太阳能赛车是指由汽车表面（太阳能汽车）的太阳能电池板获得的太阳能提供动力的电动汽车竞赛。第一次太阳能汽车比赛是1985年的环法自行车赛，在欧洲，美国和澳大利亚举办了几场类似的比赛。大学经常提出这些挑战来培养学生的工程和技术技能，但许多商业公司过去都参加过比赛。 少数高中队参加专为高中生设计的太阳能赛车比赛。
距离比赛
两个最着名的太阳能汽车距离（陆上）比赛是世界太阳能挑战赛和美国太阳能挑战赛。 他们受到各种大学和企业团队的质疑。 企业团队参加比赛，为他们的设计团队提供使用替代能源和先进材料的经验。 大学团队参与，以便为学生提供设计高科技汽车和使用环境和先进材料技术的经验。 这些比赛通常由政府或教育机构赞助，丰田等企业热衷于推广可再生能源。
支持
这些车需要与专业赛车队相似的密集支援队伍。 世界太阳能挑战赛尤其如此，比赛的各个部分都在非常偏远的国家。 太阳能汽车将由一小撮支持汽车护送。 在长距离比赛中，每辆太阳能汽车前面都会有一辆可以识别赛车前方问题或障碍的主车。 在太阳能汽车后面将有一个任务控制车辆，从中控制比赛速度。 在这里，战术决策是基于太阳能汽车的信息和有关天气和地形的环境信息。 在任务控制的背后，可能有一辆或多辆其他车辆为整个车队提供替换驾驶员和维修支持以及物资和露营设备。
世界太阳能挑战赛
这场比赛的特点是来自世界各地的竞争对手越过澳大利亚大陆。 世界太阳能挑战赛30周年比赛将于2017年10月举行。2006年6月发布了重大法规变更，以增加安全性，建立新一代太阳能汽车，几乎没有任何修改可能是可持续交通的实用主张，旨在减缓主赛车的速度，这可能很容易超过前几年的速度限制（110公里/小时）。
2013年，该活动的组织者向世界太阳能挑战赛推出了巡洋舰级别，旨在鼓励参赛者设计“实用”的太阳能车辆。 这场比赛要求车辆有四个轮子和乘客的直立座位，并根据许多因素进行判断，包括时间，有效载荷，乘客里程和外部能源使用。 荷兰TU Eindhoven太阳能赛车队是他们的车辆Stella的首次巡洋舰级别冠军。
美国太阳能挑战赛
美国太阳能挑战赛，以前被称为“北美太阳能挑战赛”和“日之泉赛道”，主要是大学队在美国和加拿大按时间间隔比赛。 年度Formula Sun Grand Prix赛道比赛被用作ASC的资格赛。
美国太阳能挑战赛由几个小赞助商赞助。 然而，资金在2005年底前被削减，NASC 2007被取消。 北美太阳能赛车界努力寻找解决方案，将丰田作为2008年比赛的主要赞助商。 此后，丰田放弃了赞助。最后一次北美太阳能挑战赛于2016年举行，从俄亥俄州的Brecksville到SD的Hot Springs。 比赛由密歇根大学赢得。 密歇根州在过去6次比赛中赢得了比赛。
戴尔 – 温斯顿学校太阳能汽车挑战赛
戴尔 – 温斯顿学校太阳能汽车挑战赛是一项针对高中生的年度太阳能赛车比赛。 该活动吸引了来自世界各地的团队，但主要来自美国的高中。 该比赛于1995年首次举行。每场比赛都是温斯顿太阳能汽车团队推出的为期两年的教育周期的最终产品。 在奇数年，比赛是从德克萨斯州Round Rock的戴尔钻石开始的道路赛道; 课程结束每年都有所不同。 在偶数年，这场比赛是围绕德克萨斯赛道的赛道比赛。 戴尔自2002年以来一直赞助该活动。
南非太阳能挑战赛
