.6英里/小时。它用了40小时14分钟完成了比赛。另一个团队完成得稍微快一些，但太阳能团队埃因霍温因为能够容纳多人而获得额外的分数。以97.5的最终成绩，该队赢得了巡洋舰级的第一名。
联合创始人为2015年的团队提供了Stella Lux的设计建议，该船在2015年再次赢得了世界太阳能帆船赛的冠军。图片来源:TU/e Bart van Overbeeke
他们成功的解决方案再次获得了回报。两年后，2013年团队的成员为来自埃因霍温大学的一组新工程师提供了建议，他们凭借自己的汽车Stella Lux再次赢得了巡视舰组的第一名。“人们开始说，‘这很酷，但什么时候能上市?’”范德汉姆说。工程师们开始意识到他们可以把这项技术商业化。霍夫斯鲁特、范德汉姆和竞赛团队的另外两名成员库林·比温加和科恩·范德汉姆从朋友和家人那里筹集了初始资金，当埃因霍温大学的工程专业学生参加2017年世界太阳能挑战赛时，光年已经起步。
尽管van der Ham和2013年的其他工程师在2017年埃因霍温太阳能团队的第三届世界太阳能挑战赛中只发挥了很小的作用，但该团队凭借Stella Vie赢得了比赛。与此同时，光年组织了一个投资者café，并开始向更大的投资者推销。到2019年春天，他们已经获得了超过2000万美元的资金，并在6月推出了第一个原型机。
2013年普利司通世界太阳能挑战赛第六天，为太阳能汽车斯特拉充电。图片来源:TU/e Bart van Overbeeke
绩效心态
范德汉姆说，赢得2013年世界太阳能挑战赛的关键是采用一种绩效心态。他们将设计一辆平衡发电和动力需求的汽车的多方面问题简化为一个简单的问题:行驶一英里需要多少能量?然后，利用MATLAB和Simulink，他们优化了太阳能电池板，电池和空气动力学。例如，在考虑汽车的屋顶时，他们需要在完全平坦、宽的形状和弯曲的形状之间找到正确的平衡，前者可以最大限度地暴露在阳光下，后者可以减少风的阻力。通过在Simulink中运行模拟，他们能够仔细检查这些设计调整，并看到在提高效率方面的最佳权衡。
他们把这种心态和MATLAB和Simulink的使用带到了他们的商业努力中。作为一家早期公司，光年最初通过MathWorks启动计划获得了产品和支持。2022世界杯八强谁会赢？Van der Ham表示，该许可证是顺利过渡的关键。他们早期雇佣的所有工程师都来自埃因霍温大学(Eindhoven University)， MATLAB和Simulink在那里无处不在。能够获得与初创公司相同的技术有助于平稳过渡。
他说:“你希望你的团队能够高效地工作，如果他们不仅能够使用最好的工具，而且能够使用他们习惯使用的工具，他们的工作效率就会最高。”
他们的工程专业知识导致了光年一号，一个非常轻，空气动力学和节能的电动汽车。该团队通过使用轻质材料和一个小型电池组，并将车轮电机集成到每个车轮上，而不是依赖于一个大型发动机和传动系统，将汽车的重量限制在2870磅。
该车的电子设备有效地将阳光转化为电能，并优化汽车从电池中获取的能量。因此，“光年一号”每英里要消耗160瓦时的电力。
Stella参加了2013年普利司通世界太阳能挑战赛的巡洋舰级比赛。图片来源:TU/e Bart van Overbeeke
“你希望你的团队能够高效地工作，如果他们不仅能够使用最好的工具，而且能够使用他们习惯使用的工具，他们的工作效率就会最高。”
Arjo van der Ham，光年联合创始人兼CTO
光年。图片来源:光年
光年一号的空气动力学外形增加了汽车的高效率。它很长，坡度类似于飞机机翼的横截面。其他一些决定，比如在后轮上加装轮套，用摄像头替换后视镜，则进一步降低了效率。风洞测试显示，光年一号打破了迄今为止最符合空气动力学的五座电动汽车的记录。
Van der Ham表示，随着公司的发展，他们将继续在工程专业知识的基础上，利用最先进的工具来提高性能。“好还不够好;我们会一直努力让它变得更好，”范德汉姆说。
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