南非太阳能挑战赛是一项为期两周的两年一次的太阳能赛车比赛，涉及南非的长度和广度。 2008年的第一个挑战证明，这次活动可以吸引公众的兴趣，并且得到国际汽联的必要国际支持。 9月下旬，所有参赛者将从比勒陀利亚起飞前往开普敦，然后沿着海岸开往德班，然后在11天后返回比勒陀利亚终点线的途中攀登悬崖。 该活动（2008年和2010年）均获得国际太阳能联合会（ISF），国际汽车联合会（FIA），世界自然基金会（WWF）的认可，使其成为第一个获得这3个组织认可的太阳能赛事。最后一场比赛于2016年举行.Sasol通过获得该赛事的冠名权证实了他们对南非太阳能挑战赛的支持，因此在赞助期间，该赛事被称为南非沙索太阳能挑战赛。
Carrera Solar Atacama
Carrera Solar Atacama是拉丁美洲首个此类太阳能汽车赛车; 比赛距离圣地亚哥2600公里（1,600英里），位于智利北部的阿里卡。 该赛事的创始人La Ruta Solar声称，由于太阳辐射水平高达8.5千瓦时/平方米/天，在穿越阿塔卡马沙漠时遇到了最严重的车辆比赛，以及挑战参赛队伍爬升至海拔3,500米（11,500英尺）。 这场比赛于2009年首次亮相，只有少数几支本地车队，将于2018年10月下旬举办第五届比赛，欢迎所有类别的国际队，并且首次以英语和西班牙语进行比赛。
其他种族
Formula-G，土耳其的年度赛道比赛。
铃鹿，日本的年度赛道比赛。
世界绿色挑战赛（世界太阳能拉力赛/世界太阳能自行车赛），日本年度赛道比赛。
Phaethon，2004年奥运会前希腊文化奥林匹克运动会的一部分。
台湾世界太阳能拉力赛。
太阳能阻力赛
太阳能阻力赛是太阳能赛车的另一种形式。 与长距离太阳能赛车不同，太阳能赛车不使用任何电池或预先充电的储能设备。 赛车手在四分之一公里的距离内直接对决。 目前，每年在美国华盛顿州韦纳奇最接近夏至的星期六举行太阳能阻力赛。 这项赛事的世界纪录是2007年6月23日South Whidbey高中队设定的29.5秒。
速度记录
FédérationInternationalede l’Automobile（FIA）
国际汽联承认仅由太阳能电池板供电的车辆的陆地速度记录。 目前的记录是由特温特大学的Raedthuys太阳能团队用他们的汽车Solutra设定的。 记录在2005年创造了37.757公里/小时。记录发生在1000米的飞行中，并且是相反方向的2次平均速度。
2014年7月，来自新南威尔士大学新南威尔士大学太阳队太阳能赛车队的一群澳大利亚学生打破了他们太阳能汽车的世界纪录，这是一辆体重不到500公斤（1,100磅）且速度最快的电动车。单次充电可行驶500公里（310英里）。 这一特殊记录由澳大利亚赛车运动联合会代表国际汽联进行监督，并不仅限于太阳能汽车，而是任何电动汽车，因此在尝试期间太阳能电池板与电气系统断开连接。 之前的纪录是每小时73公里（45英里/小时） – 这是在1988年制定的 – 在500公里（310英里）的距离内被团队打破，平均时速为107公里/小时（66英里/小时）。
吉尼斯世界纪录
吉尼斯世界纪录认可仅由太阳能电池板供电的车辆的陆地速度记录。 该记录目前由新南威尔士大学的Sunswift IV车辆持有。 它的25千克（55磅）电池被拆除，因此车辆仅由其太阳能电池板供电。 2011年1月7日，在Nowra的海军航空基地HMAS Albatross创下了每小时88.8公里（55.2英里/小时）的纪录，打破了通用汽车Sunraycer以前每小时78.3公里（48.7英里/小时）的速度。 记录发生在500米（1,600英尺）的飞行中，是两次相反方向的平均值。
杂项记录
澳大利亚横贯大陆（珀斯至悉尼）的速度记录
珀斯到悉尼横贯大陆的记录在太阳能赛车中具有一定的吸引力。 Hans Tholstrup（世界太阳能挑战赛的创始人）于1983年首次在The Quiet Achiever中完成了这一旅程。该车辆收藏于堪培拉的澳大利亚国家博物馆。
迪克·史密斯和Aurora太阳能汽车协会在极光Q1中的比赛击败了该纪录
目前的记录是由新南威尔士大学太阳能赛车队于2007年制定的，他们的赛车是Sunswift III mk2
车辆设计
太阳能汽车结合了航空航天，自行车，替代能源和汽车工业中使用的技术。 与大多数赛车不同，太阳能汽车的设计受到竞赛法规强加的严格能量限制。 这些规则限制了仅用于从太阳辐射收集的能量，尽管从充满电的电池组开始。 一些车辆类也允许人力输入。 因此，优化设计以考虑气动阻力，车辆重量，滚动阻力和电效率是至关重要的。
今天成功车辆的通常设计是在弯曲的翼状阵列中间的小型顶篷，完全覆盖在单元中，带有3个轮子。之前，具有光滑鼻子的蟑螂风格更加成功。 在较低速度下，具有较低功率的阵列，其他配置是可行的并且更容易构造，例如覆盖具有太阳能电池的现有电动车辆的可用表面或在其上方紧固太阳能顶盖。
电子系统
电气系统控制进入和离开系统的所有电力。 电池组存储车辆静止或缓慢行驶或下坡行驶时产生的剩余太阳能。 太阳能汽车使用一系列电池，包括铅酸电池，镍氢电池（NiMH），镍镉电池（NiCd），锂离子电池和锂聚合物电池。
功率电子器件可用于优化电气系统。 最大功率跟踪器将太阳能电池阵列的工作点调整到该电压，该电压在给定条件（例如温度）下产生最大功率。 电池管理器可防止电池过度充电。 电机控制器控制所需的电机功率。 许多控制器允许再生制动，即在减速期间将电力反馈到电池中。
一些太阳能汽车具有复杂的数据采集系统，可监控整个电气系统，而基本汽车则显示电池电压和电机电流。 为了通过不同的太阳能产量和动力消耗判断可用范围，安培小时计将电池电流和速率相乘，从而在给定条件下的每个时刻提供剩余的车辆范围。
已经使用了各种各样的电动机类型。 最高效的电机效率超过98％。 这些是无刷三相“直流”，电子换向，轮式电机，具有用于钕 – 铁 – 硼磁体的Halbach阵列配置，以及用于绕组的利兹线。 更便宜的替代品是异步交流或有刷直流电机。
机械系统
机械系统设计用于将摩擦和重量保持在最小，同时保持强度和刚度。 设计师通常使用铝，钛和复合材料来提供满足强度和刚度要求的结构，同时相当轻。 钢用于许多汽车的一些悬挂部件。
太阳能汽车通常有三个轮子，但有些有四个。 三轮车通常有两个前轮和一个后轮：前轮转向，后轮跟随。 四轮车辆像普通汽车一样设置，或类似于三轮车辆，两个后轮靠近在一起。
太阳能汽车具有多种悬架，因为车身和底盘各不相同。 最常见的前悬架是双横臂悬架。 后悬架通常是在摩托车中发现的拖臂悬架。
太阳能汽车必须符合严格的制动标准。 盘式制动器是最常用的，因为它们具有良好的制动能力和调节能力。 机械和液压制动器都被广泛使用。 制动衬块或制动衬块通常设计成缩回以最小化前车上的制动阻力。
太阳能汽车的转向系统也各不相同。 转向系统的主要设计因素是效率，可靠性和精确对准，以最大限度地减少轮胎磨损和功率损耗。 太阳能赛车的普及导致一些轮胎制造商为太阳能车辆设计轮胎。 这提高了整体安全性和性能。
现在所有顶级车队都使用轮式电机，无需皮带或链传动。
测试对于在比赛前展示车辆可靠性至关重要。 很容易花费十万美元来获得两小时的优势，并且由于可靠性问题同样容易损失两个小时。
太阳能阵列
太阳能电池阵包括数百（或数千）个太阳能电池，将太阳光转化为电能。 汽车可以使用各种太阳能电池技术; 最常见的是多晶硅，单晶硅或砷化镓。 这些单元连接在一起成为字符串，而字符串通常连接在一起形成一个面板。 面板通常具有接近标称电池电压的电压。 主要目的是在尽可能小的空间内获得尽可能多的细胞区域。 设计人员将电池封装起来，以保护电池免受天气和破损的影响。
设计太阳能电池阵列不仅仅是将一堆电池串在一起。 太阳能电池阵列就像许多非常小的电池一样，全部串联在一起。 产生的总电压是所有电池电压的总和。 问题是如果单个单元处于阴影中，它就像一个二极管，阻塞整个单元串的电流。 为了对此进行设计，阵列设计人员使用旁路二极管与电池串的较小部分并联，从而允许电流在无功能的电池周围。 另一个考虑因素是电池本身可以强制电流向后通过阵列，除非在每个面板的末端放置阻塞二极管。
太阳能电池阵列产生的功率取决于天气条件，太阳的位置和阵列的容量。 在晴朗的一天中午，一个好的阵列可以产生超过2千瓦（2.6马力）。 在WSC的典型日子里，6平方米的20％电池阵列将产生大约6 kW•h（22 kJ）的能量。
一些汽车采用独立式或集成式风帆来利用风能。 包括WSC和ASC在内的比赛将风能视为太阳能，因此他们的比赛规则允许这种做法。
空气动力学
空气动力阻力是太阳能赛车损失的主要来源。 车辆的空气动力阻力是前部区域和Cd的乘积。 对于大多数太阳能汽车，正面面积为0.75至1.3平方米。 虽然已报告Cd低至0.10，但更典型的是0.13。 这需要非常注重细节。
块
车辆的质量也是一个重要因素。 轻型车辆产生较小的滚动阻力，并且需要较小的较轻的制动器和其他悬架部件。 这是设计轻型车辆时的良性循环。
滚动阻力
通过使用正确的轮胎，充气至正确的压力，正确对准并通过最小化车辆的重量，可以使滚动阻力最小化。
性能方程
太阳能汽车的设计受以下工作方程式控制：
这可以有效地简化为性能方程
对于长距离比赛，以及在实践中看到的价值观。
简而言之，左侧表示输入汽车的能量（电池和来自太阳的动力），右侧表示沿着赛道驾驶汽车所需的能量（克服滚动阻力，气动阻力，上坡和加速） ）。 除了v之外，可以估算该等式中的所有内容。参数包括：
| 符号 | 描述 | 福特澳大利亚 | 极光 | 极光 | 极光 |
|---|---|---|---|---|---|
| 年 | 1987年 | 1993年 | 1999年 | 2007年 | |
| η | 电机，控制器和传动系效率（十进制） | 0.82 | 0.80 | 0.97 | 0.97 |
| ηb | 瓦特小时电池效率（十进制） | 0.82 | 0.92 | 0.82 | 1.00（LiPoly） |
| Ë | 电池可用能量（焦耳） | 1.2e7 | 1.8e7 | 1.8e7 | 1.8e7 |
| P | 阵列的估计平均功率（1）（瓦） | 918 | 902 | 1050 | 972 |
| X | 比赛路线距离（米） | 3E6 | 3.007e6 | 3.007e6 | 3.007e6 |
| w ^ | 车辆重量包括有效载荷（牛顿） | 2690 | 2950 | 3000 | 2400 |
| 第 1条 | 第一滚动阻力系数（无量纲） | 0.0060 | 0.0050 | 0.0027 | 0.0027 |
| 第 2条 | 第二滚动阻力系数（牛顿 – 每米秒数） | 0 | 0 | 0 | 0 |
| ñ | 车辆上的车轮数量（整数） | 4 | 3 | 3 | 3 |
| ρ | 空气密度（千克每立方米） | 1.22 | 1.22 | 1.22 | 1.22 |
| C d | 阻力系数（无量纲） | 0.26 | 0.133 | 0.10 | 0.10 |
| 一个 | 正面面积（平方米） | 0.70 | 0.75 | 0.75 | 0.76 |
| H | 车辆爬升的总高度（米） | 0 | 0 | 0 | 0 |
| N a | 车辆在比赛日加速的次数（整数） | 4 | 4 | 4 | 4 |
| G | 由于重力变化引起的局部加速度（米每秒平方） | 9.81 | 9.81 | 9.81 | 9.81 |
| v | 计算出的路线平均速度（米/秒） | 16.8 | 20.3 | 27.2 | 27.1 |
| 以km / h计算的平均速度 | 60.5 | 73.1 | 97.9 | 97.6 | |
| 实际比赛速度km / h | 44.8 | 70.1 | 73 | 85 |
注1对于WSC，平均面板功率可近似为（7/9）×标称功率。
求解速度方程的长形式得到一个大的方程（大约100项）。 使用功率方程作为仲裁器，车辆设计者可以比较各种汽车设计并评估给定路线上的比较性能。 结合CAE和系统建模，功率方程可以成为太阳能汽车设计中的有用工具。
比赛路线考虑因素
太阳能汽车竞赛路线的方向定向影响比赛日期间太阳在天空中的视在位置，这反过来影响输入到车辆的能量。
例如，在从南到北的比赛路线对齐中，太阳将从驾驶员的右肩上升并完成在他的左侧（由于太阳的东西方明显运动）。
在东西方的赛道路线上，太阳会升到车辆后面，并且似乎朝着车辆前方移动的方向移动。
混合路线对齐包括南北和东西路线的重要部分。
这对设计师来说非常重要，他们通过设计阵列在比赛日尽可能长时间直接指向太阳，寻求最大化太阳能电池板（通常称为“阵列”）的能量输入。 因此，南北赛车设计师可以通过在太阳将撞击它们的车辆侧面使用太阳能电池来增加汽车的总能量输入（或者通过创建与车辆运动同轴的凸阵列）。 相比之下，东西向的比赛对准可能降低在车辆侧面上具有单元的益处，因此可能鼓励设计扁平阵列。
因为太阳能汽车通常是专门制造的，并且因为阵列通常不会相对于车辆的其他部分移动（除了明显的例外），这种竞赛路线驱动的平板与凸面设计折衷是最重要的太阳能汽车设计师必须做出的决定。
例如，1990年和1993年的Sunrayce USA赛事是由具有明显凸阵的车辆赢得的，对应于南北方的比赛;然而，到1997年，大多数汽车都采用扁平阵列，以匹配东西向路线的变化。
比赛策略
能源消耗
优化能耗对于太阳能汽车竞赛至关重要。 因此，能够持续监控和优化车辆的能量参数是有用的。 鉴于变化的条件，大多数车队都有赛车速度优化计划，不断更新车队的车辆行驶速度。 一些团队采用遥测技术将车辆性能数据传递给后续支持车辆，这可以为车辆驾驶员提供最佳策略。
比赛路线
比赛路线本身将影响战略，因为太阳在天空中的明显位置将根据车辆方向特定的各种因素而变化。
此外，在比赛路线上的高度变化可以显着改变行进路线所需的功率量。 例如，2001年和2003年的北美太阳能挑战赛路线穿过落基山脉。
天气预报
一个成功的太阳能赛车队需要获得可靠的天气预报，以预测每场比赛日期间太阳能从车辆输入的功率。